Гигагерц взят, продвижение продолжается
И все-таки раньше процессорная жизнь была веселее. Приблизительно четверть века назад человечество перешагнуло барьер в 1 кГц, и эта размерность исчезла из процессорного лексикона. «Мощность» процессора стала исчисляться в мегагерцах тактовой частоты (что, строго говоря, неправильно). Еще года три назад каждый 100-мегагерцевый шаг на повышение тактовой частоты отмечался как настоящее событие: с продолжительной маркетинговой артподготовкой, технологическими презентациями и в финале - праздником жизни. Так было приблизительно до тех пор, пока частота «настольных» процессоров не добралась до 600 МГц (когда тезку Mercedes поминали всуе в каждой публикации), а основной технологией производства чипов не стала 0,18 мкм. Потом стало «неинтересно»: повышения тактовой частоты происходили ежемесячно, а под занавес прошлого года Intel и вовсе «подорвала» информационный рынок, объявив одновременно 15 новых процессоров. Пятнадцать кремниевых микросенсаций комом упали на наши головы, и за разбирательством особенностей каждого представленного чипа был утерян общий праздничный дух события. Поэтому ничего удивительно, что два ведущих производителя процессоров для ПК (Intel и AMD) чересчур буднично преодолели планку в 1 ГГц, сделав вид, что ничего особенного не произошло. В ворохе Internet-комментариев попалось лишь одно вычурное сравнение с преодолением звукового барьера, а так - никакого салюта и шампанского. Оно и понятно: планы разработчиков уже давно устремлены в загигагерцевое пространство. Кристалл Intel Willamette с тактовой частотой 1,3-1,5 ГГц мы увидим уже во второй половине этого года, а говорить будем уже об особенностях архитектуры, а не о циклах в секунду.
На моей памяти о заветном гигагерце активно заговорили еще больше года назад, когда жарким калифорнийским утром зимой 1999 года Альберт Ю продемонстрировал Pentium III 0,25 мкм, работающий на частоте 1002 МГц. Под общие аплодисменты зала как-то забылось, что та демонстрация напоминала фокус. Уже позже выяснилось, что процессор «разгонялся» в криогенной установке. Есть даже косвенные свидетельства того, что холодильником послужила серийная установка фирмы KryoTech . Так или иначе, про гигагерц забыли на год , хотя процессоры подобрались к этой частоте достаточно близко. Любопытно, что зимой 2000 года председатель совета директоров Intel, легендарный Энди Гроув при содействии Альберта Ю опять повторил испытанный трюк Intel. На форуме IDF Spring’2000 он продемонстрировал тестовый образец процессора Intel Willamette, работающий на тактовой частоте 1,5 ГГц. Полтора миллиарда циклов в секунду - и все при комнатной температуре! Отрадно, что Willamette - это еще и микропроцессор с новой архитектурой, а не просто слегка улучшенный Pentium III. Но об этом - чуть ниже.
Свой маркетинговый гигагерц давно уже имелся и в запасе AMD. Компания официально сотрудничает с «повелителями холода» из фирмы KryoTech, а Athlon оказался вполне перспективным процессором для разгона в условиях экстремального охлаждения. Гигагерцевое решение на базе охлажденного Athlon 850 МГц было доступно в продаже еще в январе.
Маркетинговая ситуация несколько накалилась, когда в начале марта AMD начала отгрузку в ограниченных количествах комнатно-температурных процессоров Athlon c частотой 1 ГГц. Делать нечего, и Intel пришлось доставать туза из рукава - Pentium III (Coppermine) 1 ГГц. Хотя выпуск последнего планировался на вторую половину года. Но ни для кого не секрет, что взятие гигагерцевого барьера - аг преждевременный как для AMD, так и для Intel. Но им так хотелось быть первыми. Вряд ли можно позавидовать двум респектабельным компаниям, которые бегают вокруг единственного стула с цифрой 1 и с ужасом ждут, когда оборвется музыка. AMD просто удалось усесться первой - и больше это ровным счетом ничего не значит. Как в космонавтике: человека первыми запустили в СССP, а летать стали чаще (и дешевле) «вторые» американцы. Ну и наоборот: они - на Луну, а мы сказали «фи», и весь задор пропал. Впрочем, гонка тактовых частот давно уже имеет чисто маркетинговую подоплеку: люди, как известно, склонны покупать мегагерцы, а не индексы производительности. Тактовая частота процессора, как и прежде, - вопрос престижа и мещанский показатель «навороченности» компьютера.
