Выпускается новый процессор AMD Athlon Thunderbird c частотами 750, 800, 850, 900, 950 и 1000 МГц. Однако есть и более медленные версии для OEM, что подтверждает наш экземпляр - его частота 700 мегагерц. Процессоры с частотами 850 МГц и ниже рассчитаны на напряжение питания ядра 1,70 В, а 900 МГц и выше - 1,75 В. Интегрированный в ядро 256 килобайтный L2 кэш увеличивает площадь.18 микрон ядра примерно на 20%. Таким образом, площадь ядра T-Bird составляет 120 кв. мм, тогда как.18 микрон ядро К7кв. мм, а.25 микрон ядро Ккв. мм. Для сравнения, согласно слухам, ядро Intel Pentium 4 Willamette будет занимать 170 кв. миллиметров. С приходом в ядро T-Bird 256 килобайт кэша количество транзисторов в нем возросло на 15 миллионов и теперь составляет 37 миллионов. Для сравнения, ядро PIII Katmai имеет 9,5 миллионов транзисторов при площади 106 кв. мм, а ядро PIII CuMine - 28 миллионов и площадь 128 кв. миллиметров. Все производимые сегодня процессоры, как от Intel, так и от AMD, имеют интегрированный в ядро L2 кэш. Вот и настало время поговорить о тех преимуществах, которые он предоставляет. Их три: Первое и главное - процессор и L2 кэш на одном кристалле работают на одной и той же частоте, что гарантирует получение процессором данных из кэша с минимальными задержками. Помимо возросшей частоты, как утверждает AMD, значительно снизились потери на ожидание (latency) при выборке данных из кэша. Если для Athlon выборка занимала 21 такт процессора, то для нового T-Bird - всего 11 тактов. Второе - ширина шины данных между процессором и L2 кэшем. Очевидно, что внешние модули кэш-памяти должны быть соединены с процессорным ядром, причем, чем шире необходима шина данных, тем больше выводов должны иметь как микросхемы SRAM, так и сам процессор. Разумный компромисс в данном случае составляет 64-разрядная шина между процессором и кэш-памятью. Но встроенный в ядро кэш снимает данное ограничение, и ширина шины зависит только от разработчиков. Тут стоит отметить, что Intel воспользовался данной возможностью сполна - в CuMine ширина шины между процессором и L2 кэшем составляет 256 бит. Данное нововведение, как часть новой архитектуры Advanced Transfer Cache от Intel, расширило шину в четыре раза относительно старой Katmai-архитектуры. Что до AMD… Вместо того, чтобы также увеличить ширину шины, инженеры либо не пожелали, либо просто не смогли этого сделать в силу каких-то архитектурных особенностей.
Intel Pentium 4 и AMD Athlon: аспекты противостояния
Ни для кого уже не является секретом, что от исхода идущих в данный момент процессорных войн в стане платформы x86, зависит не только благосостояние отдельных компаний и их ближайшего "дружественного окружения", но и во многом то, по каким путям развития двинется вся платформа в дальнейшем. И, разумеется, схлестнувшиеся в жестокой схватке процессорные гиганты и их продукты не могут отличаться исключительно количеством транзисторов в очередном процессоре и названии, написанном на его верхней части. Все намного серьезнее. С концептуальной точки зрения, противостояние Pentium 4 и Athlon можно разделить на несколько относительно независимых друг от друга аспектов.
Частота против оптимизированной архитектуры.
Ни для кого не секрет, что Athlon за счет меньшей длины конвейера гораздо спокойнее реагирует на "хаотичный" код, содержащий большое количество условных переходов. Можно было бы сказать, что AMD тем самым поощряет неряшливых программистов, но мы все же воздержимся от такого смелого заявления :). Pentium 4 подчеркнуто игнорирует подобный способ увеличения быстродействия. Для процессора Intel главное - частота. Пусть придется вернуться, "пролетев" очередной поворот, главное - скорость на прямой. На самом деле по большому счету, оба пути хороши, и ни один не может претендовать на истину в последней инстанции. Да, для того чтобы опережать Athlon, Pentium 4 всегда должен превосходить его по частоте. Однако именно это мы и наблюдаем в течение всего времени с его выхода! Другое дело, что он должен опережать Athlon по частоте намного. Пока что в этом отношении наблюдается "баланс на грани", причем иногда (недавно имевшая место ситуация одновременного соседства на рынке Pentium 4 1.7 GHz и Athlon 1.4 GHz) - с явным недобором со стороны Intel. Как будет дальше, покажет только время.
Технологичность против технологических изысков.
Athlon "Thunderbird" до сих пор производится по технологии 0,18 микрон. Pentium III-S и Pentium III-M уже производятся по 0.13 мкм техпроцессу и поставляются на рынок. Уже виден на горизонте новый Pentium 4 (с новым ядром "Northwood"), который будет производиться по 0,13-микронной технологии и новый Celeron, который также будет производиться с использованием 0.13 мкм техпроцесса. Athlon "Palomino" (Athlon 4, Athlon MP) производится опять-таки по 0,18-микронной технологии, но с медными проводниками. AMD выжимает из старого процесса все, что только может, Intel - просто переходит на тот, который позволяет гнать частоту без лишних изысков. Оно, в принципе, и понятно - по количеству и качеству оснащения заводов, с Intel по-прежнему не может соперничать ни один из производителей современных процессоров.
