P6 (Ответы на экзаменационные билеты), страница 2

Что же вы обнаружите внутри машины с процессором P6? В общем компоненты будут похожи на те, что применяютс в высококлассных Pentium-системах: ОЗУ повышенной емкости, большой жесткий диск, быстродействующие графические платы. Разработчики систем на базе P6 будут широко использовать шину PCI: во многих случаях будут применяться PCI-мосты, чтобы соединить между собой две шины PCI и предоставить шесть гнезд PCI вместо трех или четырех, имеющихся в большинстве сегодняшних систем. Чтобы обеспечить совместимость со старыми или медленными периферийными устройствами, по-прежнему будут предусматриваться гнезда ISA.

Что можно сказать о стоимости машин на базе P6? Возросшее до 5,5 млн. число транзисторов на одном лишь кристалле ЦП процессора - почти вдвое больше, чем в процессоре Pentium - приведет к увеличению размера кристалла и, следовательно, удорожит его производство. Встроенный кэш второго уровня (который содержит еще 15,5 млн. транзисторов для 256-Кбайт варианта и 31 млн. транзисторов для 512-Кбайт варианта) также стоит денег. Мы ожидаем, что цена первых вариантов P6 после начала массового производства упадет до уровня 1200-1600 долл. за кристалл. Для сравнения, перед понижением цен, которое произошло 1 августа 1995 г., 133-МГц процессоры Pentium продавались по 935 долл. за штуку партиями по 1000 приборов, а средняя цена 256-Кбайт статических ОЗУ составила около 100 долл.

На системном уровне это соответствует цене примерно 5000 долл. за системы с 16-Мбайт ОЗУ, 2-Гбайт жесткими дисками и 17-дюйм мониторами. Минимальные конфигурации систем на базе P6 могут стоить до 3000 долл., но, принимая во внимание, для какого рода применений предназначается P6, мы советуем не скупиться.

Вам, наверное, будет небезынтересно узнать, предполагает ли фирма Intel вынести кэш второго уровн за пределы процессора, чтобы сделать возможным выпуск менее дорогостоящих (и обладающих пониженной производительностью) вариантов микросхемы. Intel утверждает, что такое решение маловероятно, так как удаление кэша с кристалла приведет к недопустимому снижению производительности процессора. А учитыва постоянный рост быстродействия процессоров семейства Pentium, становится неясным, будет ли соотношение цены и производительности машин P6 с внешним кэшем второго уровня достаточно привлекательным в сравнении с технико-экономическими показателями его конкурентов. И все же такое не исключено.

СЕРВЕРЫ: СМЕЛЫЙ ШАГ ВПЕРЕД

P6 открывает потрясающие перспективы для серверов, особенно для требовательных к ресурсам ЦП специализированных систем, в частности, SQL-серверов. Причиной тому не только вычислительная мощность самого процессора, но и высокая производительность его шины. Построение многопроцессорных серверов с процессорами Pentium вполне возможно, но на базе P6 реализовать крупномасштабную многопроцессорную архитектуру значительно проще.

Начнем с того, что P6 позволяет "бесшовную" организацию четырехканальных симметричных многопроцессорных систем. Выражение "бесшовная" организация в данном случае означает, что дл совместной работы четырех ЦП не требуетс дополнительной логики; в них уже предусмотрены все необходимые схемы, и создать - теоретически - многопроцессорный сервер на основе P6 можно, просто соединив между собой соответствующие выводы нескольких ЦП. На практике, конечно, все гораздо сложнее, так как правильный расчет электрической нагрузки и обеспечение охлаждения нескольких процессоров P6 - задача непростая. Очевидно, однако, что к концу 1995 г. можно ожидать распространения многопроцессорных серверов на базе P6.

