Двухъядерные близнецы, только разные отцы
17 марта 2006
Рубрика: Обзоры и мнения.
Автор: .
pic

Двухъядерные процессоры
Intel и AMD

2005 год запомнился нам тем, что практически все производители процессоров для всех платформ объявили о массовом переходе на многоядерность. Это касается процессоров IBM, выпускаемых под торговой маркой Cell (семейство данных процессоров является результатом совместной разработки корпораций IBM и Sony Computer Entertainment Inc.). О выпуске многоядерных процессоров заявила также и компания Sun Microsystems. На рынке двухъядерных х86 процессоров для настольных систем производителей всего два — Intel и AMD. Первый двухъядерный х86 процессор Intel Pentium D представила компания Intel в середине 2005 года, а на месяц позже компания AMD представила AMD Athlon64 X2.

Обе компании активно продвигают идею практически полной замены одноядерных процессоров на двухъядерные в течение максимум двух лет. По планам, например, Intel уже к концу 2007 года не менее 70% рынка процессоров будут составлять двухъядерные процессоры этой компании. Кроме этого, существование одноядерных процессоров, которые сегодня занимают почти 100% рынка в Узбекистане, к началу 2008 года вообще ставится под вопрос.

Структура рынка x86 процессоров для настольных компьютеров за 2005 год изменилась мало. Основные участники рынка те же — AMD и Intel. Они поставляют около 98% процессоров для настольных систем с архитектурой x86. Оставшиеся 2% практически полностью приходятся на долю недорогих низкопроизводительных, но экономичных процессоров для ПК компании VIA. В Узбекистане процессоры VIA почти не представлены, поэтому рынок уверенно делят AMD и Intel. Необходимо отметить, что 2005 год в целом можно назвать годом AMD. Это не значит, что доля рынка систем, собранных на процессорах AMD в Узбекистане, больше, чем у Intel, просто начиная с 2005 года процессоры AMD по популярности практически сравнялись с процессорами Intel, в то время как еще два года назад компьютеры на базе AMD были редкими и использовались только энтузиастами. Сегодня около 20% предложений компаний приходится на платформу AMD.

Если говорить о грядущей многоядерности, то даже не верится, что наш рынок столь радикально изменится в ближайшие полтора-два года. Сегодня около 90% компьютерных систем в Узбекистане строятся либо на недорогих процессорах Intel Celeron D, либо на процессорах Sempron от AMD, при этом доминируют продажи системных плат с процессорными разъемами socket 478 и socket 754. И все-таки, если производители заговорили о переходе на многоядерность, то нужно готовиться к этому событию.

Двухъядерные близнецы, только разные отцы

Несмотря на существенные различия внутренних архитектур и технологий, применяемых при изготовлении процессоров Intel и AMD, при детальном знакомстве с их устройством (и особенно технологиями) невольно просматривается если не полная, то очень близкая схожесть. Технологии, поддерживаемые процессорами Intel и AMD, похожи, как братья-близнецы, с той разницей, что у кого-то та или иная технология реализована лучше и работает эффективней. Прежде чем перейти к описанию самих процессоров, расскажем о технологиях, поддерживаемых процессорами, тем более что производительность процессоров сегодня в большей степени зависит от применяемых технологий, а не только от тактовой частоты. Все эти технологии были созданы для одноядерных процессоров, но применяются в двухъядерных.

Технология тепловой защиты

Современные процессоры рассеивают такую тепловую мощность, что для ее эффективного отвода требуется использовать очень мощные кулеры. Однако даже мощные кулеры не гарантируют, что в периоды 100% загрузки процессора локальная температура процессора не превысит допустимых значений. Поэтому все современные процессоры (и Intel, и AMD) имеют встроенные средства тепловой защиты. Наиболее сложный механизм, предотвращающий перегрев, используется в процессорах Intel. Во многом это связано с тем, что процессоры Intel потребляют больше энергии и больше нагреваются во время максимальной нагрузки. Именно с анализа этих механизмов мы и начнем. Итак, в современных процессорах компании Intel (включая новейшие двухъядерные процессоры Intel Pentium D) используется три типа тепловой защиты: технологии Thermal Monitor, Thermal Monitor 2 и режим аварийного отключения.

pic

Технология Thermal Monitor

Технология Thermal Monitor реализована следующим образом: при нагревании процессора до критической температуры генерируется специальный сигнал, в результате чего активируется режим тепловой защиты процессора, при котором он остывает. При достижении нормальной температуры процессор возвращается к нормальному режиму работы. Естественно, что в режиме активации тепловой защиты процессор работает не на полную мощность, то есть остывание процессора происходит за счет потери производительности.

