`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Что творится в стане конкурентов Intel или чем жив Socket 7

+11
голос

Пятьдесят лет назад, в далеком 1948 г., был создан первый транзистор. И вскоре капиталовложения в полупроводниковые технологии сравнялись с таковыми в автомобильную промышленность за весь двадцатый век. Через десять лет, в 1958 г., Джек Килби (Jack Kilby) изобрел технологию сверхбольших интегральных схем (СБИС), и пошло-поехало — процессоры, компьютеры, принтеры... Жадное до технологий человечество уже представляет себе компьютеры, оснащенные процессорами с частотой в несколько гигагерц и памятью в несколько гигабайт, стоимостью меньше $200, мечтая, как быстро на нем будет работать Microsoft Office 2048, выпущенный в августе 2049 г. Несомненно, что это поможет решить пару-тройку головоломных задачек типа конструирования сверхновых материалов, глобального прогнозирования погоды с точностью до одного часа или моделирования процессов, проходящих в биологических системах типа человек на молекулярном уровне.

Однако, согласно прогнозам ассоциации производителей полупроводников, такое вряд ли будет возможно даже к 2050 г. Особенно это удручает Министерство энергетики США, которое уже потратило на суперкомпьютеры более 1 млрд, долл., а последнее его приобретение — суперкомпьютер на девяти тысячах Pentium Pro, за который было «отвалено» 150 млн. долл., используется для компьютерной имитации ядерных взрывов. Так вот, этот гигант при моделировании ядерного взрыва может обрабатывать только двухмерные задачи, отслеживая поведение приблизительно 20 миллионов частиц. Для трехмерного отображения данных этого процесса требуется отслеживать динамику сотен миллионов частиц, и это ему уже не под силу. Победа IBM Deep Blue над чемпионом мира по шахматам показала, что человеку уже трудно справиться даже с сотней процессоров. Тем временем их производители пытаются выполнять заветы Гордона Мура, упаковывая в процессоры все больше и больше миллионов транзисторов. Можно признать, что Microsoft и Intel являются компаниями, ответственными за создание рынка в 150 млрд, долл., так или иначе зависящего от произведенных ими стандартов на операционные системы и наборы инструкций для процессоров. Также стоит признать, что бизнес персональных компьютеров является одним из самых важных составляющих эры информации, с которой связан мировой экономический прогресс. Правда, у фирм, работающих в сфере программного обеспечения, есть преимущество над полупроводниковыми компаниями хотя бы потому, что для воплощения идеи в кремнии требуется привлечение большего капитала, чем для воплощения в программных кодах. Именно поэтому поддержание конкуренции в сфере производства процессоров очень важно для информационных технологий. Прошлый, 1997 год доказал, что как только появляется конкуренция, новейшие технологии становятся доступнее.

Что творится в стане конкурентов Intel или чем жив Socket 7

Конкуренция порождает процессоры и компьютеры с более низкой ценой и более высокой производительностью, на которых вы сможете выполнять приложения, которые были закрыты для вас по экономическим причинам. До 1997 г. компания Intel более двух лет наслаждалась привилегиями почти-монополизма, как вдруг «грянул гром» — вокруг все заговорили о тонких клиентах и ТСО (Total Cost of Ownership), а рынок ПК ценой меньше $1000, который внутри самой Intel называли «нулевым сегментом», стал стратегически важным. Именно на этом рынке конкуренты Intel — компании AMD, Cyrix, чувствуют себя совсем неплохо и, завоевав этот плацдарм, имеют шансы двинуться на основные укрепления противника — высокопроизводительные системы. Итак, что же происходит в стане компаний, объединившихся под знаменем Socket 7?

