Для того, чтобы положить этому конец, Intel решила встроить защиту от разгона в большинство своих новейших чипов. Это делается в процессе соединения: микросхемы изменяются таким образом, что не могут при тактовых частотах, превышающих указанную (в соответствии с которой была установлена их цена). Были изменены схемы, связанные с выводами частоты шины (Bus Frequency); благодаря этому стало возможным контролировать внутренний множитель, используемый микросхемой.
Преодолён очередной рубеж – 1 ГГц.
В начале марта 2000 г. Интел и AMD объявили процессоры с тактовой частотой 1ГГц.
AMD
AMD Athlon достигает рабочей частоты в 1GHz разгоном. 1GHz Athlon работает на 1.8V, намного выше чем нормальные 1.65-1.7V. Почти каждый Athlon 850 прежде мог работать на 900MHz при повышении частоты до 1.8V. Это напряжение в действительности является пределом, и 900MHz Athlon помещается в этом ограничении.
Существуют отчеты, согласно которым нынешние Athlon 800 и 850 не разгоняются так хорошо. Согласно некоторым из этих источников, это указывает на то, что AMD накапливал свои лучшие процессоры для поставки на рынок достаточного количества гигагерцовых камней.
Вторым рассматриваемым фактором является рассеяние эненргии. K7-1000 обычно потребляет 60W и максимум 65W, в то время, как K7-900 съедает максимум 60W и типично 53W. Это наиболее прожорливые Athlon из виденных прежде - CPU Athlon 650 (0.25 мкм) расходует максимум 54W и обычно 48W. Другими словами, эти процессоры требуют исключительно хороших блоков питания. Надо бы посмотреть, способны ли вышедшие прежде Athlon системы перенести апгрейд на этих новых пожирающих энергию монстров. Можно предположить, что вскоре AMD выпустит 1.7V версии этих процессоров.
Конечно, нельзя с полной уверенностью утверждать, что новый гигагерцовый Athlon - это просто разогнанный 850 чип. Сама компания разработчик выступила с разъяснениями, что несмотря на радикально задранное, до 1.8V, напряжение, 1GHz процессор построен на ядре ревизии Orion, в то время как прежнее ядро 850MHz Athlon имеет ревизию Pluto. Но возможно, главной причиной появления этого нового ядра стала как раз оптимизация ревизии Pluto для достижения максимальной скорости.
Ввиду прожорливого нрава Athlon 1GHz далеко не всякая материнская плата будет поддерживать его. В действительности список системных плат, рекомендованных AMD для 900, 950 и 1GHz Athlon очень ограничен. Например, очень нестабилен Athlon 1GHz на популярной плате Gigabyte GA-7IX, хотя она прекрасно работает с Athlon 850 (ядро 1.7V). В большинстве случаев для работы с быстрыми процессорами потребует замены прежний BIOS. AMD никогда не отрицал, что для проведения апгрейда на новый Athlon вам может понадобиться свежий BIOS, но K6-2 550 можно вставить в плату Super Socket 7 с поддержкой "только K6-2 450" безо всяких проблем. Апгрейд становится все более и более трудным.
Интел
Интел также повышает напряжение с 1.65V до 1.7V для достижения 1GHz. Чтобы увидеть, что это значит, можно вспомнить совсем еще недавнюю историю.
Когда Интел впервые представлял свой 0.18um технологический процесс, в декабре 1998 года, он заявлял о том, что транзисторы были оптимизированы для уменьшенного операционного напряжения от 1.3V до 1.5V, для обеспечения высокой производительности и малого энергопотребления. В то же самое время были продемонстрированы данные о надежности, ясно показывающие диапазон за 1.5V. Если бы компания не испытывала конкуренции со стороны AMD, 0.18um Coppermine был бы введен на 1.5V. Осознавая, что они не могут конкурировать с Athlon на 1.5V, они исчерпали свой запас надежности, выпустив Coppermine на 1.65V. Сейчас, в условиях еще более жесткого соперничества, они использовали свои резервы на полную катушку, доведя напряжение до 1.7V. Чтобы сделать это, Интел переключился на подтянутые материнские платы и специальных радиаторов. В этом нет ничего страшного, надо полагать, Интел хорошо знает, какие границы ему не следует переступать, но AMD делает в точности то же самое.
Отчетливо видно, что и AMD, и Интел довели свои процессоры до границы возможного. Может это и не кажется плохим, но уже используются процессоры, которые для нормального функционирования требуют выполнения целого набора условий к среде температура/частота. Сейчас же мы видим новые процессоры, способные работать корректно лишь в специально оборудованных производителями корпусах.