Технология Thermal Monitor 2

В новых процессорах компании Intel к технологии Thermal Monitor добавился еще один инструмент теплового контроля — технология Thermal Monitor 2, которая позволяет в еще большей степени влиять на энергопотребление процессора при достижении им критической температуры.

При использовании технологии Thermal Monitor 2, когда рабочая температура процессора достигает критического значения, активируется служебный сигнал PROCHOT#, в результате чего происходит снижение тактовой частоты процессора и напряжение питания (VID). Это, в свою очередь, приводит к снижению потребляемой процессором мощности, а следовательно, и к снижению его рабочей температуры. Снижение тактовой частоты процессора происходит за счет уменьшения коэффициента внутреннего умножения до минимального значения. Технология Thermal Monitor 2 во многом напоминает технологию Enhanced Intel SpeedStep с той лишь разницей, что в технологии Enhanced Intel SpeedStep переход на меньшую тактовую частоту и напряжение питания осуществляется в период слабой активности процессора, а в технологии Thermal Monitor 2 — при достижении критической температуры. Кроме того, если в технологии Enhanced Intel SpeedStep определяются несколько возможных рабочих точек (несколько возможных тактовых частот и напряжений), то в технологии Thermal Monitor 2 определены только две рабочие точки, соответствующие максимальной и минимальной частотам процессора.

Необходимо отметить, что технологию Thermal Monitor 2 поддерживают только процессоры с тактовой частотой выше 2,8 ГГц (с коэффициентом умножения более 14), а минимальная частота работы процессора составляет 2,8 ГГц.

Режим аварийного отключения

Для того чтобы исключить перегрев процессора (например, при выходе из строя кулера), кроме технологии Thermal Monitor и Thermal Monitor 2, в современных процессорах Intel используется также режим аварийного отключения (отметим, что подобная технология используется и в процессорах AMD). Для этого используется второй термодатчик, установленный в ядре процессора. При достижении процессором критической температуры происходит подача сигнала THERMTRIP# на аварийное отключение системы. Значение критической температуры немного меньше температуры, при которой в процессоре начинают происходить необратимые изменения. Поэтому даже в случае выхода из строя процессорного кулера процессор не успеет нагреться до критической температуры. Значение температуры, при которой подается сигнал аварийного отключения THERMTRIP#, составляет примерно 135°С.

Технология энергосбережения

Все современные процессоры (и Intel и AMD) и материнские платы поддерживают технологии, позволяющие снизить энергопотребление и как следствие рассеиваемую тепловую мощность. В случае процессоров Intel данная технология получила название Enhanced Intel SpeedStep, а для процессоров AMD — Cool’n’Quiet. Несмотря на разные названия, у данных технологий много общего. Идея заключается в следующем. Если процессор не загружен на 100% или вообще находится в режиме простоя, то тактировать его на максимальной частоте просто не имеет смысла. Между тем тепловыделение процессора напрямую зависит от его тактовой частоты. Поэтому для того, чтобы снизить тепловыделение процессора и его энергопотребление, нужно динамически изменять его тактовую частоту в зависимости от его загрузки. Именно идеология динамического изменения тактовой частоты процессора положена в основу технологий Enhanced Intel SpeedStep и Cool’n’Quiet.

pic

Технология Enhanced Intel SpeedStep

В отличие от предыдущей версии технология Intel SpeedStep, которая применялась в мобильных процессорах и предусматривала возможность работы процессора лишь на двух тактовых частотах, улучшенная технология Enhanced Intel SpeedStep определяет использование нескольких возможных напряжений питания и частот (в совокупности рабочих точек). Это позволяет достичь лучшего соотношения «напряжение/частота» и более эффективного режима функционирования, когда производительность согласуется с рабочей нагрузкой.

pic

Изменения тактовой частоты процессора достигаются за счет изменения коэффициента умножения тактовой частоты (FID), а количество возможных рабочих точек зависит от максимальной тактовой частоты процессора (от возможных значений коэффициента умножения).