ADVANCED MICRO DEVICES

По оценкам аналитиков фирмы Coen, даже без контрактов с крупными компьютерными компаниями brand-name AMD смогла бы завоевать запланированные 30% рынка, ведь в 1997 г. более 35% компьютеров в мире (Dataquest) были выпущены средними и малыми сборщиками. Тем не менее, к началу 1998 г. шесть из десяти крупнейших производителей ПК используют К6. Это Digital, Siemens Nixdorf, Acer, Fujitsu/ICL, IBM и присоединившаяся к ним в январе 1998 г. Compaq. Вероятнее всего, именно AMD до конца столетия будет единственно возможной альтернативой монополии Intel по объемам выпуска ЦПУ, и вот почему.

Во-первых, эта компания инвестирует миллиарды долларов в развитие технологии выпуска процессоров и кооперацию с другими производителями (IBM, Digital).

Во-вторых, два завода AMD — FAB25 и FAB30 — обладают потенциалом для производства в объеме, достаточном, чтобы покрыть 30% нынешних нужд мирового рынка микропроцессоров. Кроме того, строительство завода в Дрездене позволит компании к 2001 г. перейти на технологию 0,18 мк. Однако сложность заключается в том, что AMD приходится одновременно и наращивать объемы выпуска, и переходить на новую технологию. Поставив более 1,5 млн К6 в четвертом квартале, AMD побила все рекорды по срокам перехода к выпуску новых процессоров на отдельно взятом производстве. Обычно на это уходит до двух лет. Несомненно, скорость внедрения влияет на показатель выхода годных изделий, обычно в первые кварталы не превышающий 40–50%. Влияет и колоколоподобная зависимость процента выхода годных кристаллов от концентрации основных фоновых примесей кремния (кислорода и углерода), попадающих в кристалл в процессе роста, особенно при использовании нового оборудования. Однако AMD успешно справилась и с этим. Подтверждением тому может служить анонсирование компанией Compaq пяти новых настольных моделей и ноутбука на К6 и почти одновременное представление IBM модели Aptiva Е46 на К6-266. Вряд ли Compaq и IBM решились бы на такое, не будучи уверенными в реальных возможностях выпуска К6.

Что творится в стане конкурентов Intel или чем жив Socket 7

И наконец, в-третьих, технологии, заложенные в этом продукте, уже получили признание. Поставленная под сомнение Wall Street покупка NexGen в конечном итоге позволила AMD иметь две сильные команды разработчиков, первым совместным продуктом которых и стал К6. Даже уход Вин Дама (Vinod Dham), возглавлявшего создание новых процессоров, вряд ли повлечет за собой отрицательные последствия, ведь два основных специалиста по К6/К7/К8 — Майк Ямамура (Mike Ya-mamura) и Грэг Фэйвор (Graig Favor) — остались в AMD. Осуществляемый компанией переход на технологию 0,25 мк позволит увеличить выпуск ЦПУ, не меняя производственного оборудования. В этом году AMD планирует до 70% чипов выпустить по 0,25-микронной технологии, кроме того, этот переход позволил снизить тепловыделение процессора почти на 50% и повысить его частоту до 266-300 MHz. Несмотря на то, что спрос на К6 все еще превышает возможности производства AMD, компании каждый день анонсируют все новые продукты на его основе. Среди них есть весьма экзотические. Так, Sony будет использовать К6 в специальной компьютерной системе под названием Passport под Windows NT и Internet Explorer в качестве систем для развлечения пассажиров в самолетах Boeing серии 7хх.