Как бы там ни было, интеловский Coppermine рассеивает намного меньше энергии чем Athlon (у Athlon намного более активная логика), так что это в действительности не проблема. PIII 1000MHz рассеивает 33W, но есть еще другие источники беспокойства.
Интеловские PIII 850 и 866 появились лишь спустя две недели после внезапного появления гигагерцового процессора. Один из источников указывает на то, что Интел пожертвовал выходом (процентом работающих процессоров), чтобы получить большую градацию частот. Интел может "разогревать" транзисторы для получения быстрых камней, но выход в таком случае очень малый.
Другой проблемой является малый температурный допуск у PIII. Максимальная температура PIII 1GHz всего лишь 60°C, в то время как большинство PIII прекрасно себя работают при 80°C. Это значит, что охлаждение должно быть мощным и устойчивым. Это проблема не только тех покупателей, кто жаждет потратиться на один гигагерц, но и для производителей, гарантирующих исправную работу в менее комфортных условиях, типа плохо проветриваемых помещений в течение летних месяцев.
Но наиболее невероятным фактом остается применение ядра P6, стартовавшего со 150MHz, на частоте 1GHz. Поистине, выжать все соки из почтенного заслуженного ядра, настроив и превратив его в мотор современного процессора, могли только высококлассные интеловские инженеры, но это достигнуто при помощи множества ухищрений, типа технологии notched poly.
Еще одним свидетельством, показывающим, что Интел, выпуском своего гигагерцового процессора лишь спешно закрывал пробоины в своем PR-облике, является отсутствие возможности дуальной работы в новом процессоре. В спецификации интеловской системной платы Lancewood указана поддержка всех видов Coppermine, какие можно только представить, нет среди них лишь PIII 1GHz. Интел не афиширует этот факт. Процессор 1GHz не работает в тандеме с другим 1GHz процессором. Снова предполагается изменение ядра. По всем канонам, должный считаться high-end процессором, PIII 1GHz не поддерживает одну из ключевых возможностей. Наверное, мы не дождемся от Интел объяснений, почему такая полезная особенность пропала.
Заключение
Конкуренция не всегда хороша для потребителей. Athlon превосходит PIII, и AMD не мог позволить себе упустить шанс первым выпустить 1GHz чип. Результат, однако, состоит в том, что 900MHz-1GHz Athlon (1.8V) могут не явиться реальным жизненным апгрейдом для владельцев Athlon ввиду их даже более строгих, чем прежде, требований к питанию. Ведь Athlon 750 и 800, даже в сочетании с Geforce DDR, прекрасно работает со старыми блоками питания 235W.
Ни в коем случае нельзя говорить о намеренном вводе в заблуждение своих покупателей Интелом и AMD. Обе компании делают надежные и высококачествееные продукты. Но наверное в нынешней ситуации все же стоит посоветовать покупателям дождаться выхода Thunderbird, который должен обладать лучшими скоростными характеристиками и потреблять намного меньше энергии, благодаря применению медных соединителей и меньшему напряжению ядра.
Будем надеяться, что процессорная и PR-войны вскоре слегка поостынут, чтобы в нормальном рабочем ритме могли появляться высококачественные процессоры, которые можно реально приобрести, которыми можно воспользоваться для реального апгрейда реальных систем.
Микропроцессоры седьмого поколения.
64-битные процессоры - Itanium и Sledgehammer
Уже годы мы слышим о разработке Intel-ом нового процессора по имени Merced. Но до недавнего времени о нём практически не было достоверной информации. Теперь, с началом производства образцов и присвоением официального торгового имени Itanium, Intel начинает выдавать информацию.
В это же время AMD анонсировала свой 64-битный процессор по имени Sledgehammer. И сделала это вовремя! Процессоры Pentium I, II, III, даже Xeon - всё это вариации старой темы 32-битных вычислений. А вот Itanium, и вместе с ним Sledgehammer - действительно следующая ступенька эволюции процессоров.
Представляем Itanium
Xeon был первым шагом Intel в область RISC-процессоров. Сейчас Intel заявляет, что Itanium превосходит RISC-машины. Давайте посмотрим на то, что известно об этом процессоре.
EPIC (Explicitly Parallel Instruction
Computing)
Одним из наиболее важных отличий между Itanium и RISC-процессорами является
использование в Itanium метода расширенных параллельных вычислений. Это не
параллельные вычисления, для которых используются два и более процессоров, это
относится к возможности выполнить несколько команд за один такт на одном
процессоре.