Кроме технологии Enhanced Intel SpeedStep, в современных процессорах Intel используется еще один режим энергосбережения, известный как «улучшенный режим простоя» (Enhanced Halt State). Данный режим обозначается как C1E и представляет собой режим работы процессора с низким энергопотреблением, вхождение в который осуществляется при его «усыплении» посредством выполнения специальных инструкций HLT и MWAIT. В данном режиме процессор способен динамически понижать коэффициент умножения частоты системной шины (FID) и уровень питающего напряжения (VID) и автоматически восстанавливаться до состояния максимальной производительности по мере необходимости без вмешательства со стороны операционной системы.

pic

Технология Cool&Quiet

Данная технология (в буквальном переводе «холодный и тихий»), используемая в процессорах AMD, по своей сути мало чем отличается от технологии Enhanced Intel SpeedStep и заключается в динамическом управлении тактовой частотой и напряжением питания ядра, что, в свою очередь, позволяет оптимизировать температурный режим работы процессора.

При отсутствии загрузки центральный процессор по команде HLT переходит в режим Halt; процессор при этом не выполняет никаких вычислительных задач, то есть останавливается и запускается Halt-цикл. Как только будет выявлена активность, тактовая частота процессора автоматически увеличится до максимального значения, а при простое процессор вновь вернется в режим пониженного потребления энергии.

Технология Intel EM64T

Все современные процессоры AMD основаны на 64-разрядной архитектуре x86-64, что позволяет им реализовать плоскую адресацию объемов памяти более 4 Гбайт. Большинство современных процессоров Intel (за исключением мобильных процессоров) также поддерживают 64-разрядную архитектуру, и в терминологии компании Intel данная технология называется Intel Extended Memory Technology (Intel EM64T), то есть 64-разрядная технология расширения памяти. В самом названии технологии акцент делается на тот факт, что новая технология необходима, прежде всего, для того, чтобы обойти ограничение по объему адресуемой памяти в 4 Гбайт, присущее 32-разрядным процессорам.

Не следует путать технологию 64-разрядного расширения с уже давно существующей технологией IA-64, используемой в истинно 64-разрядных процессорах Intel Itanium. Речь идет лишь о расширении технологии IA-32 наподобие того, как это сделано в процессорах AMD Athlon 64. Более того, новые 64-разрядные инструкции Intel совместимы с инструкциями AMD на программном уровне, хотя микроархитектура 64-разрядных процессоров двух компаний совершенно различна. То есть для этих процессоров потребуется одна и та же операционная система, и 64-разрядные приложения, написанные для процессоров AMD, будут выполняться на процессорах Intel, и наоборот. В частности, 64-разрядная операционная система Windows полностью совместима и с 64-разрядными процессорами AMD Athlon 64, и 64-разрядными процессорами Intel.

pic

Технология антивирусной защиты

Многие современные процессоры Intel и AMD имеют встроенное средство аппаратной антивирусной защиты. В терминологии Intel данная технология получила название Execute Disable Bit, а в терминологии AMD — Enhanced Virus Protection (EVP). Несмотря на разные названия, суть данных технологий одинакова.

Появление аппаратной антивирусной защиты на уровне процессора обусловлено возросшим объемом вирусных атак и большим количеством пользователей, подключенных к Интернету дома и на работе. Высокую опасность представляют «черви», внедряющиеся на ПК без участия пользователя. Вирусные инфекции, которые зависят от человеческого фактора, можно выявить с помощью антивирусных средств. Но «черви» распространяются самостоятельно, используя «дыры» в коде не только прикладных, но и системных программ, например драйверов сетевых карт. Проникший таким образом «червь» не может быть блокирован антивирусными средствами, поскольку он выполняется в том же кольце защиты, что и ядро системы.