CYRIX/NATIONAL SEMICONDUCTOR

Джерри Роджерс (Jerry Rogers) и Том Брайтман (Thomas Brightman), покинув в 1988 г. посты руководителей подразделения микропроцессоров в Texas Instruments, основали компанию Cyrix. В вестибюле офиса Cyrix долгое время стояла символическая могильная плита с надписью «Intel Inside R.I.P» (Мир праху ее), и только угроза Intel обратиться по этому поводу в суд заставила убрать надгробье. Год назад Роджерс ушел с поста исполнительного директора Cyrix, который занимал восемь лет. Наибольший успех компании под его руководством был достигнут в 1995 г. на подъеме 486-х процессоров. Cyrix и дальше продолжала бы выпускать клоны, ведь независимая разработка связана, как правило, с огромными трудностями. Однако маркетинговый трюк Intel с процессорами 486 и непрекращающиеся судебные тяжбы заставили компанию заняться разработкой процессора М1. После его выхода на рынок Cyrix, до этого шесть лет торговавшая почти по демпинговым ценам, вдруг решила, что на самом деле М1 — продукт классом выше, и что она может позволить себе устанавливать цены выше, чем у Intel. После небывалого в истории компании затоваривания руководство в панике сменило курс на мелкого клиента в США и на работу на азиатском рынке. Роджерсу пришлось уйти, а нынешний директор Cyrix Гарри Стимак (Harry Stimach) также сумел добиться успеха, подписав соглашение с Compaq на выпуск модели Presario с новым процессором МеdiaGX и затем выгодно продав National Semiconductor свою компанию. Цена, которую заплатила National за одну из самых талантливых команд инженеров в области полупроводников, смехотворна. Посмотрите на дизайн 6×86МХ — на сегодняшний день это единственный процессор, достигающий неплохой производительности при реально меньших тактовых частотах ядра. Это также единственный процессор, работающий с частотой шины процессор—память больше, чем 66 MHz. Со времен выпуска Pentium пять лет назад все процессоры использовали и используют эту шину, даже новейший Pentium II 300. Cyrix удалось первой обойти узкое место, повысив частоту шины до 83 MHz. Однако большинство периферии произведено для работы в половину меньшей пропускной способностью шины PCI, т. е. 33 MHz. Значит, если в системе с процессором 6×86МХ используется самый распространенный чипсет для Socket 7 — Intel 430ТХ, то периферийные устройства работают на частоте около 37,5 MHz, и за их корректное функционирование вряд ли можно будет поручиться. Единственный выход в этом случае — альтернативные чипсеты от компаний SiS или VIA, которые позволяют основной шине работать с частотой 75-83 MHz, применяя при этом стандартную для PCI частоту для сетевых и графических карт или контроллеров.

Что творится в стане конкурентов Intel или чем жив Socket 7

Слияние Cyrix с National позволило компаниям решить ряд проблем с производством, хотя они не отказались от мощностей IBM Microelectronics. Когда-то недогруженные собственной продукцией заводы IBM выпускали процессоры для Cyrix и NexGen. Сейчас IBM очень активно продвигает 6×86, видимо, она учла ошибку, которую допустила при работе с NexGen, когда, несмотря на настойчивые просьбы этой компании, не захотела использовать свою маркетинговую мощь для продвижения процессоров Nx586. После слияния AMD и NexGen IBM уже была согласна и дальше выпускать Nx586 и только что анонсированный Nx686 (процессор К6 мог выйти почти на год раньше срока), однако «обиженная» NexGen, находясь под давлением AMD, разорвала контракт. Теперь под таким же давлением со стороны National Semiconductor находится Cyrix, в любую минуту готовая перейти на производственные мощности хозяина.

МЕСТО ПОД СОЛНЦЕМ ДЛЯ IDT — WINCHIP

Периодически появляются компании, которые очень хотят откусить хоть немного от пирога х86. Через это прошли Texas Instruments, SGS-Thomson, Exponential Technology и никому не известная International Meta Systems (IMS), маленькая фирма из Эль Сегундо, штат Калифорния, которая, как и NexGen, долгое время шла к разработкам своего процессора. В 1992 г. IMS анонсировала чип 3250 с уникальной RISC-архитектурой и перезаписываемым микрокодом,способным эмулировать команды и 486, и 68000. Этот процессор так и не поступил в массовое производство, хотя ходили слухи, что IMS продала лицензию на него консорциуму из трех компаний (PowerPC?). Однако жизнь преподнесла рынку другой сюрприз под названием WinChip.

