две модели Р4ЕЕ (Extreme Edition) 3,2 и 3,4 ГГц, кэш 3-го уровня 2 Мбайт и кэш 2-го уровня 512 Кбайт;

системный чипсет для этих МП -- i875;

микропроцессоры Pentium M для портативных компьютеров -- новое поколе-ние МП с системным чипсетом i855 и средствами беспроводного доступа к локальным сетям по протоколу IEEE 802.11.

Компания Intel выпускает:

в 2005 году -- МП по технологии 0,065 мкм, довести тактовую частоту МП до 20 ГГц;

в 2005-2006 годах -- две версии микропроцессора Smithfield с двумя ядрами по технологии 0,09 мкм на конструктиве LGA775.

Все новые процессоры Pentium 4 имеют микроархитектуру Intel Net Burst, под-держивающую ряд инновационных возможностей:

технологию НТ;

технологию гиперконвейерной обработки данных;

частоту системной шины 800, 533 или 400 МГц;

кэш-память первого уровня с отслеживанием выполнения команд;

расширенные функции выполнения команд;

расширенные функции выполнения операций с плавающей запятой и мультимедийных операций;

набор потоковых SIMD-расширений SSE2 или SSE3.

Технология НТ

Технология Hyper Treading (tread -- поток) реализует многопотоковое исполне-ние программ: на одном физическом процессоре можно одновременно исполнять два задания или два потока команд одной программы (операционные системы «видят» два логических процессора вместо одного). Иначе говоря, эта технология на базе одного МП формирует два или более логических процессора, работаю-щих параллельно и, в известной степени, независимо. Hyper Treading обеспечивает повышение производительности (до 30 %) в многозадачных средах и при испол-нении программ, которые допускают многопотоковое исполнение.

ПРИМЕЧАНИЕ

Следует, однако, иметь в виду, что все микропроцессоры, начиная с i386, позволяют про-граммным путем также реализовать систему виртуальных машин, когда на одном физиче-ском МП моделируются два виртуальных, каждый из которых может исполнять свою программу независимо и даже под управлением своей операционной системы.

Технология НТ была создана фирмой Intel изначально для серверных процес-соров Хеоn с целью повышения производительности серверных систем: в них она дополняет традиционную многопроцессорность, обеспечивая дополнитель-ный параллелизм в работе.

Архитектурно микропроцессоры, поддерживающие НТ, имеют дополнительно груп-пу дублирующих регистров и логические схемы, назначающие ресурсы потокам и средства APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller), организующие прерывания для обработки потоков команд разными логическими процессора-ми. Кроме этого для поддержки Hyper Treading необходимы материнские платы с соответствующим BIOS, и с чипсетами Intel 845 РЕ и GE, Intel 865, 875, 915, 925 и т. п., а также многозадачные операционные системы Windows XP, Linux (Windows 9х и ME непригодны, Window 2000 может использоваться с дополни-тельной настройкой).

Технология гиперконвейерной обработки

Технология гиперконвейерной обработки повышает пропускную способность кон-вейера, обеспечивая увеличение производительности и тактовой частоты. Так, один из основных конвейеров МП -- конвейер предсказания ветвлений/возвра-тов ветвления, имеет глубину конвейерной обработки в 31 шаг (против 20 шагов в микропроцессорах Pentium 4 с суперконвейерной обработкой).

Поддержка системной шины с частотой до 800 МГц

Поддерживается самая производительная на 2004 год шина с частотой 800 МГц, обеспечивающая обмен данными между процессором и другими компонента-ми со скоростью 6,4 Гбайт/с. Это обеспечивается путем организации схемы пере-дачи данных, позволяющей передавать четырехкратно увеличенный пакет по 200-мегагерцевой шине.

Кэш-память уровня L1 с отслеживанием выполнения команд

Поддерживается увеличенный до 16 Мбайт объем кэш-памяти данных и кэш-па-мять с отслеживанием выполнения команд, которая хранит до 12 000 микроопе-раций в порядке их выполнения. Это повышает производительность МП, в част-ности, из-за быстрого доступа к командам ветвления и ускоренного возврата из ветвлений, которые были неверно спрогнозированы.

Расширенные функции выполнения команд

Имеется микроблок улучшенного динамического выполнения команд, имеющий в том числе и усовершенствованный алгоритм предсказания ветвлений.

