Нм: все только начинается
Евгений Патий
"Экспресс Электроника"
В полном соответствии с графиком компания Intel объявила о достижении следующей ступени производственного процесса: теперь процессорный гигант имеет возможность выпускать продукты, изготовленные с применением нормы 45 нм. Этот техпроцесс отличается от своего предшественника, 65 нм, и заслуживает пристального внимания. Начнем с того, что основные тезисы 45-нм норм Intel опубликовала еще в ноябре 2003 года и тогда же указала срок внедрения - начало 2007-го.
Традиционно для отладки нового техпроцесса Intel задействует микросхемы памяти SRAM. Не отошла компания от своего правила и на этот раз. Более того, на руках у инженеров Intel уже имеется работающий процессор Penryn, изготовленный по новой технологии, на котором удалось успешно запустить все современные операционные системы, включая Windows Vista.
Для начала приведем некоторые факты, чтобы читатель смог сопоставить: 45 нм — это много или мало? Так, первый транзистор, созданный исследователями Bell Labs в 1947 году, помещался на ладони, в то время как новый 45-нм транзистор Intel в 400 раз меньше красной кровяной клетки человека. И если бы удалось в такой же степени, как транзисторы, уменьшить жилой дом, мы не смогли бы разглядеть его невооруженным глазом. Увидеть 45-нм транзистор можно только при помощи самого современного микроскопа. Такой транзистор, входящий в состав готовящегося к выпуску процессора нового поколения с кодовым названием Penryn, будет примерно в миллион раз дешевле, чем транзистор образца 1968 года. И если бы цены на автомобили упали пропорционально, сегодня новый автомобиль стоил бы около 1 цента. 45-нм транзистор способен включаться и выключаться примерно 300 млрд раз в секунду. За время, необходимое ему для включения или выключения, луч света проходит меньше 2,5 мм.
С выпуском новой нормы Intel в очередной раз подчеркнула справедливость закона Мура, который, по мнению компании, не потерял своей актуальности, хотя его и пытаются похоронить уже не первый год (честно говоря, теперь он выглядит скорее не как закон, а как своеобразная линия эволюции, которой стараются придерживаться).
Прежде чем начать предметный разговор о 45 нм и примененных в нем новшествах, нелишне освежить в памяти некоторые тезисы, имеющие отношение к актуальным сегодня технологическим нормам 65 нм по версии Intel.
Процесс 65 нм имеет кодовое обозначение P1264. Нельзя сказать, что его своевременное внедрение далось инженерам Intel легко — переход на новые технологические нормы сопровождала масса трудностей. Во-первых, требовалось использовать технологию «напряженного кремния» (strained silicon) второго поколения, во-вторых — новые диэлектрики low-k и медные межтранзисторные соединения. Кроме того, техпроцесс 65 нм разрабатывался с помощью существующего литографического оборудования, которое применялось и при внедрении предыдущего техпроцесса, 90 нм. А для перехода на более тонкий процесс изготовления полупроводниковых элементов пришлось прибегнуть к технологии фазового сдвига фотографических масок. На этом фоне два основных новшества, появившихся в технологии 45 нм, выглядят едва ли не революцией — речь идет не о простом «измельчении» линейных размеров, а о внедрении диэлектрика high-k и о применении металлического затвора. Что дает благодатную почву для рассуждений на тему, каковы выгоды от новшеств и не окажется ли столь глубокое вмешательство в конструкцию транзистора неоправданным? Новый техпроцесс имеет обозначение P1266 — соблюдается четкая последовательность в наименованиях, в соответствии с которой технологический процесс 32 нм (2009 год) будет назван P1268, а 22 нм (2011-й) — P1270. Таким образом, как минимум до 2011 года нам гарантируют справедливость закона Мура. По сравнению с нормой 65 нм 45-нм прибор обусловливает возможность разместить на одинаковой площади вдвое большее количество транзисторов — в силу естественного уменьшения линейных размеров. При этом имеется 30%-ное уменьшение рассеиваемой мощности при переключении с одновременным 20%-ным увеличением скорости переключения транзистора. Кроме того, в пять раз сокращается ток утечки от истока к стоку и в десять — ток утечки сквозь затвор транзистора. По заявлению специалистов Intel, таких показателей невозможно было бы достичь без комплексного применения изолятора high-k и металлического затвора. Пожалуй, оба нововведения выглядят как одно из крупнейших достижений Intel в микроэлектронике, начиная с конца 1960-х годов, ведь все это время конструировались МОП-транзисторы с поликремниевым затвором.
На данном этапе развития технологий преследуются две цели: уменьшение токов утечки, ставших бичом современной микроэлектроники, и уменьшение времени переключения, что означает повышение быстродействия полупроводникового прибора.
Кроме того, в официальных материалах Intel имеется утверждение, что еще ни одна компания-чипмейкер не приблизилась к аналогичному уровню развития технологий, и до внедрения техпроцесса 32 нм или даже позднее Intel не ожидает присутствия на рынке конкурентов, располагающих технологиями с применением high-k-диэлектриков и металлических затворов. В этой связи справедливо считать, что с промышленным вводом 45-нм техпроцесса компания приложит все усилия для получения максимальной прибыли от чипов, изготовленных на базе этой технологии — принцип «куй железо, пока горячо» проявит себя однозначно. Упомянутый чип памяти SRAM, выполненный по нормам 45 нм, был создан год назад — в январе 2006-го, и имел следующие характеристики: емкость 153 Мбит, площадь чипа 119 мм2, количество транзисторов свыше 1 млрд (что в принципе несложно подсчитать, ведь одна ячейка памяти формируется при помощи шести транзисторов).
В очередной раз фазосдвигающие маски выступают в роли спасительной соломинки для Intel. Также в свое время компания заявила, что этап внедрения оборудования с длиной волны 157 нм вообще пропускает и продолжает производственный процесс на 193-нм сканерах. А ко времени перевода производственных мощностей на технологические нормы 32 нм Intel все-таки рассчитывает перейти на установки сверхглубокого ультрафиолета для «рисования» микросхем (Extreme UltraViolet) с длиной волны всего 13 нм. Хотя это утверждение не является стопроцентной истиной, так как сама Intel не исключает вероятности внедрения промежуточных процессов. Одно можно сказать точно: сегодня фотолитографические установки с длиной волны 157 нм не выпускаются большими сериями и стоят очень дорого — несколько десятков миллионов долларов за установку, вот почему компания поступила достаточно разумно, воспользовавшись отлаженным фазосдвигающим «фокусом». Хотелось бы сказать несколько слов о процессоре Penryn, который представляет собой чип семейства Core и содержит 410 млн транзисторов в версии для двух ядер и 820 млн — в четырехъядерном варианте. Вывод продукта на рынок ожидается во II квартале 2007 года, причем будет доступен полный модельный ряд процессоров — для портативных, настольных компьютеров, рабочих станций и серверов. Можно не сомневаться и в наличии версии для энтузиастов. Penryn содержит дополнительный набор инструкций SSE4 для работы с потоковыми данными, а также имеет более высокую тактовую частоту и объемы кэш-памяти, чем у нынешних процессоров Core 2. В настоящее время компания заявляет о трех предприятиях, на которых будут производиться чипы с использованием 300-мм кремниевых пластин и техпроцесса 45 нм, — это традиционно авангардная фабрика D1D (Орегон, США), Fab32 в Аризоне (там же) и строящаяся Fab28 в Израиле. Два первых предприятия начнут отгрузку чипов во II квартале 2007 года, а Fab28 — в I квартале 2008-го. Несмотря на непростую политическую ситуацию на Ближнем Востоке, представители Intel настроены достаточно оптимистично и надеются, что никаких неожиданностей не произойдет и Fab28 будет пущена в строй согласно графику. Итак, сюрприз от Intel удался на славу.Хотя никто не сомневался, что и металлический затвор, и high-k-диэлектрик будут реализованы в новом техпроцессе. Лишь несколько настораживает самоуверенное утверждение о плачевном положении дел с новыми технологиями у чипмейкеров-конкурентов. Неужели нас ожидает полная пассивность в предстоящие два года, в течение которых Intel намерена снимать сливки с быстрых и не слишком греющихся процессоров, в то время как остальные будут косвенно бороться с токами утечки при помощи гигантских вентиляторов? На этот вопрос даст ответ ближайшее будущее, а пока — все только начинается.
Бита - "народные" и не очень
Валентин Седых
«Экспресс-Электроника», #116(7)/2004
С появлением полноценной 64-битной архитектуры IA-64 рынок серверов обрел нового лидера. Однако, несмотря на это, 32-битные решения не собираются сдавать своих позиций, радуя поклонников новыми расширениями. И потому вопрос, какой сегмент рынка достанется той или иной технологии, сегодня по-прежнему весьма актуален.
Статистика говорит, что порядка 80% всего рынка серверов сегодня принадлежит решениям на базе архитектуры х86. Естественно, рынок серверов с данной архитектурой самый перспективный, и рост продаж здесь один из самых высоких в индустрии, причем стабильный. Идиллию нарушил 64-битный процессор архитектуры х86 компании AMD, в результате и разработчики, и производители устремились к новым высотам. И вот здесь вопрос: какие же именно 64 бита наиболее актуальны? - зазвучал совершенно по-новому. В самом деле, в актуальности 64-битных вычислений сегодня мало кто сомневается, а вот дебаты о пути достижения "новой разрядности" ведутся в последнее время все активнее. И если одним идея эволюционного, "народного" перехода претит, в силу накладываемых ею ограничений, то другие уже успели "обжечься" на экономических аспектах внедрения беспрецедентной производительности. Да и на двух стульях не усидеть. По-видимому, именно этим и осложняется ситуация, ведь недавно главный идеолог "революционного" пути - компания Intel - изменила свою позицию, объявив о поддержке 64-битных регистров в серверных процессорах архитектуры х86 нового поколения (Nocona), которые вот-вот выйдут на рынок.
Ну а если посмотреть на рынок повнимательнее, не трудно увидеть еще ряд архитектур. Впрочем, их перспективы невелики. Достаточно сказать лишь, что многие компании, изначально слывшие приверженцами RISC-концепции, объявили о своих планах делать ставки на новые идеи, иными словами - на post-RISC-процессоры. Речь идет, в первую очередь, о компаниях Sun и HP, которые анонсировали новые RISC-процессоры для своих серверов, но говорить о каком бы то ни было качественном прогрессе этих архитектур не приходится.
