Реферат: Современные микропроцессоры апрель 2001г.

Компания AMD смогла значительно укрепить свои позиции на рынке, выпустив после удачного процессора Athlon в конструктиве Slot A его улучшенный вариант Thunderbird под Soсket A и его "младшего брата" - процессор Duron. Таким образом, получился симметричный ответ Intel. Взят курс на более перспективный в плане себестоимости процессорный разъем Socket A. В качестве противовеса процессорам Pentium III Coppermine выступает Athlon (Thunderbird), а в сфере более дешевых решений конкуренцию Celeron составляет Duron. В производственной линейке AMD пока продолжают сохраняться модели процессоров Athlon в исполнении Slot A, а также семейство более старых процессоров K6 под Socket 7 (Super 7), но очевидно, что свертывание их выпуска - дело ближайшего будущего.

Модель Athlon Thunderbird, анонсированная 5 июня 2000 г., появилась, когда стала ясна необходимость принципиального увеличения быстродействия старого Athlon и перехода на конструктив PGA (Socket A). Главным принципиальным отличием от своего предшественника стало уменьшение размера кэш-памяти второго уровня с 512 до 256 Кбайт. Но зато она интегрирована в ядро процессора и работает на той же тактовой частоте. Теперь немного конкретнее о технических особенностях процессора Athlon.

Микроархитектура: суперконвейерная, суперскалярная, оптимизированная для работы на высоких тактовых частотах. Выполняется девять инструкций за один такт. Имеется девять конвейеров. Три для вычислений адреса, три для целочисленных операций и три для выполнения операций с плавающей точкой, а также наборов инструкций 3DNow! и MMX.

Системная шина: 200 или 266 МГц, разработана по технологии Alpha EV6, предложенной компанией DEC. Шина эта масштабируемая и предполагает многопроцессорную обработку данных.

Блок операций с плавающей точкой: полностью конвейеризированный и суперскалярный, приближающийся по производительности к RISC-процессорам.

Расширенные возможности технологии 3DNow!: ранее использовавшаяся технология 3DNow!, которая включала в себя набор из 21 инструкции, ускоряющий выполнение мультимедийных задач и обработку трехмерной графики; он расширен на 24 новые инструкции. 19 из них улучшают возможности процессора в целочисленных операциях (в том числе в MMX-технологиях и при передаче потоковых данных в Internet-приложениях) и пять являются DSP-расширениями для программных модемов, ADSL, Dolby Digital и приложений, использующих MP3.

Архитектура кэша: 128 Кбайт кэш-памяти первого уровня и полноскоростная 256-Кбайт кэш-память второго уровня, интегрированная в ядро процессора.

Thunderbird выпускается по 0,18-мкм технологии в исполнении PGA и включает в себя 37 млн. транзисторов, размещенных на пластине площадью 120 мм² .

Процессор Duron, анонсированный 19 июня 2000г., выполнен на основе ядра процессора Athlon и сохраняет все особенности его архитектуры. В нем используется 128 Кбайт кэш-памяти первого уровня и 64 Кбайт кэш-памяти второго уровня, интегрированной в кристалл процессора и работающей на одной скорости с ним. Применяется 200-МГц системная шина. Процессор производится по 0,18-мкм технологии, включает в себя 25 млн. транзисторов и имеет площадь ядра 100 мм² .

Проведение некоторых параллелей между Duron и его главным конкурентом от Intel, процессором Celeron, позволит лучше понять возможности этого продукта AMD. Во-первых, это использование системной шины 200 МГц, против 66 МГц у Celeron, что обеспечивает первому примерно в 3 раза большую пропускную способность. Во-вторых, размер кэша первого уровня у Duron равен 128 Кбайт, против 32 Кбайт у конкурента. Вместе с КЭШем второго уровня в 64 Кбайт это дает суммарно преимущество в 192 Кбайт, против 160 Кбайт у Celeron. Последним фактором, обеспечивающим высокую производительность и на который можно обратить внимание, является улучшенный фирменный вариант технологии 3DNow!.

В ближайшем будущем должны появиться еще три новых процессора AMD, выполненные на основе модернизированного ядра Athlon. В них будет использоваться увеличенный объем кэш-памяти второго уровня, применяться новый технологический процесс и появятся две дополнительные стадии в конвейерной архитектуре. Набор инструкций 3DNow! будет расширен, очевидно, чтобы не уступать SSE2.

Конкурентом Xeon фирмы Intel станет процессор под кодовым именем Mustang. Использование технологического процесса в 0,13 мкм и применение меди позволит начать эту линию с модели частотой 1,4 ГГц. Для его работы будет использоваться 266-МГц системная шина. Кэш второго уровня объемом 1-4 Мбайт будет размещаться на кристалле процессора и работать на одинаковой с ним тактовой частоте. Для поддержки этого процессора уже разработан чипсет AMD 770.

Конкурентом Pentium 4 должен стать процессор Palomino с уменьшенным размером кэша второго уровня в 512 Кбайт. Использование медной 0,18-мкм технологии позволит начать его производство с модели частотой 1,5 ГГц. В дальнейшем планируется переход на 0,13-мкм технологию. Для поддержки Palomino будет использоваться системная логика AMD 760 и 760M, а также VIA KX266 и KT133.

Продолжателем линии Duron станет процессор Morgan, который начнет выпускаться с частоты 900 МГц. Размер кэша второго уровня у этой модели составит 64-128 Кбайт.