Технология аппаратной антивирусной защиты на уровне процессора — это комплексное программно-аппаратное средство защиты, блокирующее код, внедренный через механизм переполнения буфера в системной программе. Такие «дыры» имеются во многих программах, так как они возникают часто по вине компиляторов исходного кода. Сегмент памяти, помеченный специальным битом, не может содержать исполнительного кода. При попытке перехода к выполнению кода из этого сегмента (а «черви» часто работают именно так) процессора генерирует специальное прерывание-исключение, которое будет обработано операционной системой, и пользователь будет оповещен о вирусной атаке. Конечно, существует ряд программ, которые используют такие переходы в своем коде, но они внесены в «белый список» и не будут блокироваться операционной системой.

Поддержка технологии антивирусной защиты имеется в операционной системе Windows XP SP2, в Windows Server SP1, а также во всех текущих версиях OC Linux.

Есть еще одна технология, которая реализована только в процессорах Intel, что обусловлено архитектурой процессоров Net Burst.

Технология Intel Hyper-Threading

Как уже отмечалось, кроме увеличения тактовой частоты, существуют и другие способы увеличения производительности процессора, связанные с изменением его архитектуры. К примеру, можно увеличить число исполнительных блоков (Execution Units) внутри самого процессора. В этом случае возможно параллельное выполнение нескольких процессорных инструкций одновременно. Такая многозадачность реализована в том или ином виде во всех современных процессорах. Отход от последовательного выполнения команд, использование нескольких исполняющих блоков в одном процессоре позволяют одновременно обрабатывать несколько процессорных микрокоманд, то есть организовывать параллелизм на уровне инструкций (Instruction Level Parallelism, ILP), что, естественно, увеличивает общую

Двухъядерные процессоры
Intel и AMD

Процессоры семейства
Intel Pentium D

Семейство двухъядерных моделей процессоров Intel Pentium D в 2005 году было представлено тремя моделями: Intel Pentium D 840, 830 и 820.

Первые двухъядерные процессоры Intel были основаны на ядре Smithfield, которое с некоторыми изменениями является ничем иным, как двумя ядрами Prescott степпинга E0, объединенными на одном кристалле. Между собой ядра взаимодействуют через системную шину при помощи специального арбитра. Соответственно размер кристалла достиг 206 кв. мм, а количество транзисторов увеличилось до 230 миллионов.

Фактически процессоры серии Intel Pentium D 8xx ничем не отличаются от процессора Intel Pentium Extreme Edition 840, за одним исключением — они не поддерживают технологию Hyper-Threading (возможность ее использования заблокирована на аппаратном уровне) и поддерживают (кроме процессора Intel Pentium D 820) технологию энергосбережения Enhanced Intel SpeedStep. Во всем остальном (кроме тактовых частот) процессоры Intel Pentium Extreme Edition D 840 и Intel Pentium D 8xx идентичны, и, более того, кристаллы этих процессоров нарезают из одних и тех же пластин.

pic

Разница между самими процессорами серии Intel Pentium D 8xx заключается лишь в тактовой частоте. Так, процессору Intel Pentium D 840 соответствует тактовая частота 3,2 ГГц, процессору Intel Pentium D 830 — 3,0 ГГц, а процессору Intel Pentium D 820 — 2,8 ГГц. Кроме того, процессор Intel Pentium D 820 не поддерживает технологию Enhanced Intel SpeedStep (как, впрочем, и любой процессор с тактовой частотой ниже или равной 2,8 ГГц).

Тепловая рассеиваемая мощность и температура процессора для процессоров Intel Pentium D 840 и 830 составляют соответственно 130 Вт 69,8°С, а для процессора Intel Pentium D 820 — 95 Вт и 64,1°С.

Процессоры на ядре Smithfield потенциально могут быть установлены в любую LGA775 материнскую плату. Однако эти процессоры имеют повышенные требования к модулю питания платы. С этой точки зрения процессоры на ядре Smithfield являются неудачным продуктом, и скорее всего данный вид процессоров будет снят с производства. Тем более что уже есть новый двухъядерный процессор от Intel.

