46
дальнейшем компания "Intel" реализует поддержку технологии Hyper-Threading и в процессорах с меньшими тактовыми частотами.
Вслед за процессорами на ядре Northwood появились процессоры, известные под кодовым названием Prescott. Эти процессоры производятся уже по 90нанометровому технологическому процессу и имеют 100 млн транзисторов (в процессорах Northwood 55 млн транзисторов). Сам процессор имеет вдвое больший (по сравнению с процессорами Northwood) кэш размером 1 Мбайт и поддерживает системную шину с частотой 800 МГц. Кроме того, Prescott имеет ряд усовершенствований в микроархитектуре ядра Intel NetBurst, добавились 13 новых команд, а технология Hyper-Threading получила свое логическое продолжение (Enhanced Hyper-Threading). Для микропроцессора Prescott
предложен более новый и совершенный разъем на материнских платах LGA775 (Land Grid Array). Судя по числу 775, этот разъем имеет столько же контактов, но уже не в виде ножек, а в качестве контактных площадок. Такой вариант, вопервых, позволит увеличить производительность компьютера (775, а не 478 контактов, как у предыдущих); во-вторых, изменит (упростит) технологию сборки компьютера предлагая разъем типа Slot; в-третьих, позволяет обогнать своего ближайшего конкурента фирму AMD по количеству контактов микропроцессора (Athlon 64 имеет 754 контакта). Диапазон тактовых частот для микропроцессора Prescott в ближайшее время будет составлять приблизительно от 4 до 5 ГГц.
3.2. Компания AMD (Advanced Micro Device)
Компания AMD (Advanced Micro Device), основанная в 1969 году в Калифорнии, является одним из крупнейших производителей процессоров. До не столь давнего времени CPU AMD не пользовались особой популярностью, но в конце прошлого столетия AMD набрала вес, и теперь ее продукция представляет серьезную конкуренцию CPU от Intel во многом благодаря их более низкой стоимости. Мы не будем описывать все процессоры от AMD, а остановимся лишь на наиболее поздних разработках. К6 (CPU К6) (второе и третье поколения этих процессоров — К6-П и К6-III) был выпущен AMD как альтернатива популярным в свое время Pentium и Pentium II. В процессоре К6 AMD впервые использовала свою фирменную технологию 3DNow!. По сути, это еще один сопроцессор по типу ММХ, но умеющий выполнять 21 новую инструкцию.
47
Эти новые инструкции призваны, прежде всего, ускорить обработку данных, связанных с трехмерной графикой. Поэтому в набор инструкций 3DNow! включены команды, работающие с вещественночисленными аргументами одинарной точности. Как и ММХ, SDNow! использует те же регистры, что и сопроцессор; это связано с тем, что операционные системы должны сохранять и сбрасывать все регистры процессора при переключении задач.
CPU имеет встроенный 64 Kb L1 кэш (32 Kb для команд и 32 Kb двухпортового кэша с обратной записью для данных) и встроенный кэш второго уровня (L2) объемом 256 Kb. Поддерживается 100-мегагерцевая системная шина и порт AGP. Поставляется в 321-контактном керамическом корпусе (под Socket 7) может работать на частотах до 550 MHz. Процессоры К6 уже давно не производятся.
Athlon К7
Основные свойства архитектуры процессора седьмого поколения AMD Athlon, оптимизированная для работы с высокой тактовой частотой, суперконвейерная суперскалярная микроархитектура, предназначенная для выполнения 9 инструкций за один такт.
Включает в себя несколько параллельных декодеров х86-инструкций, три конвейера для выполнения вычислений с плавающей точкой, включая инструкции ММХ™ и 3DNow!™; три конвейера для целочисленных вычислений; три конвейера для генерации адресов; использовано усовершенствованное динамическое предсказание ветвлений.
Расширена технология 3DNow! — 21, уже применяемым инструкциям 3DNow! добавлено 19 новых инструкций, улучшающих расчеты с целочисленными данными, и 5 новых DSP-инструкций (для программных модемов, ADSL, Dolby Digital и МРЗ-кодеков).