Еще один подрастающий игрок микропроцессорного рынка - тайваньская фирма VIA месяц назад официально представила своего первенца. Микропроцессор, известный ранее под кодовым именем Joshua, получил очень оригинальное название Cyrix III и начал конкурировать с Celeron снизу, в нише самых дешевых компьютеров. Конечно, в ближайший год ему не видать частоты в гигагерц как своих ушей, но этот «настольный» чип интересен уже самим фактом своего существования во враждебном окружении.
В данном обзоре речь, как всегда, пойдет о новых продуктах и планах ведущих разработчиков микропроцессоров для ПК, без оглядки на то, преодолели ли они гигагерцевый избирательный барьер.
Intel Willamette - новая архитектура 32-разрядного чипа
32-разрядный процессор Intel с кодовым именем Willamette (по названию реки в штате Орегон, протяженностью 306 км) появится на рынке во второй половине этого года. Основанный на новой архитектуре, он станет самым мощным процессором Intel для настольных систем, а его стартовая частота будет существенно выше 1 ГГц (ожидается 1,3-1,5 ГГц). Поставки тестовых образцов процессора OEM-производителям ведутся уже почти два месяца. Чипсет для Willamette известен под кодовым именем Tehama.
Что же скрывается под загадочным термином «новая архитектура»? Для начала - поддержка внешней тактовой частоты 400 МГц (то есть частоты системной шины). Это в три раза быстрее, чем хваленые 133 МГц, поддерживаемые современными процессорами класса Pentium III. На самом деле 400 МГц – это результирующая частота: то есть шина имеет частоту 100 МГц, но способна передавать четыре порции данных за цикл, что и дает в сумме аналог 400 МГц. Шина будет использовать протокол обмена данными, аналогичный тому, что реализован у шины P6. Скорость передачи данных у этой 64-разрядной синхронной шины составляет 3,2 Гбайт/с. Для сравнения: у шины GTL+ 133 МГц (той, что используют современные Pentium III) пропускная способность составляет чуть больше 1 Гбайт/с.
Вторая отличительная черта Willamette - поддержка SSE-2 (Streaming SIMD Extensions 2). Это набор из 144 новых инструкций для оптимизации работы с видео, шифрованием и Интернет-приложениями. SSE-2, естественно, совместимы с SSE, впервые реализованными в процессорах Pentium III. Поэтому Willamette сможет успешно использовать сотни приложений, разработанных с учетом SSE. Сам Willamette использует для поддержки как целочисленных вычислений, так и операций с плавающей запятой 128-разрядные регистры XMM. Если не вдаваться в подробности, то задача SSE2 - компенсировать не самый сильный на рынке блок операций с плавающей запятой. В случае поддержки SSE2 со стороны сторонних производителей ПО (Microsoft двумя руками «за») никто и не заметит подмены на фоне роста производительности.
И, наконец, третья ключевая особенность Willamette - более глубокая конвейеризация. Вместо 10 стадий теперь используется 20, что позволяет существенно увеличить общую производительность при обработке отдельных сложных математических приложений и повысить тактовую частоту. Правда «глубокий» конвейер - это палка о двух концах: время отработки операции резко сокращается, но увеличивающееся время задержки при отработке взаимозависимых операций может «компенсировать» прирост производительности конвейера. Для того чтобы этого не произошло, разработчикам пришлось увеличить интеллектуальность конвейера - повысить точность предсказания переходов, которая превысила в среднем 90%. Еще один путь повышения эффективности длинного конвейера - приоритезация (упорядочение) инструкций в кэше. Функция кэша в этом случае - расположить инструкции в том порядке, в котором они должны выполняться. Это чем-то напоминает дефрагментацию жесткого диска (только внутри кэша).
Кэш кэшем, но наибольшие нарекания в течение длительного времени вызывала производительность блока целочисленных вычислений у современных процессоров. Целочисленные способности процессоров особо критичны при выполнении офисных приложений (всяких там Word и Excel). Из года в год что Pentium III, что Athlon показывали просто смешной прирост производительности на целочисленных вычислениях при повышении тактовой частоты (счет шел на единицы процентов). В Willamettе реализовано два модуля целочисленных операций. Пока о них известно то, что каждый способен выполнять две инструкции за такт. Это значит, что при частоте ядра в 1,3 ГГц результирующая частота целочисленного модуля эквивалентна 2,6 ГГц. А таких модулей, подчеркиваю, два. Что позволяет выполнять, по сути, четыре операции с целыми числами за такт.