Процессор WinChip (С6) был разработан компанией Centaur и будет продвигаться на рынок и производиться концерном Integrated Device Technology (IDT) на его заводах в Хилсборо, штат Орегон, и Сан-Хосе, штат Калифорния. Штаб-квартира IDT со штатом в 4 тыс. человек находится в Санта-Кларе. До выпуска С6 компания производила, в основном, SRAM-память, RISC-чипы (по лицензии Silicon Graphics/MIPS) и оборудование для коммуникаций и офисной автоматизации.

Сама компания-разработчик Centaur Technology из Техаса была образована три года назад, в 1995 г., инженером Гленном Хенри (Glenn Henry), который до этого работал в MIPS, Dell Computer и IBM. Centaur является представительницей нового поколения компаний, работающих по принципу Intelectual Property, типа Rambus, Exponential, Chromatic Reseach или 3Dfx Interactive, и продающих свои разработки и патенты крупным производителям. Пока, только одна из фирм, выпускающих BIOS, а именно AWARD Software, объявила о поддержке этого чипа.

Про архитектуру 6×86 и К6 писали много, стоит обратить внимание и на строение С6. Хотя он совместим с Socket 7, но внутренняя архитектура очень отличается и напоминает RISC-процессоры с элементами 486-го. Здесь все подчинено задаче быстрого исполнения простых инструкций х86.

Если AMD и Cyrix пошли по пути усложнения архитектуры, используя суперскалярный конвейер, внеочередное исполнение, упреждающие буферы данных, неделимый кэш и т. д., и т. п., то инженеры из Centaur, первоначально разрабатывавшие C6 на кухне в доме Хенри, сочли, что все эти штуки хороши для теории. WinChip — это первый с 1993 г. (время выхода Pentium) процессор без предсказания переходов (ветвлений) и суперскалярного конвейера, и это несмотря на то, что переходы и команды встречаются в современных программах с частотой один к пяти. В С6 простые команды типа load, store, register-to-register исполняются в первую очередь (надо отметить, что именно такие команды составляют более 80%).

Правда, простые х86-инструкции совсем не то, что простые RISC-команды. Более сложные команды в С6 декодируются (транслируются) в простой микрокод шириной 33 бит, исполняемый из встроенной памяти ROM с минимальным обращением к ядру процессора. Дело в том, что, внедряя сложные разработки и стремясь к меньшему количеству тактов на команду, другие компании уделяли меньше внимания скорости исполнения самих команд. Считается, что WinChip имеет некий сбалансированный механизм оптимизации исполнения команд на высоких частотах, используя при этом большой размер кэш-памяти (32 КВ + 32 КВ), встроенной в чип и работающей на частоте ядра. Декодирование инструкций происходит асинхронно по отношению к исполнительному конвейеру, а сами команды выполняются поочередно, согласно программе. В С6 имеется отдельный блок для операций с плавающей запятой (FPU), который может работать параллельно с блоком целочисленных операций, однако лишь часть операций с плавающей запятой поддается конвейеризации. Существующий в С6 отдельный блок для команд ММХ использует те же регистры, что и FPU.

Несмотря на то, что некоторые инструкции могут исполняться WinChip параллельно, в лучшем случае он сможет обрабатывать за один такт одну команду при реальной производительности, близкой к 2,5 такта на команду. IDT удалось достичь размеров 88 кв. мм при технологии 0,35 мк. Кроме того, меньшая площадь чипа позволяет ему иметь малую величину рассеиваемой энергии — 14 W для 200 MHz. Будущее этого процессора во многом зависит от его принятия производителями ПК. Представители компании не скрывают своей нацеленности в первую очередь на рынок Юго-Восточной Азии.

