К росту быстродействия процессоров
привыкли все. Счет идет уже на гигагерцы, и
заметно поубавилось эмоций, вызываемых
прогрессом тактовых частот - это
воспринимают как должное. Гораздо больший
интерес вызывают основанные на новой
архитектуре процессоры следующего
поколения от самых активных участников
процессорной гонки - Intel и AMD.
Будущие процессоры Intel
На проходившем недавно очередном Intel
Developers Forum был официально представлен Prescott -
новый процессор фирмы Intel, предназначенный
для применения в персональных компьютерах.
Он представляется как next generation processor -
процессор нового поколения. Процессор
выполнен по технологии 90 нанометров, что
позволит достичь тактовых частот 4-5 GHz.
Размер кэша второго уровня увеличен до 1MB -
видимо, такое увеличение стало оправдано с
точки зрения себестоимости благодаря
новому техническому процессу. Размер кэша
первого уровня так же удвоился, и тут
заметно положительное влияние улучшенной
технологии. Частота системной шины
возросла до 800MHz, и это означает, что новый
процессор от Intel будет достаточно
сбалансированным, в нём не будет явно узких
мест, тормозящих общую производительность
системы. Как это, увы, было с некоторыми
прошлыми процессорами, когда увеличение
частоты не давало пропорционального
прироста скорости.
В целом, процессорное ядро не претерпело
кардинальных изменений. Всё, что не любит
Pentium 4 - в первую очередь, ветвления - всё
досталось в наследство модификации на 90
нанометровом технологическом процессе.
Даже несколько усилилось. В целях
увеличения частоты глубина конвейера Prescott'а
была увеличена, поэтому можно ожидать
большие потери при ведущем к сбросу
конвейера неправильном предсказании
условных переходов. Решить эту проблему
призван улучшенный блок предсказания
ветвлений. Но есть и приятные новости,
главная, это появление 13 новых инструкций
(Prescott New Instructions или PNI), улучшающих
комплексные расчеты по SSE/SSE2/x87-FP-командам
при обработке данных для медиа и игр. Эти
новые инструкции не требуют специальной
поддержки со стороны операционной системы (достаточно
поддержки обычных SSE) и полностью
совместимы с программным обеспечением,
написанным ранее для процессоров Intel. Еще
одним новшеством стало введение технологии
La Grande и улучшенный режим управления
питанием (здесь оказали влияние некоторые
идеи из процессора Banias).
Частота ядра, с которой начнутся модели
Prescott, будет чуть выше, чем у старших на тот
момент моделей Northwood (ориентировочно 3,4 GHz) и
затем достигнет четырех с лишним GHz, а
пределом для этого ядра станут, по мнению
разработчиков, 5 GHz. Кроме того, в процессоре
Prescott будет реализован ряд
усовершенствований технологии Hyper-Threading и
микроархитектуры Intel NetBurst.
Еще одной новинкой Intel станет процессор с
рабочим названием Tejas. Подробностей об этом
чипе пока нет. Известно лишь, что Tejas
является более мощной версией чипа Prescott и
выйдет спустя год после его дебюта. Это
будет очередной процессор
макроархитектуры Intel NetBurst (то есть Pentium 4) и
дальнейшее развитие новаторской
архитектуры Prescott. С большой долей
вероятности можно сказать, что в нем будет
увеличен размер кэш-памяти и частота
системной шины. Стартуя с тактовых частот
ядра около 5 ГГц, он возьмет затем планку 6
ГГц и видимо даже выше. Контроллер памяти
пока не будет встраиваться в сам процессор.
Новый процессор будет поддерживать работу
с оперативной памятью типа DDR II и
графическую шину PCI Express Graphics. Помимо этого,
в Tejas будет реализована система пониженного
тепловыделения.
Процессоры на ядре Tejas и часть процессоров
на ядре Prescott будут иметь новую систему
выводов, которая получила название LGA 775.
Соответствующая конструкция разъема
именуется Socket T, и ближе к концу 2003 года Intel
планирует представить своим партнерам
образцы конструкции этого разъема. LGA
расшифровывается как Land Grid Array - по аналогии
с нынешними Pin Grid Array (PGA)
Первоначально процессоры Prescott будут
работать на чипсетах Canterwood и Springdale на
системной шине 800 МГц с памятью DDR400. Набор
системной логики Canterwood будет работать с
двухканальной оперативной памятью DDR 400, в
состав чипсета войдут контроллеры Serial ATA и
Gigabit Ethernet. Логика Springdale, рассчитанная на
массовый рынок, будет иметь
интегрированное графическое ядро Extreme Graphics
2, встроенный контроллер Gigabit Ethernet и
поддержку Soft RAID. Чипсет Grantsdale для новых
процессоров появится через некоторое время
после представления Prescott. Этот набор логики
будет поддерживать работу с оперативной
памятью типа DDR II-533.