О размере кэша в предварительной спецификации Willamette, опубликованной Intel, не упоминается. Но есть «утечки», свидетельствующие о том, что кэш L1 будет иметь размер 256 Кбайт (у Pentium II/III кэш L1 составляет 32 Кбайт - 16 Кбайт для данных и 16 Кбайт для инструкций). Тот же ореол таинственности окружает и объем кэша L2. Наиболее вероятный вариант - 512 Кбайт.
Процессор Willamette, по некоторым данным, будет поставляться в корпусах с матрично-штырьковым расположением контактов для розетки типа Socket-462.
AMD Athlon: 1,1 ГГц - демонстрация, 1 ГГц - поставки
Словно отыгрываясь за предыдущую стратегию следования за лидером, компания AMD проворно щелкнула по носу всей компьютерной индустрии, продемонстрировав в начале зимы процессор Athlon c тактовой частотой 1,1 ГГц (точнее - 1116 МГц). Все решили, что шутит. Дескать, ну есть у нее удачные процессоры, но все знают, насколько велик временной лаг между демонстрацией и массовым производством. Но не тут-то было: спустя месяц Advanced Micro Devices начала серийные поставки процессоров Athlon с тактовой частотой 1 ГГц. А все сомнения в их реальной доступности развеяли компании Compaq и Gateway, предложившие элитные системы на базе этих чипов. Цена, конечно, не оставляла особо приятного впечатления. Гигагерцевый Athlon стоит около 1300 долл. в партиях по тысяче штук. Но у него есть вполне приятные младшие братья: Athlon 950 МГц (1000 долл.) и Athlon 900 МГц (900 долл.) Однако таких процессоров мало, поэтому и цены заоблачные.
Продемонстрированный ранее Athlon 1116 МГц сам по себе был примечательным. Проектные нормы - 0,18 мкм, использованы медные соединения, тепловыделение - нормальное: работает при комнатной температуре с обычным активным радиатором. Но, как оказалось, то был не просто Athlon (у «просто» межсоединения алюминиевые), а Athlon Professional (кодовое название - Thunderbird). Реальное появление такого процессора на рынке ожидается лишь в середине года (предположительно в мае). Только частота будет пониже, и стоить он будет не «гигагерц долларов», а заметно дешевле.
Сейчас о процессоре Athlon на ядре Thunderbird известно пока не очень много. Он будет использовать не Slot A (как современные версии Athlon от 500 МГц), а матричный разъем Socket A. Cooтветственно и корпус у процессора будет «плоский», а не массивный «вертикальный» картридж. Ожидается, что к лету процессоры на ядре Thunderbird будут выпущены с тактовыми частотами от 700 до 900 МГц, а гигагерц появится чуть позже. Вообще, учитывая темпы снижения цен на новые процессоры, вполне реальным становится приобретение к Новому году этакого компьютера начального ценового диапазона на базе Athlon 750 МГц или около того.
С другой стороны, основным претендентом на компьютеры low-end в линейке AMD остается еще не объявленный процессор на ядре Spitfire. Ему отводится роль младшего конкурента Intel Celeron. Spitfire будет корпусироваться для установки в процессорную розетку Socket A (питание - 1,5 В), а его тактовая частота к началу осени может достигнуть 750 МГц.
Коротко о многогигагерцевых амбициях IBM
Пока весь мир по старинке радуется взятию гигагерца, IBM рассказывает о технологии, позволяющей прибавлять чипам по гигагерцу в год. По крайней мере на 4,5 ГГц при существующих технологиях производства полупроводников вполне можно рассчитывать. Итак, согласно данным IBM, разработанная ею технология IPCMOS (Interlocked Pipelined CMOS) позволит года через три обеспечить массовый выпуск чипов с тактовой частотой 3,3-4,5 ГГц. При этом энергопотребление понизится раза в два относительно параметров современных процессоров. Суть новой процессорной архитектуры состоит в использовании распределенных тактовых импульсов. В зависимости от сложности задачи тот или иной блок процессора будет работать на более высокой или более низкой тактовой частоте. Идея лежала на поверхности: все современные процессоры используют централизованную тактовую частоту - все элементы ядра, все вычислительные блоки синхронизируются с ней. Грубо говоря, пока все операции на одном «витке» не завершатся, к следующей процессор не приступит. В результате «медленные» операции сдерживают быстрые. Кроме того, получается, что если вам требуется выбить пыльный ковер, то вам приходится трясти весь дом. Децентрализованный механизм подачи тактовой частоты в зависимости от потребностей того или иного блока позволяет быстрым блокам микросхемы не ждать отработки медленных операций в других блоках, а заниматься, условно говоря, своим делом. В результате снижается и общее энергопотребление (трясти надо только ковер, а не весь дом). Инженеры IBM совершенно правы, когда говорят о том, что повышать синхронную тактовую частоту из года в год станет все труднее. В этом случае единственный путь - применение децентрализованной подачи тактовой частоты либо и вовсе переход на принципиально новые (квантовые, наверное) технологии создания микросхем.. Из-за подобного названия так и подмывает отнести его к тому же классу, что и Pentium III. Но это ошибка. Сама VIA позиционирует его как конкурента Intel Celeron - процессора для систем начального уровня. Но и это оказалось излишне самонадеянным поступком.