Преимущества реализованного в P6 подхода к организации мультипроцессорных систем позволяют рекомендовать этот процессор как открывающий новые перспективы для повышения производительности. Индивидуальные кэши процессоров безусловно более эффективны, нежели архитектура с разделяемым кэшем, используемая в большинстве двупроцессорных Pentium-серверов. А благодаря предусмотренной в процессоре P6 шине, ориентированной на обработку транзакций, удается довольно легко объединять несколько серверов в кластер. Могут быть построены сети многопроцессорных P6-серверов, соединенных скоростным каналом передачи данных, таким, как ATM или волоконно-оптический, которые лягут в основу высококлассных серверов приложений.

КАКИМИ СТАНУТ ПРОГРАММЫ?

Решающим фактором для успеха P6 станут не аппаратные средства, а программное обеспечение. Даже фирма Intel, выходя на рынок с процессором Pentium, активно убеждала разработчиков программного обеспечени перекомпилировать свои прикладные программы - т. е. взять существующие исходные тексты программ и ретранслировать их в команды машинного языка таким образом, чтобы получить возможность использовать преимущества суперскалярной архитектуры Pentium, не жертвуя при этом совместимостью с процессорами предыдущих поколений.

Немногие разработчики взяли на себя труд занятьс перекомпиляцией. Однако это не помешало широкому признанию процессора Pentium, который, несмотря ни на что, сумел обеспечить существенный выигрыш в производительности по сравнению с процессором 486. Ситуация с P6 несколько иная: большинство существующих сегодня 16-разрядных прикладных программ, по утверждению фирмы Intel, просто не будут выполняться на P6 быстрее, чем на Pentium. А программное обеспечение требует гораздо более глубокой переработки, а не просто прогона его через новый компилятор. Чтобы полностью использовать возможности P6, нынешние 16-разрядные прикладные программы и операционные системы потребуют серьезных переделок.

Разработчики должны выпускать 32-разрядные программы вместо 16-разрядных, преобладавших с начала 1980-х годов. Появившийся десять лет назад процессор 386 был первым в семействе x86, работающим с 32-разрядным кодом, который манипулирует сразу четырьмя байтами вместо двух, и преодолевает многие ограничения, присущие системам адресации ранних процессоров x86. (P6, кстати, все еще 32-разрядный процессор, хотя он и связан с внешним миром посредством 64-разрядной шины данных, как и Pentium.) Но требования совместимости сверху вниз и отсутствие получившей массовое распространение операционной системы задержало разработку 32-разрядных прикладных программ. Исключение составляют лишь специализированные сферы применения, где необходимо в полной мере использовать все возможности ЦП.

Выход Windows 95, которая полностью совместима с 32-разрядными прикладными программами, хотя сама содержит значительный объем 16-разрядного кода, по-видимому, даст разработчикам программного обеспечения необходимый стимул.

Пользующиеся наибольшим спросом прикладные программы корпорации Microsoft - Word for Windows и Excel - уже были преобразованы в 32-разрядный формат с тем, чтобы они могли выполняться в среде Windows NT. Большинство систем на базе P6 будут поставляться с уже установленными Windows 95 или Windows NT и набором программ для офиса. Тем не менее многие пользователи столько потратили на основные 16-разрядные прикладные пакеты, что неохотно пойдут на обновление своего программного обеспечения.