Дело в том, что в новых процессорах предполагается не только использовать предыдущие шасси, но и включить в них все предыдущие разработки, за минимальным числом нововведений. Главная черта современных RISC-процессоров - двухъядерность - хотя и даст весьма ощутимый рост производительности, путь "идейного" развития названных архитектур вряд ли продлит. По сути, выпуск новых реализаций "старых" RISC-архитектур лишь подтверждает их близкую кончину. Кроме этого, HP - активный участник создания архитектуры IA-64, а Sun делает крупные ставки на процессоры AMD Opteron, отводя им главенствующую роль в спектре своих предложений на рынке решений среднего и нижнего ценовых диапазонов. Об архитектуре MIPS в последнее время тоже ничего конкретного не слышно. Компания SGI, ее владелец, сегодня (как и HP) предлагает немало решений на базе Intel Itanium 2, разрабатывая для последнего собственные наборы логики. В итоге из "старой гвардии" остается только IBM со своей архитектурой Power. Однако сфера ее применения - верхний сегмент серверного рынка и мейнфреймы, так что о какой-либо "массовости" речи не идет. Словом, в этой связи уместно лишь напомнить, что в 2003 году, ставшего рекордным для процессоров Intel Xeon и Itanium, доля мировых продаж серверов на базе архитектуры Intel впервые превысила долю серверных RISC-систем как по валу, так и в денежном выражении.
И ни битом меньше!
Итак, где же сегодня наиболее востребованы 64-битные платформы? На этот вопрос мы попытаемся ответить, обратившись к официальной информации производителей.
Конечно же, такая вычислительная мощность в первую очередь востребована в научных кругах. К примеру, серверы на базе процессора Intel Itanium 2 активно использует Институт вычислительной математики Российской академии наук (ИВМ РАН). Согласно оценкам специалистов института, новые компьютеры, тем более с учетом их кластеризации, способны сократить время, затрачиваемое на вычислительные расчеты, а также позволяют перейти к решению ранее недоступных задач. В ИВМ РАН применяется кластер с пиковой производительностью около 80 Гфлопс, который состоит из восьми двухпроцессорных вычислительных узлов rx2600 (изготовитель - HP) на базе процессора Itanium 2 с тактовой частотой 1,3 ГГц. Каждый узел располагает оперативной памятью емкостью 2 Гбайт и дисковой подсистемой емкостью 36 Гбайт. В качестве интерконнекта используется технология Myrinet2000.
Главной особенностью постановки и проведения научных разработок в институте является синтез математических и физических исследований. Продолжительность счета одного "модельного" года на однопроцессорной системе на базе Itanium 2 составляет двое суток. Таким образом, на один экспериментальный расчет на период до 100 лет затрачивается 200 суток реального времени. При использовании 16-процессорного кластера на базе Itanium 2, состоящего из восьми двухпроцессорных узлов, счет по распараллеленной версии программы дает ускорение примерно в 10 раз, то есть один столетний эксперимент может быть сосчитан примерно за 20 дней.
Другой пример, где использование систем на базе процессоров Intel Itanium 2 стало обычным явлением, - биллинговые системы операторов мобильной связи, а также энергетических и транспортных компаний. Самый свежий пример из этой области - телекоммуникационная компания "ПетерСтар", запустившая в эксплуатацию серверные системы на базе процессора Intel Itanium 2.
Обе системы оснащены четырьмя процессорами Intel Itanium 2 с тактовой частотой 1,5 ГГц и оперативной памятью объемом 8 Гбайт, а также дисковыми подсистемами емкостью 3x73 Гбайт и 2x73 Гбайт соответственно. Они были поставлены компанией "АМТЭЛ". По словам директора отдела информационных технологий компании "ПетерСтар" Александра Федотова, "платформа на базе Itanium 2 удовлетворяет самым современным требованиям, предъявляемым к аппаратному обеспечению телекоммуникационной компании: демонстрирует высокие показатели стабильности и надежности работы, что особенно важно для операторов связи, реализующих услуги семь дней в неделю 24 часа в сутки, обладает отличной масштабируемостью. Данная платформа может быть использована и как сервер баз данных (Oracle), и как сервер приложений". Третья группа заказчиков, для которой 64-битные вычисления наиболее востребованы, - финансовые учреждения. Например, недавно Альфа-Банк интегрировал в свою IТ-инфраструктуру платформу на базе процессора Intel Itanium 2. По словам представителей компании, внедрение серверов на основе Itanium 2 позволило ликвидировать проблемы, возникшие в банке в связи с резко возросшими требованиями к работе критически важных финансовых приложений, и достигнуть при этом значительной экономии средств. Являясь крупной многофилиальной структурой, Альфа-Банк располагает мощной IТ-службой, выполняющей функции поддержки всех бизнес-процессов банка. Одной из базовых систем управления инвестиционными потоками Альфа-Банка является профессиональная система OPICS, разработанная английской компанией Misys. Изначально OPICS была построена на основе СУБД MS SQL2000, ОС MS Windows Server 2000 и поддерживалась двумя четырехпроцессорными серверами на базе Intel Xeon. Рост инвестиционного бизнеса банка привел к тому, что система в имеющейся конфигурации перестала справляться с возрастающей нагрузкой: задержки в обслуживании пользователей временами достигали критической отметки, и это нужно было исключить.
Анализ ситуации показал, что узким местом системы является не собственно производительность процессоров, а ограничения, присущие 32-разрядной архитектуре в части подсистемы памяти, не позволяющей эффективно использовать больше 4 Гбайт адресного пространства сервера. Объем базы данных системы превышал 9 Гбайт, ее использование было весьма интенсивным, что приводило к критической загрузке подсистемы ввода-вывода и, как следствие, к снижению общей производительности комплекса. В итоге Альфа-Банк принял решение о закупке кластера из двух четырехпроцессорных серверов HP rx5670 на базе Itanium 2 с тактовой частотой 1,3 ГГц и 3 Мбайт кэш-памяти L3 (объем оперативной памяти - 12 Гбайт). Это решение позволило банку обеспечить необходимый уровень надежности и отказоустойчивости системы, а также достаточный запас масштабирования при прогнозируемом возрастании нагрузки. Конечно, эти примеры лишь небольшая часть, они описывают решения распространенных проблем. На сегодняшний момент в России в стадии реализации находятся свыше 60 крупномасштабных проектов по внедрению высокопроизводительных серверных систем на базе процессора Intel Itanium 2.
Плюс-минус 32 бита
Существуют диаметрально противоположные взгляды на варианты миграции к 64 битам, и до консенсуса, особенно в масштабах всей отрасли, еще очень далеко. К примеру, Олег Изумрудов, директор по развитию бизнеса MaxSelect считает, что, несмотря на ряд положительных результатов внедрения Intel Itanium 2, в том числе и на отечественных предприятиях, системы на базе 64-разрядной архитектуры Intel не популярны в России. "Причин здесь несколько, - говорит он, - первая - это неудачный опыт с первым поколением чипов, семейством Itanium. Крайне низкая производительность, программная эмуляция 32-битного режима и совершенно неадекватная стоимость обусловили неудачу Intel. Второе поколение обещает стать более удачным шагом Intel на 64-битном поле. Но пока говорить об этом рано. В тоже время AMD Opteron является более продуманным решением (прежде всего, из-за аппаратной совместимости с громадным количеством существующего программного обеспечения и одновременно превосходящей производительностью в грядущих 64-битных приложениях). Мы вывели на рынок серию серверов Advantage на базе процессоров AMD Opteron 2xx - это 1U-решения, предназначенные для монтажа в стандартные стойки. В новой серии Solo мы представили 5U-решения класса Pedestal, c великолепной масштабируемостью и возможностью монтажа в стандартные стойки 19 дюймов. Так же мы планируем представить серверы форм-фактора 2U. На наш взгляд, это весьма перспективные решения, которые обеспечат заказчику максимальную производительность на всем спектре задач уже сегодня и не потребуют дополнительных инвестиций при переходе к 64-битным приложениям". По мнению Олега Изумрудова, уникальность архитектуры AMD64 (x86-64) в том, что она обеспечивает плавный переход к формату 64-битных вычислений, при этом сразу используется вся текущая программная база, и в ближайшей перспективе на одном сервере смогут одновременно выполняться как существующие 32-битные приложения, так и 64-битные. "Продуманность серверной архитектуры AMD, ее масштабируемость, внушает оптимизм касательно перспектив платформы AMD64 в целом", - резюмирует он.
Впрочем, не будем забывать: на рынке серверов, особенно среди систем среднего и высокого уровня, репутация производителя - главенствующий фактор при выборе решения. И здесь, несмотря на все инженерные и технологические достоинства, компания AMD для многих остается не более чем "новичком". Однако после того как серверы Sun перешли в нижнем и среднем ценовых сегментах на процессоры линейки Opteron, для компании AMD открылась дорога к вершинам А-бренд. Ведь сегодня даже Dell - важнейший партнер Intel - в частном порядке предлагает своим клиентам серверы на базе Opteron. Есть серверные решения на базе процессоров AMD и в линейках компаний IBM и HP. Что уж тут говорить об отечественных производителях? Например, Дмитрий Гриневич, технический директор ЗАО ТРИНИТИ считает, что перспективы серверной платформы AMD достаточно высоки, так как в силу русского менталитета хочется получить как можно больше, потратив как можно меньше. "Я не склонен прогнозировать скачкообразный рост продаж AMD Opteron, пока не буду уверен в высокой надежности таких систем и пока в нашей компании не появится серийного производства, - говорит он. - Естественно, от таких заказов мы отказываться не будем, но предупредим всех заказчиков о возможных проблемах".
недавно сделал шаг навстречу
Intel Itanium 2 недавно сделал шаг навстречу 32-битным приложениям. Речь идет о новой программной надстройке IA-32 Execution Layer, которая пока доступна только для ОС Microsoft Windows Server 2003 64-bit Edition и Linux Red Hat Enterprise. Последняя призвана обеспечить нормальную работу старых или нересурсоемких приложений (антивирусные программы, сервисные утилиты, офисные приложения) на платформе Intel Itanium 2. По данным разработчика, в его 64-битных процессорах изначально была реализована возможность корректной работы с 32-битным приложениями, но так уж случилось, что программная среда для организации этого режима - IA-32 Execution Layer - появилась только сейчас, но уже доступна для свободной загрузки. Принцип ее работы прост. После установки модуля IA-32 Execution Layer, приложения, откомпилированные для выполнения на 32-разрядных процессорах, выполняются на Itanium 2 привычным образом, демонстрируя при этом нормальную производительность. По данным Intel, сегодня уровень скорости обработки 32-битных задач на Itanium 2 1,5 ГГц при использовании IA-32 Execution Layer приблизительно соответствует таковому для Xeon MP 1,5 ГГц, чего согласитесь, вполне достаточно для круга задач, на который ориентирована программная надстройка.
