Реферат: Кэш-память современных микропроцессоров фирм Intel и AMD

По полосе пропускания двухканальной памяти впереди, безусловно, процессор AMD.

Хотя Пентиумы отстают от него заметно меньше, чем AthlonXP 3200+ (все они используют двухканальную DDR400). Athlon 64 FX ближе всех подошел к теоретическому пределом 6,4 Гбайт/с — на 86%, Пентиумы показывают примерно три четверти в штатных режимах работы (в режимах ускорения чипсета/памяти эффективность возрастает до более чем 80%), а AthlonXP утилизирует менее половины (из-за узкой системной шины). По скорости чтения памяти Pentium 4 ExtremeEdition почти не отличается от Northwood (небольшое падение можно связать с недостатками метода измерения — потоки немного «застревают» в большом кэше L3), а Athlon 64 FX и тут вне досягаемости. Зато по скорости записи в память Pentium 4 ExtremeEdition на голову опережает всех, включая Athlon 64 FX. Видимо, благодаря именно хорошему и «большому» кэшированию. Зато по латентности памяти Athlon 64 FX показывает просто фантастические результаты — всего 56 нс. Интересно также, что строго синхронный чипсет NVIDIAnForce2 обеспечивает порой лучшую латентность, чем Intel 875P. Вместе с тем, у чипсетов Intel 875/865 может быть латентность в районе 66 нс — если они работают в специальных (нештатных) низколатентных режимах .

Зачем увеличивать кэш ?

Первичная причина увеличения объема встроенного кэша может заключаться в том, что кэш-память в современных процессорах работает на той же скорости, что и сам процессор. Частота процессора в этом случае никак не меньше 3200 MГц. Больший объем кэша позволяет процессору держать большие части кода готовыми к выполнению. Такая архитектура процессоров сфокусирована на уменьшении задержек, связанных с простоем процессора в ожидании данных. Современные программы, в том числе игровые, используют большие части кода, который необходимо извлекать из системной памяти по первому требованию процессора. Уменьшение промежутков времени, уходящих на передачу данных от памяти к процессору, - это надежный метод увеличения производительности приложений, требующих интенсивного взаимодействия с памятью. Кэш L3 имеет немного более высокое время ожидания, чем L 1 и 2, это вполне естественно. Хоть он и медленнее, но все-таки он значительно более быстрый, чем обычная память. Не все приложения выигрывают от увеличения объема или скорости кэш-памяти. Это сильно зависит от природы приложения.

Если большой объем встроенного кэша - это хорошо, тогда что же удерживало Intel и AMD от этой стратегии ранее? Простым ответом является высокая себестоимость такого решения. Резервирование пространства для кэша очень дорого. Стандартный 3.2GHzNorthwood содержит 55 миллионов транзисторов. Добавляя 2048 КБ кэша L3, Intel идет на увеличение количества транзисторов до 167 миллионов. Простой математический расчет покажет нам, что EE - один из самых дорогих процессоров.

Сайт AnandTech провел сравнительное тестирование двух систем, каждая из которых содержала два процессора – IntelXeon 3,6 ГГц в одном случае и AMDOpteron 250 (2,4 ГГц) – в другом. Тестирование проводилось для приложений ColdFusionMX 6.1, PHP 4.3.9, и Microsoft .NET 1.1. Конфигурации выглядели следующим образом:

AMD

- Dual Opteron 250;

- 2 ГБ DDR PC3200 (Kingston KRX3200AK2);

- системная плата TyanK8W;

- ОС Windows 2003 Server Web Edition (32 бит);

- 1 жесткий IDE 40 ГБ 7200 rpm, кэш 8 МБ

Intel

- Dual Xeon 3.6 ГГц;

- 2 ГБ DDR2;

- материнская плата IntelSE7520AF2;

- ОС Windows 2003 Server Web Edition (32 бит);

- 1 жесткий IDE 40 ГБ 7200 rpm, кэш 8 МБ

На приложениях ColdFusion и PHP, не оптимизированных под ту или иную архитектуру, чуть быстрее (2,5-3%) оказались Opteron’ы, зато тест с .NET продемонстрировал последовательную приверженность Microsoft платформе Intel, что позволило паре Xeon’ов вырваться вперед на 8%. Вывод вполне очевиден: используя ПО Microsoft для веб-приложений, есть смысл выбрать процессоры Intel, в других случаях несколько лучшим выбором будет AMD.

Самые свежие новости от ведущих производителей процессоров(октябрь 2004г):

Американская компания AMD официально представила новые 64-разрядные процессоры для настольных компьютеров Athlon 64 FX-55 и Athlon 64 4000+. Чипы изготавливаются по нормам 130-нанометровой технологии и оснащаются 1 Мб кэш-памяти второго уровня. Как отмечается в пресс-релизе, кристаллы Athlon 64 FX-55 ориентированы на использование, прежде всего, в мощных мультимедийных системах, тогда как процессоры Athlon 64 4000+ позиционируются в качестве базы для создания решений бизнес-класса.

Процессор Athlon 64 FX-55 работает на тактовой частоте 2,6 ГГц, тактовая частота чипов Athlon 64 4000+ составляет 2,4 ГГц.

Чипы Athlon 64 FX-55 и Athlon 64 4000+ позволяют работать как со стандартными 32-разрядными приложениями, так и с 64-битными программами. Кристаллы поддерживают технологию Cool’n’Quiet, предназначенную для снижения уровня шума при работе компьютера, а также антивирусную защиту EVP (EnhancedVirusProtection) для работы которой потребуется операционная система MicrosoftWindowsXPServicePack 2 или WindowsXPMediaCenterEdition 2005.

О намерении выпускать компьютеры на базе представленных процессоров объявили такие известные производители как Alienware, Voodoo, HypersonicPCSystems, Shuttle, Systemax, TotallyAwesome, VelocityMicro, ViciousPC, FalconNorthwest и некоторые другие. Поставки процессоров уже начались.

Стали известны очередные подробности о планах Intel. Так, прояснилась ситуация с выходом двухъядерных процессоров Smithfield, которые будут объединять в себе два 0,09 мкм ядра, каждое из которых будет иметь 1 Мб кэша второго уровня. Таким образом, общая кэш-память будет составлять 2 Мб. Процессоры будут иметь поддержку не только антивирусной технологии IntelEDB (ExecuteDisableBit, бит защиты от выполнения), но 64-битные расширения EM64T. Их выход планируется на третий квартал 2005 года.

Модельный ряд процессоров Smithfield будет представлен тремя моделями:

x20 – частота 2,8 ГГц, 2 Мб кэша, шина 800МГц, LGA 775, поддержка XD и EM64T;

x30 – частота 3,0 ГГц, 2 Мб кэша, шина 800МГц, LGA 775, поддержка XD и EM64T и EnhancedSpeedStep;

x40 – частота 3,2 ГГц, 2 Мб кэша, шина 800МГц, LGA 775, поддержка XD и EM64T и EnhancedSpeedStep;

Примечательно, что только старшие модели будут иметь поддержку технологии EnhancedSpeedStep, позволяющие динамически менять частоту процессора в зависимости от выполняемой задачи.