Наиболее вероятные пользователи машин на базе P6 будут работать не с программами автоматизации конторской деятельности, а с прикладными пакетами высокого класса, ориентированными на такие применения, как САПР, графика, научное моделирование, финансы и статистика, нейронные сети. Для приложений такого класса несомненным преимуществом процессора P6 станет его высокая скорость вычислений с плавающей точкой. По мнению фирмы Intel, помимо названных категорий продуктов процессор P6 найдет применение в мультимедиа-системах и позволит поднять технологии мультимедиа на качественно новый уровень. Выпуск P6 знаменует собой важный этап в деятельности корпорации Intel, направленной на реализацию концепции "естественной обработки сигналов" (native signal processing, NSP). NSP - эталонная платформа, состояща из наборов микросхем, драйверов и ядра ОС реального времени, разработанная с тем, чтобы помочь ввести функции мультимедиа в ЦП, не прибегая к специализированным аппаратным средствам мультимедиа. Появление NSP не означает отказа от специализированных подсистем мультимедиа, но объединение P6, средств P6 PCIset и интерфейсов прикладных программ NSP (NSP API) фирмы Intel может существенно повысить минимальный уровень возможностей обработки сигналов мультимедиа, обеспечиваемых самим кристаллом. Блок вычислений с плавающей точкой кристалла P6 содержит схемы, предназначенные для того, чтобы ускорить выполнение так называемых множительно- аккумулятивных последовательностей (multiply- accumulate sequences), которые часто используются в прикладных программах дл обработки сигналов.

Главными претендентами на использование собственной обработки сигналов в P6 Intel считает прикладные программы для систем распознавания речи, декодировани видеоинформации в формате MPEG, аудио- и видеомиксеров и телефонии. Эти программы позволяют преодолеть ограничения, присущие ЦП Pentium, не использу дополнительных аппаратных средств.

ПРОБЛЕМА ДОСТОВЕРНОСТИ

Одна из самых больших трудностей при создании процессора - просто обеспечить, чтобы он работал должным образом. И давление со стороны заказчиков, которое испытывает корпорация Intel, усугубляется к тому же ее прошлогодней неудачей, связанной с обнаружением ошибки в блоке вычислений с плавающей точкой процессора Pentium. В результате фирма Intel еще более повысила требования к и без того жесткому процессу контроля качества и отладки. В дополнение к тестированию триллионов командных последовательностей на сотнях машин компания организовала программу пользовательских тестов, в соответствии с которой первые системы с процессорами P6 были разосланы пользователям, работающим с самыми изощренными прикладными программами. В число испытателей попали такие специалисты, как д-р Томас Найсли - математик, первым обнаруживший ошибку в Pentium.

Даже учитывая беспрецедентную по своим масштабам программу испытаний на совместимость, проводимую корпорацией Intel, столь сложное устройство, как ЦП P6, непременно будет иметь какой-нибудь скрытый изъян. Если ошибка будет обнаружена после начала поставок процессора, компания обязуется без промедлени документировать ее.

МЕНЯЮЩИЙСЯ РЫНОК

Означает ли выпуск P6 закат славы процессора Pentium? Едва ли. Мы ожидаем, что поначалу реакци потенциальных покупателей на его появление будет весьма сдержанной, что объясняется его высокой ценой и 32-разрядной архитектурой, все еще недостаточно обеспеченной программными средствами. Очевидно, многие пользователи будут по-прежнему отдавать предпочтение ПК на базе Pentium - и главным образом потому, что фирма Intel продолжает выпускать все более быстродействующие варианты этого процессора. P6 найдет применение на рынке серверов и ПК класса рабочих станций, где его преимущества более очевидны, а фактор стоимости играет не такую важную роль.

Когда в 1996 г. Intel перейдет на 0,35-мкм технологию производства МП P6, увеличив тактовую частоту последнего до 166 или 180 МГц, P6 может стать более приемлемым в качестве массового (хотя все еще дорогостоящего) процессора.

Широкое признание P6 потребует определенного времени, особенно из-за его "приверженности" к Windows NT, OS/2 и UNIX - операционным системам, ни одна из которых не играет доминирующей роли на рынке программных средств для настольных ПК. Заглядывая на несколько лет вперед, мы ожидаем, что P6 в итоге заменит Pentium - точно так же, как в свое врем Pentium вытеснил процессор 486. И произойдет это прежде всего благодаря широкому распространению 32-разрядных прикладных программ и 32-разрядных операционных систем.

Первые год-полтора после начала поставок P6 фирма Intel посвятит наращиванию объемов его производства и повышению тактовой частоты. Следите за отчетами о сравнительной производительности P6-систем по мере их выпуска в ближайшие несколько месяцев.

