Технические средства технологической среды информационной системы
Технические средства технологической среды информационной системы
Микропроцессоры
Основой технических элементов ИС являются процессоры и наиболее массовый их вид - микропроцессоры. Хотя непосредственно в качестве самостоятельных элементов системы они, естественно, не используются, но влияние их характеристик на возможности ИС в целом велико и будет возрастать. В середине и конце 90-х гг. на рынке было представлено несколько семейств процессоров разной мощности и разных фирм.
Компания Intel оставалась лидером в области процессоров персональных компьютеров и в 90-е гг. К началу 1996 г. в мире насчитывалось уже 187 млн ПК с процессорами Intel, это около 80% мирового парка. В 90"е гг. фирма выпустила процессоры Pentium, Pentium MMX. Pentium Pro, Pentium II и Pentium III со все более высокими тактовыми частотами.
Известная американская компания AMD (Advanced Micro Devices), основной конкурент фирмы Intel на ее «поле», создает микропроцессоры, аналогичные моделям Intel, причем в ряде случаев превосходящие их по характеристикам и к тому же более дешевые. Следует отметить, что фирма AMD сыграла положительную роль, лишив Intel роли абсолютного монополиста на рынке микропроцессоров.
Мощные RISC-процессоры (Reduced Instruction Set Computer -компьютер с сокращенным набором команд) играют видную роль в создании ИС. Среди них представлены следующие семейства. Консорциум фирм Apple-IBM-Motorola (альянс AIM) разработал и производит мощный и эффективный процессор PowerPC (РРС). Компания Hewlett-Packard (HP) выпускает семейство процессоров PA-RISC, среди них полностью 64-разрядный РА-8000, Компания SUN Microsystems представила в 1995 г. концепцию Ultracomputing, базирующуюся на 64-разрядных процессорах UltraSPARC I и II. Первый из них имеет около 5,2 млн транзисторов, второй - около 5,4 млн. Перспектива фирмы SGI - 64-разрядный процессор R 10000 компании MIPS, содержащий 5,9 млн транзисторов. RISC-микропроцессор Alpha фирмы DEC бессменно лидировал в борьбе за абсолютный рекорд скорости.
Общим итогом второй половины 90-х гг. является вторжение процессоров с архитектурой Intel в область приложений, где доминировали RISC-процессоры, которые традиционно считались более мощными; те, в свою очередь, вторгаются в более высокие сферы. При этом все компании объявили о своих планах как на ближайшее время, так и на перспективу.
Совместно с компанией HP фирма Intel выполняет исследования по новой архитектуре IA-64 64-разрядных процессоров. При этом ставится цель сделать новую архитектуру доступной для массовых моделей рабочих станций и серверов, где сейчас доминируют RISC-процессоры. Процессор Р7, получивший сначала имя Merced, будет продаваться под торговой маркой Itanium. Мировой рынок ожидает появления этого процессора как знак нового поколения изделий в этой сфере. Как предполагается, он будет обладать обратной совместимостью с 32-разрядными приложениями; объявлено, что его тактовая частота будет не ниже 900 МГц.
Затем компания планирует выпустить 64-разрядный процессор McKinley, его тактовая частота может превысить 1 ГГц. В конце 2001 г. планируется представить процессор с кодовым названием Madison, который будет реализован на технологической базе 0,13 мкм, вслед за ним - процессор Deerfield, который должен быть достаточно дешевым и предназначен для массовых рабочих станций и серверов. Эти процессоры должны обеспечить архитектуре IA-64 долгую жизнь. По мнению аналитиков, она будет актуальна по крайней мере 25 лет - для микропроцессоров это огромный срок. Поэтому директор Intel до 1998 г. Энди Гроув заметил, что в 21-й век пройдут две архитектуры: Intel/HP с Р7 и Р8 и новое поколение PowerPC альянса AIM.
Intel продолжает развивать и все семейства 32-разрядных процессоров, осуществляя при этом переход на все меньшие технологические нормы проектирования. Для массовых ПК компания предложила процессор Celeron. Правда, на рынке систем младшего класса он атакован со стороны процессоров AMD К6-2 с графическим расширением 3DNow! Дорогостоящий Pentium II Хеоп предназначен для многопроцессорных серверов и мощных рабочих станций. Katmai имеет дополнительный набор команд, аналогичный расширению ММХ и представленной фирмой AMD системе 3DNow!
Рекомендуемые материалы
Усовершенствованные процессоры с 32-разрядной архитектурой со временем заменят Pentium II. Выпуск первого такого процессора Foster с тактовой частотой 1 ГГц намечен на конец 2000 г., он предназначен для массовых моделей рабочих станций и серверов, па которых устанавливаются процессоры Pentium II Хеоп. В те же сроки начнет выпускаться еще один процессор в новой архитектуре -Willamette с тактовой частотой 1 ГТц, рассчитанный на ПК старшего класса» оснащаемые сейчас процессором Pentium II. Переход на норму 0,18 мкм позволит существенно повысить тактовую частоту, а освоение нормы 0,13 мкм обеспечит переход на тактовую частоту 1,2 ГГц, что планируется уже после 2000 г.
Интересно, что по системе стандартных тестов SPEC 95 уже 400-МГц процессоры Pentium II архитектуры х86 не являются «хронически отстающими» от всех RISC-процессоров. Тем не менее от ведущих моделей RISC-процессоров они еще отстают, например от процессора Alpha. Правда, и цены на RISC-процессоры все еще существенно выше.