Дополнительные наборы команд.
Intel встала на этот путь еще с появлением MMX, и далее успешно по нему продвигается - выход Pentium III ознаменовался приходом SSE, Pentium 4 - SSE2. AMD попыталась повторить успех MMX со своим набором 3DNow!, но, несмотря на разгоревшийся было у софтописателей оптимизм, все-таки в настоящий момент большее количество снова склоняется в пользу наборов мультимедиа-команд от Intel. Даже простого взгляда на список самих команд и их возможностей в разрезе "SSE2 vs. 3DNow! Professional" (последние степени совершенства от обеих компаний) - и то достаточно, чтобы убедиться в большей продвинутости набора от Intel. Между прочим, эту точку зрения косвенно подтвердила сама AMD, включив в 3DNow! Professional частичную поддержку SSE, а в разрабатываемый ей процессор следующего поколения - и попросту полную поддержку SSE2 (благо, лицензия от Intel получена уже довольно давно).
CPU VIA C3 733 MHz
Процессоры от VIA незримо присутствуют на российском рынке уже в течение достаточно длительного срока, но, тем не менее, так и не смогли завоевать сколько-нибудь серьезной популярности. И действительно, даже если задаться целью найти процессор от VIA, придется потратить весьма много сил и времени. Как показывает практика, даже на low-end процессорном рынке цена все еще не является определяющим фактором - по старой памяти, со времен, когда процессор "тянул" на полстоимости готовой системы, покупатели подходят к его выбору с особой тщательностью. Проблема в данном случае кроется в недостатках самой архитектуры. Процессоры, производимые компанией VIA Technologies, все еще основываются на достаточно старом ядре, созданном группой разработчиков Centaur; их основным слабым местом является блок вычислений с плавающей запятой. В результате, в домашние компьютеры, на 90 процентах которых бегают "жадные" до сопроцессора игры, путь таким процессорам заказан. Остается корпоративный сектор рынка, где доминируют целочисленные инструкции - и вот как раз с ними-то у наших героев все в порядке. Но тут их ждет препятствие: если не более серьезное, то по крайней мере сопоставимое с несостоятельностью сопроцессора в сравнении с конкурентами.
Люди, ответственные за принятие решений о покупке техники на корпоративном рынке, в большинстве своем достаточно далеки от того, что происходит на IT-рынке. Тем не менее, они хорошо знают, что такое Intel, слышали об AMD, а вот имя "VIA C3" не говорит им ровным счетом ни о чем. А техника нужна надежная и по возможности от известных производителей - так что выбор очевиден, и не в пользу VIA. И даже производительность, позволяющая в офисных задачах работать наравне с конкурентами, вкупе с привлекательной ценой становятся факторами второстепенными. И пока по всему миру маркетологи компании борются со стереотипами, инженеры продолжают совершенствовать процессоры - когда-нибудь все-таки наступит и на улице VIA праздник, акценты сдвинутся и на первый план выйдет именно состоятельность процессора как такового. Некоторая инженерная работа уже проведена, и достаточно серьезная - в итоге уже сейчас на нашем рынке доступны процессоры VIA C3 733/133МГц и VIA C3 Ezra 800/133МГц. Стоит немного прояснить ситуацию. Процессор С3 - не что иное, как переименованный волевым решением компании процессор Cyrix3 с ядром Samuel2, уже рассмотренный нами ранее, только с частотой не 667МГц, а 700 и выше - как и было обещано компанией VIA. При этом наиболее производительным является процессор с частотой 733МГц, рассчитанный на шину 133МГц, в то время как процессоры 700 и 750 довольствуются шиной 100МГц. А вот второй процессор вроде бы более интересен - VIA Technologies обещала использовать в процессоре Ezra новое ядро С5X, что сулило новые горизонты производительности, особенно в плане вычислений с плавающей запятой. Но сенсации не случилось. Ядро осталось абсолютно тем же, что и в процессоре С3, и было только переведено стараниями одного из гигантов тайваньской полупроводниковой промышленности TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) на новый технологический процесс - 0.13микрон. Так что инженеров пока хвалить не за что - по всей вероятности, серьезный скачок производительности следует ожидать только с выходом Nehemiah. Более того, даже поднятие тактовых частот существующего ядра с помощью более тонкого техпроцесса проходит весьма проблематично. Процессоры практически не разгоняются, что наводит на мысли о невысоком частотном потенциале теперешнего ядра С3. Скорее всего, он даже ниже, чем у аналогичных архитектур процессоров-конкурентов - P6 и K7. Вывод совершенно однозначный - чтобы удержаться в лихорадочной гонке вооружений, ядро надо менять, и чем быстрее, тем лучше. Тем не менее, есть и свои плюсы - во-первых, столь тонкий техпроцесс обуславливает низкую себестоимость производства. Результат - процессорный бизнес в сегменте low-end приносит компании VIA прибыль, в отличие от компании AMD, вынужденной продавать свои бюджетные процессоры по себестоимости или даже ниже, лишь бы удержать свою нишу. Это, конечно, плюс скорее для VIA, чем для конечных пользователей, но осознавать, что компании есть куда снижать цены, все же приятно. А во-вторых, еще более низкое энергопотребление позволяет создавать бесшумные и нетребовательные к питанию системы (маломощный блок питания, так же как и сам процессор, не требует принудительного охлаждения с помощью вентилятора), а также экономить на принудительном охлажлении, и вот это уже более чем существенно.