Вопросы производительности
Как верно подметил технический директор DESTEN Computers Игорь Слепцов, хотя процессор AMD Opteron имеет 64-разрядную архитектуру, конкурентами данного процессора являются процессоры Intel Xeon, а не семейство Itanium: "Именно поэтому процессор Itanium 2 - продукт нишевый, в то время как Opteron - массовый, а значит, сравнивать уровень их производительности просто нелепо. Разумеется, провести измерения скорости обработки тех или иных видов вычислений, конечно же, можно, но что это даст? И AMD Opteron, и Intel Itanium 2 сегодня находятся на той стадии развития, что говорить о стабильном положении обеих платформ не приходится. Обе они пока еще молоды, методы их продвижения на рынок существенно разняться, да и сама ситуация на рынке подталкивает производителей действовать активно и агрессивно. Как следствие, проведенное нами стандартное тестирование покажет скорее "направление ветра" на рынке серверов, нежели реальную "метеорологическую сводку". Ведь если взять любую классическую серверную 64-битную архитектуру, которая годами доводилась разработчиками буквально до совершенства (подсистема памяти, принципы мультипроцессорного взаимодействия, оптимизация формата команд и т. д.), то, зная различия между разными поколениями решений на ее базе, можно с высокой вероятностью говорить о размере прироста быстродействия одного решения относительно другого. Но давайте обратимся к сравнению результатов быстродействия процессоров Itanium и Itanium 2, и вы сразу поймете, что не уместно сравнивать не только "неконкурентов", но и, казалось бы, родственные процессоры, разница между которыми "потянет" на новое маркетинговое имя.
Впрочем, от сравнения общепринятых показателей быстродействия мы все же не смогли отказаться, хотя и заранее знали, что выигрыш от использования post-RISC-архитектуры проявляется в расчетах, интенсивно использующих операции с плавающей точкой".
"По результатам наших внутренних испытаний, - утверждает Олег Кукушкин, управляющий директор группы компаний Arbyte, - системы на базе AMD Opteron не могут даже близко подойти к тому, что удается получить от Intel Itanium в инженерных и геофизических расчетах.
Однако системы на Intel Itanium очень критичны к тому, насколько тщательно проведена оптимизация программного кода под IA-64". Подтверждают это и испытания, проведенные независимыми экспертами мирового уровня, в профессионализме которых сомневаться не приходится. Так, Совет инженерных и физических наук Великобритании (Engineering and Physical Sciences Research - ERSRC) провел тестирование базовых широкодоступных образцов вычислительной техники, выполненных лидерами IТ-рынка. В качестве тестовых задач применялись числовые расчеты задач молекулярной динамики методом Монте-Карло, а также решения многомерных нелинейных уравнений. При этом за "единицу вычислительной мощности" была выбрана Unix-система IBM pServer 690 (Power 4+ 1,3 ГГц). Измерения показали, что сегодня наиболее мощным из широкодоступных коммерческих систем является сервер HP Integrity RX5670 на базе Itanium 2 1,5 ГГц, продемонстрировавший производительность на уровне 1,7 относительно точки отсчета. Другие системы на базе Itanium 2 с меньшими частотами также не опускались в рейтингах тестирования ниже 1,4. Что касается системы на базе процессоров Opteron 848 (2,2 ГГц), ее производительность составила 1,28 относительно IBM pServer 690. Примерно на таком же уровне результаты системы IBM с использованием процессоров Pentium 4. Другой, весьма объективный пример превосходства "революционной" 64-битной архитектуры - тестирование обработки запросов по методике TPC (Transaction Processing Performance Council). В этом тесте преимущество систем на базе Intel Itanium 2 столь высоко, что в первой десятке конкурные решения просто отсутствуют. Итак, из всего сказанного можно сделать простой и лаконичный вывод. Если вам требуется беспрецедентная производительность, как говорится, любой ценой, можно смело обращаться к системам на базе Intel Itanium 2, благо проблем с программным обеспечением не будет. Аппаратная надежность решений Intel также не вызывает сомнений. А при необходимости обработки крупных объемов данных, выходящих за рамки возможностей (предел оперирования памяти 4 Гбайт) традиционной архитектуры х86 и ограничениях бюджета, следует обратить внимание на ее современные расширения.Тем более что и в решениях Intel вскоре появятся расширения х86-64, а значит, можно не беспокоиться и о репутации поставщика.
Материнская плата
Итак, мы уже отметили выше, материнская плата является основной платой современного ПК. В основе любой материнской платы лежит так называемый набор логики (или чипсет, кому как больше нравится). Чипсет представляет собой базовый набор микросхем, определяющий возможности и архитектуру материнской платы. Говоря простым языком, именно чипсет определяет то, какой процессор можно установить на материнскую плату, какой обьём и тип оперативной памяти будет поддерживать материнская плата и т.д.
Чипсет состоит из двух микросхем, которые называют южным и северным мостами. Северный мост по своей сути является связующим мостом и контролирует потоки данных различных шин. К нему подключены все основные шины компьютера: процессорная, шина оперативной памяти, графическая, шина соединения с южным мостом. Южный мост отвечает за периферийные устройства и различные внешние шины. Так, к нему подключены: слоты расширения, порты USB, IDE-контроллер, дополнительные IDE-, SATA-или FireWire-контроллеры. Двухчиповая архитектура является классической, однако не исключены и одночиповые решения. Большинство современных наборов логики представляет собой одночиповое решение, однако архитектуры, с точки зрения техники, это не меняет. В данном случае один чип сочетает в себе возможности и южного, и северного мостов, которые, в свою очередь, связаны между собой.
Современный набор логики без проблем может предложить все необходимые возможности: работа с современными процессорами, поддержка приличного объёма оперативной памяти, несколько каналов IDE, работа с Serial ATA жёсткими дисками, 8-10 портов USB для подключения внешних периферийных устройств. Некоторые чипсеты могут похвастаться такой возможностью, как создание RAID-массива.
Отдельно хочется отметить интегрированные наборы логики – чипсеты со встроенным графическим ядром. Как правило, на таких чипсетах проектируются бюджетные материнские платы, которые позволяют сэкономить средства за счёт встроенный видеокарты. Однако от такой системы не стоит ждать чудес в плане графической производительности.
Данные решения пригодны лишь для офисной работы, но никак не для компьютерных игр и развлечений. Как говорится, чудес не бывает – за всё нужно платить. Как мы уже отметили выше, основные возможности материнской платы определяются набором логики, однако зачастую производители материнских плат используют контроллеры и кодеки сторонних производителей – это особенно хорошо заметно в сегменте дорогостоящих Hi-End продуктов. Такой подход позволяет расширить функциональность материнской платы. Так, многие чипсеты не имеют поддержки IEEE 1394, который будет очень кстати в современном высокопроизводительном ПК, поэтому компании-производители устанавливают отдельный FireWire-контроллер. И это очень хорошо, что производитель материнской платы имеет возможность выпускать продукты для различного сегмента рынка – таким образом он может удовлетворить запросы даже самого требовательного клиента. В конечном итоге выигрываем мы – простые потребители. Вам нужна материнская плата с базовыми возможностями – у вас есть возможность приобрести недорогую плату от хорошего брэнда, в которой из дочерних контроллеров будут сеть и звук (этим набором оснащены практически все современные материнские платы : время диктует свои условия, и это – так называемый необходимый минимум дополнительных контроллеров для современного решения). Зачем переплачивать за лишние возможности, которыми вы никогда не будете пользоваться. Потребитель, которому нужны двойная гигабитная сеть и дополнительные SATA-и IDE RAID-контроллеры, выберет более дорогую и, соответственно, более функциональную материнскую плату – благо, такая возможность есть. Современные дополнительные кодеки, устанавливаемые в материнских платах, будь то SATA RAID-контроллер или дополнительная сеть, имеют довольно хорошее качество и отличные возможности. Исключение составляет звуковой контроллер, который в большинстве случаев представляет собой AC ’97 кодек. Зачастую у него страдает качество звукового тракта, однако, если вы не предъявляете серьёзных требований к звуку и у вас не предполагается профессиональной деятельности в этом направлении, этого решения хватит с лихвой.
Некоторые производители отказались от использования AC'97-кодеков, применяя вместо них дискретные топовые решения прошлых лет. В качестве примера можно привести материнскую плату MSI K 8 N Diamond, на которой используется дискретный чип Creative Sound Blaster Live 24-bit. Конечно, Sound Blaster Live 24-bit – не предел мечтания, и всё же чип значительно лучше, чем любое AC'97-решение. Стоит отметить, что такие решения встречаются, как правило, в топовых дорогостоящих материнских платах. В настоящее время материнские платы стандарта ATX (выбирать необходимо именно этот стандарт, ибо AT уже морально устарел) выпускаются в двух форматах: ATX и Mini ATX. Форм-фактор накладывает ограничения на размеры платы и, соответственно, на количество слотов, расположенных на материнской плате. Современная материнская плата формата ATX обладает примерно следующим набором слотов: 2-4 слота для установки модулей памяти, один слот графической шины AGP или PCI Express для установки видеокарты, 5-6 слотов шины PCI или 2-3 слота шины PCI и 2-4 слота шины PCI Express для установки дополнительных плат расширения (модем, ТВ-тюнер, сетевая карта). Выбор между ATX и Mini ATX должен основываться на ваших требованиях, предъявляемых к ПК. Определитесь, какие дополнительные устройства вы будете использовать? Модем, сетевую карту, звуковую карту, ТВ-тюнер? На основе этих данных будет несложно сделать выбор. Если ваш ПК не предполагает каких-либо дополнительных плат расширения, можно смело брать материнскую плату формата Mini ATX, сэкономив некоторую сумму. Думаем, что пояснять, почему Mini ATX плата стоит дешевле, чем полноразмерная ATX, не стоит – здесь и так всё ясно. Ни для кого не секрет, что аппаратные средства без программной составляющей – это просто груда железа. Материнская плата – не исключение, программной составляющей любой материнской платы является базовая система ввода–вывода BIOS. При помощи BIOS у вас есть возможность настраивать различные параметры вашей системы, например, быстродействие подсистемы памяти, включать и отключать различные дополнительные контроллеры и др.Мы не будем подробно останавливаться на этой теме, потому что это требует отдельного большого материала. Как известно, всё в нашем мире неидеально, и даже самые известные и качественные производители материнских плат склонны допускать ошибки в своих продуктах, решить которые может последующее обновление BIOS для той или иной материнской платы.
Наборы системной логики
Материнские платы для процессоров Athlon 64 и Sempron выпускаются на основе нескольких наборов логики таких производителей, как NVIDIA, VIA, ATI, SiS и Uli.
Начнём с чипсетов NVIDIA. На сегоднешний день на рынке материнских плат фигурируют чипсеты nForce 3-го и 4-го поколений.
Набор логики nForce 3 представляет собой одночиповое решение и имеет несколько модификаций: 150, 150 Pro, 250, 250 Pro и Ultra. Имеет смысл смотреть в сторону 250 Gb и Ultra-версий, т.к. все остальные уже морально устарели, да и их тяжело будет встретить в продаже, хотя это и не исключено. Итак, NVIDIA nForce 3 Ultra. Данный набор логики, в отличие от своих старых собратьев, поддерживает шину HyperTransport с частотой 1 ГГц. В продаже встречаются материнские платы на nForce 3 Ultra как с Socket 754, так и с Socket 939.