Компании AMD и Cyrix тоже совершенствуют свои изделия. В работах по процессору К7, конкурирующей модели по отношению к процессору Intel P7, AMD опередила Intel: в конце 1999 г. она выпустила процессор Athlon с тактовой частотой 750 МГц по 0,18-мкм технологии. Самый быстрый процессор Intel -Pentium Ш - имел тогда частоту 733 МГц. В начале 2000 г. AMD и Intel представили процессоры, превысившие рубеж 1 ГГц.
В традиционно верхних «эшелонах» микропроцессоров также ведутся перспективные работы и проектируются новые поколения изделий.
SUN Microsystems совершенствует свои процессоры UltraSparc: увеличивает тактовую частоту до 1 ГГц за счет перехода на норму 0,15 мкм, к 2002г. планирует довести ее до 1,5 ГГц в процессоре UltraSparc V. Партнер фирмы в этих работах - компания Texas Instruments (TI) - в 1998 г. анонсировала технологию с нормой 0,07 мкм, которая позволяет разместить на одной микросхеме свыше 400 млн транзисторов. Этот уровень интеграции требует решения сложнейших технологических проблем, Компания IBM выпустила в 1998 г. первый микропроцессор с медной разводкой - PowerPC 750, предназначенный для серверов семейств S/390, RS/6000 и AS/400.
фирма HP сообщила, что ее новый процессор - 64-разрядный PA-8500 - предлагается в двух вариантах, предназначенных для корпоративных серверов HP-9000 серии V и для рабочих станций серии С. Компания намечает развить семейство РА-8000: на 2000 г. запланирован выпуск модели РА-8600; на 2001 г. - модели РА-8700, вслед за которой будут РА-8800 и РА-8900.
Предполагавшийся в связи с поглощением компанией Compaq концерна DEC в 1998 г. уход со сцены микропроцессора Alpha не состоялся. Хотя Compaq была намерена сделать ставку на процессор Merced, с приобретением высокопроизводительных процессоров Alpha компания пересмотрела свою стратегию по производству компьютеров.
Compaq рассматривает не только их применение в суперустойчивых компьютерах Tandem (продукция ранее приобретенной ею компании Tandem, известная во всем мире исключительной живучестью, используется в самых ответственных применениях), но и поэтапное обновление всего семейства серверов Digital Alpha Server на базе самых современных моделей Alpha ev 6 и их последующих версий. Правда, именоваться серверы теперь будут, естественно, Compaq Alpha Server. Это будет семейство из трех категорий: серверы уровня подразделения (Department Server -DS), уровня предприятия (Enterprise Server - ES) и глобального
Люди также интересуются этой лекцией: 6.1 Луганськ - кузница войны.
уровня (Global Server - GS).
Задержка выпуска процессора Merced дает процессору Alpha дополнительные возможности, поскольку Alpha намного превосходит процессоры Intel, в частности, в области систем старшего класса. Фирма Compaq обнародовала следующее поколение процессоров Alpha. Это Alpha 21364, в которой то же ядро, что и в Alpha 21264. Этот процессор позволяет создавать высокопроизводительные многопроцессорные системы. Он создан по 0,18-мкм технологии, будет иметь тактовую частоту 1 ГТц и выше.
Таким образом, 32-разрядные процессоры будут не только сохранять за собой рынок ПК, но и конкурировать на рынке рабочих станций низших классов. Однако пока 64-разрядная архитектура Intel станет неотъемлемой частью настольных систем, пройдет немало времени. Поэтому можно считать, что сохраняется следующее «распределение обязанностей»: 64-разрядные процессоры будут использоваться для серверов и мощных приложений, 32-разрядные - для персональных компьютеров и серверов низших уровней.
На рубеже тысячелетий имеет место заметный прогресс в области компактных процессоров для мобильных и встроенных приложений. Особо требовательный клиент в этом секторе - портативные и мобильные компьютеры, в том числе ноутбуки. Здесь представляет интерес новый процессор Crusoe фирмы Transmeta (США).
Для таких дорогостоящих изделий, какими являются мощные микропроцессоры, срок выпуска на рынок не является произвольным делом фирмы-производителя: с потребителями заранее согласуются условия, в том числе и сроки, им выдаются соответствующие гарантии поставок.
Российские возможности в производстве микропроцессоров пока развиваются очень слабо, и отечественный производитель ЭВМ практически полностью зависит от поставок процессоров из-за рубежа. Однако работы проводятся и имеются заметные достижения. Так, на основе идей, заложенных в суперЭВМ «Эльбрус», выполняются разработки мощных процессоров; главный конструктор «Эльбруса» Б.А. Бабаян успешно сотрудничает с SUN, знаменитый процессор UltraSPARC создан с его участием и несет в себе некоторые элементы архитектуры «Эльбруса». Основные идеи «Эльбруса» находят воплощение в создаваемом под руководством Б.А. Бабаяна микропроцессоре E2k (от Эльбрус 2000), который вписывается в ряд мощных 64-разрядных процессоров нового поколения. Утверждается, что E2k, ориентированный на норму проектирования 0,18 мкм, даже превосходит Merced (он же Itanium) по производительности и сопоставим скорее всего уже со следующей моделью этого ряда с кодовым названием McKinley.