SUPER 7 — РЕИНКАРНАЦИЯ SOCKET 7

Итак, что же «альтернативщики» собираются противопоставить программе Intel Inside Everything. Тот факт, что два ведущих в мире производителя ПК выпускают в начале года несколько моделей с Socket 7, заставляет задуматься, так ли «ограничен» этот разъем. Как и Slot 1, он работает на частоте 66 MHz и допускает пропускную способность по шине кэш—процессор до 523 MBps. Slot 1 также использует шину PCI для работы с периферией. Пропускная способность PCI — около 100 MBps. Основными «пожирателями» пропускной способности шины на данный момент являются дисковая и графическая подсистемы. Какой пиковой нагрузки можно ожидать от дисковой подсистемы? Согласно существующим стандартам, Ultra DMA — 33 MBps, Ultra SCSI −40 MBps, Fibre Channel — 100 MBps и, возможно, 200 MBps.

А что же с графикой? В старом стандарте VGA разрешение 640×480 требовало около 307 тыс. пикселов, что при 16 цветах занимало 150 КВ памяти. Достаточно быстрый драйвер видео может передать эти данные в видеобуфер приблизительно за одну десятую секунды. При частоте экрана в 60 Hz эти 150 КВ должны были обновляться 60 раз в секунду, что требовало скорости чуть более 9 MBps. В современном режиме SVGA при разрешении 1024 х х 768 и 65,5 тыс. цветов емкость видеобуфера составит 1,6 МВ данных, для процессора это означает, что он должен поставлять данные графической карте со скоростью 16 MBps — не слишком трудное задание для шины PCI. А вот отображение данных на экран в этом разрешении при эргономическом стандарте 75 Hz должно происходить со скоростью 120 MBps, а при разрешении 1280×1024 — со скоростью 196 MBps. Intel убеждает нас, что единственный выход — это Slot 1 и AGP. Отделение графики от общей шины, в общем, неплохая идея, однако кто сказал, что AGP это привилегия Slot 1 и ее нельзя использовать для Socket 7? Равно как и технологию независимой шины для работы с системной или кэш-памя-тью? Посмотрим, что могут предложить AMD, Cyrix и CDT.

AMD в первой половине 1998 г. планирует представить AMD К6 3D ММХ — процессор с начальной тактовой частотой в 300 MHz с переходом до 350 MHz. Новые инструкции ММХ, разработанные для 30-акселерации, и аппаратная поддержка DirectX 6 позволят увеличить производительность. AMD готова бесплатно передать лицензию на инструкции любому производителю процессоров, и несмотря на то, что и CDT, и Cyrix предлагают свои варианты расширений команд для 3D и v ММХ, вероятно, бесплатность и явная поддержка Microsoft смогут повлиять на принятие именно этого стандарта. Новый процессор имеет кодовое название Chompers. Его опытный образец, показанный осенью на выставке Comdex, работал на частоте шины в 100 MHz с пропускной способностью 800 MBps. Во втором полугодии AMD планирует выпустить AMD К6 3D+ с частотой до 400 MHz со встроенным 256-килобайтным кэшем второго уровня, работающим на частоте процессора. Механически этот процессор совместим с Socket 7, но название платформы, по-видимому, будет Super 7. Именно вокруг этой платформы AMD планирует объединить всех альтернативных поставщиков процессоров и чипсетов, а также производителей материнских плат и памяти.

Ее основными характеристиками должны стать:

  • старый добрый открытый разъем Socket 7;

  • локальная шина 100 MHz (возможен переход на 133 MHz);

  • шина стандарта AGP 133 MHz для видеоакселерации;

  • кэш второго уровня, работающий на частоте процессора;

  • шина Backside для работы с памятью;

  • новые команды для ММХ, 3D и операций с плавающей запятой;

  • возможность обработки двух команд ММХ за один такт.

