Una simulazione eseguita da Sandia tenderebbe a dimostrare che l'aumento esponenziale di core sulla stessa CPU non necessariamente porterà a delle prestazioni superiori nei prossimi PC.

E' noto che dopo la "corsa ai megahertz" intrapresa dai costruttori di CPU e conclusasi con la costatazione dell'impossibilità tecnica, o comunque antieconomicità, nel ricercare a tutti i costi frequenze sempre più alte .. la tendenza in questo campo si è spostata verso la corsa ai multi-core.
Tutte le case costruttrici, pur avendo operato sostanziali modifiche architetturali, sembrano essere sicure di poter creare CPU sempre più potenti "semplicemente" aumentando i core.

A smentirle arriva questa simulazione secondo cui un numero sempre maggiore di core nella CPU chip peggiora in modo imprevisto le prestazioni per molte delle applicazioni più complesse.
In particolare le simulazioni mostrano un significativo aumento della velocità passando da due a quattro core, ma un aumento insignificante da quattro a otto core.
Al di sopra degli otto cores ci sarebbe una diminuzione della velocità, tanto che 16 core finirebbero con il garantire appena le stesse prestazioni ottenute da due soli core.

Il problema sarebbe dovuto a un collo di bottiglia che viene a crearsi nell'accesso alla RAM, momento in cui i core entrerebbero in competizione tra loro finendo con l'intralciarsi ed è anche noto come Sindrome di von Neumann

Il controller integrato (presente nelle CPU amd e negli ultimi Intel i7/i5) aiuterebbe ma non basta per superare il problema, l'attuale cache condivisa è naturalmente insufficiente (ed è da ricordare che il prezzo di fabbricazione della cache è molto alto)

Fonte: Troppi core potrebbero rallentare la velocità di computazione

Che io sappia, il margine prestazionale offerto da una CPU risiedeva nel Silicio, quando ancora si usava, che isolava i Transistor e i vari circuiti. Maggiore era la qualità del pezzo di Silicio utilizzato nel processo produttivo del Processore e maggiore era la Frequenza supportata dalla CPU stessa. Oggi si usa l'Afnio, almeno Intel, che ha permesso di aumentare questi margini. Insomma, penso che il futuro sia nell'adozione di nuovi materiali. Stravolgere le architetture può portare dei vantaggi, è vero, ma sempre entro certi limiti.

L'introduzione di nuovi materiali per i chip è fondamentale per favorire la miniaturizzazione dei componenti, assicurare minore consumo energetico e di conseguenza aumentare le frequenze dei core... è il presupposto necessario per creare nuove architetture.

L'utilizzo dell'Afnio ha permesso a Intel di passare ai chip @ 45nm ... ma sono sono semplicemente "Hafnium-based" (si tratta di una tecnologia per isolare il Gate, come ossido isolante Intel usa biossido di afnio al posto del biossido di silicio.... ma rimane pur sempre di una "silicon technology")
http://www.intel.com/technology/45nm/?iid=SEARCH#
http://www.intel.com/technology/architecture-silicon/45nm-core2/index.htm?iid=itaTechnology_45nm+body_45nmcore2

Intel usa Metal gate e isolante High k per i chip @45nm, AMD introdurrà con i chip @45nm questa tecnologia (ma potrebbe anche utilizzare una tecnologia originale)

Facendo un discorso più generale, ovvero le prestazioni di una CPU attuale, queste sono il risultato di diversi elementi e non solamente della frequenza operativa ...
tanto per fare un esempio immediato, piuttosto che proseguire nella corsa ai megahertz per singolo core come avveniva per i Pentium IV, Intel ha optato per una revisione strutturale dell'architettura delle CPU introducendo i Core 2.. tra le altre innovazioni apportate c'è quella di sfruttare i multi-core (grazie ai nuovi materiali, la miniaturializzazione ecc..).. introducendo 2 core da 2 GHz (ma anche meno) si ottengono prestazioni anche superiori rispetto a una CPU con un core di 4 GHz.. ma con minori consumi e minor produzione di calore.

Finora siamo stati abituati a considerare i Quad (4 core) come CPU più performanti sul mercato, ma i nuovi Xeon Dunnington e i futuri Westmere avranno già 6 core e la tendenza è quella di aumentare il numero dei core per aumentare le prestazioni, la simulazione eseguita da Sandia mostra i limiti delle attuali architetture di CPU all'aumentare dei core.