Материнские платы, в основу которых лёг чипсет nForce 3 Ultra, могут похвастаться гигабитным сетевым контроллером, восемью портами USB 2.0, двумя каналами Serial ATA с возможностью создания RAID-массивов. В качестве графического интерфейса используется AGP 8 x. Как видим, несмотря на возраст, возможности nForce 3 Ultra актуальны и на сегодняшний день. Учитывая привлекательные цены на материнские платы, основанные на nForce 3 Ultra, такое решение станет неплохим выбором. К NVIDIA nForce 3 Ultra стоит присмотреться небогатым потребителям, которые хотят собрать недорогой персональный компьютер на базе процессоров Sempron и младших Athlon 64.
Платформа AMD
На сегодняшний день на рынке информационных технологий различные компании предлагают большой ассортимент процессоров AMD. Сегодня компания AMD занимает лидирующие позиции на рынке микропроцессоров в России. Мы не берём в расчёт корпоративный рынок, обсуждая исключительно домашний – здесь AMD чувствует себя, как рыба в воде. Благодаря появлению 64-х битных процессоров Athlon 64 в 2003 году, AMD удалось снять с себя ярлык «вечно догоняющей своего главного конкурента – компанию Intel». Долгое время Intel не могла предложить процессор с сопоставимой архитектурой и ценой: зачастую центральный процессор Athlon 64 был дешевле и производительнее в определённых приложениях (например, в компьютерных играх) своего конкурента в лице Pentium 4, поэтому многие потребители, особенно рядовые граждане, покупающие ПК домой, отдали/отдают предпочтении именно продукции AMD.
Особенность архитектуры AMD 64, которая используется в процессорах Athlon 64 и новых Sempron (64-битных) позволяет работать как с 64-битными приложениями, так и с 32-битными – без потери быстродействия и работоспособности. Помимо этого, процессоры Athlon 64 располагают такой полезной технологией, как Cool'n'Quiet, которая позволяет снижать тактовую частоту и, соответственно, напряжение на процессоре в зависимости от решаемых задач в данный момент. Польза от Cool'n'Quiet очевидна – набор текста в Word не требует такого огромного количества вычислительной мощи, которое может предложить процессор Athlon 64, поэтому снижение тактовой частоты и напряжения благоприятно отразится на тепловыделении процессора.
На данный момент встречающиеся в продаже процессоры Athlon 64 основаны на нескольких ядрах: ClawHammer, SledgeHammer, NewCastle, Winchester, Venice и San Diego.
Процессор Athlon 64 на ядре ClawHammer морально устарел, поэтому рассматривать его в качестве покупки не стоит. На ядре NewCastle встречаются процессоры как для Socket 754, так и для Socket 939. Сокет накладывает определённые различия: так, процессоры Athlon 64 на ядре NewCastle для Socket 939 имеют двухканальный контроллер памяти DDR, в то время как их собрат для Socket 754 располагает лишь одноканальным.
Помимо этого, у данных процессоров различная частота шины Hyper-Transport: для версии Socket 939 она составляет 1 ГГц, а для Socket 754 – 800 МГц. Процессоры на ядре NewCastle производятся по 0,13-микронной технологии. Тактовая частота данных процессоров Athlon 64 колеблется в пределах от 2,2 до 2,4 ГГц. Ядро NewCastle предполагает кэш-память второго уровня обьёмом 512 KB. Ядро SledgeHammer используется в так называемых Hi-End процессорах – Athlon FX и Athlon 64 с рейтингом 4000+. Процессоры имеют двухканальный контроллер памяти и 1 Мбайт кэш-памяти второго уровня. Технология производства у SledgeHammer – 0,13 мкм, а шина Hyper-Transport имеет частоту в 1 ГГц. Процессоры работают на тактовых частотах от 2,2 до 2,6 ГГц. Процессоры Athlon 64, основанные на ядрах Winchester, Venice и San Diego, выпускаются исключительно для Socket 939, а значит, они имеют двухканальный контроллер памяти и частоту шины Hyper-Transport в 1 ГГц. Ядро Winchester производится по 0,13-микронной технологии и распологает кэш-памятью L2 обьёмом 512 кбайт. Тактовые частоты процессоров AMD Athlon 64, основанных на ядре Winchester, колеблются в диапазоне от 1,8 до 2,2 ГГц. Центральные процессоры Athlon 64 на ядре Venice во многом повторяют таковые на ядре Winchester – всё те же Socket 939, двухканальный контроллер памяти DDR, частоты шины Hyper-Transport 1 ГГц, кэш-память второго уровня обьёмом 512 кбайт. Однако есть и ряд особенностей: так, процессоры на ядре Venice выпускаются при помощи технологии так называемого «растянутого» кремния – Dual Stress Liner (DSL), который позволяет повысить скорость срабатывания транзисторов почти на четверть. Помимо этого, процессоры на ядре Venice поддерживают набор инструкций SSE3. Можно со всей уверенностью заявить, что процессоры Athlon 64, основанные на ядре Venice, являются первыми чипами от AMD, поддерживающими набор инструкций SSE3. Так же стоит отметить, что в ядре Venice была решена проблема работы контроллера памяти, которая присутствовала в Winchester. Так, при заполнении всех слотов DIMM материнской платы модулями памяти DDR400 контроллер памяти работал как DDR333.
К счастью это в прошлом, и Athlon 64 (Venice) без проблем работает с большим количеством модулей памяти. Рейтинг процессоров Athlon 64 на ядре Venice составляет 3000+, 3200+, 3500+ и 3800+, и, соответственно, частоты колеблются от 1,8 до 2,4 ГГц. Ядро San Diego является самым новым и прогрессивным для одноядерных процессоров AMD Athlon 64. В целом, это всё тот же Venice: двухканальный контроллер памяти, Hyper-Transport 1 ГГц, набор инструкций SSE3, однако процессор Athlon 64 на ядре San Diego стартует с рейтинга 4000+ (реальная тактовая частота – 2,4 ГГц) и имеет вдвое большую кэш-память (1 Мбайт) второго уровня, чем процессоры, основанные на ядре Venice. Особняком от процессоров Athlon 64 стоят двуядерные процессоры Athlon 64 X2. Семейство Athlon 64 X2 включает несколько моделей с рейтингами 4200+, 4400+, 4600+ и 4800+. Данные процессоры предназначены для установки в обычные Socket 939 материнские платы – главное, чтобы BIOS материнской платы поддерживал эти процессоры. Двуядерные процессоры Athlon 64 X2 так же, как и их одноядерные Athlon 64 собратья, имеют двухканальный контроллер памяти, шину HyperTransport с частотой до 1 ГГц и поддержку набора инструкций SSE3. В основе процессоров AMD Athlon 64 X2 используются ядра под кодовым названием Toledo и Manchester. Различия между процессорами заключается в обьёме кэш-памяти. Так, на ядре с кодовым именем Toledo строятся процессоры с рейтингами 4800+ и 4400+, они имеют два L2 кэша (на каждое из ядер) объёмом 1 Мбайт каждый. Их тактовые частоты составляют 2400 МГц для Athlon 64 X2 4800+ и 2200 МГц для Athlon 64 X2 4400+. Ядро Manchester использует процессоры с рейтингами 4200+ (2200 МГц) и 4600+ (2400 МГц), они отличаются от таковых Toledo вдвое меньшим объёмом кэш-памяти второго уровня – L2 кэш (на каждое из ядер) объёмом 512 кбайт каждый. Процессоры AMD Athlon 64 X2 позиционируются компанией AMD как решения для создания цифрового контента, т.е. для пользователей, которым важна многопоточность –возможность использования нескольких ресурсоёмких приложений одновременно. Выше мы рассмотрели процессоры Athlon 64 и Athlon 64 X2, которые предназначены для сегментов Mainstream, Gaming и Prosumer & Digital Media, однако не стоит забывать о таком масштабном и бюджетном сегменте, как Value – он очень популярен и востребован на российском рынке высоких технологий. Сегмент Value у AMD представлен бюджетными процессорами Sempron.
На сегодняшний день на нашем рынке можно встретить процессоры AMD Sempron, основанные на двух ядрах – Paris и Palermo. Процессоры на ядре Paris морально устарели, они выпускаются по 0,13-микронному технологическому процессу и встречаются исключительно в исполнении Socket 754.
Данные процессоры имеют одноканальный контроллер памяти и шину HyperTransport с частотой до 800 МГц. Главным отличием бюджетного процессора Sempron (Paris) от старшего брата Athlon 64 является отсутствие поддержки технологии AMD64, т.е., несмотря на архитектуру K8, Sempron на ядре Paris является 32-х битным процессором. Ко всему прочему, кеш-память второго уровня процессора Sempron (Paris) уменьшена до 256 кбайт по сравнению с 512 и 1024 кбайт у процессоров семейства Athlon 64. Мы не рекомендуем покупать морально устаревшие процессоры Sempron на ядре Paris – лучше обратить свой взор на ядро Palermo. Ядро Palermo в сравнении с Paris претерпело ряд изменений. Так, процессоры Sempron на ядре Palermo выпускаются с использованием 90-нм технологического процесса. Данное ядро выпускается достаточно давно и имеет ряд ревизий – D и E. Ревизия D морально устарела, поэтому обращать внимание на такие процессоры не стоит, а присмотреться можно к более современной и свежей ревизии E. Процессоры Sempron на ядре Palermo rev. E, так же как и процессоры Athlon 64 (Venice), выпускаются при помощи технологии так называемого «растянутого» кремния – Dual Stress Liner (DSL), который позволяет повысить скорость срабатывания транзисторов почти на четверть. Так же как и у старшего брата Athlon 64 (Venice), процессоры на ядре Palermo rev. E поддерживают набор инструкций SSE3. Стоит отметить, что бюджетная линейка процессоров Sempron на ядре Palermo rev. E лишена части кэш-памяти L2, поддержки 64-битных расширений и технологии Cool’n’Quiet. Однако Sempron (Palermo rev. E), как и его старший брат Athlon 64, имеет NX-бит. Назвать потерю Cool’n’Quiet невосполнимой – более чем баснословно. Несомненно, это утрата для оверклокера: отсутствие C' n' C есть невозможность понижения множителя, соответственно, и разгон процессора требует несколько иного подхода и качественной системной платы. Однако с появлением ядра Palermo ревизии E6 владельцы недорогих платформ получили прекрасный шанс приобщиться к 64-битности.