Power PC:Бремя больших обещаний
С момента объявления в 1991 г. о начале разработки совместными усилиями фирм Apple, IBM и Motorola нового семейства микропроцессоров PowerPC пользователи, покупатели и специалисты в области ПК предвкушали, когда наступит конец гегемонии Intel на рынке персональных компьютеров.
Микросхемы PowerPC должны были стать высшим достижением применения RISC-архитектуры. Учитывая, что в настоящее время лидирующее положение на рынке RISC-микропроцессоров занимают несколько устаревшие микросхемы PA-RISC фирмы Hewlett-Packard, R4x00 фирмы MIPS и SPARC фирмы Sun Microsystems и новые, но недостаточно испытанные кристаллы Alpha RISC фирмы Digital Equipment, PowerPC должен был легко достигнуть успеха. Ожидалось, что микросхемы PowerPC будут меньше по размеру, выделять меньше тепла и обладать более высоким быстродействием, несмотря на обычные физические ограничения кремниевой технологии, при этом их цена будет вдвое меньше цены сравнимых кристаллов Intel. Поддерживаемые совместными усилиями фирм Apple, IBM и Motorola в области производства и маркетинга, как они могли не оправдать надежд?
Обещали, что на основе процессоров PowerPC вскоре будут созданы совершенно новые компьютеры фирм Apple и IBM, которые придадут новые силы отживающим свой век семействам машин этих фирм. И, поскольку Apple и IBM договорились о создании единой аппаратной эталонной платформы (CHRP - Common Hardware References Platform), на которой можно выполнять любые программы PowerPC, другие фирмы должны были быстро подключиться к производству полностью совместимых машин PowerPC с ценами даже ниже, чем у компаний Apple и IBM.
Но, несмотря на наличие сегодня разнообразных микропроцессоров семейства PowerPC, найти действительно пригодный для продажи компьютер на базе PowerPC помимо Apple Power Mac было нелегким делом. Apple поставила фирму IBM в затруднительное положение, выбросив на рынок свои машины Power Mac за год до начала поставок Голубого Гиганта. Хотя версии новых компьютеров PowerBooks, использующих микросхемы PowerPC, в настоящее время лишь начинают поставляться, фирма Apple проделала грандиозную работу по замене в большинстве своих настольных компьютеров устаревших микропроцессоров серии 68000 фирмы Motorola на микропроцессоры семейства PowerPC.
В результате этого перехода фирма Apple выиграла некоторое время, хотя в целом продолжает терять свое влияние на рынке ПК. Apple сохраняет очень сильные позиции в образовательном и графическом/издательском секторах рынка, а ее раннее и активное внедрение микропроцессоров PowerPC, возможно, поможет ей сохранить свою долю в этих сферах и в будущем.
IBM упустила свой шанс захватить лидерство на раннем рынке PowerPC из-за внутренних противоречий, а также из-за удивительно долгой неразберихи, в чем состоит будущее компании - в производстве аппаратных средств PC или в разработке операционных систем для них.
Хотя, по утверждениям блестящего генерального управляющего отделением Power Personal Systems фирмы IBM г-на Нобуо Мии, у фирмы были разработки, готовые к производству осенью 1994 г., отделение Personal Software Products фирмы IBM не имело еще законченной системы OS/2 для процессора PowerPC. Безусловно, имелась система AIX, хорошо зарекомендовавший себ вариант операционной системы UNIX фирмы IBM, котора успешно работала на серверах RS/6000 и рабочих станциях на базе PowerPC, поставляемых с 1993 г. Но то, что AIX хорошо приспособлена для рабочих станций, еще не означает, что ее выбор будет удачным для выполнени широкого круга прикладных программ делового назначения. В программах IBM эта роль отводилась OS/2.
Честь IBM была поставлена на карту, управляющие разработками программных средств IBM доказывали, что компьютеры PowerPC не могут поставляться на рынок без установленной в них системы OS/2. Единственной альтернативой, отличной от операционной системы UNIX, была (вздрогните) Windows NT от внушающей страх фирмы Microsoft. Разумеется, IBM не могла начать поставки на рынок своих разрекламированных новых компьютеров, которые работали бы только под управлением операционной системы Microsoft. Кроме того, они полагали, что до завершения OS/2 для PowerPC оставалось всего несколько месяцев.