ЗАКЛЯТЫЕ ДРУЗЬЯ ИЛИ ЗАКАДЫЧНЫЕ ВРАГИ

Закон Мура постоянно требует объяснений, уточнений и финансов. Первый транзистор был сделан из монокристалла германия, однако по сравнению с кремнием он обладает гораздо меньшей шириной запрещенной зоны, и диапазон рабочих температур у транзистора на германии гораздо меньший, чем у аналогичного прибора на кремнии, кроме того, его запасы во всем мире несколько ограничены, что отражается на стоимости производства. Одно время считалось, что альтернативным материалом может стать арсенид галлия, поскольку подвижность зарядов, а значит, и быстродействие схем, построенных на нем, может быть выше, доходя до нескольких гигагерц. Правда, при таких частотах будут проявляться акустические эффекты, поэтому необходимо, чтобы в разработке участвовали специалисты по акустике и волновой технике. А сложность выращивания кристаллов из арсенида галлия перекрывает все его преимущества. Увеличение рабочих частот процессоров свыше 500 MHz существенно ужесточает требования к контролю точечных (собственных и примесных) дефектов, возникающих при технологическом цикле в приповерхностных и рабочих слоях подложек. Для такого цикла по меньшей мере необходимо сверхчистое производство с параметрами 1 частица размером 0,5 мк на 1 куб. дм воздуха.

Основным препятствием для достижения сверхскоростей стала проблема минимизации задержек распространения сигналов. В начале 90-х годов токопроводящие дорожки стали размещать слоями (уровни металлизации). Сейчас их количество составляет пять-шесть. Смена алюминия, используемого сейчас для дорожек, на более быстрый электропроводник медь произойдет, видимо, не так скоро, как хочется. Правда, IBM объявила, что уже перешла на новую технологию.

Американский некоммерческий консорциум Sematech выпустил первую алюминиевую подложку (этот консорциум финансируется AMD, DEC, HP, Intel, IBM, Lucent, Motorola, National Semiconductor, Rockwell и Texas Instruments). Некоторые считают, что минимизация транзисторов себя изжила, и более высокое быстродействие может быть достигнуто с помощью применения меди. Теоретически переход возможен через год, однако и AMD, и Intel заявили, что этот период может растянуться на несколько лет.

Полупроводниковые устройства стали такими, что скоро придется учитывать поведение отдельных атомов и электронов. К 2010 г. толщина ламелей, протравливаемых в полупроводниковых кристаллах, достигнет 0,1 мкм, и в передаче сигнала по цепям будет участвовать столь малое количество электронов, что все будет зависеть от их числа (даже от их изменения хотя бы на один). Взять под контроль движение электронов невозможно, не вызвав «парадоксальных» квантовых эффектов. Но можно использовать свойства самих квантов — малых структур материи, величина которых составляет менее 20 нм, т. е. 20 миллиардных доли метра. Пока даже эксперименты с ними требуют как минимум сверхнизких температур, но здесь может прийти на помощь криоэлектроника. Процессор в 1 млрд транзисторов со скоростью в 1 GHz для нормальной работы должен быть охлажден до минус 196 °С, чтобы избежать вибрирования и эмиссии электронов на субатомном уровне.

Используемая при производстве процессоров технология фотолитографии базируется на ртутных лазерах, длиной волны 0,365 мк, которая позволяет создавать компоненты 0,35 мк. При переходе же на 0,25 мк требуется другой тип лазера на основе ультрафиолета хлорида криптона с длиной волны 0,248 мк. А ведь чем меньше длина волны, тем она дальше от видимого спектра. Скоро придется перейти в область рентгеновских излучений, и тогда самым дорогим в производстве полупроводниковых устройств будет строительство нужного для этих целей синхротрона. Исследования в этой дорогостоящей области могут проводиться только совместно, и только тогда процессоры в 1 млрд транзисторов на подложке будут возможны. Таким объединением стало объявление в сентябре 1997 г. о создании стратегического альянса для разработки ультрафиолетовой фотолитографии. В альянс вошли три производителя чипов — AMD, Intel и Motorola, а также три государственные (федеральные) лаборатории США, такие как Livermore National Laboratory, Sandia Laboratory и E.O. Berkeley National Laboratory. Все они раньше занимались сверхточными технологиями для производства таких сложных «изделий», как ядерные бомбы. Исследования направлены на изучение возможности достижения технологической точности в 0,01 мк (менее чем одна тысячная толщины человеческого волоса). Общие инвестиции в созданную компанию Extreme Ultra Violet Limited Liability (EUV LLC) составили 250 млн. долл., не обошлось и без финансового участия Министерства энергетики США, все еще надеющегося получить максимально быстрый процессор для своих многомиллионных «числодробилок».