Так, процессоры Sempron, основанные на ядре Palermo rev. E6, поддерживают совместимость с архитектурой x86-64. Помимо этого, данные процессоры могут похвастаться поддержкой набора инструкций SSE3, NX-бита, технологии Cool'n'Quite. Таким образом, существенными отличиями процессоров Sempron (Palermo rev. E6) от Athlon 64 являются более ёмкая кэш-память второго уровня и более высокая частота HyperTransport у последнего. Процессоры Sempron (Palermo rev. E6) предназначены для установки в Socket 754 материнские платы, они имеют одноканальный контроллер памяти и шину HyperTransport с частотой 800 МГц. Рейтинг процессоров Sempron на ядре Palermo ревизии E6 составляет 2600+, 2800+, 3000+ и 3100+, и, соответственно, частоты колеблются от 1,6 до 1,8 ГГц. Процессоры Sempron для 939 сокета производятся компанией AMD достаточно давно, однако до недавнего времени они были недоступны. Дело в том, что Sempron’ы для Socket 939 производятся в относительно небольших количествах, поэтому их скупают крупные производители ПК. На данный момент в московских магазинах доступна всего одна модель процессора Sempron с рейтингом 3000+. Линейка процессоров AMD Sempron для Socket 939 достаточно обширна и включает процессоры с рейтингом от 3000+ до 3400+ и кэш-памятью второго уровня объемом 128 и 256 кбайт. Процессоры AMD Sempron для Socket 939 могут похвастаться полным набором технологий, присущих старшим собратьям в линейке Athlon 64: поддержка набора инструкций SSE3, технологии NX-бит и Cool'n'Quiet, а также поддержка 64-битных расширений AMD64.
 |
|
This Web server launched on February 24, 1997 Copyright © 1997-2000 CIT, © 2001-2009 CIT Forum |
|
|
| Внимание! Любой из материалов, опубликованных на этом сервере, не может быть воспроизведен в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Подробнее... |
|
Если Вы хотите приобрести новые полуприцепы от ведущих отечественных производителей, тогда мы рекомендуем Вам посетить автоцентр компании «РусБизнесАвто». |
Руководство по выбору процессоров AMD и материнских плат для них
Артём Семенков
Тестовая лаборатория Ferra
| Продолжение | Начало |
Артём Семенков
Тестовая лаборатория Ferra
Если нужно разобраться во всём многообразии процессоров Athlon 64 и понять, какую материнскую плату лучше купить под приглянувшийся процессор, то этот материал для вас. Мы постарались объяснить всё как можно более доступным языком, поэтому надеемся, что материал порадует как новичков, так и профессионалов.
Материнская плата (motherboard) – это основная плата в персональном компьютере, так называемый фундамент для построения ПК, поэтому к её выбору стоит отнестись очень серьёзно. Именно от материнской платы зависит производительность, стабильность и масштабируемость, то есть дальнейший апгрейд вашего компьютера, возможность установки более мощного процессора, большего количества памяти и так далее.
Двадцать первый век диктует свои условия – условия товарного изобилия, времена дефицита прошли безвозвратно. Сегодня практически любой компьютерный магазин может предложить огромный выбор товаров, включая большой ассортимент материнских плат. Рядовому потребителю достаточно сложно разобраться в этом огромном изобилии, а маркетинговые программы и рекламные лозунги вносят ещё больше неразберихи. Как известно, маркетинг – двигатель прогресса, и не всегда то, что «хорошо» в рекламном буклете, будет «хорошо» работать в вашем ПК. Сделать правильный выбор очень сложно. Надеемся, наш материал послужит грамотной рекомендацией при выборе материнской платы.
Для того, чтобы разобраться в вопросе выбора материнской платы, необходимо обладать некоторыми основными знаниями. Поэтому, прежде чем перейти к советам и каким-либо примерам, мы решили провести небольшой ликбез по материнским платам.
Выбор материнской платы
Всё вышеизложенное и есть те необходимые базовые знания, которые нужны для того, чтобы хоть немного вникнуть в вопрос выбора материнской платы.
От теоретической части материала мы переходим к непосредственному выбору материнской платы.
Для того, чтобы сузить круг выбора, нужно определиться с выбором процессора.
D Mark 2001 SE
В этом "правильном" синтетическом игровом тесте заметно преимущество процессоров от AMD. Хотя Pentium 4 3,06 и отстоял второе место, но его отрыв от Sempron 3100+ составил всего 0,5%.
Что касается интересующей нас дуэли, то Sempron 3100+ обошел Celeron D 335 на 16%.
В более новом 3D Mark
В более новом 3D Mark 2003, который активнее использует возможности DirectX 9, ситуация несколько другая: теперь Celeron D 335 опережает Sempron. Но ненамного (2%). Что касается "настоящих" процессоров, то они оба здесь ощутимо лидируют.
Начинается новый этап конкуренции производителей
Андрей Бондаренко, "Комиздат" Начинается новый этап конкуренции производителей процессоров в нижнем ценовом диапазоне. "Новый" — потому что процессоры от обоих производителей имеют новые наименования, Sempron и CeleronD. Недавно анонсированная линейка Sempron включает процессоры ценового диапазона от $70 до $150. Самые доступные из них — это процессоры для Socket A моделей Sempron 2200+, 2300+, 2400+, 2500+, 2600+, 2800+ и 3000+. Они базируются на ядре Athlon XP Thoroughbred. Частота системной шины для всех моделей — 166 МГц (333 — эффективная), кэш L2 — 256 Кб у всех моделей, кроме 3000+ (реальная тактовая частота этого процессора такая же, как и у Sempron 2800+, она составляет 2,0 ГГц — однако объем кэш-памяти второго уровня увеличен вдвое и достигает теперь 512 Кб).
Amd_vs_intel
Кодирование/декодирование видео
Скорость перекодирования видеофайлов измерялась с помощью фриварного Xmpeg 5.0.1 Build 5.0.8.82.
Xmpeg было позволено самому определить оптимальные параметры для процессора, аудиообработка была отключена. Все остальное — по умолчанию. В тесте процессор должен был, используя кодек Xvid 0.9.2, перекодировать VOB-видеофайл объемом 200 Мб в файл AVI.
Установки Xvid: режим кодера: 1 Pass — CBR; битрейт — 900 Кбит/с; преобразование происходит с наивысшим приоритетом.
О результатах
Есть хороший повод еще раз сказать, что в играх процессоры AMD быстрее?. Так же как еще раз можно констатировать, что при обработке потокового мультимедиа процессоры от Intel показывают значительно лучшие результаты.
В арифметике офисной и "общего назначения" дуэль Sempron 3100+ и Celeron D 335 закончилась вничью. Кстати, и цена у них тоже примерно одинаковая. Хотя, если учесть, что ПК начального уровня используется для обработки видео далеко не всеми, то в общем случае соотношение цена/производительность будет в пользу Sempron.
Что же касается сильных сторон Celeron D, то следует отметить доступность и надежность самой платформы Socket 478. А для самодеятельного сборщика, собирающего компьютер для себя, немаловажным моментом будет и время жизни платформы на рынке — ведь Socket 478 просуществует еще достаточно долго. Как и SocketА.
А вот попадет ли в разряд долгожителей Socket 754, сказать трудно. Слишком уж привлекателен Socket 939. К тому же уже все "по секрету" знают?, что в начале 2005 г. должны появиться процессоры Sempron для Socket 939. Предположительно это будут модели 3200+ и 3500+.
Общая производительность
Синтетический тест вычислительной производительности Benchmark Spec CPU2000 1.2, использованный для определения общей производительности, неплохо демонстрирует, в какой степени ПО использует процессор в популярных практических программах.
12 целочисленных тестов компилировалось с помощью Intel C++ 7.1 (с опцией -QxW) и MS Visual Studio. Тесты на вычисления с плавающей запятой выполнялись с помощью Intel Fortran 7.1
Производительность в играх
Производительность измерялась в следующих окружениях: под DirectX 8 в игре "Unreal Tournament 2003" в разрешениях 1024 x 768 и 1600 x 1200 и при глубине цвета 32 бита; под OpenGL 1.4 в игре "Quake III 1.32" в разрешениях 1024 x 768 и1600 x 1200 и при глубине цвета 32 бита.
Производительность в играх (синтетическая)
Производительность в DirectX 8 измерялась при разрешении 1024 x 768 и глубине цвета 32 бит с помощью 3D Mark 2001 SE. Прочие установки — по умолчанию.
Производительность в DirectX 9 измерялась с помощью 3D Mark 2003. Все параметры — аналогично предыдущему.
Quake III
Старенький "Квейк" по-прежнему остается в числе наиболее популярных игровых OpenGL-тестов. Во встроенном бенчмарке four.dm_68 победу вновь одержал Sempron.
Как при 1024 x 768, так и в разрешении 1600 x 1200, Sempron 3100+ обошел Celeron D 335 на 13%.
SPEC CPU2000, Official Run
В целочисленной арифметике Sempron на 10% быстрее, чем Celeron,— и на 13% медленнее его в арифметических операциях с плавающей запятой. Sempron вообще очень неплохо показал себя в этом тесте — по соотношению результатов с Athlon XP 3200+ видно, что блок FPU в процессорах семейства Athlon 64 более совершенен, чем в семействе Athlon XP.
Sysmark 2002 Pro
Очень популярный у производителей железа тест. К сожалению, платный — а посему среди пользователей не слишком распространенный.
В категории Office Productivity Sempron 3100+ оказался почти на 6% быстрее, чем Celeron D 335. Зато в категории Internet Content Creation Celeron D опережает Sempron на 7%.
И оба они уступают "настоящим" процессорам Athlon 64 3000+ и Pentium 4 3,06.
Тепловыделение
Если для "топовых" процессоров чрезмерная прожорливость еще простительна (все-таки человек в этом случае платит за скорость), то процессоры начального уровня просто обязаны быть экономичными. К тому же, на таких процессорах легче сделать тихие системы. Жена спит, компьютер работает — что еще нужно цифроманьяку? :)
На сегодня самый горячий парень среди процессоров начального уровня это Athlon XP 3000+ (рис. 1) с примерно 74 Вт потребляемой мощности; вплотную за ним идет Celeron D с 73 Вт. У Sempron максимальная теплоотдача — на уровне 62 Вт. Очень неплохо! Причем 62 Вт выдают как модели Socket A, так и наиболее заинтересовавший нас 3100+ (см. таблицу 3).
Тестовые платформы
Общими для всех процессоров были следующие характеристики платформ: ОЗУ — 2x512 Мб PC-400-DDR-SDRAM CL 2,5 (Corsair TWINX1024-3200LL); видеокарта — MSI Geforce FX 6800 GT (версия драйвера 61.34); HDD — Maxtor MaXLine III 250 Гб; операционная система — Windows XP Professional SP1a.
Память работала в двухканальном режиме везде, где это возможно (то есть одноканальным режимом довольствовались только Sempron 3100+ и Athlon 64 3000+).
Использовались следующие материнские платы: Socket A: MSI K7N2 (чипсет nVidia nForce2); Socket 478: ASUS P4C800 (чипсет Intel 875P); Socket 754: MSI K8T Neo (чипсет VIA K8T800).
Участники тестирования
В тестировании участвуют флагманы обоих новых линеек: Sempron 3100 + (1,8 ГГц) и Celeron D 335 (2,8 ГГц).