Себастьян Рапли - старший редактор, а Джон Клаймен - помощник редактора PC Magazine. Ник Стам - технический директор, ответственный за аппаратные средства в лаборатории PC Magazine Labs.

Почему P6 предпочитает NT

Джон Клаймен и Ник Стам

Фирма Intel ясно определила назначение своего процессора P6: это ЦП не для массового потребителя, а для тех, кто работает с мощными вычислительными средствами и прикладными программами высокого класса. Новые процессоры (хотя бы по причине их дороговизны) традиционно предназначаются для наиболее требовательных пользователей, и случай с выходом P6 на рынок процессоров для ПК особенно показателен. С самого начала архитектура процессора была оптимизирована дл 32-разрядных прикладных программ, поэтому первые системы на базе P6 будут выполнять 16-разрядные прикладные программы медленнее, чем высококлассные Pentium-машины.

Это означает, что процессор P6 не даст выигрыша при выполнении подавляющего большинства существующих программ, которые содержат 16-разрядный код и обычно выполняются в 16-разрядной операционной среде, например Microsoft Windows 3.1. Чтобы реализовать заложенные в P6 возможности, вам понадобятся как 32-разрядна операционная система, так и 32-разрядные прикладные программы. Сегодня это фактически сводится к Microsoft Windows NT, OS/2 или UNIX и ограниченному кругу программных пакетов для автоматизации офиса, систем автоматизированного проектирования и графики.

Что можно сказать о Windows 95? Мы предполагаем, что P6 будет выполнять 32-разрядные прикладные программы в среде Windows 95 лишь на 20-30% быстрее, чем Pentium. Windows 95 важна для P6 не потому, что эта операционна система подготовлена в основном в 32-разрядном коде, а так как новая ОС стимулирует разработку множества 32-разрядных прикладных программ. Опытные пользователи, нуждающиеся в мощных вычислительных инструментах, захотят работать с 32-разрядными прикладными программами в среде с Windows NT, чтобы получить наибольшую отдачу от P6.

В чем проблема?

Ограниченная производительность P6 при выполнении 16-разрядных программ - не следствие ошибки, а результат сознательного решения, принятого, по утверждению Intel, еще на ранних стадиях разработки P6. Тогда, заглядывая на годы вперед, компани предполагала, что к сегодняшнему дню большинство пользователей ПК завершат переход на 32-разрядные операционные системы и прикладные программы. Но многочисленные причины, в том числе задержка с выходом в свет Windows 95, замедлили развитие событий.

Разработчики P6 стремятся добиться максимальной производительности с помощью метода исполнения с изменением последовательности команд, с тем чтобы конвейеры работали с максимальной загрузкой. Однако определенные команды не могут быть выполнены вне очереди. Эти команды превращают суперконвейерную архитектуру в серьезную помеху, вынуждая процессор останавливать выполнение всех других операций до завершения выполнения единственной "особенной" команды.

В число особых случаев входит, например, операци чтения из полного регистра. Она может быть задержана, если перед этим выполнялась запись в одну из частей этого регистра, например в 8-разрядную часть 16-разрядного регистра. (Программистам, работавшим с ассемблером, возможно, приходилось использовать регистры, представляющие собой составную часть другого регистра (такие, как AL), для хранения однобайтовых величин.) Обращения к "частичным" регистрам в 16-разрядных программах встречаются нечасто, но они оказывают существенное влияние на выполнение команд процессором: по существу, эти команды могут задержать работу процессора на семь и более тактов, что означает потерю времени, достаточного для выполнения, возможно, двадцати команд x86. (Операции чтения из полного регистра, следующие за записью в 8- или 16-разрядные регистры, в 32-разрядной программе могут служить источником такой же проблемы, но, как утверждает фирма Intel, в большинстве 32-разрядных программ применение указанного метода не принято.)