Что творится в стане конкурентов Intel или чем жив Socket 7

Процессор AMD К6 производится с применением 25-микронной технологии, полностью поддерживает режим управления энергопотреблением SMM и поступает в продажу в керамическом корпусе с матрицей штырьковых выводов CPGA (разъем Socket 7).

Архитектура AMD К6 полностью совместима с х86 и поддерживает стандартные мультимедийные расширения ММХ. Разработчики гарантируют полную совместимость с Windows 3.x, Windows 95, Windows NT, MS-DOS, OS/2, Novell NetWare, Unix, Solaris, Vines и другими популярными ОС.

Из 64 КВ кэш-памяти первого уровня (L1), размещенной на кристалле, 32 КВ отведены для команд и предварительного декодирования и 32 КВ (двувходовый кэш с обратной записью) — для данных.

Для их согласования используется протокол MESI (Modified, Exclusive, Shared, Invalid). Процессор также имеет устройство для вычислений с плавающей точкой (FPU), совместимое со стандартом IEEE 754. «Сердцем» К6 является центральный планировщик, или блок управления командами (ICU), который осуществляет одновременное управление до 24 RISC86-oпepaций. Суперскалярная RISC86-MHKpoapxHTeKTypa процессора AMD-К6 включает в себя:

  • шестиступенчатый конвейер для выполнения команд;

  • семь параллельных исполнительных блоков: блок загрузки — чтение данных из памяти; блок хранения — запись данных и вычисление регистров; целочисленный Х-блок — осуществление всех операций ALU, а также умножения, деления, сдвига и циклического сдвига; блок мультимедиа — выполнение всех инструкций ММХ; целочисленный Y-блок — для основных одно- и двухсловных операций АШ; блок вычислений с плавающей точкой ( выполнение всех команд с плавающей точкой; блок ветвлений — разрешение условных ветвлений после того, как они получили соответствующую оценку;

  • множественные дешифраторы команд X86/RISC86 (вместо того, чтобы напрямую выполнять сложные х86-инструкции, длина которых может составлять от 1 до 15 байт, процессор AMD К6 транслирует их в набор простых RISC86-KO-манд фиксированной длины, используя при D63-D0 этом преимущества кодирования команд, которыми обладают программы х86);

  • двухуровневое предсказание ветвле- control «-ний (логика предсказания ветвлений, примененная в К6, включает в себя таблицу истории ветвлений из 8192 статей, кэш адре- сатов ветвлений и обратный адресный стек; эти конструктивные особенности обеспечивают вероятность предсказания, превышающую 95%);

  • «спекулятивное» (по предположению) исполнение команд;

  • выполнение команд с изменением последовательности;

  • переименование регистров и передачу данных.

Что творится в стане конкурентов Intel или чем жив Socket 7

CYRIX 6X86MX является суперконвейерным и суперскалярным процессором, полностью совместимым с программным обеспечением х86. Сегодня выпускаются модели с рейтингом производительности PR166, PR200, PR233, PR266 и выше. Напряжение питания ядра — 2,8 В, а на входе допускается 3,3 В Процессор совместим с разъемом Socket 7. Имеется возможность гибкой настройки тактовой частоты на границе ядро-шина — 2х; 2,5х; Зх; 3,5х.