К концу 2005 года компания Intel успешно перешла на новейший 65-нм техпроцесс, а в начале 2006 года на прилавках магазинов ( в Японии) появились первые процессоры на ядре Presler и Cedar Mill.

pic

В начале января 2006 года Intel представила новые двухъядерные процессоры на ядре Presler. Новые двухъядерные процессоры на ядре Presler получили наименование Intel Pentium D с индексами 920 — 950. Кроме того, был выпущен процессор Pentium Extreme Edition 955 с включенной технологией HyperThreading и работающий на частоте системной шины 266 МГц (1066QPB).

pic

Процессорное ядро Presler представляет собой общее ядро, на котором размещены два ядра Cedar Mill. В самом общем виде ядро Cedar Mill является ничем иным, как ядром процессора Prescott 2M, выпущенным по 65-нм техпроцессу. У ядра Smithfield два обычных (выполненных по 90-нм техпроцессу) ядра Prescott. Таким образом, разработчики, используя 65-нм техпроцесс, уменьшили общую площадь кристалла и могут увеличить количество транзисторов. Есть еще и другие существенные изменения. Во-первых, под крышкой теплораспределителя можно обнаружить два отдельных процессорных ядра, тогда как Smithfield представлял собой единое ядро (хотя внутри существовало разделение между ядрами). Это значительно улучшает эффективность производства: появляется возможность для выпуска одного двухъядерного процессора использовать ядра с разных участков пластины (или даже с разных пластин). Во-вторых, из-за модульной архитектуры повышается уровень выхода годных кристаллов, а значит, и цена на двухъядерные процессоры будет снижаться до приемлемого уровня.

Итак, двухъядерных процессоров для настольных систем у Intel уже целых два семейства (а ведь есть еще и двухъядерный процессор Intel Duo Core для мобильных ПК и мультимедийных систем, но мы его не будем рассматривать в данной статье), поэтому приведем таблицу с их характеристиками. На «подходе» двухъядерный процессор с ядром Conroe. О нем будет сказано в самом конце статьи.

Несколько слов о совместимости новых процессоров с материнскими платами. Официально новые процессоры на ядре Presler с частотой шины 1066 МГц совместимы только с материнскими платами на новейшем чипсете i975X. Однако каких-либо принципиальных ограничений на работу с платами на других чипсетах с поддержкой такой шины (i945P, i955X и nForce4 SLI (x16) Intel Edition) нет. Главное, чтобы модуль питания платы был рассчитан на соответствующие нагрузки, а версия BIOS корректно распознавала новый процессор. В частности, обзоры указывают, что процессор Intel Pentium Extreme Edition 955 без проблем работал на материнской плате Asus P5WD2 Premium, которая основана на чипсете i955X.

Что касается процессоров с частотой шины 800Мгц (ядра Presler и CedarMill), то они в большинстве случаев должны работать на всех материнских платах, поддерживающих эту шину.

Это очень важный момент, потому что, приобретая дорогой двухъядерный процессор и дорогую системную плату под него, нельзя создать конкурентную по цене конфигурацию, сопоставимую по цене с системой на двухъядерном процессоре AMD.

Процессоры семейства
AMD Athlon 64 X2 Dual-Core

pic

Семейство AMD Athlon 64 X2 Dual-Core — это семейство двухъядерных процессоров AMD. На одном кристалле AMD Athlon 64 X2 Dual-Core расположены два процессорных ядра, построенных на основе архитектуры AMD 64. Процессорные ядра взаимодействуют с интегрированным контроллером памяти и контроллером шины HyperTransport через Crossbar Switch, который по сути является арбитром шин контроллера памяти и Hyper Transport.

Особо стоит отметить тот факт, что, несмотря на то, что каждое ядро имеет собственный кэш L2, для него доступны данные и «соседнего» кэша второго уровня. При этом процессор поддерживает когерентность хранимой в этой «быстрой памяти» информации. Такой подход позволяет избежать повторного обращения к оперативной памяти за данными, уже загруженными в кэш одного из ядер, что позволяет уменьшить время ожидания и снизить нагрузку на шины памяти. Наличие интегрированного на кристалле контроллера памяти также весьма удачно укладывается в концепцию двухъядерности. Ведь в этом случае ядра «общаются» непосредственно с контроллером памяти, не имея посредника в лице контроллера системной шины.