Действительно ли компьютеры PowerPC готовы громко заявить о себе? Обеспечивают ли они обещанный большой выигрыш в производительности? Насколько выгодным можно считать их приобретение? И наконец, возможно, самое важное, как обстоят дела с программным обеспечением для них? Или в целом, обладают ли машины PowerPC обещанными неотразимыми преимуществами по сравнению с системами на базе x86?
Windows NT представляет собой превосходную операционную систему, завоевавшую в настоящее врем популярность среди менеджеров корпоративных ПК и пользователей, нуждающихся в большой вычислительной мощности. Многие из таких пользователей решили отказаться от Microsoft Windows 95 и воспользоватьс богатыми ресурсами, средствами безопасности и относительной завершенностью Windows NT, несмотря на ее устаревший интерфейс пользователя.
Показатели цена/производительность
Даже изготовители PowerPC признают, что намерение снизить цены машин PowerPC ниже цен на машины Intel PC безнадежны, по крайней мере в настоящее время. Компьютеры на базе Pentium аналогичной конфигурации на% дешевле компьютеров PowerPC.
Но основная причина столь высокой цены - недостаточные объемы продаж, которые являются определяющим фактором при назначении цен на персональные компьютеры. Возможно, с увеличением объемов продаж цены на компьютеры PowerPC опустятся до более конкурентоспособных уровней. Но даже если учесть компьютеры Macintosh и клоны Mac, я считаю невероятным, что объемы продаж систем PowerPC когда-либо в будущем приблизятся, не говоря уже о превосходстве, объемы продаж систем x86.
Intel также может влиять на игру цен: при значительных прибылях и опыте агрессивной ценовой политики, когда контролируемая фирмой сфера подвергается опасности, Intel сможет и будет устанавливать такие цены на процессоры x86, которые позволят противостоять микропроцессорам PowerPC и склонить весы в свою пользу.
Заявления консорциума Apple/IBM/Motorola относительно чистой производительности машин PowerPC еще более противоречивы, чем намерения в области цен. Группа по разработке PowerPC постоянно публиковала оценки производительности этих микропроцессоров, которые показывают, что она примерно вдвое выше, чем производительность кристаллов Intel. Однако оценки, полученные на лабораторных тестах SPECmark92, в состав которых входят SPECint92 и SPECfp92, говорят о значительно большей близости производительности этих двух семейств микропроцессоров. Так, например, дл машины на базе 100-МГц PowerPC 603e значение показател в тесте SPECint92 составляет 120, а в SPECfp9, в то время как для сравнимой системы на базе 100-МГц Pentium значение показателя в тесте SPECint92 составило 100, а в SPECfp9Испытанные нами машины фирм IBM и Motorola с 133-МГц микропроцессорами PowerPC 604 показали одинаковые оценки в тестах SPECint92 и SPECfp92, равные 200, а их ближайший соперник - 133-МГц система Pentium - достигла результата 155 при выполнении теста SPECint92 и результата 116 в тесте SPECfp92.
Причина столь огромных различий в скорости выполнения состоит не только в особенностях аппаратуры. Различия в результатах выполнения тестов, в основу которых положены прикладные программы, в значительной мере определяются тем, насколько оптимизированы эти прикладные программы для конкретной платформы. Более простыми словами: если вы хотите пользоватьс прикладными программами автоматизации работ фирмы Microsoft, как, например, Microsoft Office (в которых широко применяются специальные приемы для выполнения на x86), вам следует держаться подальше от машин PowerPC, по крайней мере сегодня. С другой стороны, выполнение смешанных операций над целыми числами и числами с плавающей точкой в рамках прикладной программы также сказывается на производительности. И если вы хотите выполнять графические прикладные программы, как, например, пакеты САПР или редактирования изображений, то компьютеры PowerPC могут оказаться вполне стоящими для вас - если только вы сможете найти нужный вам пакет для PowerPC, работающей под управлением Windows NT.
Длительности выполнения процедур в использованных нами для целей сравнения программах редактировани изображений делают очевидными преимущества PowerPC.
Перспективы компьютеров PowerPC
Каковы же перспективы компьютеров PowerPC, если сегодня они не обеспечивают стабильной работы, для них не создано достаточного числа программ, их цены выше, а производительность ниже (или лишь незначительно выше), чем у широко распространенных машин Pentium?
Положение представляется трудным, но не безнадежным. Несмотря на поздний выход на рынок и недостаточную конкурентоспособность, компьютеры PowerPC все же могут отобрать часть рынка у машин на базе микропроцессоров Intel. В июне на выставке PC EXPO фирма IBM продемонстрировала ряд новых замечательных машин PowerPC. Группа этих машин охватывали как настольные, так и портативные компьютеры, причем портативные, использующие микропроцессор 603e, производили наиболее сильное впечатление. Некоторые модели блокнотных компьютеров были даже оснащены встроенными видеокамерами для проведения видеоконференций. По утверждениям фирмы IBM, пользователи смогут стать участниками видеоконференций, пользуясь и обычными линиями POTS (plain old telephone service - простые старые телефонные службы), хотя, несомненно, более быстродействующие сеть ISDN и цифровой телефонный канал T1 обеспечат более высокое качество и менее прерывистое воспроизведение изображений большего размера.