Intel называет это EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing). Эффективность работы этой технологии сильно зависит от качества разработанных для неё компиляторов, а также оптимизации под такие вычисления выполняемого софта.
Для выполнения EPIC используются две методики: предсказание и предположение (predication and speculation). Предсказание ветвления используется и в современных процессорах. Однако, слишком много времени процессора расходуется для вычисления ветвей программы, которые затем не используются. Предсказание ветвления основывается на анализе исполняемой программы компилятором, и целиком на него полагается при принятии решений, какие из ветвей нужно просчитывать, а какие нет.
Методика предположения используется в процессоре Itanium. Она заключается в том, что инструкции и данные загружаются в процессор (используя процессор как кэш) до того, как они могут понадобится, а в некоторых случаях даже если они и не должны понадобится. Такая ранняя загрузка должна происходить во время простоя процессора. Выигрыш этой методики в том, что при совпадении загруженных данных с теми, которые потребовались для дальнейшей работы, исчезает время ожидания на их загрузку из памяти.
Распределение сигнала тактовой частоты: Процессор Itanium достаточно большой, что приводит к искажениям в передаче сигнала тактовой частоты. Это приводит к тому, что некоторые области процессора могут получать сигнал значительно позже, чем другие. В Itanium проблема решена созданием в чипе нескольких узлов распределения сигнала.
Регистры мониторинга производительности: Itanium содержит несколько специальных регистров, которые позволяют проводить менеджмент работы процессора в реальном времени, практически не ухудшая производительности собственно вычислений.
Три кэша: Два кэша, L1 и L2, находятся на кристалле процессора. Кэш третьего уровня, L3, расположен на картридже и имеет объём четыре мегабайта.
Плавающая точка: Довольно большой процент площади кристалла (около 10%) - занят модулем работы с плавающей точкой (FPU). Для такой работы у процессора есть 128 82-битных регистров.
Совместимость с 32-битными инструкциями: Intel заявляет, что Itanium имеет полную совместимость с существующим набором инструкций, что означает, что все программы, написанные для современных машин, будут работать без изменений. Однако не нужно думать, что 32-битные приложения будут исполняться быстрее на 64-битном Itanium. Фактически есть основания считать, что они будут работать медленнее. В опубликованной Aberdeen Group "An Executive White Paper" заявляется: "Для достижения максимальной производительности 32-битных приложений, нужно серьёзно рассматривать архитектуру IA-32, а не IA-64."
64-битный процессор. Что даёт переход на 64-битный процессор? Одно - это возможность обрабатывать 8-байтную информацию за такт процессора. Кроме процессора, это должна поддерживать системная шина. Другое - возможность использования 64-бит для адресации памяти. 32-битный процессор может адресовать 2^32, приблизительно 4,3 млрд бит. А 64-битный - 2^64, около 18,4 квинтильона бит (около 2,1 млрд гигабайт).
Большое количество регистров. В процессоре Itanium больше регистров, чем у предшественников.
Тип регистра
Количество
Размер
Функция
Общего назначения
128
64 + 1 бит
Программисту доступны 64 бита, а один дополнительный NaT (Not A Thing) показывает пригодность информации, записанной в регистре. Другими словами, если данные признаны ненужными, как результат неправильного предсказания ветвления, то изменяется только бит NaT, что даёт существенный выигрыш во времени.
Плавающая точка
128
82 бит
Используются для вычислений с плавающей точкой
Предикативный
64
1 бит
Контролирует условное выполнение инструкций и ветвление
Ветвление
64
8 бит
Указывает адреса ветвей программы
Itanium - серьёзный шаг Intel в новую область. Этим процессором атакуется сравнительно новый для Intel сегмент рынка - сервера и рабочие станции, значительная доля которых работает на RISC-процесорах. Intel полагает, что EPIC (не реализуемый эффективно на RISC-архитектуре) позволит предложить рынку новые, лучшие решения.
С выходом Itanium сравнение процессоров по частоте практически теряет смысл. Должны будут применяться новые методики, учитывающие величину IPC (Instructions Per Clock Cycle). Плюс к этому, результирующая производительность сильно зависит от качества анализа компилятором исполняемой программы (процессор может работать с бешеной скоростью, вычисляя ненужные ветви).
Поэтому довольно логичен шаг Intel по созданию широкой коалиции софтовых компаний, до выхода процессора начавших работу над созданием софта для него. Пока непонятен конечный результат, но в любом случае неплохо иметь какой-то объём софта уже при выходе процессора к потребителю.
Если Itanium будет работать, как обещает Intel, то это безусловно мощный процессор. Он способен выполнять 6 GFLOP (миллиардов операций с плавающей точкой в секунду). Однако значительная часть этой мощности будет использована для вычисления ненужных впоследствии ветвей программы.
Как бы там ни было, но способность выполнять 6 инструкций за такт впечатляет. Кроме того, регистры мониторинга производительности должны помочь в создании более надёжных систем.
Итак, от Itanium можно ожидать многого, теперь попытаемся оценить, что предложат его конкуренты, один из них -
Sledgehammer
Совсем недавно это слово ничего не говорило широкой публике. AMD заявила о существовании проекта 64-битного процессора Sledgehammer явно с целью отвлечь слишком пристальное внимание от Itanium. Однако, кроме самого заявления, AMD выдала не так много информации. Причина может быть объяснена так "Мы не видим необходимости сообщать Intel, о том, что мы делаем". С другой стороны, Intel тоже выдаёт информацию по капельке, так что позиции близки.
Заявление AMD от 5-го октября о
Sledgehammer имеет два существенных момента: Sledgehammer будет использовать
х86 набор инструкций, с расширениями для 64-битного режима.
Процессор будет интегрирован с новой шиной Lightning Data Transport (LTD).
Набор 64-битных инструкций: AMD заявляет, что её план расширить набор х86 инструкций до 64-битного режима лучше подхода Intel, так как сохраняет естественную совместимость с существующими программами и операционными системами. В пресс-релизе AMD цитировалось высказывание одного из разработчиков ядра Linux, Alan Cox: "Расширяя набор х86 инструкций до 64 бит, AMD даёт разработчикам возможность быстрой переделки компиляторов и довольно лёгкого портирования ядра".
Этот подход очень простой - AMD как бы говорит разработчикам софта - продолжайте заниматься своим делом, и не беспокойтесь, программы будут работать. Насколько это сработает, пока на видно, однако AMD разослала спецификации основным разработчикам программного обеспечения.
Новая архитектура шины LDT - это что-то действительно новое. Заявляется, что в ней достигается полоса пропускания "чип-к-чипу" в 6,4Gb/s. Новая шина совместима с существующей PCI и возникающей SIO.
На какой стадии находится разработка Sledgehammer, непонятно. Заявляется, что первые чипсеты должны появиться во второй половине 2000.
Кто же станет победителем?
AMD начала наступать на пятки Intel. Успех её Athlon показывает, что компания хочет и может не просто гнаться за лидером, а бороться за само лидерство. Попробуем определить лидера, используя следующие категории:
· кто первый выйдет на рынок
· реальная производительность
· софтовая поддержка
· популярность у публики и менеджеров
· финансово - технические возможности
Скорее всего, первым на рынок выйдет
Intel, и нельзя недооценивать важность этого. Конечно, AMD будет бороться, и
пытаться нагнать, хотя в реальность этого верится с трудом.
О реальной производительности Itanium известно очень мало, а возможности
Sledgehammer вообще покрыты мраком. Так что это определится только с выходом
процессоров.
Софтовая поддержка Itanium огромна, при этом Intel обращается с софтовыми
компаниями как с виртуальными партнёрами. И проблема AMD именно эти взаимоотношения
- вложив силы, время и средства в какой-либо софт, компания будет его
продвигать. А для Sledgehammer чего стараться - съест что дадут.
Популярность - штука капризная, но в драке обычно сочуствуют более слабому
(т.е. AMD), и успехи более слабого выглядят как-то весомее. Отольётся ли это
сочуствие в звонкую монету, зависит от очень многих факторов. А пока у AMD есть
преимущество в симпатиях публики. Наконец - деньги и фабрики, тут всё понятно,
стабильно, и изменится не скоро.
Для большинства обычных пользователей проблема выбора покупки - Itanium или Sledgehammer будет стоять не скоро. Но в любом случае, битва новых процессоров обещает быть интересной, а её важность трудно переоценить.
Используемые условные обозначения.
Важная информация.
Интересная информация.
Чего-то не хватает?...
Список использованных источников информации.
1. «Модернизация и ремонт ПК» Мюллер (11-е издание) 2000 г.
2. Электронная документация eManual.ru.
3. «Общая информатика» Симонович С. В., Москва, АСТ-ПРЕСС, 2000 г.
4. Журнал «Игромания» №2 (29) 2000 г.