Новые двухъядерные процессоры компании Athlon 64 X2 Dual-Core изготавливаются на основе двух ядер, Toledo и Manchester, для которых одноядерными аналогами являются соответственно ядра San Diego и Venice. Это, в свою очередь, означает, что процессоры выполнены по 90-нанометровому технологическому процессу с применением технологии SOI (Silicon On Insulator) и обладают поддержкой набора инструкций SSE3 и усовершенствованным контроллером памяти, поддерживающим работу модулей DDR SDRAM PC1600/2100/2700/3200 в том числе и в двухканальном режиме. Отличие ядер Toledo и Manchester, как и San Diego и Venice, состоит в размере кэша L2. В первом случае кэш L2 составляет 2х1024 Мбайт, а во втором — 2х512 Мбайт. При этом тактовая частота процессоров новой линейки составляет 2400, 2200 и 2000 МГц.

Говоря о тактовых частотах работы процессора, необходимо обратить внимание, что при переходе на двухъядерную архитектуру инженерам AMD не пришлось жертвовать скоростью объединяемых в тандем ядер. Кроме этого, все процессоры AMD Athlon 64 X2 поддерживают технологии Cool’n’Quiet и Enhanced Virus Protection, а также набор команд AMD64 и расширения SSE — SSE3.

Если же говорить о позиционировании двухъядерных процессоров семейства AMD Athlon 64 X2 Dual-Core, то, как и в случае двухъядерных процессоров Intel Pentium D, они ориентированы на использование в графических станциях (для работы с 3D-графикой) и в универсальных домашних компьютерах (но не игровых) для работы с офисными приложениями, приложениями создания контента, приложениями по обработке цифровых фотографий и т.д. Поскольку для производства процессоров Athlon 64 X2 используется два ядра (Toledo и Manchester), то для лучшего восприятия сведем характеристики процессоров в одну таблицу.

pic

Все процессоры имеют кэш-память первого уровня 128Кб, штатное напряжение питания (Vcore) 1,35-1,4В, а максимальное тепловыделение не превышает 110 Вт. Все перечисленные процессоры имеют форм-фактор Socket939, используют шину HyperTransport = 1Ггц (множитель HT = 5) и произведены по 90-нм техпроцессу с использованием SOI. Кстати, именно использование столь «тонкого» техпроцесса позволило добиться рентабельности производства двухъядерных процессоров. Для примера ядро Toledo имеет площадь 199 кв. мм, а количество транзисторов достигает 233,2 миллиона!

Как и процессоры Athlon64, двухъядерные AMD Athlon X2 имеют двухканальный контроллер памяти DDR с максимальной пропускной способностью 6,4 Гб/с. И если для Athlon64 пропускной способности DDR400 было достаточно, то для процессора с двумя ядрами это потенциально узкое место, которое негативно влияет на производительность. Впрочем, серьезного падения скорости не будет, поскольку поддержка многоядерности была учтена при разработке архитектуры Athlon64. В частности, в процессоре Athlon X2 оба ядра находятся внутри одного кристалла, и при этом процессор имеет один контроллер памяти и один контроллер шины HyperTransport.

pic

Несоответствие пропускной способности памяти будет ликвидировано после перехода на Socket M2. Это произойдет уже в этом году, и соответствующие процессоры будут иметь контроллер памяти DDR-II.

Говоря о будущих продуктах для Socket M2, следует упомянуть и некоторые детали, касающиеся конкретных семейств. Анонс основной массы процессоров для новой платформы запланирован на апрель 2006 года. Процессоры для Socket M2 в семействах Athlon 64 X2 и Athlon 64 FX (которое в 2006 году будет состоять исключительно из двухъядерных ЦП) будут построены на ядре Windsor. Такие процессоры с двумя ядрами также получат двухканальный контроллер памяти DDR2 и средства технологии виртуализации Pacifica. При этом максимальный рейтинг у Athlon 64 X2 поднимется до 5000+, а у Athlon 64 FX — до FX62. Следовательно, можно ожидать, что во II квартале 2006 года AMD повысит частоту своих двухъядерных ЦП еще на 200 МГц без применения нового технологического процесса. По всей видимости, этим объясняется факт, что платформа Socket M2 имеет увеличенные предельные значения энергопотребления и тепловыделения процессоров.

Однако вернемся к присутствующим на рынке процессорам. Как показывают обзоры, на всех материнских платах топовый процессор Х2 4800+ заработал без каких-либо проблем. Платы на чипсетах nVidia nForce4 (Ultra & SLI), а также плата на чипсете ATI Xpress 200 CrossFire™ (ECS KA1 MVP Extreme) процессор поддерживают без проблем, для некоторых плат необходимо обновить BIOS.