Что касается мобильных новинок, то 12 марта
корпорация Intel официально объявила свою
новую мобильную технологию под названием
Centrino. Она включает в себя три основных
компонента: процессор Pentium M (ранее
известный как Banias) с новой
микроархитектурой, унаследовавшей лучшие
черты прежних Pentium III и Pentium 4, набор
микросхем системной логики Intel 855 (Oden 855PM с
шиной AGP 4x без графики и Montara 855GM с
интегрированной графикой по типу чипсета
845G) и сетевой интерфейс Intel Pro/Wireless 2100. Все
эти компоненты разработаны и
оптимизированы специально для
использования в портативных компьютерах и
положат начало новому поколению ноутбуков
со сверхнизким энергопотреблением.
Сам процессор Pentium M, насчитывающий 77 млн.
транзисторов (это заметно больше, чем в Pentium
4) и производимый по технологии 0,13 микрон,
обладает кэш-памятью второго уровня
объемом 1 Мбайт, системной шиной Power Optimized Quad
Pumped Bus с частотой передачи данных 400 МГц (эта
шина несовместима с шиной Pentium 4) и SSE2.
Поддерживающий улучшенную технологию
управления частотой и напряжением работы
(Enhanced Speed Step, с использованием нового
интеллектуального стабилизатора
напряжения стандарта IMVP IV), процессор будет
выпускаться в нескольких модификациях -
обычной с частотой до 1,6 ГГц, Low Voltage с
частотой 1,1 и 1,0 ГГц и Ultra Low Voltage с частотой 900
и 800 МГц (напряжение питания этих моделей
составит от 0,8 до 1,5 В). Во втором квартале
появится чип с тактовой частотой 1,7 ГГц, а в
четвертом квартале - процессор на основе
ядра Dothan (0,09-микронный техпроцесс) с
тактовой частотой 1,8 ГГц. В отличие от
первых Centrino на ядре Banias (0,13-микронный
техпроцесс), Dothan будет иметь встроенный кэш
объемом не 1 Мб, а 2 Мб.
Практически все производители обещают
время работы от батарей более 5 часов при
использовании этой платформы. Что касается
производительности, то пока воспользуемся
строками из официального пресс-релиза: "В
тесте MobileMark™ 2002 система на основе
технологии Intel Centrino для мобильных ПК
продемонстрировала на 41% большую
производительность в многозадачной среде с
офисными приложениями, чем мобильный ПК на
базе процессора Intel Pentium III-M с тактовой
частотой 1,2 ГГц, и на 15% большую
производительность, чем мобильный ПК на
базе процессора Intel Pentium 4-M с тактовой
частотой 2,4 ГГц." Как обстоят дела на
самом деле мы сможем узнать уже ближе к
апрелю.
Будущие процессоры AMD
Как уже наверняка наслышаны многие
читатели, в течение некоторого времени AMD
грозится выпустить процессоры нового
поколения, основанные на ядре Hammer - Athlon 64 и
Opteron.
Процессор на ядре Hammer будет первым в мире
процессором, поддерживающим программную
технологию x86-64. x86-64 - это не просто
очередное расширение команд, а новый шаг в
развитии x86, сравнимый по важности с
переходом от i286 к i386. x86-64 - это 64-битная
архитектура, разработанная AMD для своих
процессоров семейства Hammer. В отличие от 64-битной
архитектуры IA64, примененной в процессорах
Intel Itanium, x86-64 базируется на существующей
архитектуре x86-32. Следовательно, процессор,
построенный на основе x86-64, может безо
всяких проблем исполнять существующие 32-битные
приложения, которых написано на текущий
момент огромное количество. Причем, эти
приложения могут выполняться без каких бы
то ни было потерь в производительности в
отличие от того же Intel Itanium, где x86-32 систему
команд приходится эмулировать. Как же
реализуется 64-битность в Hammer? Очень просто:
в этом процессоре к имеющейся системе
регистров будет добавлено несколько новых
регистров, а существующие - расширены.
