45235 (Процессор пентиум), страница 3

Устройство отката должно не только обнаруживать завершившиеся

микрокоманды, но и удалять их из пула команд таким образом, чтобы

изменение состояния вычислительной системы соответствовало перво-

начальному порядку команд в программе. При этом оно должно учиты-

вать и правильно обрабатывать прерывания, исключительные ситуа-

ции, неправильно предсказанные переходы и другие экстремальные

• 10 -

случаи.

Процесс отката занимает два такта. В первом такте устройство

отката считывает пул команд и отыскивает готовые к откату микро-

команды; затем оно определяет, какие из этих микрокоманд могут

быть удалены из пула в соответствии с исходным порядком команд в

программе. Во втором такте результаты отката записываются в пул

команд и в регистровый файл отката. Устройство отката может обра-

ботать три микрокоманды за такт.

2Интерфейс шины

Структура интерфейса шины изображена на рисунке 6.

Есть два типа обращений к памяти: чтение из памяти в регистр

и запись из регистра в память.

При чтении из памяти должны быть заданы адрес памяти, размер

блока считываемых данных и регистр-назначение. Команда чтения ко-

дируется одной микрокомандой.

При записи надо задать адрес памяти, размер блока записывае-

мых данных и сами данные. Поэтому команда записи кодируется двумя

микрокомандами: первая генерирует адрес, вторая готовит данные.

Эти микрокоманды планируются независимо и могут выполняться па-

раллельно; они могут переупорядочиваться в буфере записи.

Запись в память никогда не выполняется опережающим образом,

так как нет эффективного способа организации отката в случае не-

верного предсказания. Разные команды записи никогда не переупоря-

дочиваются друг относительно друга. Буфер записи инициирует за-

пись, только когда сформированы и адрес, и данные, и нет ожидаю-

щих выполнения более ранних команд записи.

При изучении вопроса о возможности и целесообразности переу-

порядочения доступа к памяти инженеры «Intel» пришли к следующим

выводам.

Команда записи не должна обгонять идущую впереди команду за-

писи, так как это может лишь незначительно увеличить производи-

тельность.

Можно запретить командам записи обгонять команды чтения из

памяти, так как это приведет лишь к незначительной потере произ-

водительности.

Запрет командам чтения обгонять другие команды чтения или

команды записи может повлечь существенные потери в производитель-

ности.

Поэтому была реализована архитектура подсистемы памяти, поз-

воляющая командам чтения опережать команды записи и другие коман-

ды чтения. Буфер упорядочения памяти служит в качестве распреде-

лительной станции и буфера переупорядочивания. В нем хранятся от-

ложенные команды чтения и записи, и он осуществляет их повторное

диспетчирование, когда блокирующее условие (зависимость по данным

или недоступность ресурсов) исчезает.

• 11 -

2Вывод

Таким образом, реализованная в P6 комбинация таких архитек-турных методов, как улучшенное предсказание переходов (почти всегда правильно определяется предстоящая последовательность ко-манд), анализ потоков данных (определяется оптимальный порядок выполнения команд) и опережающее выполнение (предвиденная после-довательность команд выполняется без простоев в оптимальном по-рядке), позволила удвоить производительность по отношению к Pen-tium при использовании той же самой технологии производства. Эта комбинация методов называется динамическим выполнением.

В настоящее время «Intel» ведет разработку новой 0,35 мкм

технологии производства, что даст возможность выпускать процессо-

ры P6 с тактовой частотой ядра свыше 200 МГц.

.

• 12 -

2Р6 как платформа для построения мощных серверов

Среди наиболее значимых тенденций развития компьютеров в последние годы можно выделить как все возрастающее использование систем на основе процессоров семейства х86 в качестве серверов приложений, так и растущую роль «Intel» как поставщика непроцес-сорных технологий, таких как шины, сетевые технологии, сжатие ви-деоизображений, флэш-память и средства системного администрирова-ния.