Хорошая совместимость двухъядерных процессоров с существующими платами объясняется тем, что нет каких-либо специфических требований к дизайну модуля питания материнской платы. Ведь максимальное тепловыделение процессоров Athlon X2 не выше тепловыделения процессоров Athlon FX, выпущенных по 130-нм техпроцессу (то есть чуть выше 100Вт). В то же время двухъядерные процессоры Intel потребляют энергии почти в полтора раза больше.

В начале января компания AMD объявила о выходе двухъядерного процессора Athlon 64 FX-60. Это первый процессор в серии Athlon 64 FX с двумя ядрами. Основанный на ядре Toledo и оснащенный двумя 1Мбайт L2-кэшами, этот процессор работает на частоте 2,6 ГГц. Таким образом, двухъядерный Athlon 64 FX-60 сравнялся по тактовой частоте с одноядерным Athlon 64 FX-55, то есть новинка сможет порадовать действительно высочайшим уровнем быстродействия не только в многопоточных средах, но и в однопоточных приложениях.

Семейство процессоров AMD Athlon 64 FX всегда позиционировалось в качестве решения для энтузиастов компьютерных игр, поэтому очень интересен переход на двухъядерную архитектуру. Дело в том, что усилиями разработчиков игрового ПО и программистов, занимающихся выпуском драйверов для графических адаптеров, многие современные 3D-игры научились использовать ресурсы двухпроцессорных ядер. Поэтому приобретение Athlon 64FX-60 может стать вполне оправданным шагом для любителей игр. Правда, цена пока на данный процессор составляет более $1000.

Очень и очень сложно подводить итоги на столь быстро меняющемся рынке.

В целом двухъядерность в процессорах AMD реализована успешнее, чем у Intel

Инженеры AMD предусмотрели возможность создания многоядерных процессоров еще на этапе разработки архитектуры AMD64. Благодаря этому в двухъядерных AMD Athlon 64 X2 некоторые узкие места удалось обойти. Во-первых, дублированы в новых процессорах AMD далеко не все ресурсы. Хотя каждое из ядер Athlon 64 X2 обладает собственным набором исполнительных устройств и выделенной кэш-памятью второго уровня, контроллер памяти и контроллер шины HyperTransport на оба ядра общий. Взаимодействие каждого из ядер с общими ресурсами осуществляется с помощью специального крестообразного переключателя и очереди системных запросов (System Request Queue). На этом же уровне организовано и взаимодействие ядер между собой, благодаря чему вопросы когерентности кэшей решаются без дополнительной нагрузки на системную шину и шину памяти.

По существу единственным узким местом в архитектуре Athlon 64 X2 является пропускная способность подсистемы памяти (6,4 Гбайт/с), которая делится между процессорными ядрами. Именно поэтому в 2006 году AMD планирует перейти на использование более скоростных типов памяти, в частности двухканальной DDR2-667 SDRAM (это произойдет с переходом на новый socket M2). Этот шаг должен положительно сказаться на увеличении производительности именно двухъядерных процессоров.

pic

Отсутствие поддержки современных типов памяти с высокой пропускной способностью новыми двухъядерными процессорами объясняется тем, что AMD в первую очередь стремилась сохранить совместимость Athlon 64 X2 с существующими платформами. В результате эти процессоры могут применяться в тех же системных платах, что и обычные Athlon 64. Соответственно Athlon 64 X2 имеют корпус, совместимый с Socket 939, двухканальный контроллер памяти DDR500 SDRAM и работают с шиной HyperTransport с частотой до 1 ГГц. Благодаря этому единственное, что требуется для поддержки двухъядерных ЦП современными системными платами с Socket 939, это обновление BIOS.

Очень выгодным является то, что инженерам AMD удалось вместить Athlon 64 X2 в ранее установленные рамки энергопотребления. Максимальный уровень тепловыделения старших Athlon 64 X2 при полной загрузке не превышает 95 Вт. Таким образом, что касается совместимости с существующей инфраструктурой, двухъядерные процессоры от AMD оказались лучше конкурирующих продуктов Intel.

