240-1952 (664989), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Процессор Alpha имеет ряд отличий от других RISC–процессоров. У него достаточно «сильный» блок операций с фиксированной точкой, что не слишком характерно для архитектуры RISC (это связано с обработкой исключительных состояний при арифметических операциях; фирме Digital удалось обойти это ограничение). На самом деле, целочисленных блоков два — один отвечает за операции сдвига и умножения, другой обрабатывает команды ветвления. Устройство для работы с плавающей точкой тоже состоит из двух блоков: один занимается умножениями, другой выполняет команды сложения, деления и ветвления. Есть и другие интересные особенности: например, наличие удобных инструкций работы со строками; за одну команду может обрабатываться сразу 8 байт.
Первые процессоры серии 21164 производились по 0.5–микронной технологии (сейчас — 0.35 микрон) и работали на частотах 266 и 300MHz (сейчас — до 600MHz). Кстати, такие высокие частоты неизбежно вызывают проблемы с отводом тепла: рассеиваемая мощность у процессора с частотой 366MHz достигает 28 Ватт (для больших частот — дополнительные 5 Ватт на 66MHz, т.е. 38 Ватт для 500MHz и т.д.). Однако Digital не останавливается на достигнутом, и в настоящее время разрабатывает новые системы охлаждения, которые позволят поднять тактовую частоту процессора до 700–800MHz даже при существующей технологии производства БИС. Для сравнения: PentiumPro с кэш–памятью 1Mb рассеивает до 47 Ватт (и это при тактовой частоте всего 200MHz); Pentium II при частоте 300MHz — 43 Ватта.
Спустя некоторое время после выпуска 21164, фирма Digital (совместно с Mitsubishi) разработала процессор 21164PC. С целью снижения себестоимости из него убрали кэш второго уровня (96 килобайт), компенсировав это увеличением кэша команд с восьми до шестнадцати килобайт; при этом имеется возможность подключения внешнего кэша второго уровня: от 512Kb до 4Mb. Количество транзисторов на кристалле уменьшилось до трёх с половиной миллионов. За меньшую цену, естественно, вы получаете и меньшую производительность: до 14.3 SPECint95 и 17.0 SPECfp95; тем не менее, это всё равно значительно больше, чем может дать PentiumPro…
21164PC предназначен для «массового» рынка недорогих рабочих станций ($2000 – $5000). Спектр возможных применений достаточно обширен: мультимедиа в реальном времени, web–серверы, организация видеоконференций, CAD/CAM, 3D-графика, нелинейный видеомонтаж. При разработке этого процессора Digital последовала «по стопам» Intel и ввела дополнительные инструкции для работы с видеоданными, что позволяет достичь прекрасную производительность на декомпрессии видео (MPEG-2): частота 30 кадров в секунду достигается без дополнительного сопроцессора или специализированной видеоплаты.
Больше года назад Digital подписала соглашение с фирмой Samsung, согласно которому последняя получила права на производство процессора Alpha 21164A на собственных заводах и под собственной торговой маркой. Хотя компания Samsung пока только разворачивает производство (в 1997 году планировалось выпустить всего четыре тысячи, а в 1998 — около ста тысяч процессоров), она тем не менее уже начала проводить массированную рекламу в прессе, рассылку образцов микросхем своим партнерам и даже образовала подразделение, которое будет заниматься выпуском дешевых компьютеров на базе процессоров Alpha собственного производства. Samsung установила на свои процессоры цены существенно более низкие, чем Digital и начала выпуск собственных материнских плат PC 164LX, копий плат от Digital.
Имеется аналогичное соглашение и с фирмой Mitsubishi, которая, однако, массовое производство процессоров пока не начала, ожидая окончательного формирования рынка.
Материнские платы
В отличие от Intel, Digital придерживается более «закрытой» политики в распространении своей платформы. Информация о комплектах микросхем, поддерживающих процессор Alpha, хотя и размещена на сайте Digital, но, по данным из независимых источников, содержит ряд неточностей и (возможно, внесенных специально) ошибок, что делает достаточно проблематичным разработку материнских плат третьими фирмами. Полную информацию получить достаточно сложно даже для партнеров Digital. OEM–партнеры также весьма ограничены в своем выборе — мощные платы для рабочих станций и серверов им не поставляются.
Итак, какие платы сможет использовать, скажем, российская фирма, если она захочет заняться «отверточной» сборкой компьютеров на базе процессора Alpha?