Однако начнем с достоинств нового процессора. Он рассчитан на установку в процессорную розетку Socket 370 (как и Celeron). Однако, в отличие от Celeron, Cyrix III поддерживает внешнюю тактовую частоту (частоту системной шины) не 66 МГц, а 133 МГц - как у самых современных Pentium III семейства Coppermine. Второе ключевое достоинство Cyrix III - интегрированный на кристалле кэш второго уровня (L2) емкостью 256 Кбайт - как у новых Pentium III. Кэш первого уровня - тоже большой (64 Кбайт).
И, наконец, третье достоинство - поддержка набора SIMD-команд AMD Enhanced 3DNow!. Это действительно первый пример интеграции 3Dnow! для Socket 370-процессоров. Мультимедийные инструкции AMD уже широко поддерживаются производителями программного обеспечения, что хоть отчасти поможет компенсировать скоростное отставание процессора на графических и игровых приложениях.
На этом все хорошее заканчивается. Процессор выпускается по 0,18-микронной технологии с шестью слоями металлизации. На момент выхода самый «быстроходный» Cyriх III имел Pentium-рейтинг 533. Реальная тактовая частота ядра - заметно ниже, поэтому со времен самостоятельной Cyrix свои процессоры она маркировала «рейтингами» по отношению к тактовым частотам процессоров Pentium, Pentium II, а позже - Pentium III. Лучше бы уж вели отсчет от Pentium: цифра была бы повнушительнее.
Руководитель VIA Уэн Чи Чен (в прошлом, кстати, процессорный инженер Intel) изначально собирался противопоставить Celeron низкую цену Cyrix III. Насколько это удалось - судите сами. Cyrix III PR 500 стоит от 84 долл., а Cyrix III PR533 - от 99 долл. Короче, Celeron порой стоит и дешевле. Первые испытания процессора (проведенные, конечно, не в России) показали, что его производительность на офисных приложениях (там, где акцент делается на целочисленные вычисления) мало уступает Celeron, а вот на мультимедийных разрыв очевиден. Конечно, не в пользу Cyrix III. Ну что ж, первый блин комом. Однако в резерве VIA есть еще интегрированный процессор Samuel, построенный на ядре IDT WinChip4. Там результат может оказаться лучше.
Alpha тоже получит заслуженный гигагерц
Компания Compaq (владелец части наследства DEC, включая процессор Alpha) намерена во второй половине года выпустить версию серверного RISC-процессора Alpha 21264 с тактовой частотой 1 ГГц. А следующий ее чип - Alpha 21364 - и вовсе стартует именно с этой пороговой частоты. Кроме того, усовершенствованная версия «Альфы» будет оборудована 1,5-мегабайтным кэшем L2 и контроллером памяти Rambus.
КомпьютерПресс 4"2000
Языке для ее обозначения принято сокращение «Гц», в англоязычной для этих целей применяется обозначение Hz. При этом, по правилам системы СИ, в случае, если употребляется сокращенное название этой единицы, ее следует с , а если в тексте используется полное наименование - то со строчной.
Происхождение термина
Единица измерения частоты, принятая в современной системе СИ, получила свое название в 1930 году, когда соответствующее решение приняла Международная электротехническая комиссия. Оно было связано со стремлением увековечить память знаменитого немецкого ученого- Генриха Герца, который внес большой вклад в развитие этой науки, в частности, в области исследований электродинамики.Значение термина
Герц применяется для измерения частоты колебаний любого рода, поэтому сфера его использования является весьма широкой. Так, например, в количестве герц принято измерять звуковые частоты, биение человеческого сердца, колебания электромагнитного поля и другие движения, повторяющиеся с определенной периодичностью. Так, например, частота биения сердца человека в спокойном состоянии составляет около 1 Гц.Содержательно единица в данном измерении интерпретируется как количество колебаний, совершаемых анализируемым объектом в течение одной секунды. В этом случае специалисты говорят, что частота колебаний составляет 1 герц. Соответственно, большее количество колебаний в секунду соответствует большему количеству этих единиц. Таким образом, с формальной точки зрения величина, обозначаемая как герц, является обратной по отношению к секунде.