Однако на этом нельзя ставить точку в споре между близнецами и их отцами. Переход Intel на 65-нм техпроцесс позволяет существенно снизить себестоимость производства и повысить тактовые частоты. За счет того, что для производства одного двухъядерного процессора можно использовать ядра с разных участков пластины (или даже с разных пластин) себестоимость двухъядерных процессоров Intel резко снизится.

Есть еще и производственно-экономические факторы, влияющие на расстановку сил.

pic

На пути AMD к увеличению рыночной доли есть препятствия, связанные с ограниченностью производственных ресурсов. В настоящее время все процессоры AMD изготавливаются на единственном заводе Fab 30, в то время как Intel обладает многочисленными заводами. Рост рыночной доли AMD невозможен без появления новых производственных мощностей и технического переоснащения предприятий. Определенные шаги в этом направлении уже делаются. В конце прошлого года AMD сообщила об открытии нового завода Fab 36, который начнет выпускать серийные процессоры в I квартале 2006 года. Благодаря появлению новых производственных мощностей AMD рассчитывает в период с 2008 по 2009 годы увеличить объем производства процессоров до более чем 100 млн. штук в год, а это примерно вдвое больше, чем компания может выпускать сейчас. Кроме того, планируется выпускать процессоры с архитектурой K8 на производстве сингапурской компании Chartered Semiconductor.

pic

Но и это еще не все. Пока версталась данная статья, пришло сообщение о том, что 7 марта на весеннем форуме Intel для разработчиков в Сан-Франциско были представлены новые четырехъядерные процессоры Intel: Kentsfield, Clovertown, Clovertown-MP, но их появление на рынке следует ожидать не ранее 2007 года.

В первый же день форума был представлен новый двухъядерный процессор на ядре Conroe, который будет продаваться на рынке уже в этом году под маркой Intel Pentium D 950. На форуме сообщалось, что его производительность будет выше на 40%, а энергопотребление — на 40% ниже, чем у двухъядерных процессоров Intel, выпускаемых сегодня.

Двухъядерные процессоры Conroe уже не будут поражать своими высокими тактовыми частотами, поскольку за основу при их проектировании взята архитектура P6, носителями которой в настоящее время являются мобильные процессоры Pentium M. Однако немногие инженерные решения архитектуры P6 останутся в Conroe в первозданном виде. Основными характеристиками, указывающими на родство этих процессоров, станет относительно короткий вычислительный конвейер Conroe, состоящий всего из 14 стадий (у Pentium M -12 стадий), и технология наслоения микроопераций MicroOps Fusion, позволяющая связанные микрооперации выполнять вместе. При этом Conroe сможет обрабатывать сразу четыре инструкции одновременно (вместо трех в архитектуре Pentium M) и будет работать с 64-бит расширениями x86-64. Естественно, не обойдется и без усовершенствования механизмов выборки данных и обновленных технологий энергосбережения. Процессорная шина в Conroe будет унаследована от Pentium 4. Как ожидается, первые процессоры этого семейства получат1067МГц шину.

У процессоров Conroe появятся новые интересные возможности и с точки зрения их двухъядерной архитектуры. Два ядра в этих процессорах будут интегрированы друг с другом гораздо сильнее, чем раньше: они получат разделяемый, то есть общий кэш второго уровня объемом 2 или 4 Мбайт. Кроме того, будет возможность прямого доступа обоих ядер к L1-кэшу соседнего ядра, что теоретически может ощутимо повысить скорость работы некоторых многопоточных приложений.

Прогнозируемые тактовые частоты первых Conroe составляют 2,5 ГГц, поэтому можно ожидать достаточно хороших потребительских характеристик.

В начале февраля 2006 года компания AMD сообщила, что собирается к концу года продемонстрировать квадроядерные (четырёхядерные) процессоры. По всей видимости квадроядерные процессоры AMD будет создавать уже под новый Socket F и эти процессоры не будут совместимы с существующими материнскими платами. Так что процесс перехода на многоядерные системы ускоряется.

Несмотря на практически полное отсутствие на рынке Узбекистана двухъядерных процессоров, следует ожидать очень интересной борьбы за рынок двухъядерных настольных систем между AMD и Intel. Все должно измениться по мере снижения стоимости процессоров.

pic
Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В WhatsApp
В Одноклассники
ВКонтакте