Altra annotazione che vorrei fare, è l'assenza di applicazioni capaci di sfruttare tutti i Core disponibili in una CPU.

Per quanto riguarda il discorso dell'Afnio, la scelta è ricaduta su questo materiale, sempre se non sbaglio, a causa di esigenze relative alla miniaturizzazione delle CPU, quindi, come ben dici, per via del passaggio a CPU @45Nm. Se si pensa che, con il nuovo processo produttivo, Intel è stata capace d'integrare all'interno di una più piccola area, un numero maggiore di componenti necessari al funzionamento della CPU, mi viene da pensare che anche quest'aspetto sia da innovare. Raffinare non solo l'architettura, ma anche il processo produttivo. Ed è la direzione intrapresa sempre da Intel con l'architettura Sandy Bridge (Ex-Gesher) @32Nm che dovrebbe debuttare nel 2010 con i suo 8 Core che lavorano a 4GHz.

@ MsZ:
Sempre in riferimento all'architettura Sandy Bridge, saranno contenuti 3 Gate in un Transistor. Questo dovrebbe consentire la diminuzione del numero di Transistor presenti in un Die aumentando il numero di Core ospitabili in una stessa superficie. Un passo avanti come questo è già stato compiuto con i Nehalem. Infatti, un Core 2 Duo @45Nm utilizza due Die da 107Mm² che ospitano entrambi 820 Milioni Transistor, mentre un Core i7, sempre @45Nm, ospita in un unico Die di 263 Mm² 731 Milioni di Transistor.

Per conoscere Sandy Bridge ...

http://it.wikipedia.org/wiki/Sandy_Bridge

P.s. OT
In tutto questo, questa sera ho finito di scoperchiare la mia prima CPU, AMD Athlon 64 3000+. Sono stato fortunato perché ho potuto constatare, solo dopo l'operazione chirurgica, l'effettivo contatto del dissipatore sul Core. Mi ci sono voluti quasi 2 giorni di duro lavoro, però i risultati sono realmente evidenti. Con questa operazione le Temp sono calate di circa 11°C. Già da ora provo a salire di frequenza e con i voltaggi. Sono anche riuscito a trovare due banchi di Ram DDR-466 da 1GB. Sembrano funzionare nonostante non siano supportati dalla Mobo stessa.

Speriamo che questa CPU continui a sopravvivere ai miei maltrattamenti, ormai mi ci sono affezionato .

Tanto per rimediare alla minchiata che ho scritto poco sopra 

credo che l'incremento di core possa giovare in particolar modo agli ambienti di virtualizzazione dove tramite l'hypervisor si può distribuire il carico di ogni singolo sistema virtuale sui singoli core presenti nel sistema. Per un comune uso SOHO probabilmente è fatica sprecata...

...si parla solo di un processore Xeon a otto core e 16 thread Xeon realizzato con processo da 45 nanometri.

[ComputerWorld] Intel: In Arrivo Uno Xeon a 8 Core

Sembra che Intel abbia optato per la strada già intrapresa, ovvero, incrementare il numero di Core, anche se si tratta di una CPU per Server.

...
Altro motivo per il quale i produttori di CPU hanno deciso d'implementare le architetture Multi-Core è il problema delle Temperature che, con Frequenze troppo alte, diventavano ingestibili.
Ora che siamo arrivati a definire anche i limiti delle più recenti CPU Multi-Core, limiti derivanti dall'incapacità del Bus di Memoria di comunicare ad una velocità sufficiente con tutti i Core (Memory Wall), si sta pensando di incrementare la velocità di Clock dei moderni processori, raffreddando gli stessi con dei Nano\Micro-Refrigeratori delle dimensioni di 10 Micron, capaci di commutare il calore in elettricità:

“In altre parole possono utilizzare gli elettroni per pompare via il calore”

Uno dei problemi riscontrati nell'implementazione di questa tecnologia è l'estensione del supporto a CPU Multi-Core :

...la tecnologia dei nano-refrigeratori avrebbe potuto essere già utilizzata commercialmente da AMD e da Intel se queste aziende non avessero imboccato la strada delle architetture multi-core.

E pensare che è stato presentato da poco lo Xenon a 8 Core....
Comunque, non vedo l'ora d'avere tra le mani un oggettino del genere. Penso che anche i meno esigenti dal punto di vista prestazionale potranno riscontrare qualità che indirettamente affioreranno. Un Pc con le sole ventole per il raffreddamento degli Hdd\SSD, è molto meno rumoroso di un Pc provvisto di un qualsiasi dissipatore.