Выпуск процессора Р6 продолжает проводимую «Intel» политику

переноса возможностей, которыми ранее обладали лишь более дорогие

компьютеры, на массовый рынок. Для внутренних регистров Р6 пре-

дусмотрен контроль по четности, а соединяющая ядро процессора и

кэш второго уровня 64-битовая шина оснащена средствами обнаруже-

ния и исправления ошибок. Встроенные в Р6 новые возможности диаг-

ностики позволяют производителям проектировать более надежные

системы. В Р6 предусмотрена возможность получения через контакты

процессора или с помощью программного обеспечения информации о

более чем 100 переменных процессора или происходящих в нем собы-

тиях, таких как отсутствие данных в кэше, содержимое регистров,

появление самомодифицирующего кода и так далее. Операционная сис-

тема и другие программы могут считывать эту информацию для опре-

деления состояния процессора. В Р6 также реализована улучшенная

поддержка контрольных точек, то есть обеспечивается возможность

отката компьютера в зафиксированное ранее состояние в случае воз-

никновения ошибки.

Р6 поддерживает те же возможности по контролю при помощи

функциональной избыточности (FRC), что и Pentium. Это означает,

что в P6 предусмотрена возможность построения систем с параллель-

ным выполнением одних и тех же операций двумя процессорами с вза-

имным контролем результатов и сообщением об ошибке в случае рас-

хождения. При этом, к сожалению, P6 по-прежнему не сообщает о

причине ошибки.

В модели Р54С процессора Pentium «Intel» предложила простой

и недорогой способ организации двухпроцессорной работы: ведущий и

ведомый процессоры используют общий кэш и невидимо для приложений

разделяют программу на потоки. Однако использовать такую органи-

зацию работы могут лишь многопоточные операционные системы.

Р6 переводит организацию многопроцессорной работы на новый

уровень, соответствующий определенной «Intel» мультипроцессорной

спецификации MPS 1.1. Одним из наиболее сложных аспектов симмет-

ричной многопроцессорной работы является поддержание кэш-соот-

ветствия для всех подсоединенных к отдельным процессорам кэшей.

Р6 поддерживает кэш-соответствие для вторичного кэша на внутрен-

нем уровне, а внешняя шина P6 выступает как симметричная мультип-

роцессорная шина.

Раньше проектировщики мультипроцессорных систем должны были

создавать собственные шины для связи процессоров, либо приобре-

тать лицензию на уже существующие решения, например Corollary

C-bus II. Теперь средства, реализованные «Intel» в Р6, позволяют

объединить четыре процессора в мультипроцессорную систему. Четыре

- это предел, обуславливаемый принятой в Р6 логикой арбитража.

• 13 -

Еще одна проблема для производителей многопроцессорных сис-

тем на базе Р6 состоит в том, что для эффективной работы таких

систем к каждому процессору подключается выделенный кэш, размер

которого должен быть больше, чем 256 кб - размер кэша в корпусе

Р6. Таким образом, проектировщики высокопроизводительных серверов

будут вынуждены использовать внешние контроллеры кэша и дополни-

тельные микросхемы статической памяти.

Эта проблема будет разрешена, если «Intel» увеличит размер

кэша второго уровня в корпусе Р6, что достижимо либо за счет уве-

личения размера кристалла, либо за счет перехода к более миниа-

тюрной технологии производства. Сегодня производители, которые

хотят строить системы с более чем четырьмя процессорами, должны

объединять две или более четырехпроцессорных системы с помощью

высокоскоростного последовательного соединения память-память. Ре-

ализации таких соединений для PCI ожидаются в этом году.

2Системы на основе Р6

Можно предположить, что компьютеры на базе P6 первоначально будут напоминать сегодняшние наиболее мощные Pentium-компьютеры: по меньшей мере 1 Гб жесткий диск, 32 Мб оперативной памяти, мощ-ные графические контроллеры. Появятся первые многопроцессорные серверы на Р6.

Улучшенная диагностика и средства обработки ошибок в Р6 поз-

воляют проектировать на базе Р6 надежные серверы уровня предприя-

тия. Улучшенная поддержка симметричной многопроцессорной работы в

сочетании с поддерживающими такую работу версиями OS/2 и NetWare

приведет к построению на Р6 еще более мощных серверов.

«Intel» предполагает, что первыми Р6-системами будут серве-

ры, однако настольные компьютеры на P6 появятся почти одновремен-

но с ними. Цена первых настольных Р6-компьютеров будет начинаться

с 4000 долларов и расти с ростом мощности конфигурации. С учетом

размера корпуса Р6, его потребления энергии и рассеиваемого тепла

(требуется активное охлаждение), не следует ожидать быстрого по-

явления портативных компьютеров на Р6.

Как обычно, первыми пользователями настольных компьютеров на

процессоре нового поколения будут разработчики программного обес-

печения и пользователи из таких областей, как САПР, настольные

издательские системы, научное моделирование и визуализация его

результатов, статистика, одним словом, те области, которым всегда

недоставало и будет недоставать существующих скоростей.

Что касается серверов, то первыми кандидатами на переход к

Р6 являются серверы приложений, осуществляющие такие работы, как

рассылку сообщений, доступ к базам данных и хранилищам докумен-

тов. Системные серверы и серверы печати не привязаны к конкретно-

му типу процессоров и поэтому не испытывают таких потребностей в

увеличении мощности.

Вполне вероятно, что первыми покупателями Р6- систем будут

сравнительно небольшие организации, где на эти системы будет воз-

ложено выполнение самостоятельно разработанных критичных для дея-

тельности организации приложений. Большие предприятия будут при-

обретать такие системы несколько позднее, после тщательной оценки

• 14 -

и подготовки. Дело в том, что большие организации эксплуатируют

значительно большее число разработанных на заказ программ и стан-

дартного программного обеспечения, и требуется провести проверку

на его совместимость с новыми системами.

Типичная Р6-система будет включать процессор Р6 с тактовой

частотой 133 МГц, внешнюю шину, работающую на половине, одной

третьей или одной четверти от этой частоты, набор чипов Intel

Р6/PCI по имени Orion, поддерживающий версию 2.1 32-битовой шины

PCI с частотой 33 МГц, но не поддерживающий 64-битовые расширения

PCI.

Вследствие наличия встроенного кэша второго уровня, в боль-

шинстве Р6-систем будет отсутствовать внешний кэш и контроллер

кэша. Для построения основной памяти будут использоваться обычные

60-наносекундные DRAM или, в некоторых случаях, поддерживаемые в

наборе чипов Intel Triton для Pentium более скоростные EDO DRAM.

Стандартной будет конфигурация с 16 Мб оперативной памяти при все

возрастающем числе систем с 32 Мб.

Первоначально Р6-системы будут включать как шину PCI, так и

шины EISA/ISA. Однако по мере роста поддержки PCI необходимость в

EISA и ISA будет уменьшаться. Особенно важным для этого является

появление предусмотренных в PCI 2.1 мостов PCI-PCI. Главной проб-

лемой при использовании PCI сегодня является ограничения на сте-

пень ее нагрузки. Мосты между шинами позволяют работать с большим

числом устройств в пределах одного логического адресного прост-

ранства.

Включение в систему нескольких шин PCI, соединенных мостами,

позволит как избежать использования других шин, так и подключать

помимо памяти и графики высокоскоростные сетевые интерфейсы (нап-

ример, 100 Мбит/сек Ethernet, FDDI и ATM) и высокоскоростной пос-

ледовательный ввод-вывод.

Емкость памяти на жестком диске будет по меньшей мере 730 Мб

с использованием интерфейса IDE или SCSI. Большая часть систем

будет включать 2-скоростные или более быстрые CDROM. Графика бу-