Кроме того, IBM продемонстрировала ряд новых изумительных программ для этих анонсированных новых машин PowerPC, поставки которых, однако, еще не начались. IBM утверждает, что ее новый "сенсорный" программный комплекс устраняет необходимость в дополнительных аппаратных средствах для выполнени функций распознавания речи, высококачественного воспроизведения звука и полного видеовоспроизведени движения. Применение преобразования речи в текст (ввод под диктовку) с использованием великолепной фирменной технологии VoiceType позволит профессиональным бизнесменам диктовать текст непосредственно в свой блокнотный компьютер, хотя для такой диктовки, пока еще требующей произнесения слов по отдельности, необходимо терпение. IBM обещает также высококачественный программный декодер MPEG, который может использоватьс для воспроизведения аудио/видеофайлов.
IBM обещает также поставить для этих машин PowerPC первую итерацию интеллектуального программного средства, учитывающего человеческий опыт (human-centered experience). Кроме того, дл покупателей она обещает бесплатный компакт-диск с другими привлекательными средствами, в том числе с доской для проведения видеоконференций. Поставки блокнотных компьютеров IBM PowerPC серии Think Pad 800 планируется начать осенью 1996 года.
Другие поставщики также работают над созданием совершенно новых систем PowerPC.
Партнеры по созданию PowerPC пока еще могут изменить репутацию "слишком мало, слишком поздно", которую приобрело семейство этих микропроцессоров, превратив их в мощное орудие для атаки на крепость Intel. Но заказчикам нужно дважды подумать, прежде чем добровольно вступать в эту войну. Мы бы сказали, что в настоящий момент в отношении PowerPC лучше занять выжидательную позицию.
PowerPC против Pentium: основные моменты
Соблазнительно звучат обещания создателей PowerPC: альтернатива архитектуре x86, котора обеспечивает более высокую производительность, имеет меньшую цену и при этом сохраняет совместимость со всем существующим программным обеспечением. Эти обещания, исходящие от компаний с репутацией Apple, IBM и Motorola, представляются совершенно неотразимыми. Однако самый трудный вопрос состоит в том, оправдают ли PowerPC эти ожидания?
Давайте проанализируем некоторые утверждения, которые делаются относительно PowerPC, и посмотрим, насколько они обоснованны.
Первое утверждение: PowerPC быстрее систем Pentium. Задача определения, какая из различных вычислительных платформ быстрее, очень сложна, так как практически невозможно отделить аппаратуру от реализуемых на ней программ. Результаты наших тестов на производительность показывают, что, хотя при некоторых обстоятельствах машины на базе микропроцессора PowerPC и могут превзойти по производительности системы Pentium, определяющее влияние оказывает оптимизация программного обеспечения. Так, например, комплекс прикладных программ Microsoft Office в значительно большей степени оптимизирован для платформы x86, чем дл PowerPC, работающей под управлением Microsoft Windows NT или Power Macintosh; и это приводит к огромной разнице в производительности. Приведем лишь один пример. Проверка орфографии, котора выполняется практически мгновенно редактором Microsoft Word на машинах Pentium, занимала на PowerPC целую минуту не потому, что аппаратура PC обладает более высоким быстродействием, а потому, что Microsoft составляла программы проверки орфографии отдельно для каждого типа этих систем.
Эта ситуация может измениться, если PowerPC получат более широкое распространение и разработчики программного обеспечения займутся оптимизацией производительности для систем PowerPC. Но до тех пор, пока семейство x86 будет занимать доминирующее положение на рынке компьютеров, мы полагаем, что поставщики не будут уделять большого внимани оптимизации производительности версий своих программ, предназначенных для PowerPC, а это может свести на нет любые потенциальные преимущества от применения аппаратных средств на базе PowerPC.
второе утверждение: на PowerPC могут выполняться все имевшиеся у вас ранее программы. Это так, но с одним замечанием. Обе операционные системы - Winfows NT и Apple System 7.5.2 для Power Macintosh - содержат встроенные эмуляторы, которые позволяют выполнять программы, не предназначенные для работы на PowerPC. Хотя эмуляторы стали лучше, они по-прежнему достаточно медленны; их применение допустимо только для редко выполняемых прикладных программ. Кроме того, системы PowerPC могут быть несовместимыми с нужными вам операционными системами. Они полностью не обеспечивают возможность работы Microsoft Windows 3.1 и выше.
Специально скомпилированные для PowerPC прикладные программы все еще редко встречаются среди программ PC. (Apple достигла значительно больших успехов в привлечении разработчиков программных средств к переносу своих прикладных программ; частично это объясняется тем, что семейство PowerPC, без сомнения, представляет собой будущее платформ Apple.) Готовыми для тестирования в среде Windows NT, оказались только программы Elastic Reality Windows NT for PowerPC 1.0 фирмы Avid Technology, Microsoft Excel 5.0, Microsoft Word 6.0 и PhotoMorph NT фирмы North Coast Software.