Значительные величины частот принято называть высокими, незначительные - низкими. Примерами высоких и низких частот могут служить звуковые колебания различной интенсивности. Так, например, частоты, находящиеся в диапазоне от 16 до 70 Гц, образуют так называемые басовые, то есть очень низкие звуки, а частоты диапазона от 0 до 16 Гц и вовсе неразличимы для человеческого уха. Самые высокие звуки, которые способен слышать человек, лежат в диапазоне от 10 до 20 тысяч герц, а звуки с более высокой частотой относятся к категории ультразвуков, то есть тех, которые человек не способен слышать.
Для обозначения больших величин частот к обозначению «герц» добавляют специальные приставки, призванные сделать употребление этой единицы более удобным. При этом такие приставки являются стандартными для системы СИ, то есть используются и с другими физическими величинами. Так, тысяча герц носит название «килогерц», миллион герц - «мегагерц», миллиард герц - «гигагерц».
То тактовая частота является наиболее известным параметром. Поэтому необходимо конкретно разобраться с этим понятием. Также, в рамках данной статьи, мы обсудим понимание тактовой частоты многоядерных процессоров , ведь там есть интересные нюансы, которые знают и учитывают далеко не все.
Достаточно продолжительное время разработчики делали ставки именно на повышение тактовой частоты, но со временем, "мода" поменялась и большинство разработок уходят на создание более совершенной архитектуры, увеличения кэш-памяти и развития многоядерности , но и про частоту никто не забывает.
Что же такое тактовая частота процессора?
Для начала нужно разобраться с определением «тактовая частота». Тактовая частота показывает нам, сколько процессор может произвести вычислений в единицу времени. Соответственно, чем больше частота, тем больше операций в единицу времени может выполнить процессор. Тактовая частота современных процессоров, в основном, составляет 1,0-4ГГц. Она определяется умножением внешней или базовой частоты, на определённый коэффициент. Например, процессор Intel Core i7 920 использует частоту шины 133 МГц и множитель 20, в результате чего тактовая частота равна 2660 МГц.
Частоту процессора можно увеличить в домашних условиях, с помощью разгона процессора. Существуют специальные модели процессоров от AMD и Intel , которые ориентированы на разгон самим производителем, к примеру Black Edition у AMD и линейки К-серии у Intel.
Хочу отметить, что при покупке процессора, частота не должна быть для вас решающим фактором выбора, ведь от нее зависит лишь часть производительности процессора.
Понимание тактовой частоты (многоядерные процессоры)
Сейчас, почти во всех сегментах рынка уже не осталось одноядерных процессоров. Ну оно и логично, ведь IT-индустрия не стоит на месте, а постоянно движется вперёд семимильными шагами. Поэтому нужно чётко уяснить, каким образом рассчитывается частота у процессоров, которые имеют два ядра и более.
Посещая множество компьютерных форумов, я заметил, что существует распространенное заблуждение насчёт понимания (высчитывания) частот многоядерных процессоров. Сразу же приведу пример этого неправильного рассуждения: «Имеется 4-х ядерный процессор с тактовой частотой 3 ГГц, поэтому его суммарная тактовая частота будет равна: 4 х 3ГГц=12 ГГц, ведь так?»- Нет, не так.
Я попробую объяснить, почему суммарную частоту процессора нельзя понимать как: « количество ядер х указанную частоту».
Приведу пример: «По дороге идёт пешеход, у него скорость 4 км/ч. Это аналогично одноядерному процессору на N ГГц. А вот если по дороге идут 4 пешехода со скоростью 4 км/ч, то это аналогично 4-ядерному процессору на N ГГц. В случае с пешеходами мы не считаем, что их скорость будет равна 4х4 =16 км/ч, мы просто говорим: "4 пешехода идут со скоростью 4 км/ч" . По этой же причине мы не производим никаких математических действий и с частотами ядер процессора, а просто помним, что 4-ядерный процессор на N ГГц обладает четырьмя ядрами, каждое из которых работает на частоте N ГГц» .
Загрузка...