Хотя процессоры Hammer и характеризуются AMD
как "процессоры восьмого поколения",
следует понимать, что новая архитектура
является логическим развитием архитектуры
K7. То есть, речь о разработке ядра Hammer "с
нуля" не идет, поэтому приведем кратко
лишь некоторые его характеристики:
- Кеш первого уровня остался тем же. Его
размер составляет 128 Кбайт, 64 Кбайта
отводится на данные, 64 Кбайта - на код;
- Максимальный размер кеша второго уровня,
который может адресовать процессорное
ядро, уменьшился с 8 Мбайт до 1 Мбайт.
Такова специфика Hammer. Однако, процессоры
Athlon, хотя теоретически могли
поддерживать 8-мегабайтный L2 кеш, на
практике его никогда не использовали. Что
же касается Hammer, который AMD планирует
двигать и на серверный рынок, то при
необходимости увеличения размеров кеш-памяти
сверх 1 Мбайт, AMD, очевидно, прибегнет к
услугам кеша третьего уровня;
- Конвейер процессора удлинен на 2 стадии.
Это позволит Hammer работать на более
высоких частотах, чем Athlon;
- Hammer будет иметь улучшенный блок
предсказания переходов;
- Также, в процессорах восьмого поколения
будут увеличены TLB (translation lookaside buffers).
Еще одно из главных новшеств Hammer -
интегрированный в ядро контроллер памяти.
Основным преимуществом встроенного
контроллера памяти по сравнению с обычным,
располагающимся в северном мосту чипсета,
будет то, что контроллер памяти будет
работать на частоте процессора, а,
следовательно, обладать низкой
латентностью. Причем эта латентность будет
тем меньше, чем на большей частоте будет
работать процессор. Еще одно достоинство
интегрированного контроллера состоит и в
том, что теперь AMD не будет зависеть от
производителей чипсетов в смысле работы с
памятью.
Также ключевой инновацией архитектуры
Hammer станет высокоскоростная шина передачи
данных HyperTransport. Эта шина применяется для
связи процессора и набора логики, для связи
различных частей чипсета, разработанного AMD
для Hammer, применяется для связи между
процессорами при построении
многопроцессорных систем посредством
встроенных в процессор дополнительных
контроллеров HyperTransport. Что такого хорошего в
HyperTransport? А хорошего в ней много чего -
высокая скорость, низкая латентность,
простота реализации (малое количество
проводов). Максимальная скорость передачи
HyperTransport - 6400 Мбайт/с в одну сторону, ее можно
достаточно легко варьировать путем
изменения разрядности шины (2, 4, 8, 16 и 32 бита)
и частоты работы (400, 600, 800, 1000, 1200 и 1600 МГц),
получая нужные скорости передачи (от 100 до
6400 Мбайт/с в каждую сторону). Для соединения
компонентов чипсета с процессором и
процессоров между собой в
многопроцессорных системах сам Hammer имеет
до трех встроенных контроллеров шины
HyperTransport с шириной 16 бит и пропускной
способностью 3.2 Гбайт/с в каждую сторону.
На данный момент AMD планирует выпускать
два варианта Hammer - ClawHammer и SledgeHammer. ClawHammer - это
вариант процессора восьмого поколения,
ориентированный на использование в
настольных PC и двухпроцессорных серверах
начального уровня. Процессор будет
продаваться под уже знакомым брендом Athlon с
приставкой 64. Представление процессора AMD
Athlon™ 64 запланировано на сентябрь 2003 г.
SledgeHammer - это серверная версия Hammer,
ориентированная на использование в двух,
четырех и восьмипроцессорных серверах.
Официальное название SledgeHammer уже известно -
Opteron. Церемония официального представления
процессора AMD Opteron™ для серверов и рабочих
станций состоится 22 апреля в Нью-Йорке.
От процессоров восьмого поколения
ожидать какого-то совсем революционного
прироста производительности не следует. Не
забывайте, что Hammer в своей основе имеет ту
же архитектуру, что и Athlon. Однако, по
предварительным прикидкам, на обычных 32-битных
приложениях Hammer будет работать примерно на
25 процентов быстрее, чем Athlon XP при той же
частоте. Причем, 20 процентов из них составит
прирост за счет интегрированного в ядро
контроллера памяти, а 5 процентов - за счет
усовершенствований ядра. |