третье утверждение: архитектура x86 выдыхается. Поборники RISC-архитектуры уже долгое время размахивают этим знаменем, оповещающим о конце света, но факт остается фактом: развитие процессоров x86 происходит почти в полном согласии с законом Мура - примерно каждые 18 месяцев они удваивают производительность, хотя это и не относится к Pentium Pro для стандартных приложений. Безусловно, у архитектуры x86 имеются свои проблемы (пользуетс дурной славой запутанное дешифрирование, команд, абсурдно мало регистров), но многие из этих недостатков устранены в таких вариантах процессора, как K5 фирмы AMD и будущий Pentium Pro фирмы Intel, за счет того, что RISC-подобное ядро процессора скрыто работающим непрерывно транслятором команд x86.
В конечном итоге архитектура x86 действительно может натолкнуться на непреодолимые препятствия. Однако Intel, по-видимому, готова к такому стечению обстоятельств, заключив с фирмой Hewlett-Packard (которая изготавливает процессор PA-RISC, используемый в инженерных рабочих станциях HP) соглашение о создании некоторого гибридного микропроцессора, реализующего новую систему команд, но обеспечивающего совместимость с унаследованными программами x86.
Основные моменты
Появление PowerPC сопровождалось большими обещаниями и поддержкой со стороны трех ведущих игроков. Он, без сомнения, представляет собой RISC-процессор, который имеет хорошие шансы пробиться на рынок рабочих станций и основных компьютерных систем. Но поскольку Intel продолжает повышать производительность своих микропроцессоров и снижать цены на них, то PowerPC будет испытывать давление со стороны конкурентов. Ограниченное число собственных программных средств и операционных систем, предназначенных специально для PowerPC, еще более сужает потенциальные рынки.
Перспектива PowerPC более радужна на рынках Macintosh и клонов Mac, которые с готовностью отказываются от устаревших микропроцессоров семейства 68000 фирмы Motorola. Ключевое значение для завоевания рынка клонами Mac и PowerPC на базе Windows NT приобретут усилия разработчиков программного обеспечения, которые должны не просто перенести свои программы на PowerPC, но сделать это хорошо, обеспечивая повышение их быстродействия и расширение функциональных возможностей по сравнению с программами, выполняемыми на платформах x86.
Родословное древо семейства микропроцессоров PowerPC
Существует дстаточно много вариантов процессора PowerPC, как когда-то вариантов процессора 486, и все время появляются новые. Разные процессоры характеризуются различными компромиссами между производительностью, энергопотреблением и ценой, способными удовлетворить потребности различных целевых рынков. (См. табл. ниже.)
Первый появившийся в 1993 г. процессор PowerPC 601 постепенно утрачивает влияние, и ему на смену приходит PowerPC 604, который работает на более высокой тактовой частоте и способен выполнять большее число команд за каждый такт. Однако столь высокая производительность приводит к значительному энергопотреблению: 133-МГц PowerPC 604 номинально потребляет изрядную мощность 18 Вт. Это делает такой процессор неперспективным для портативных устройств, поскольку он выделяет большое количество тепла, которые надо как-то отводить, и предъявляет высокие требования к батареям питания.
Консорциум PowerPC (в состав которого вошли Apple, IBM и Motorola) первоначально разработал PowerPC 603 для блокнотных компьютеров и настольных компьютеров с малым энергопотреблением; более быстрый, но обладающий такой же рассеиваемой мощностью вариант процессора PowerPC 603e применен в блокнотных компьютерах семейства ThinkPad 800 на базе PowerPC фирмы IBM. Группа PowerPC также продолжает работы над процессором с низким энергопотреблением PowerPC 602 (еще не выпускается), который должен быть исключительно дешевым благодар небольшому размеру, но в результате этого он не сможет достичь высокой производительности.
На ступеньку выше по производительности после PowerPC 604 располагается PowerPC 620, единственный объявленный до настоящего времени 64-разрядный процессор PowerPC. Но поскольку в мире ПК только сейчас происходит переход от 16-разрядных программ к 32-разрядным, то неясно, сможет ли большинство пользователей немедленно реализовать преимущества 64-разрядных программ. В PowerPC 620 сохранена обратная совместимость с 32-разрядными программами для PowerPC.
Эволюция архитектуры POWER в направлении архитектуры PowerPC
Компания IBM распространяет влияние архитектуры POWER в направлении малых систем с помощью платформы PowerPC. Архитектура POWER в этой форме может обеспечивать уровень производительности и масштабируемость, превышающие возможности современных персональных компьютеров. PowerPC базируется на платформе RS/6000 в дешевой конфигурации. В архитектурном плане основные отличия этих двух разработок заключаются лишь в том, что системы PowerPC используют однокристальную реализацию архитектуры POWER, изготавливаемую компанией Motorola, в то время как большинство систем RS/6000 используют многокристальную реализацию. Имеется несколько вариаций процессора PowerPC, обеспечивающих потребности портативных изделий и настольных рабочих станций, но это не исключает возможность применения этих процессоров в больших системах. Первым на рынке был объявлен процессор 601, предназначенный для использования в настольных рабочих станциях компаний IBM и Apple. За ним последовали кристаллы 603 для портативных и настольных систем начального уровня и 604 для высокопроизводительных настольных систем. Наконец, процессор 620 разработан специально для серверных конфигураций и ожидается, что со своей 64-битовой организацией он обеспечит исключительно высокий уровень производительности.