Плата AlphaPC164 фирмы Digital. Выпускается в ставшем в последнее время популярным формате ATX, но не полностью соответствует этому стандарту. Во–первых, на разъеме питания отсутствует сигнал «Power Good»; из-за этого на источнике питания срабатывает защита, и он автоматически выключается немедленно после включения. Вдобавок, на плате отсутствует разъем для подсоединения выключателя питания, что также не слишком хорошо, так как на многих ATX–корпусах отсутствует общий выключатель питания. И последний — совсем мелкий по сравнению с предыдущими — недостаток: разъёмы портов, мыши и клавиатуры расположены не так, как у стандартных ATX–плат.
В остальном же плата на редкость стандартна и совместима с «миром персоналок». Два разъема IDE, разъем для подключения флоппи-дисковода, два последовательных и один параллельный порт, PS/2–совместимые клавиатура и мышь — что, в общем–то, не удивительно, так как используется микросхемы производства Intel и SMC. Четыре разъема стандарта PCI, два из них 64–разрядных (фирма Intel о поддержке PCI64 пока не заявила, и пока единственная персоналка с такой шиной — Micron Powerdigm XSU на базе набора микросхем Samurai). Кэш-память 1 или 2 мегабайта для PC — редкость, а для RISC–платформ совсем немного. Кстати, «для себя» Digital производит платы с восемью и даже с шестнадцатью мегабайтами кэш–памяти (а может и больше — поддерживается–то до 64MB) — но их не продает. И, самое главное — 8 разъемов для 72–контактных SIMM–модулей. Для увеличения скорости обмена между оперативной и кэш–памятью используется 256-разрядная шина, так что для получения максимальной производительности придется установить в плату все восемь модулей памяти. Можно ограничиться «всего лишь» 128–разрядной шиной и установить 4 модуля, но скупиться тут не стоит — память поддерживается только «обычная», со страничным доступом (так называемая fast page, FPM), в отличие от стандартной для Pentium-компьютеров памяти с «расширенным выводом данных» (EDO) или синхронной (SDRAM).
С видеоадаптерами, SCSI–платами и прочими устройствами, скорее всего, серьёзных проблем не возникнет: в состав Windows NT 4.0 входит большинство необходимых драйверов. Проблемы могут возникнуть разве что с совсем новыми платами — пока лишь немногие производители плат выпускают драйверы для версии NT/Alpha.
Плата AlphaPC 164LX, появившаяся в сентябре 1997 года, использует новый набор микросхем, который поддерживает синхронную динамическую память (SDRAM) и процессор с частотой до 600MHz, но главное — она гораздо больше соответствует стандарту ATX, так что описанных выше проблем не возникает. Производительность при тестировании на однопоточных приложениях и «счетных» задачах существенно возросла. Правда «старая» плата быстрее на серверных приложениях благодаря описанной выше 256–разрядной памяти (на LX–плате она 128–разрядная).
Планируется также выпуск платы AlphaPC164UX — больше разъемов для расширения памяти, выше поддерживаемые тактовые частоты (до 800 МГц), и интегрированные на плате Ethernet 10/100 и UltraWideSCSI адаптеры.
Есть еще несколько небольших фирм, выпускающих платы для процессора Alpha — Alta Technology, Aspen, Polywell — но при ближайшем рассмотрении они все оказались «копиями» плат Digital. Судя по тому, что расположение компонент на плате совпадает, изготовлены они все по документации, полученной от Digital, а то и просто — фирмы закупают саму плату, микросхемы, «распаивают» их и дают «свое» название. Несмотря на то, что многие фирмы анонсировали «оригинальные» платы еще полгода назад, ни одна так и не приступила к их коммерческому выпуску — сказываются, по-видимому, сложность технологии, высокие тактовые частоты и высокие требования Digital к сертифицируемой продукции.
Производительность
Оценка производительности — дело достаточно сложное. Собственно, вывести некую «абсолютную» величину скорости работы процессора вообще практически невозможно; слишком многое зависит от операционной системы, специфики приложений и т.д. Для сравнения систем, работающих под Windows 95 и Windows NT, обычно используют тесты от Ziff-Davis: ZD WinBench и ZD WinStone. Они позволяют протестировать весь комплекс в целом, создавая условия, максимально приближенные к «реальным», т.е. тем, в которых работает «средний пользователь».
Однако, такие тесты совершенно непригодны для сравнения разных процессоров, работающих в разных операционных системах. Здесь больше подходит набор неких «усреднённых» тестов, легко переносимых на любую платформу; таковыми являются SPECint95 (для операций с фиксированной точкой) и SPECfp95 (для операций с плавающей точкой).
Цифры впечатляют: 18 SPECint95 и 27 SPECfp95 для 21164–600; 40 SPECint95 и 60 SPECfp95 для 21264–600. Для сравнения: процессор Pentium II с частотой 333MHz и кэш-памятью 512Kb показывает около 13 на тесте SPECint и 9 на SPECfp.
Фирма Aspen Systems, Inc., поставляющая рабочие станции на базе Alpha, приводит следующие данные:
| SPECint95 | SPECfp95 | |
| Aspen Systems | ||
| Alpha 21064, 275 MHz | 4.24 | 6.29 |
| Alpha 21164PC, 400MHz | 10.4 | 14.2 |
| Alpha 21164PC, 466 MHz | 11.0 | 15.0 |
| Alpha 21164PC, 500MHz | 12.6 | 16.1 |
| Alpha 21164, 266MHz | 7.7 | 9.9 |
| Alpha 21164, 300MHz | 8.7 | 11.2 |
| Alpha 21164, 333MHz | 9.2 | 13.2 |
| Alpha 21164, 366MHz | 11.3 | 14.5 |
| Alpha 21164, 400MHz | 10.4 | 14.2 |
| Alpha 21164, 433MHz | 11.25* | 18.3 |
| Alpha 21164, 500MHz | 15.6 | 22.5 |
| Alpha 21164, 533MHz | 16.6* | 24.0* |
| Alpha 21164, 566MHz | 17.6* | 25.5* |
| Alpha 21164, 600MHz | 18.0 | 27.0 |
| Alpha 21164, 633MHz | 19.0* ** | 28.5* ** |
| Alpha 21164, 667MHz | 20.1* ** | 30.0* ** |
| Alpha 21264, 500MHz | 33.3* ** | 50.00* ** |
| Alpha 21264, 600MHz | 40.0* ** | 60.00* ** |
| Intel | ||
| Pentium II 233 MHz 512K cache | 9.47 | 7.31 |
| Pentium II 266 MHz 512K cache | 10.8 | 7.98 |
| Pentium II 300 MHz 512K cache | 11.7 | 8.49 |
| Pentium II 333 MHz 512K cache | 12.8 | 9.25 |
| SUN | ||
| UltraSPARC II 167 MHz | 6.39 | 11.8 |
| UltraSPARC II 250 MHz | 7.88 | 14.7 |
| UltraSPARC II 300 MHz | 12.1 | 15.5 |
| Silicon Graphics | ||
| R5000 180 MHz (O2) | 4.8 | 5.4 |
| R5000 200 MHz (O2) | 5.4 | 5.7 |
| R10000 175 MHz (Octane) | 8.4 | 15.5 |
| R1000 195 MHz (Octane) | 9.3 | 17.0 |
| Hewlett-Packard | ||
| 8000 180 MHz | 11.8 | 20.2 |
| 8200 220 MHz | 15.5* | 25.0* |
* Ориентировочно
** Ещё не поставляется
Кроме того, интересны результаты следующих тестов:
-
Тест 1 — медианная фильтрация картинки размером 512x512 (маска размером 7x7).
-
Тест 2 — быстрое преобразование Фурье (2048x2048).
-
Тест 3 и Тест 4 — набор функций обработки сигналов, довольно часто встречающийся в системах реального времени (много операций с плавающей точкой, в том числе вызовы тригонометрических функций).
Все времена даны в миллисекундах.
| Pentium MMX 200 | Pentium II 300 | Alpha 21164A-500 (native) | Alpha 21164A-500 (FX!32) | |
| Тест 1 | 177 | 138 | 86 | 420 |
| Тест 2 | 13,8 | 6,1 | 2,8 | 3,9 |
| Тест 3 | 0,055 | 0,049 | 0,041 | 0,116 |
| Тест 4 | 3,116 | 1,115 | 0,673 | 0,990 |
Тестирование для Pentium MMX проходило на компьютере с материнской платой ASUS TX97E, процессор Pentium-200 MMX, 64Mb SDRAM, 512Kb cache, Windows 95 OSR2; компилятор: Intel Optimizing compiler, входящий в состав Borland C++ 5.01.
Процессор Pentium II был установлен на материнской плате Intel AL440LX с 64Mb SDRAM, 512Kb cache; компилятор: Intel C/C++ Compiler 2.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