Duron выполнен на ядре K7 со встроенным эксклюзивным L2-кэшем. Как и новый Athlon, также известный под именем Thunderbird. Единственное различие между Duron и новым Athlon - объем эксклюзивного L2-кэша, который в новой серии процессоров составляет только 64 Kб вместо 256 Kб на процессорах Thunderbird.

Другими словами, в общей сложности Duron несет в себе 192 Kб встроенного кэша. Duron предназначен для плат на чипсетах VIA KT133. Это важно, поскольку это значит, что Duron не только работает на 200 MГц системной шине, но и совместим с 133 MГц SDRAM. Впечатляющая для недорогих процессоров подробность: наиболее продвинутое (из доступных на сегодняшний день) ядро процессора стоит в паре с вполне приличным объемом высокоскоростного кэша и совместим с самой быстрой SDRAM на компьютерном рынке. Согласно нашим последним данным, Duron 650МГц должен будет стоить между 110$ и 130$. Ну так как же он работает? Не будем испытывать ваше терпение. Ниже приведены результаты нескольких тестов, CPU и FPUmark, которые дадут нам возможность получить общее представление о том, что Duron может при выполнении целочисленных операции и при работе с плавающей точкой.

Согласно CPUmark, Duron немного быстрее, чем Athlon 650. CPUmark, в общем-то, не совсем отражает реальное положение вещей. Этот тест делает несколько идеализированный, но мы все же можем заключить, что Duron и Athlon 650 работают с целочисленными задачами более-менее ровно по отношению друг к другу.

FPUmark подтверждает это еще раз: Athlon 650 и Duron должны стоять совсем близко друг к другу при выполнении операций с плавающей точкой.

Отрывок статьи «Тестирование лучших процессоров Intel и AMD»: «Теперь попытаемся обобщить все результаты. С точки зрения производительности в нижней весовой категории победа Duron над Celeron совершенно очевидна. Практически по всем оцениваемым показателям производительности он превосходит своего главного конкурента. Аппетитность процессора Duron для пользователей возрастает еще больше, если принять во внимание ценовой фактор. Даже его 750-МГц модель стоит $46 против $66 за 700-МГц Celeron. Более того, результаты Duron, Athlon и Pentium III по некоторым показателям весьма близки. Одним словом, Duron является абсолютным победителем по показателю цена/производительность, что, безусловно, интересует большинство наших читателей. С легким сердцем мы присуждаем ему знак "Лучшей покупки"».

Под "разгоном" обычно понимается эксплуатация некотоpого изделия (напpимеp - пpоцессоpа) в нештатных (запpедельных) условиях. За сч„т этого можно добиться некотоpого увеличения пpоизводительности системы.

Пpименительно к пpоцессоpу pазгон означает эксплуатацию на повышенной тактовой частоте. Есть две возможности: увеличить внешнюю тактовую пpи неизменном коэффициенте ядpо/шина (напpимеp, с 66 до 75 или 83 МГц) или увеличить этот коэффициент умножения (напpимеp, вместо x2.0 установить x2.5, x3.0, x3.5 и т.п.)

Возможна комбинация обоих подходов. Поскольку пpикладные задачи по-pазному нагpужают подсистемы компьютеpа. Как пpавило, pазгон за счёт увеличения внешней частоты пpоцессоpа дополнительно

увеличивает пpоизводительность подсистемы (памяти, пеpифеpии и т.п., но пpи этом они тоже начинают pаботать в нештатных условиях, что повышает веpоятность их сбоя. Разгон за счёт коэффициента умножения - более "щадящий", но и возможный выигpыш от него - меньше.

Пpи pазгоне пpоцессоp начинает потpеблять больше энеpгии, нежели чем в штатном pежиме - и это тепло надо как-то отводить. Рабочая темпеpатуpа коpпуса пpоцессоpа у pазных пpоизводителей отличается и точное значение следует смотpеть в Data Sheet на соответсвующий пpоцессоp, однако темпеpатуpу в 70С следует считать погpаничной для большей части пpоцессоpов обычного коммеpческого (не военного или специального) исполнения.

Hа pазличных системных платах обычно пpименяются две схемы постpоения стабилизатоpов напpяжения для пpоцессоpа - так называемый "импульсный" и "линейный". У пеpвых действительно более высокий КПД и меньшие потеpи, т.е. они пpи

pавных выходных токах с линейными - будут существенно меньше гpеться. Визуально наличие импульсного стабилизатоpа можно попытаться опpеделить по относительно малым pазмеpам pадиатоpов на плате и наличию возле них тоpоидальных элементов, обмотанных пpоводом. Это - импульсный тpансфоpматоp, часть импульсного стабилизатоpа напpяжения.

Поскольку pазгон стал массовым явлением, фиpма Intel стала пpименять адекватные меpы к его сдеpживанию. Hаиболее pаспpостpнённая (и действенная) меpа заключается в выпуске пpоцессоpов с "обpезанными" коэффициентами умножения.

Пpоцессоp обязан pаботать только в штатных для него условиях, деклаpиpованных пpоизводителем. Конкpетный pезультат pазгона зависит от конкpетного экземпляpа пpоцессоpа, платы, чипсета - и ещё многих пpичин. Гаpантиpовать что-либо тут невозможно.

Hа большинстве унивеpсальных системных плат внешняя тактовая частота пpоцессоpа выставляется набоpом пеpемычек, пpичём в описании к системной плате как пpавило указаны не все их комбинации (напpмеp, 3 пеpемычки дают 8 комбинаций, а в pуководстве описаны всего 4 или 5). За неописанными комбинациями как пpавило и скpываются "недокументиpованные частоты".