Кроме того, мы взяли близкие по рейтингам процессоры, позиционирующиеся как "производительные". Это Athlon XP 3200+ для Socket A, Athlon 64 3000+ для Socket 754 и Pentium 4 3,06 для Socket 478. Pentium 4 тестировался с включенным Hyperthreading (Celeron D, как и его предшественник, Hyperthreading не поддерживает).
неплохо выглядят во встроенном бенчмарке.
Процессоры от AMD традиционно "любят" эту активно использующую DirectX 8 игру — и, соответственно, неплохо выглядят во встроенном бенчмарке.
Xmpeg
В тесте процессор должен был перекодировать VOB-видеофайл объемом 200 Мб в файл AVI, используя кодек Xvid 0.9.2.
Celeron D 335 выполнил преобразование фильма на 17% быстрее, чем Sempron 3100+, и в общем зачете уступил только процессору Pentium 4 3,06.
К плюсам Sempron 3100+ можно записать то, что он перегнал в этой дисциплине Athlon XP 3200+.
Bensley: плацдарм Intel на серверном рынке
Евгений Патий
"Экспресс Электроника"
Сегодня позиции компании Intel на рынке серверов и высокопроизводительных рабочих станций можно назвать прочными лишь с большой натяжкой.
В то время как весь мир рукоплещет процессорам AMD Opteron и продуктам на их основе, Intel пытается выбраться из ямы, которую заблаговременно сама и выкопала: процессорная архитектура NetBurst оказалась вовсе не такой «долгоиграющей», как предполагалось. Всего два-три года назад Intel планировала беззаботно наращивать тактовую частоту чипов, обещая нам 10 ГГц, одновременно добиваясь соответствующей историческому моменту производительности. Казалось бы, к тому были все предпосылки: сверхдлинный конвейер, позволяющий долго поднимать тактовую частоту, тонкий техпроцесс, предоставляющий возможность уменьшить линейные размеры ядра и задействовать освободившуюся в пределах конструктива площадь под что-то полезное, например кэш-память. Но в итоге случилось то, что случилось: локомотив NetBurst на полном ходу въехал в тупик под названием «рассеиваемое тепло вследствие высокой потребляемой мощности, в свою очередь обусловленной высокой тактовой частотой». Как говорится, конечная станция — пассажиров просят покинуть вагоны.
Серверные процессоры на базе архитектуры NetBurst имели достаточно низкое соотношение «производительность — частота», и для того, чтобы исправить положение, требовалось оперировать в области высоких тактовых частот. На подобных скоростях чипам необходимо больше электроэнергии, которая частично используется для работы самого процессора, но львиная ее доля «съедается» токами утечки, что приводит к колоссальному тепловыделению. Intel приложила огромные усилия для выправления положения, и последние модели процессоров Xeon весьма близки к приемлемому балансу между производительностью и тепло выделением.
Подобные низкоуровневые проблемы усугубились архитектурной зависимостью от разделяемой системной шины FSB, использующейся фактически для всех коммуникаций между процессором и остальными компонентами системы.
AMD изначально не имела технической возможности «торговать мегагерцами», поэтому вынуждена была искать другие пути повышения производительности, что в итоге дало самые благоприятные результаты. Хотя и появлялись чисто маркетинговые идеи, например внедрение так называемого процессорного рейтинга, позволяющего изображать на процессоре красивые цифры, призванные заинтересовать клиента.
Intel же пришлось радикально пересмотреть свои планы. Стало понятно, что далее «взбадривать антидепрессантами» NetBurst совершенно бессмысленно: компания в один момент отказалась от прежних убеждений и объявила, что тактовая частота вовсе не панацея от всех бед. В конечном итоге, цель — производительность, а уж какими путями она достигается, в принципе, клиента волновать не должно.
Проблема удивительно схожа с той, что возникла более ста лет назад перед инженерами-механиками, занимавшимися разработкой двигателей внутреннего сгорания. В какой-то момент оказалось: крайне тяжело, невыгодно и утомительно пытаться увеличить мощность одноцилиндрового мотора, но стоит добавить один, два, десять цилиндров, как происходит самое настоящее чудо. Абсолютно аналогично поступили и инженеры-микроэлектронщики, добавив к одному процессорному ядру второе.
Этот факт ознаменовал новую эру в разработке процессоров, и не следует думать, будто ничего, кроме производительности, не изменилось. Когда-то мотористам пришлось немало попотеть, чтобы заставить два и более цилиндров работать согласованно, у электронщиков же проблема выглядит несколько иначе. Вернее, даже не у электронщиков, они-то как раз выполнили задачу на «отлично»: оба ядра идеально работают в рамках одного процессора. Но ощутимый прирост от использования многоядерной конфигурации можно получить лишь в одном случае: если программное обеспечение умеет работать в новых условиях, то есть оптимизировано для выполнения задач на нескольких ядрах (или нескольких процессорах, в данном случае не суть важно).
Еще со времен продвижения «псевдомногопроцессорности» Hyper-Threading с высоких трибун раздаются призывы оптимизировать и еще раз оптимизировать.
Хотя отмечается, что можно и не слишком усердствовать, так как польза от нескольких ядер будет все равно. Якобы современные операционные системы (в частности, Windows и различные версии Linux) изначально способны работать с несколькими процессорами, и даже если конкретная программа не оптимизирована, то система в целом будет действовать быстрее за счет того, что ОС загрузит «лишнее» ядро какими-то своими сервисами.
Так родилась архитектура Intel Core — несколько ядер в одном чипе. Intel возлагает на нее огромные надежды, да и, собственно, больше надеяться попросту не на что. Даже если со временем выяснится, что Core не столь хороша, как ожидалось, Intel обладает мощными финансовыми и маркетинговыми возможностями для того, чтобы повернуть ситуацию в свою пользу. Как часто мы бывали свидетелями подобного! Лишь спустя годы в кулуарах критиковали специалистов Intel за былые разработки, но в момент актуальности подобных достижений критики попросту не может быть, потому что не может быть никогда.
Таблица. Характеристики чипов нового семейства Утвердившаяся тенденция Intel продвигать не отдельные процессоры и чипсеты, а готовые платформы, должна стать еще одним козырем в нелегком бизнесе. С точки зрения удобства и стабильности клиенту гораздо выгоднее получить гарантированно работающий набор компонентов, тщательно проверенный специалистами Intel. Разумеется, набор обязан отвечать текущим требованиям производительности и обладать какими-то актуальными возможностями. Этот подход был неоднократно испытан компанией (платформы Centrino и Viiv), поэтому можно сказать, что опыт накоплен богатый. За одним лишь исключением: готовой серверной платформы до недавнего времени не существовало.
Сегодня Intel пытается вернуть былые заслуги на рынке серверов и высокопроизводительных рабочих станций, для которого ранее предназначались процессоры Xeon. Компания собирается сделать это с помощью нового семейства продуктов, призванных превзойти Opteron во всех отношениях.
Первенцем стала двухпроцессорная серверная платформа под названием Bensley.
Основными компонентами Bensley к моменту анонса выступают наборы системной логики с кодовыми именами Blackford (для серверов), Green Creek (рабочие станции), Blackford-VS (урезанная версия Blackford, позиционируется для low-end-серверов) и два процессора — Dempsey и Woodcrest. Как заявляет сама Intel, чипы Woodcrest и Dempsey, спроектированные с учетом архитектуры Intel Core, демонстрируют большую производительность и гораздо более низкое энергопотребление (а значит, и тепловыделение), чем последние образцы процессоров Xeon на основе архитектуры NetBurst. Отметим небезынтересный факт: если ранее Intel тщательно скрывала кодовые имена своих продуктов, то в последнее время охотно называет их еще на этапе бумажного проектирования. Явный маркетинговый ход, поскольку клиента интересует продукт как таковой, а не его кодовое имя, пока не существует еще даже опытных образцов.
Но как все знают, кодовые имена обладают неким флером романтизма, не имеющего ничего общего с названием процессора, выпущенного в продажу. Так, «Демпси» и «Вудкрест» стали скучными Dual-Core Intel Xeon Processor 5000 и Dual-Core Intel Xeon Processor 5100 соответственно, причем последний, судя по заявлениям Intel, обеспечивает рост производительности до 135% и уменьшение потребления энергии до 40%.
Проектная мощность (Thermal Design Point — TDP) самой быстрой модели составляет 130 Вт, у остальных 65–95 Вт. В III квартале 2006 года появится еще более низковольтная версия с частотой 2,33 ГГц и TDP всего 40 Вт.
Intel полагает, что чипы нового семейства станут одними из самых продаваемых продуктов в ее истории. Цена на них составит от $209 до $851 в партиях по 1000 шт.
Аналогично и с маркировкой чипсетов. Blackford превратился в 5000P, Green Creek — в 5000X, Blackford-VS отныне стал 5000V. Наборы логики построены по традиционной двухчиповой схеме «северный мост — южный мост», которые у Intel называются Memory Controller Hub (MCH) и I/O Controller Hub (ICH). Применительно к чипсетам Bensley MCH — это микросхема Intel 5000P/X/V, ICH — общий для всех трех вариантов ESB2 Intel 6321. ESB расшифровывается как Enterprise South Bridge. Для поддержки интерфейса PCI-X на материнской плате может быть распаян дополнительный чип PXH Intel 6700, который представляет собой мост между PCI-E и PCI-X.
Связь между микросхемами MCH и ICH происходит посредством интерфейсов PCI-E (x8 или x8, в зависимости от модификации MCH) и ESI (x4). Каждый из двух основных компонентов чипсета содержит большое количество разнообразных нововведений, преследующих, по большому счету, одну-единственную цель: противостоять AMD Opteron, с его встроенным контроллером памяти, и шине HyperTransport.
Кстати, из частной беседы с представителями Intel стало известно, что в обозримом будущем, скорее всего, и Intel вплотную займется таким элегантным и эффективным решением, каким является интеграция в процессор контроллера памяти. Проблема в том, что сейчас, по словам специалистов корпорации, еще «не время», так как пока нет четко утвержденного интерфейса памяти, собирающегося стать стандартом де-факто на многие годы. Все знают, как AMD лихо интегрировала контроллер памяти DDR и сколько времени понадобилось для того, чтобы получить решение с поддержкой памяти DDR2, — на уровне процессора такая рокировка на порядки сложнее, чем на уровне северного моста набора логики.
И пока что Intel приходится заниматься альтернативными изобретениями, часть из которых оказалась воплощенной в чипсетах платформы Bensley.
Северный мост в наборах логики 5000P/X/V имеет два независимых канала DBI для связи с процессорами, а также варьирующее количество шин PCI-E и каналов памяти Fully-Buffered DIMM (FB-DIMM), в зависимости от которых происходит позиционирование чипсета.
Так, наиболее мощный MCH у Intel 5000P обладает четырьмя каналами памяти, что позволяет ограничить максимальный объем на уровне 64 Гбайт, трех шин PCI-E x8 и интерфейса ESI x4. MCH для рынка высокопроизводительных рабочих станций 5000X также содержит четыре канала FB-DIMM (максимальный объем памяти 64 Гбайт), но при этом одну шину PCI-E x16, одну шину PCI-E x8 и один интерфейс ESI x4.