Расширенные функции выполнения операций

Имеется микроблок с расширенными до 128 байт регистрами операций с пла-вающей запятой и дополнительный регистр для передачи данных, что увеличи-вает производительность МП при работе с плавающей запятой и выполнении мультимедийных приложений.

Потоковые SIMD-расширения SSE3

В SIMD-расширения SSE2 были добавлены 144 инструкции, а в SIMD-расши-рения SSE3 добавлены еще 13 инструкций, улучшающих синхронизацию муль-тимедиа потоков и повышающих производительность при работе с видео- и ау-дио-информацией, в том числе с речью и графикой.

Технология RAID

Большинство новых микропроцессоров поддерживают технологию Intel RAID (Redundant Array Intensive Disk -- массив недорогих дисков с избыточностью). Достоинством этой технологии является простота организации RAID-массивов, то есть поддержка функционирования нескольких параллельно работающих и дублирующих друг друга винчестеров: два диска содержат зеркальную копию информации друг друга, уменьшая таким образом вероятность потери данных и обеспечивая сохранность важной информации. Переключение между дисками выполняется очень быстро и незаметно для пользователя: все заботы по синхро-низации и верификации данных система берет на себя.

Новая маркировка МП фирмы Intel

Начиная с 2004 года фирма Intel вводит новую маркировку своих микропроцес-соров. Вводимый фирмой единый трехзначный номер процессора будет учиты-вать сразу несколько характеристик: базовую архитектуру, тактовую частоту процессора и частоту системной шины, объем кэш-памяти и др.

В частности, базовая архитектура МП отображается старшим разрядом (предла-гается ввести три серии):

ЗХХ -- процессоры Celeron, Celeron M, Celeron M со сверхнизким энергопо-треблением;

5ХХ -- процессоры Pentium 4 для настольных и мобильных ПК (в том числе и с технологией Hyper Treading);

7ХХ -- процессоры Pentium M с низким и сверхнизким энергопотреблением.

Микропроцессоры Over Drive

МП Over Drive, по существу, являются своеобразны-ми сопроцессорами, обеспечивающими для МП 80486 режимы работы и эффек-тивное быстродействие, характерные для МП Pentium, а для МП Pentium -- увеличение их производительности (в частности, Over Drive 125, 150 и 166, соответственно, для Pentium 75, 90 и 100, увеличивающие их внутреннюю часто-ту до указанных для Over Drive величин).

ПРИМЕЧАНИЕ

В сфере выпуска микропроцессоров с фирмой Intel постоянно конкурирует фирма AMD. Микропроцессоры фирмы AMD выпуска 2003- 2004 годов (Athlon XP, Athlon 64) мало в чем уступают процессорам Pentium 4, а в некоторых режимах работы даже превосходят последние по быстродействию. Но, как и прежде, МП AMD сильнее греются (их штатная температура -- 55-80 °С, в то время, как у МП Pentium 30-60 СС), поэтому для них необ-ходим мощный вентилятор и надежная система защиты от катастрофического перегрева. Все МП Pentium такой системой снабжены: у них имеется датчик, который при превыше-нии температуры 120-130 °С мгновенно выключает МП, спасая его от «сгорания». У МП Pentium 4 есть еще более совершенная систем; Thermal Monitor, принудительно замед-ляющая работу микропроцессора при превыше га допустимой температуры Микропро-цессоры AMD подобной системы пока не имеют, в связи с этим их рекомендуется использовать на системных платах, оснащенных надежной системой температурного кон-троля.

Микропроцессоры типа RISC

Микропроцессоры типа RISC содержат только набор простых, чаще всего встре-чающихся в программах команд. При необходимости выполнения более сложных команд в микропроцессоре производится их автоматическая сборка из простых. В этих МП все простые команды имеют одинаковый размер и на выполнение ка-ждой из них тратится один машинный такт (на выполнение даже самой корот-кой команды из системы CISC обычно тратится четыре такта). Один из первых МП типа RISC -- ARM (на его основе был создан ПК IBM PC RT): 32-разряд-ный МП, имеющий 118 различных команд. Современные 64-разрядные RISC-микропроцессоры выпускаются многими фирмами: Apple (PowerPC), IBM (PPC), DEC (Alpha), HP (PA), Sun (Ultra SPARC) ит.д. '

Микропроцессоры PowerPC (Performance Optimized With Enhanced PC) весьма перспективны и уже сейчас широко применяются в машинах-серверах и в ПК типа Macintosh. Микропроцессоры PowerPC имеют тактовую частоту до 800 МГц, а микропроцессоры Alpha -- тактовую частоту 1800 МГц. Микропроцессоры типа RISC характеризуются очень высоким быстродействием, но они программно не совместимы с CISC-процессорами: при выполнении программ, разработанных для ПК типа IBM PC, они могут лишь эмулировать (моделировать, имитиро-вать) МП типа CISC на программном уровне, что приводит к резкому уменьше-нию их эффективной производительности.