Внушительных размеров системный кэш включает в себя кэш-память первого уровня объемом 128 Kb и работающий на половине частоты процессора кэш L2 в 512 Kb. Правда, так было в версиях процессора с частотой до 700 MHz, но в процессе штурма все новых десятков Гигагерц появились процессоры с делителем 2/5, а впоследствии и вовсе 1/3 (хотя такие процессоры AMD скоро заменила на усовершенствованные Athlon'ы, о которых немного ниже).
Частота шины 100 MHz, но за счет того, что передача данных может вестись на обоих фронтах сигнала, встречается информация о 200 MHz шине. Благодаря этому становится возможным использование DDR SDRAM, ставку на которую, очевидно, AMD сделала уже тогда.
48
CPU Athlon K7 выпускаются с интерфейсом Socket А для установки в используемый только процессорами фирмы AMD 462-контактный Socket'овый разъем. Правда, есть также версия и под Slot 1.
По производительности Athlon K7 аналогичен Pentium III, работающий с такой же или чуть меньшей частотой. Но, в отличие от Pentium, CPU от AMD стоит заметно дешевле.
Duron
Процессор AMD Duron разработан как облегченная модификация получившего признание процессора AMD Athlon и предназначен для создания компьютерных решений низшей и средней ценовых категорий. По занимаемому на рынке сегменту Duron аналогичен.
1п1еГовскому CPU класса Celeron. Построенный на основе К7 Athlon, Duron имеет ту же двунаправленную 100-мегагерцевую системную шину, 128килобайтный кэш первого уровня, поддержку того же набора инструкций.
Удешевление достигнуто только за счет внешнего кэша, который стал равен 64 Kb. Замечательно то, что, как и у Celeron, кэш-память работает на частоте ядра, что обеспечивает минимальное падение производительности по сравнению с Athlon. Появление Duron очень сильно пошатнуло позиции "Intel" в производстве бюджетных процессоров: АМD'юшный Duron в производительности обгоняет Celeron и не так далек от Pentium III, но при этом еще стоит дешевле — за разницу в цене между процессорами Celeron и Duron вполне можно, например, оснастить этот Duron качественным вентилятором. Выпускаются версии процессора с частотами от 600 MHz (в конце апреля 2001 г. максимум составлял 850 MHz). Все CPU Duron имеют форм-фактор Socket A (462).
Новый Athlon
Как уже упоминалось, слабым местом в процессоре Athlon на ядре К7 был медленный L2 кэш. Каждый новый процессор приносил все меньший прирост производительности, работающего на частоте всего 300-333 MHz. Кроме того, с появлением Pentium III с внешней частотой 133 MHz и активного использования оперативной памяти SDRAM, на ней работающей, 100-мегагерцевая шина существующего Athlon стала казаться архаизмом. В новой версии процессора Athlon на ядре Thunderbird перечисленные недостатки были устранены. Так же как Intel в Pentium III второго поколения уменьшила в два раза кэш и во столько же повысила его скорость, так и в новом AMD Athlon кэш-память стала работать на полной частоте ядра, хотя ее объем и сократился до 256 Kb. И, продолжая
49
сравнивать с Pentium III, мы также видим повышение внешней частоты процессора до 133 MHz (напомним, что результирующая частота больше в два раза, то есть 266 MHz), затем частота ядра CPU Athlon достигла 1.3 GHz.
Для работающего на такой скорости процессора недостаточно пропускной способности SDRAM, поэтому AMD рекомендует использовать со своими процессорами память DDR SDRAM (см. выше) и соответствующие чипсеты (как правило, AMD ориентируется на чипсеты от VIA, так как собственным производством предпочитает не заниматься). Сама AMD позиционирует свое решение как альтернативу Pentium IV + Rambus. Впрочем, пока рано говорить о том, появится ли DDR-память на платформе от Intel или нет, но то, что касается процессора, сомнений точно не вызывает. Когда иссякнет потенциал Athlon Thunderbird, должен появиться процессор следующего поколения на ядре К8.