Самая урезанная вариация 5000V для дешевых серверных решений имеет лишь два канала FBDIMM (16 Гбайт памяти максимум), две шины PCI-E x4 и интерфейс ESI x4.
В отличие от 5000P и 5000V чипсет 5000Х имеет дополнительную кэш-память третьего уровня объемом 12 Мбайт — этот модуль носит название Snoop-filter. Данная кэш-память является разделяемой для двух процессоров, и предназначение ее достаточно прозрачно. Для рабочей станции зачастую очень важно время отклика системы, поэтому мощная буферизация данных в таком случае необходима как воздух. Роль буфера играет Snoop-filter (к нему оба процессора обращаются по необходимости). Кэш-память третьего уровня позволяет существенно снизить задержки и выиграть время, когда первый процессор обращается к ячейкам памяти, данные из которых не записаны в его встроенном кэше, но второй уже считывал эти ячейки, и содержимое их, естественно, занесено в память Snoop-filter. В этом случае данные извлекаются из него без обращения к памяти, на что требуется значительно меньше времени.
Как уже отмечалось, один из интерфейсов PCI-E x4 или х8, а также ESI x4 используются для связи MCH и ICH. Остальные свободные каналы PCI-E задействуются для подключения различной периферии, главным образом той, которая требует скоростных подключений и высоких пропускных способностей, — контроллеры Serial ATA или Serial Attached SCSI. В MCH 5000X одна шина PCI x16 применяется для подключения производительного видеоадаптера.
Если после разводки периферийных подключений остаются свободные каналы, они задействуются для использования с внешними контроллерами, а также для связи с мостом PCI-E — PCI-X.
Южный мост, он же ICH, ESB2 Intel 6321, оснащен полным комплектом современных интерфейсов. Сюда входят два интегрированных контроллера Gigabit Ethernet, которые чаще всего пременяются не как раздельные сетевые интерфейсы, а «в упряжке», для создания одного виртуального сетевого интерфейса с удвоенной пропускной способностью, если это позволяют средства операционной системы, хотя сегодня, пожалуй, сдваивать сетевые карты умеют все мало-мальски современные серверные ОС.
Весьма интересна память FB-DIMM (Fully- Buffered DIMM, полностью буферизованный DIMM), c которой работают MCH 5000P/X/V. Каждый модуль памяти оснащен специальным буферным чипом, обеспечивающим последовательную связь по протоколу «точка-точка» между контроллером памяти в чипсете и каждым установленным модулем. Если в традиционных (небуферных) системах нагрузка на контроллер памяти с установкой каждой новой планки оперативной памяти увеличивалась, то FB-DIMM позволяет организовать более глубокую очередь. Кроме того, разводка линий для памяти FB-DIMM на системных платах выглядит очень несложной.
Немаловажная особенность — возможность зеркалировать оперативную память. Хотя контроллер памяти чипсетов 5000P/X/V поддерживает четырехканальную работу, каналы можно разбить на две пары, причем вторая пара способна зеркалировать первую. Таким образом, получаем полный аналог массива RAID 1 в оперативной памяти — надежность в ущерб объему.
Необходимо упомянуть о функции posted CAS, позволяющей активировать импульс CAS раньше положенного времени в традиционных конфигурациях. Добавится функция теплового мониторинга, которая будет включать троттлинг памяти после достижения определенного температурного порога чипа (чипы памяти на планках FB-DIMM достаточно сильно греются).
После успешного решения проблем с тепловыделением процессора придется переключаться на память.
MCH 5000P/X/V поддерживает горячую замену модулей DIMM. В результате администраторы могут заменять модули DIMM, если сервер использует описанное выше зеркалирование.
Очень важное нововведение реализовано в технологии I/O AT (In/Out Acceleration Technology, технология ускорения ввода-вывода). Это сугубо сетевая возможность, и заключается она в аппаратной обработке потока данных, поступающих по протоколу TCP/IP. C повышением скоростей передачи данных и пропускных способностей каналов проблема обработки потока встает с угрожающей очевидностью. Для сравнения: программный роутинг трех потоков со смехотворной сегодня скоростью 100 Мбит/с способен загрузить на 100% такой достаточно неслабый процессор, как Pentium III 700 МГц. Что уж говорить об 1 Гбит/с и тем более о 10 Гбит/с!
Все дело в том, что кадры протокола TCP/IP содержат большое количество служебной информации, которую приходится обрабатывать либо сетевому контроллеру (если он способен это делать на аппаратном уровне), либо центральному процессору — в итоге при обработке потока задействованы оба компонента, но в различных аппаратных конфигурациях баланс распределения обязанностей различен. I/O AT призвана взять большую часть функций обсчета потока на себя, предоставляя процессору возможность заниматься чем-то более полезным. Фактически I/O AT позволяет сетевому контроллеру записывать данные непосредственно в оперативную память.
В заключение необходимо сказать об основных компонентах новой серверной платформы — процессорах. И здесь-то становится заметно, что Bensley никак не может считаться платформой полностью нового поколения, поскольку поддерживает процессоры как на основе NetBurst, так и Intel Core. Отсюда вывод: Bensley — переходной этап. В связи с этим не ясно, почему Intel рассчитывает на максимальные продажи именно Bensley.
Intel Xeon 5000 (Dempsey) изготавливается с применением техпроцесса 65 нм и содержит два ядра на основе NetBurst.
Оба ядра оснащены собственными модулями кэш-памяти второго уровня, по 2 Мбайт каждый, и технологией Hyper-Threading. Что ж, два процессора по два ядра с Hyper-Threading — выглядит очень внушительно. Xeon 5000 выполнен в форм-факторе Socket LGA771, частота шины FSB — 1066/667 МГц. Стартовая отметка тактовой частоты — 3,46 ГГц.
Intel Xeon 5100 также производится по 65-нм технологии и содержит два ядра, но это уже чип новой архитектуры — Intel Core. Кэш-память второго уровня является общей для обоих ядер, ее объем — те же 4 Мбайт, что и в сумме у Dempsey. Hyper-Threading здесь уже отсутствует, это честный двухъядерный процессор. Конструктив аналогичен Dempsey, Socket LGA771, но частота системной шины гораздо выше: 1333/1066 МГц. Кроме того, если Dempsey для термального мониторинга использует обычный классический термодиод, то Woodcrest оперирует более современным и функциональным интерфейсом PECI. И Xeon 5000, и Xeon 5100 имеют расширения VMX для аппаратной поддержки технологии виртуализации.
Что же ожидает новую платформу на рынке? Какие задачи выглядят наиболее приемлемыми для Bensley? Сумеет ли удержать Opteron позиции на серверном рынке, или же снова AMD будет отодвинута в тень? Ответы на эти вопросы мы узнаем очень скоро. Intel полна оптимизма относительно Bensley и заявляет о том, что до конца текущего года намерена решить все свои рыночные проблемы.
T1.shtml
| Dual-Core Intel Xeon 5160 | 3,00 | 4 | 1333 | 80 | да | да | да | LGA 771 |
| Dual-Core Intel Xeon 5150 | 2,66 | 4 | 1333 | 65 | да | да | да | LGA 771 |
| Dual-Core Intel Xeon LV 5148 | 2,33 | 4 | 1333 | 40 | да | да | да | LGA 771 |
| Dual-Core Intel Xeon 5140 | 2,33 | 4 | 1333 | 65 | да | да | да | LGA 771 |
| Dual-Core Intel Xeon 5130 | 2,00 | 4 | 1333 | 65 | да | да | нет | LGA 771 |
| Dual-Core Intel Xeon 5120 | 1,86 | 4 | 1066 | 65 | да | да | нет | LGA 771 |
| Dual-Core Intel Xeon 5110 | 1,60 | 4 | 1066 | 65 | да | да | нет | LGA 771 |
| Dual-Core Intel Xeon 5080 | 3,73 | 4 | 1066 | 130 | да | да | да | LGA 771 |
| Dual-Core Intel Xeon 5063 | 3,20 | 4 | 1066 | 95 | да | да | нет | LGA 771 |
| Dual-Core Intel Xeon 5060 | 3,20 | 4 | 1066 | 130 | да | да | нет | LGA 771 |
| Dual-Core Intel Xeon 5050 | 3,00 | 4 | 667 | 95 | да | да | да | LGA 771 |
| Dual-Core Intel Xeon 5030 | 2,67 | 4 | 667 | 95 | да | да | да | LGA 771 |
Таблица. Характеристики чипов нового семейства
Анатомия Cell
Процессор Cell значительно отличается от привычных x86-чипов. Микросхема включает 64-разрядное ядро POWER и восемь процессорных элементов (Synergistic Processor Element — SPE), представляющих собой специализированные микрокомпьютеры. IBM позиционирует Cell как систему на чипе, подобно процессорам POWER5, мультипроцессорность у Cell предусмотрена изначально.
По имеющимся сведениям, прототип Cell основан на 64-разрядном ядре POWER и восьми 32-разрядных блоках SPE. Эти компоненты соединены скоростной шиной EIB, кроме того имеется встроенный двухканальный контроллер памяти, который сегодня способен работать с быстрой памятью Rambus XDR (максимальный объем 256 Мбайт). Связь с остальными компонентами производится посредством системной шины FlexIO (кодовое название Redwood) с пиковой тактовой частотой 6,4 ГГц, FlexIO может связывать и другие процессоры Cell.
До сих пор неясно, какой чип на самом деле является предком процессорного ядра Cell — известно лишь, что это не Power5 и не PowerPC 970. В любом случае, PPE процессора Cell обладает кэш-памятью первого уровня объемом 64 кбайт (32 кбайт — данные, 32 кбайт — инструкции) и 512 кбайт второго уровня, а также конвейером длиной 11 стадий, что по нынешним меркам немного. Несмотря на короткий конвейер, разработчики сообщают о грандиозном частотном запасе у Cell.
Cell обладает встроенной технологией управления энергопотреблением. Если учесть, что компания Sony — лицензиат технологии Long Run от Transmeta, то возможно, именно она применяется в новом процессоре.
Гораздо более интересны специализированные 128-битные синергистические (synergistic) процессорные элементы. В них 128-битный операнд разделяется на четыре 32-битных слова, каждый SPE представляет собой специализированный процессор для работы с потоковыми инструкциями SIMD — для процессоров Intel аналогами являются блоки SSE, для AMD — 3DNow! Возникает справедливый вопрос: зачем целых восемь SPE? Точного ответа на него нет, хотя можно сделать некоторые предположения. Наличие восьми блоков обработки потоковых данных дает повод назвать Cell «гипермультимедийным», более того, компания IBM сама считает Cell симбиозом собственно процессора и графического чипа. Потоковых данных в окружающем нас мире очень много, поэтому чтобы загрузить все восемь SPE, практических применений можно придумать достаточно: задачи шифрования, перекодирования в реальном времени видео и аудиоинформации, архивация, трехмерная анимация и т. д. На этом фоне заданный выше вопрос видоизменяется: почему у процессоров x86 подобных блоков так мало?