При разработке архитектуры PowerPC для удовлетворения потребностей трех различных компаний (Apple, IBM и Motorola) при сохранении совместимости с RS/6000, в архитектуре POWER было сделано несколько изменений в следующих направлениях:
· упрощение архитектуры с целью ее приспособления ее для реализации дешевых однокристальных процессоров;
· устранение команд, которые могут стать препятствием повышения тактовой частоты;
· устранение архитектурных препятствий суперскалярной обработке и внеочередному выполнению команд;
· добавление свойств, необходимых для поддержки симметричной многопроцессорной обработки;
· добавление новых свойств, считающихся необходимыми для будущих прикладных программ;
· ясное определение линии раздела между "архитектурой" и "реализацией";
· обеспечение длительного времени жизни архитектуры путем ее расширения до 64-битовой.
Архитектура PowerPC поддерживает ту же самую базовую модель программирования и назначение кодов операций команд, что и архитектура POWER. В тех местах, где были сделаны изменения, которые могли потенциально препятствовать процессорам PowerPC выполнять существующие двоичные коды RS/6000, были расставлены "ловушки", обеспечивающие прерывание и эмуляцию с помощью программного обеспечения. Такие изменения вводились, естественно, только в тех случаях, если соответствующая возможность либо использовалась не очень часто в кодах прикладных программ, либо была изолирована в библиотечных программах, которые можно просто заменить.
PowerPC 601
Первый микропроцессор PowerPC, PowerPC 601, в настоящее время выпускается как компанией IBM, так и компанией Motorola. Он представляет собой процессор среднего класса и предназначен для использования в настольных вычислительных системах малой и средней стоимости. Он был разработан в качестве переходной модели от архитектуры POWER к архитектуре PowerPC и реализует возможности обеих архитектур. При этом двоичные коды RS/6000 выполняются на нем без изменений, что дало дополнительное время разработчикам компиляторов для освоения архитектуры PowerPC, а также разработчикам прикладных систем, которые должны перекомпилировать свои программы, чтобы полностью использовать возможности архитектуры PowerPC.
Процессор 601 базировался на однокристальном процессоре IBM, который был разработан к моменту создания альянса трех ведущих фирм. Но по сравнению со своим предшественником, PowerPC 601 претерпел серьезные изменения в сторону повышения производительности и снижения стоимости. Например, в его состав было включено более сложное устройство переходов, расширенные возможностями мультипроцессорной работы, включая интерфейс шины высокопроизводительного процессора 88110 компании Motorola. В Power 601 реализована суперскалярная обработка, позволяющая выдавать на выполнение в каждом такте 3 команды, возможно не в порядке их расположения в программном коде.
Процессор PowerPC 603
PowerPC 603 является первым микропроцессором в семействе PowerPC, который полностью поддерживает архитектуру PowerPC. Он включает пять функциональных устройств: устройство переходов, целочисленное устройство, устройство плавающей точки, устройство загрузки/записи и устройство системных регистров, а также две, расположенных на кристалле кэш-памяти для команд и данных, емкостью по 8 Кбайт. Поскольку PowerPC 603 - суперскалярный микропроцессор, он может выдавать в эти исполнительные устройства и завершать выполнение до трех команд в каждом такте. Для увеличения производительности PowerPC 603 допускает внеочередное выполнение команд. Кроме того он обеспечивает программируемые режимы снижения потребляемой мощности, которые дают разработчикам систем гибкость реализации различных технологий управления питанием.
При обработке в процессоре команды распределяются по пяти исполнительным устройствам в заданном программой порядке. Если отсутствуют зависимости по операндам, выполнение происходит немедленно. Целочисленное устройство выполняет большинство команд за один такт. Устройство плавающей точки имеет конвейерную организацию и выполняет операции с плавающей точкой как с одинарной, так и с двойной точностью. Команды условных переходов обрабатывается в устройстве переходов. Если условия перехода доступны, то решение о направлении перехода принимается немедленно, в противном случае выполнение последующих команд продолжается по предположению (спекулятивно). Команды, модифицирующие состояние регистров управления процессором, выполняются устройством системных регистров. Наконец, пересылки данных между кэш-памятью данных, с одной стороны, и регистрами общего назначения и регистрами плавающей точки, с другой стороны, обрабатываются устройством загрузки/записи.