Процессор обладает четырехвходовой унифицированной кэш-памятью объемом 64 КВ с обратной записью, которая используется как для команд, так и для данных. В Сугух 6×86МХ имеются двухуровневый буфер ассоциативной трансляции (TLB — Translation Look-Aside Buffer) — 16 входов L1 и 384 входа L2; блок предсказания ветвлений с 512-входовым буфером меток переходов (ВТВ — Branch Target Buffer); устройство расширенного управления памятью; сверхоперативная RAM в унифицированной кэш-памяти; оптимизатор для 16- и 32-разрядных программных кодов; высокопроизводительное 80-разрядное FPU.

Логика предсказания ветвлений, примененная в процессоре Сугух 6×86МХ, содержит таблицу истории ветвлений из 1024 статей и 512 элементов кэш-адресатов.

Основные функциональные блоки: блок управления памятью (MMU — Memory Management Unit), ядро CPU, блок кэш-памяти и блок интерфейса шины (BIU — Bus Interface Unit). Ядро CPU содержит целочисленный суперконвейер, блок ВТВ и FPU. BIU обеспечивает интерфейс между внешней системной платой и внутренними процессорными блоками. Каждая инструкция читается из кэш-памяти с помощью 256-разрядной внутренней шины. Блок кэш-памяти сохраняет большинство недавно востребованных данных для быстрого доступа к ним из целочисленного конвейера и FPU. Физические адреса данных высчитываются в MMU.

Гарантируется полная совместимость с Windows 3х, Windows 95, Windows NT, MS-DOS, OS/2, Novell NetWare, Unix, Solaris, Vines и другими популярными ОС.

 

Что творится в стане конкурентов Intel или чем жив Socket 7

Хотя процессор IDT WINCHIP С6 и поддерживает систему команд Pentium ММХ, но по внутренней архитектуре он существенно отличается не только от Pentium, но и от других современных х86-х процессоров, таких как AMD К6 и Cyrix 6×86МХ. Он также производится с применением 0,35-микронной технологии и совместим с разъемом Socket 7.

Ядро процессора IDT WinChip С6 содержит относительно простой пятиступенчатый конвейер с добавленной ступенью трансляции инструкций х86 во внутренний микрокомандный формат. В результате оттранслированные инструкции асинхронно поступают на внутренний исполняющий конвейер, где впоследствии выполняются в программном порядке.

Вопреки упрощенной микроархитектуре, IDT WinChip С6 достигает высокой производительности благодаря следующим особенностям:

  • высокая внутренняя тактовая частота процессора — 180, 200, 225, 240 MHz и выше;

  • хороший показатель CPI (Cycles-Per-Instruction) для часто встречающихся команд (С6 имеет свойство понижения тактовой частоты для трудновыполнимых команд, содержащих сложные функции, такие как переход в защищенный режим сегментного регистра и строковые инструкции);

  • объемная и быстрая встроенная кэш-память и буферы TLB;

  • множество настроек и низкоуровневых оптимизирующих алгоритмов;

  • ассоциативная двувходовая l-кэш-память объемом 32 КВ для команд с 32-разрядной шиной, использующая LRU-алгоритм замещения (Last Resentiy Used — алгоритм удаления «наиболее давно использовавшихся» элементов) и имеющая однотактовый доступ; ассоциативный с нею буфер I-TLB содержит 64 входа;

  • ассоциативная двувходовая D-кэш-память в 32 КВ для данных с 32-разрядной шиной, также использующая LRU-алгоритм замещения и имеющая однотактовый доступ; ассоциативный с нею буфер D-TLB содержит 64 входа.

  • IDT WinChip С6 содержит блок выборки (х86 Fetch Unit), блок выполнения микроинструкций (Execution Unit), 80-разрядное устройство FPU и отдельный блок для ММХ-совместимых команд. Внутренние микроинструкции выполняются в четырехступенчатом конвейере, структура которого очень напоминает основной RISC-конвейер: декодирующий блок, адресный блок, блок исполнения и блок обратной записи. Несмотря на то, что архитектура этого конвейера отличается от привычной архитектуры х86, она легко настраивается на любые х86-совместимые команды.

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT