46447 (Современные процессоры Intel и AMD), страница 3

Технологии создания процессора со сдвоенным ядром

Сегодня существует три возможных способа создавать двуядерные чипы. Первый заключается в создании тесно связанных двух ядер на едином кристалле. Второй способ - сочетать два обычных ядра на едином кристалле. Третий вариант - разместить два ядра на разных кристаллах в одной упаковке. Первый подход тесно связанных ядер позволяет разработчикам связать между собой отдельные блоки процессора, что потенциально даёт возможность увеличения производительности, в то время как два других решения менее дорогие в разработке и производстве.

Последний вариант, является самым дешёвым способом вступления в двуядерную эру, поскольку он позволяет получить максимально высокий уровень выхода годных кристаллов. При этом каждое ядро можно протестировать и отсеять по тем или иным дефектам.

У размещения двух, в целом, независимых ядер в одну упаковку есть существенный недостаток. Каждый раз, когда одно ядро пожелает получить данные, с которыми работает второе ядро, необходим доступ к системной шине. Несложно представить, что на шину в данном случае ляжет двойная нагрузка. И это характерно не только для 65-нм чипов Presler со сдвоенным ядром, но и для 90-нм двуядерных Smithfield, у которых два ядра находятся на едином кристалле. С другой стороны, дизайн с общим кэшем приводит к проблеме распределения кэша между двумя ядрами.

Intel анонсировала появление общего кэша L2 только в новой микро-архитектуре, которая появится во второй половине 2006 года: процессоры Woodcrest для серверов, Conroe для настольных ПК и Merom для мобильных компьютеров. Вероятно, AMD пойдёт на такой же шаг с выпуском процессоров для Socket M2: Windsor (двуядерный) и Orleans Athlon 64 (версия Revision F).

Сравнение процессоров AMD Athlon 64 и Pentium 4 Extreme Edition

Athlon 64

Пока у AMD появились такие процессоры:

две версии для настольных применений – это Athlon 64 3200+ с тактовой частотой 2000 МГц, одноканальным контроллером памяти DDR400 и разъемом Socket 754 и Athlon 64 FX-51 с тактовой частотой 2200 МГц, разъемом Socket 940 и двухканальным контроллером регистровой памяти DDR400.

и две версии мобильных Athlon 64 – модели 3200+ и 3000+, которые из-за высокого тепловыделения (в районе 80 ватт) смогут применяться лишь в ноутбуках класса "замена десктопа".

По сути, вычислительное ядро процессоров AMD Athlon 64 – это лишь немного измененное ядро прежних Athlon XP.

Однако эти изменения вместе позволяют значительно улучшить производительность. Основные принципиальные особенности новой микроархитектуры AMD64:

Поддержка 64-битной адресации памяти и 64-битные регистры общего назначения при полной совместимости с 32-битными приложениями;

Возросшая до 1 Мбайта эксклюзивная кэш-память второго уровня (L2);

Вдвое (с 64 до 128 бит) увеличенная ширина шины кэш-памяти L2;

Возросло число ступеней вычислительных конвейеров;

Поддержка инструкций SSE2;

Улучшенная схема предсказания переходов;

Интегрированный в процессор контроллер DDR-памяти;

Высокоскоростная шина Hyper-Transport, при помощи которой процессор соединяется с чипсетом;

Защитная металлическая теплорассеивающая крышка;

Встроенная электронная схема для защиты кристалла от перегрева.

Наиболее важными факторами улучшения производительности новых процессоров AMD даже на прежних 32-разрядных приложениях являются возросший объем кэш-памяти, большая скорость работы с кэш-памятью L2 и встроенный контроллер двухканальной DDR-памяти.

Intel Pentium 4 Extreme Edition

Помимо технологии Hyper-Threading, системной шины 800 МГц и тактовой частоты 3,2 ГГц, его основной особенностью является кэш-память третьего уровня объемом 2 Мбайт, расположенная на самом кристалле и работающая на частоте ядра процессора. Она сосуществует с обычным "нортвудовским" кэшем L2 512 кбайт, но кэш у Пентиумов инклюзивный, поэтому суммарный объем для кэширования данных из системной памяти будет не 2,5 Мбайт, а только 2 Мбайт. А кэш L2, имеющий скорость, большую, чем у L3, будет в этом случае кэшировать данные из кэш-памяти L3, а не из системной памяти.

Кристалл нового Pentium 4 происходит от серверных процессоров Xeon MP на 0,13-микронном ядре Gallatin и не является будущим Prescott. Тем не менее, его все же специально доработали для поддержки системной шины 800 МГц и упаковали в корпус от нынешних Pentium 4. Поэтому процессор Pentium 4 Extreme Edition 3,2 ГГц не может работать в многопроцессорных конфигурациях, зато полностью совместим со всеми нынешними материнскими платами на двухканальных чипсетах Intel 875/865 даже без обновления BIOS. Внешне Extreme Edition от обычного Pentium 4 можно отличить лишь по большему количеству фильтрующих конденсаторов с обратной стороны корпуса.

Extreme Edition имеет полный набор прежних признаков Pentium 4 на ядре Northwood и в придачу к ним – дополнительный кэш L3 объемом 2 Мбайт. Который виден, в том числе, при непосредственных измерениях латентности кэш-памяти. Причем латентность кэша L3 оказалась всего вдвое больше, чем у быстродействующего L2.

Программа CPU-Z назвала это ядро как "Northwood", что, конечно, не совсем так, хотя вполне допускается, что во всем, кроме добавочного кэша L3 и схем, его обслуживающих, эти ядра действительно совпадают. Тем не менее, нынешние Нортвуды для системной шины имеют степпинг F29, тогда как Extreme Edition – "всего" F25, а вышедшие год назад первые P4 с технологией HT имели степпинг F27. Таким образом, кристалл нового Pentium 4 продолжает не линейку Northwood, а совсем другую линейку кристаллов Intel – кристалла Gallatin.

Исходя из этого, число транзисторов у Pentium 4 Extreme Edition составляет почти 170 миллионов, что втрое больше, чем у Northwood, хотя площадь и тепловыделение возросло не столь сильно: площадь – менее, чем вдвое, а тепловыделение – менее, чем на 15%. "Новый" кристалл использует то же напряжение питания, но предельная рабочая температура корпуса снизилась до 64 градусов вместо 70 для процессоров с частотой 3,2 ГГц. Максимальный ток потребления возрос с 67,4 до 72,3 ампер, однако это не требует переделки уже существующих стабилизаторов на материнских платах, как не требуется и более мощных кулеров. Для длительных испытаний нового процессора использовался именно стандартный новый боксовый кулер, и в хорошо проветриваемом корпусе никаких проблем перегрева при этом не возникало.

Заключение

В настоящее время компьютеры превратились в мощные высокопроизводительные устройства. По всем основным показателям они в сотни раз превосходят первоначальную модель, а стоят обычно даже дешевле. Если бы такими же темпами развивалось, скажем, автомобилестроение, то сейчас за несколько тысяч долларов предлагались бы автомобили, передвигающиеся со скоростью космических ракет и вмещающих сотни человек.

Я предпринял это исследование, так как мне очень интересна эта тема, я хотел больше знать о строении и функциях процессора, и самое главное я хотел узнать, какой же микропроцессор самый высокопроизводительный на сегодняшний день. Я сравнивал следующие процессоры: Intel Pentium Extreme Edition и процессоры AMD Athlon 64 FX-51, AMD Athlon 64 3200+, AMD Athlon XP 3200+. Прежде всего, следует отметить, что AMD удалось создать новую аппаратную платформу, которая призвана стать в самое ближайшее время технологической основой всех решений этой корпорации. Чтобы оценить серьезность намерений AMD, достаточно лишь отметить, что уже к середине 2005 года доля процессоров, основанных на 64-разрядных ядрах, превышает в спектре продукции AMD 50%. О поддержке 64-разрядной платформы AMD заявили едва ли не все ведущие производители аппаратного обеспечения, в том числе - разработчики наборов системной логики (nVidia, VIA, SiS, ULi), материнских плат (ASUS, MSI, TYAN, Gigabyte, ECS, AOPEN, EPoX и многие другие). Известные разработчики ПО, в том числе - Microsoft - тоже не остаются в стороне, планируя к выпуску 64-разрядные версии своих продуктов.

Список литературы

http://www.3dnews.ru/cpu/athlon64fx-p4ee/index02.htm

http://www.thg.ru/cpu/20051108/index.html

http://hardwade.narod.ru/index/cpu/1.htm

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://referat.ru