[ComputerWorld] E a Raffreddare le 'Bollenti' CPU ci penseranno i Nano-Refrigeratori

Transistor da 2 Nanometri Nei Processori del Futuro

Attraverso l'adozione della Perovskite, un materiale di recente utilizzo, sono stati ridotti i limiti di miniaturizzazione che impedivano di adottare processi produttivi utili ad inserire un alto numero di Transiston in macroscopiche superfici.

Dopo il Silicio e l'Afnio, la Perovskite. Però non è stato spiegato un fattore fondamentale: quanti Gate può ospitare un Transistor @ 2Nm? Penso che, se la direzione che i produttori vogliono prendere è quella dell'implementazione di architetture Multi-Core, maggiore sarà il numero di Gate in Un Transistor e minore sarà la superficie occupata dagli stessi, tutto a vantaggio del numero di Core ospitabili per una certa superficie. Se nel conto ci mettiamo anche Transistor come quelli descritti sopra, mi viene da pensare che realmente Multi-Core = Futuro.

Forse sono OFF-Topic, ma ritengo che vada la pensa segnalare quest'articolo che riguarda una tematica ampiamente discussa in Rete: Quale CPU prendere per giocare?

[MegaLab] Videogame e Multi-Core: Quali Benefici?
[DinoxPC] Quanti Sono I "Core" In Gioco?

Una domanda che mi sono sempre fatto è: ma chi me lo dice se un'applicazione è "Dual o Quad Optimized" ?

Nessuno te lo può dire, tranne quelli che hanno sviluppato l'applicazione. In GNU/Linux esistono tool (readelf o nm) per tentare di capire se un'applicazione sia monocore o multicore. Ma generalmente se un gioco gira bene su un dual o un quad potrebbe non girare bene, o non girare affatto, su un monocore. Immagino che tendano a fare, almeno ancora per un po', i giochi compatibili con mono/dual/quad core.

Se per "ottimizzazione" intendi "sfruttamento di tutti i core di una CPU tramite istruzioni esclusive per multicore" ti freghi da solo, perchè c'è un'alta probabilità che alcune istruzioni multicore non esistano in sistemi monocore. E' il dilemma di chi deve ricompilare Linux e ottimizza il kernel per multicore senza retrocompatibilità, mentre chi compila un kernel con ottimizzazioni x86 generiche lo vede girare su un qualsiasi PC compatibile, sua mono, dual, quad, octa, o quello che vuoi, perchè praticamente tutte le CPU x86 (anche le x86_64, perchè hanno basi x86) hanno istruzioni generiche sfruttate da codice generico. Vanno leggermente più lenti perchè il codice non è ottimizzato, comunque.

Quindi, se ho ben capito, istruzioni specifiche corrispondono ad una specifica architettura rendendo impossibile la compatibilità dell'applicazione con architetture diverse o, se vogliamo dire, precedenti. Poi ci sono istruzioni generiche interpretabili da qualsiasi CPU; insomma, come dire il dialetto e l'Italiano. L'Italiano lo comprendono tutti (Come le Istruzioni Generiche), il dialetto solo in specifiche regioni; quel che il Dev. fa nell'ottimizzare "l'applicazione" sarebbe come istruire qualcuno alla comunicazione con una persona di una specifica regione, nel suo dialetto (Istruzioni specifiche di una determinata architettura).

Interessante...

Transistor di soli 7 atomi: la fantascienza diventa realtà

Questa è una bella notizia, si potranno anche ridurre di molto i costi di produzione sul lungo periodo, tutto a vantaggio del prezzo finale del prodotto informatico, CPU e GPU IMHO. L'unica domanda che mi faccio è: perché ancora Silicio?

Forse perchè è semplice da produrre, lavorare, drogare e implementare. Avevo sentito dei transistor al germanio, ma ha le stesse proprietà del silicio? Si potrebbe usare un elemento o un materiale più leggero del silicio, in modo da produrre chip più piccoli e che consumino meno?

Non saprei, so solo che il Germanio consente maggiori margini di miniaturizzazione, per il resto, forse a livello di Resistività è un materiale migliore e quindi consente riduzioni a livello di Volt con conseguenti abbassamenti del TDP e dei consumi delle CPu che verranno, il tutto IMHO.