В случае промаха при обращении к кэш-памяти, обращение к основной памяти осуществляется с помощью 64-битовой высокопроизводительной шины, подобной шине микропроцессора MC88110. Для максимизации пропускной способности и, как следствие, увеличения общей производительности кэш-память взаимодействует с основной памятью главным образом посредством групповых операций, которые позволяют заполнить строку кэш-памяти за одну транзакцию.
После окончания выполнения команды в исполнительном устройстве ее результаты направляются в буфер завершения команд (completion buffer) и затем последовательно записываются в соответствующий регистровый файл по мере изъятия команд из буфера завершения. Для минимизации конфликтов по регистрам, в процессоре PowerPC 603 предусмотрены отдельные наборы из 32 целочисленных регистров общего назначения и 32 регистров плавающей точки.
СовременныевысокопроизводительныекомпьютерыСовременныемикропроцессо
PowerPC 604
Суперскалярный процессор PowerPC 604 обеспечивает одновременную выдачу до четырех команд. При этом параллельно в каждом такте может завершаться выполнение до шести команд. Процессор включает шесть исполнительных устройств, которые могут работать параллельно:
· устройство плавающей точки (FPU);
· устройство выполнения переходов (BPU);
· устройство загрузки/записи (LSU);
· три целочисленных устройства (IU):
· два однотактных целочисленных устройства (SCIU);
· одно многотактное целочисленное устройство (MCIU).
Такая параллельная конструкция в сочетании со спецификацией команд PowerPC, допускающей реализацию ускоренного выполнения команд, обеспечивает высокую эффективность и большую пропускную способность процессора. Применяемые в процессоре 604 буфера переименования регистров, буферные станции резервирования, динамическое прогнозирование направления условных переходов и устройство завершения выполнения команд существенно увеличивают пропускную способность системы, гарантируют завершение выполнения команд в порядке, предписанном программой, и обеспечивают реализацию модели точного прерывания.
В процессоре 604 имеются отдельные устройства управления памятью и отдельные по 16 Кбайт внутренние кэши для команд и данных. В нем реализованы два буфера преобразования виртуальных адресов в физические TLB (отдельно для команд и для данных), содержащие по 128 строк. Оба буфера являются двухканальными множественно-ассоциативными и обеспечивают переменный размер страниц виртуальной памяти. Кэш-памяти и буфера TLB используют для замещения блоков алгоритм LRU.
Процессор 604 имеет 64-битовую внешнюю шину данных и 32-битовую шину адреса. Интерфейсный протокол процессора 604 позволяет нескольким главным устройствам шины конкурировать за системные ресурсы при наличии централизованного внешнего арбитра. Кроме того, внутренние логические схемы наблюдения за шиной поддерживают когерентность кэш-памяти в мультипроцессорных конфигурациях. Процессор 604 обеспечивает как одиночные, так и групповые пересылки данных при обращении к основной памяти.
PowerPC 620
В конце 1995 года появился процессор PowerPC 620. В отличие от своих предшественников это полностью 64-битовый процессор. При работе на тактовой частоте 133 МГц его производительность оценивается в 225 единиц SPECint92 и 300 единиц SPECfp92, что соответственно на 40 и 100% больше показателей процессора PowerPC 604.
Подобно другим 64-битовым процессорам, PowerPC 620 содержит 64-битовые регистры общего назначения и плавающей точки и обеспечивает формирование 64-битовых виртуальных адресов. При этом сохраняется совместимость с 32-битовым режимом работы, реализованным в других моделях семейства PowerPC.
В процессоре имеется кэш-память данных и команд общей емкостью 64 Кбайт, интерфейсные схемы управления кэш-памятью второго уровня, 128-битовая шина данных между процессором и основной памятью, а также логические схемы поддержания когерентного состояния памяти при организации многопроцессорной системы.
Заключение
Из всего вышесказанного можно сделать достаточно банальные выводы. Процессоров, как и фирм их производящих, на данный момент существует достаточно большое количество. Но все-таки, пальму первенства держит, пока что, компания Intel. Совсем чуть-чуть от нее отстает AMD. Между ними развернулась настоящая борьба и ситуация может измениться в любой момент.
Где - то в далеке маячат процессоры Cyrics, которые существуют на Российском рынке достаточно долгий период времени, но так и не смогли привлечь на свою сторону потребителей данного сектора рынка. Никаких симпатий и антипатий эти процессоры не вызывают, да и вообще, мало кто из рядовых пользователей может сказать что-либо вразумительное о процессорах этой фирмы.
Ну и совершенной экзотикой на этом фоне выглядяят процессоры PowerPC, у которых все же есть настоящие приверженцы пользующиеся наследием Macintosh и ни в коем случае не собирающиеся менять процесоры этой серии на что-то более рапрстраненное.
Нововведения чаще всего привносят производители Intel, но в последнее время
AMD не остаются в стороне от этого вопроса.
На мой взгляд у AMD большой потенциал и эта фирма еще заявит о себе в недалеком будущем. Да и Intel все же будет диктовать условия в большей или меньшей степени. А у фирмы VIA, на мой взгляд, будущее выглядит довольно туманным. Скажет ли она свое веское слово, покажет время.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