Микропроцессоры типа VLIW

Это сравнительно новый и весьма перспективный тип МП. Микропроцессоры типа VLIW в 2004 году выпускают фирмы:

Transmeta -- это микропроцессор Crusoe моделей ТМ3120, ТМ5400, ТМ5600 (технология 0,18 мкм, тактовые частоты до 700 МГц);

Intel -- модель Mersed (торговая марка Itanium, 800 МГц);

Hewlett-Packard (HP) -- модель McKinley.

Следует заметить, что при более глубоком анализе технология EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing -- вычисления с явной параллельностью инструк-ций), которой придерживаются фирмы Intel и HP, незначительно отличается от технологии VLIW, принятой за основу фирмой Transmeta. Но эти отличия несу-щественны, поэтому микропроцессоры VLIW и EPIC можно отнести к одной группе.

МП Merced -- первый процессор, использующий полный набор 64-битовых ин-струкций (Intel Architecture-64, IA-64; именно эта технология называется EPIC). Микропроцессор с тактовой частотой 1200 МГц изготавливается по техноло-гическим нормам 0,18 мкм. К VLIW-типу можно отнести и ожидавшийся в 2002 году МП Elbrus 2000 -- Е2К, разработанный российской компанией «Эль-брус». И хотя Е2К пока существует в виде компьютерной модели, этот процес-сор оставил «российский след» в американских проектах -- о схожести опреде-ленных черт Е2К и процессора Crusoe компании Transmeta, а также архитектуры IA-64 (Intel и HP) много писалось в прессе.

Программисты доступа к внутренним VLIW-командам не имеют: все програм-мы (даже операционная система) работают поверх специального низкоуровневого программного обеспечения (Code Morphing), которое ответственно за трансля-цию команд CISC-микропроцессоров в команды VLIW. МП типа VLIW вместо сложной схемной логики, обеспечивающей в современных суперскалярных мик-ропроцессорах параллельное исполнение команд, опираются на программное обеспечение. Упрощение аппаратуры позволило уменьшить габариты МП и по-требление энергии (эти МП иногда называют «холодными»).

Архитектура CISC появилась в 1978 году. Тогда процессоры представляли собой скалярные устройства (то есть могли в каждый момент времени выполнять толь-ко одну команду), при этом конвейеров практически не было. Процессоры со-держали десятки тысяч транзисторов. МП RISC были разработаны в 1986 году, когда технология суперскалярных конвейеров только начала развиваться. Про-цессоры содержали сотни тысяч транзисторов. В конце 90-х наиболее совершенные процессоры уже содержат миллионы, десятки миллионов транзисторов. Первые МП архитектуры IA-64 содержат десятки миллионов транзисторов. В дальней-ших модификациях их число, вероятно, увеличится до сотен миллионов.

Архитектура IA-64 не является ни 64-разрядным расширением архитектуры CISC, ни переработкой архитектуры RISC. IA-64 представляет собой новую архитекту-ру, использующую длинные слова команд (LIW), предикаты команд (instruction predication), исключение ветвлений (branch elimination), предварительную за-грузку данных (speculative loading) и другие ухищрения для того, чтобы обеспе-чить больший параллелизм выполнения программ. Но тем не менее, IA-64 -- это компромисс между CISC и RISC, попытка сделать их совместимыми: существу-ют два режима декодирования команд -- VLIW и старый CISC. Программы ав-томатически переключаются в необходимый режим исполнения. Для работы

с VLIW операционные системы должны содержать и 64-разрядную часть на IA-64, и старую 32-разрядную.

Все новые МП создаются на основе технологий, обеспечивающих формирование элементов с линейным размером порядка 0,015 мкм и ниже (традиционные МП 80486 и Pentium использовали элементы 0,8 мкм).

Уменьшение размеров элементов обеспечивает возможность:

увеличения тактовой частоты МП до сотен мегагерц и выше;

уменьшения перегрева МП, что позволяет использовать пониженное напря-жение питания 1-2 В (вместо 5 В).

Страницы: 1, 2, 3