Следует учесть тот немаловажный факт, что AMD-ым процессором сильно мешает их слабая поддержка со стороны программного обеспечения. Так как по понятным причинам использовать в своих изделиях Intel'oвские инструкции SSE фирма не может, пришлось, как уже говорилось выше, развивать собственную технологию 3DNow!. Понятно, что выигрыш от ее использования будет заметен лишь в том случае, если только приложение будет специально скомпилировано под набор инструкций 3DNow!.
Но исторически сложилось так, что большинство программ, часто ввиду того, что набор 3DNow! оказался более сложным для реализации его программистами, пишутся под SSE. Вот и получилось так, что серьезные программы, оптимизированные под процессоры AMD, можно пересчитать по пальцам, а это, естественно, ничего хорошего в случае использования этих процессоров не сулит. Но надо отдать должное, что игнорирование 3DNow! не сильно сказывается на производительности, а иногда отличие вообще практически незаметно. Наоборот, производительность Athlon и Duron в целом не хуже производительности аналогичных CPU от Intel, но главное, пожалуй, даже не в этом. А в том, что при своей шустрости кристаллы от AMD имеют существенно меньшую цену, и, следовательно, объективный показатель цена/производительность у них значительно лучше.
Пора наконец признать, что "Intel" окончательно утратила мировую монополию на производство как недорогих CPU, так и микропроцессоров высшего класса.
В заключение можно привести так называемый закон Мура (Moore's Law), предложенный еще в 1965 году Гордоном Муром, одним из основателей фирмы
50
"Intel", на основе анализа развития компьютерных технологий: мощность CPU (емкость HDD, количество памяти) удваивается каждые полтора года при сохранении стоимости.
AMD: Athlon XP
Процессоры компании AMD имеют не менее богатую историю, чем процессоры Intel, и разнообразия здесь тоже более чем достаточно. В настоящее время выпускаются процессоры AMD Athlon XP. Процессоры семейства Athlon XP отличаются друг от друга тактовыми частотами, а также могут иметь разный размер кэша L2, выполняться по разному технологическое процессу, поддерживать разные системные шины и разное напряжение питания ядра. Поэтому, говоря о процессорах AMD Athlon XP, выделяют четыре основных типа ядра процессора PALOMINO, Thoroughbred, Thoroughbred-B и Barton.
Процессоры Athlon XP с ядром Palomino — это самая ранняя версия процессоров Athlon XP. Они выполнены по 0,18-микронному технологическому процессу. Ядро Palomino является улучшенной версией прежнего ядра Thunderbird. К улучшениям относится добавление поддержки SSE-инструкций, предварительной выборки данных и внедрения в ядро встроенного термодиода. Начиная с процессоров Athlon XP с ядром Palomino в маркировке процессоров компания AMD стала использовать не тактовую частоту (как это делалось ею ранее и до сих пор делается для всех процессоров Intel, а рейтинг производительности в сравнении с процессорами на ядре Ihunderbird). Так, маркировка Athlon XP 1500+ означает, что производительность данного процессора соответствует производительности процессора на ядре Thunderbird, если бы последний имел тактовую частоту 1500 МГц. Процессоры Athlon XP с ядром Palomino поддерживают частоту системной шины 266 МГц и имеют кэш L2 размером 256 Кбайт.
Процессоры Athlon XP с ядром Thoroughbred отличается от предыдущего модельного ряда тем, что ядро процессора изготовляется по 0,13-микронному технологическому процессу. Соответственно процессоры Athlon XP с ядром Thoroughbred имеют большие тактовые частоты. Частота системной шины и размер L2 кэша остались такими же, как и у процессоров на ядре Palomino.
Процессоры Athlon ХР с ядром Thoroughbred-B — несколько улучшенный вариант процессоров Athlon ХР с ядром Thoroughbred. Данное ядро фактически можно рассматривать как степпинг ядра Thoroughbred. В новой версии ядра за счет незначительных изменений в архитектуре используются более высокие тактовые частоты, а помимо частоты системной шины 266 МГц поддерживается частота 333 МГц.