Архитектура Cell
Cell спроектирован на основе архитектуры высокопроизводительных распределенных вычислений, включающей аппаратные и программные ячейки («Cell»). Последние состоят из данных и программного кода (также известны как «апплеты»). Программные ячейки передаются аппаратным, где они обрабатываются с возвращением результата.
Архитектура Cell не фиксированна — если у пользователя есть консоль PlayStation 3, телевизор HDTV, оснащенные процессорами Cell, вычислительные мощности этих чипов могут быть объединены для решения одной задачи. Прелесть Cell в том, что его можно использовать практически где угодно — от карманного компьютера до сервера, причем из этих устройств можно создать сеть распределенных вычислений.
Масштабируемость — одна из сильных сторон архитектуры Cell, так как вычислительная мощность единственного процессора велика сама по себе — отдельно взятый вычислительный элемент Cell (Processing Element, PE) имеет теоретическую мощность 250 GFLOPS (миллиардов операций с плавающей точкой в секунду).
Отдельный вычислительный элемент состоит из следующих блоков:
Один процессорный модуль (Processing Unit, PU); Восемь присоединенных процессорных модулей (Attached Processing Unit, APU); Контроллер прямого доступа к памяти (Direct Memory Access Controller, DMAC); Интерфейс ввода/вывода (Input/Output Interface); Шина связываемых элементов (Element Interconnect Bus, EIB).Озвученные на ISSCC ‘2005 названия основных структурных элементов были несколько изменены: Processing Unit стал POWER Processor Element, PPE (процессорный элемент на основе ядра PowerPC), Attached Processing Unit — Synergistic Processor Element, SPE (синергический процессорный элемент).
Вот некоторые цифры, касающиеся вычислительного элемента Cell:
Тактовая частота 4,6 ГГц; Напряжение питания ядра 1,3 В; Рабочее энергопотребление около 85 Вт; Десять термосенсоров; Пропускная способность «вне процессора» 6,4 Гбит/с; Техпроцесс 90 нм («кремний-на-диэлектрике», low-k, восемь слоев, медно-металлические внутренние соединения); Количество транзисторов — 234 млн, площадь чипа 221 мм?.Характеристики для нынешнего дня кажутся неслыханными. Конечно же, имеется в виду серийно выпускаемый чип, об экстремальном разгоне речь в данном случае не идет.
Cell — единица производительности
Евгений Патий, "Экспресс электроника", #05/2005
В наше время на IT-рынке c завидной периодичностью появляется информация о выходе очередного инновационного продукта, призванного совершить революцию и низвергнуть с трона прежних властителей. Как правило, грядущая новинка (иногда оказывается, что на самом деле ее и не существует вовсе) активно продвигается посредством умело запускаемых слухов. Примеры такого маркетинга хорошо известны. К счастью, сказанное не относится к компаниям IBM, Toshiba и Sony, разработавшими принципиально новый микропроцессор под названием Cell и уже представившими его работающий прототип. Достоверными сведениями об этом чипе мы и спешим поделиться с вами.
Вообще, все началось с микропроцессора PowerPC, созданного IBM в сотрудничестве с Apple и Motorola и выпущенного в 1993 году. Этот чип был действительно хорош для своего времени, однако к концу прошлого века у непосредственного его производителя, компании Motorola, возникли серьезные трудности с выпуском годных изделий. За производство PowerPC взялась компания IBM, к тому моменту уже имевшая репутацию серьезного изготовителя микроэлектроники, к тому же хорошо проявившая себя в различных совместных проектах. PowerPC производства IBM оказался удачным процессором, чипы этого семейства выпускаются и используются в различных продуктах по сей день.
К своему очередному совместному проекту IBM привлекла фирмы Sony и Toshiba. Цель образования данного альянса проста: создание нового революционного процессора на базе наработок, полученных в результате проектирования и производства PowerPC.
Здесь следует сделать отступление. Заметьте, сколь часто мы слышим словосочетание «революционная разработка». Как правило, оно употребляется лишь с целью привлечения внимания к продукту, в то время как ничего действительно революционного в нем нет, да и быть не может. Но применительно к Cell это выражение употребить уместно, хотя и с некоторой оговоркой.
На самом деле Cell — это целая архитектурная философия.
Попробуем разобраться, в чем причины ее появления. И начнем с того, что Sony, инициатор всей истории с Cell, уделяет огромное внимание персональным компьютерам и игровым приставкам. У компании есть крупная дочерняя структура под названием Sony Computer Entertainment Inc. (SCEI), которая курирует данное направление. На этапе разработки игровой консоли PlayStation 2 было много разговоров о возможном создании Sony собственного процессора, ориентированного на использование в этой консоли, однако, судьба сложилась иначе — SCEI не нашла сильных партнеров, готовых поддержать начинание, а собственных ресурсов для осуществления затеи, видимо, было недостаточно.
Спустя некоторое время, речь идет уже о PlayStation 3, именно тут появляются первые упоминания о Cell. SCEI творчески переосмыслила предыдущий неудачный опыт, заручившись поддержкой крупнейших производителей микроэлектроники — IBM и Toshiba. Альянс получил название STI (Sony, Toshiba, IBM), а сведения о Cell, перейдя из категории слухов и недомолвок, стали уже чем-то поддающимся анализу и прогнозам.
Изначальная задумка в виде процессора для игровой консоли получила логическое развитие: Cell, будучи чипом еще на бумаге, уже «вырос из штанишек» PlayStation 3. Конкретные данные о процессоре альянс обнародовал на ежегодной конференции разработчиков микроэлектронных устройств International Solid State Circuits Conference (ISSCC) в 2005 году — исходя из этих сведений, Cell должен стать настоящим прорывом.
Следующее поколение потребительских электронных устройств, таких, как проигрыватели Blu-ray, HDTV, HD-камкордеры и, конечно, консоли PlayStation 3, потребует значительных вычислительных мощностей — на этот рынок, в первую очередь, и нацелен процессор Cell. Более того, IBM планирует использовать Cell в своих серверах, а также продавать чипы сторонним производителям.
Хотя Sony и Toshiba сотрудничали на этапе разработки PlayStation 2, сегодняшние реалии требуют помощи сильного партнера, который взял бы на себя часть вопросов, касающихся разработки дизайна процессоров и выпуска чипов — всем этим требованиям отвечала IBM.Стоит напомнить, что «Голубой гигант» обладает крупнейшими производственными мощностями и всегда готов прийти на помощь коллегам (как это случалось уже не раз).
Работы над новым процессором начались еще в 2001 году, за это время Sony потратила на разработку Cell немало средств — чего стоит специально построенная фабрика в Нагасаки, где будут выпускаться процессоры.
Cell против PC: аппаратура
Если позиционировать Cell как противника имеющимся или планируемым решениям AMD и Intel, здесь появляется совершенно другой вид противостояния, нежели те, что были ранее. Разница в скорости очевидна хотя бы потому, что в ближайшем будущем не намечается никакого капитального пересмотра архитектуры x86, который смог бы приблизить процессоры Intel и AMD к Cell по производительности.
Мультиядерные чипы от AMD и Intel уже доступны, но высокоскоростные чипы x86 обладают высоким энергопотреблением, что влечет определенные ограничения. Например, чтобы уместить два ядра Opteron в одном чипе, AMD пришлось снизить их тактовую частоту — иначе энергопотребление процессора вышло бы за разумные рамки. Аналогична ситуация и у Intel с процессором на базе ядер Pentium 4.
Тем не менее, например, Pentium M характеризуется хорошей производительностью при невысоком энергопотреблении, поэтому разработка многоядерного чипа на основе Pentium M должна пройти более гладко. Здравый смысл подсказывает, что в ближайшие годы появятся процессоры с двумя, четырьмя и восемью ядрами, аналогичными тем, что используются в Pentium M.
Стоит рассмотреть возможное противостояние архитектуры Cell и x86 и с точки зрения параллелизма. Как говорилось выше, Cell изначально предполагает параллельную природу вычислений, что ставит этот процессор в выгодное положение по отношению к потенциальным конкурентам. Алгоритм прост: если требуется больше процессорной мощности, нужно лишь добавить еще один (два, три) процессор(а). Операционная система самостоятельно перераспределит программные ячейки с учетом второго, третьего и т. д. процессоров. Что касается платформы PC, много операционных систем под нее поддерживает мультипроцессорные конфигурации. Но огромное количество стороннего ПО не способно использовать преимущества нескольких процессоров и требует коренных изменений на уровне первичного алгоритма — а этот процесс может занять долгие годы. Приложения для Cell будут изначально разрабатываться с учетом масштабируемости.
Хотя Cell может оказаться значительно более производительным, нежели существующие процессоры архитектуры x86, история показывает, что платформа PC обладает удивительной способностью «класть на лопатки» значительно более производительные и изящные разработки. Чтобы преодолеть это обстоятельство, производительности в чистом виде недостаточно.
Cell против PC: программное обеспечение
Основная проблема, как всегда, — в программном обеспечении, неважно, насколько производителен новый процессор. Именно ввиду этого обстоятельства платформа PC всегда оказывалась выигрышной с точки зрения продаж, так как программного обеспечения для PC всегда было гораздо больше, чем для любой иной платформы.
Cell должен стать дешевым и мощным. Но может ли он бросить вызов PC? Может, по нескольким причинам, которые необходимо перечислить.
Во-первых, существует Linux, который доказал всему миру, что и на устоявшемся рынке программного обеспечения для PC возможны прорывы — эта операционная система сегодня выглядит вполне реальным конкурентом Windows. Но для Cell важнейшее свойство Linux — кросс-платформенность. Если пользователю Linux необходимо определенное программное обеспечение, то замена аппаратной платформы будет для него совершенно прозрачна: это ПО может быть успешно скомпилировано и запущено как на старой, так и на новой аппаратуре. Если быть более конкретным — компания IBM уже переносит Linux на платформу Cell.
Во-вторых, козырем Cell выглядит ценовой фактор. Некоторые платформы требуют компонентов, выпускающихся крайне малыми партиями. Это автоматически повышает стоимость готового устройства до пределов, в которых конкурировать с PC уже нельзя. Cell может быть дорогим лишь на первом этапе продвижения, но когда предприятия Sony, Toshiba и IBM достигнут расчетной нагрузки и производство процессоров будет вестись в больших объемах, цена значительно снизится.
Кроме того, процессоры Cell могут производиться на предприятиях Samsung, Infineon и даже AMD — естественно, при наличии соответствующих лицензионных соглашений.
Технологически возможна интереснейшая идея создания периферийной карты с интерфейсом PCI Express, оснащенной процессором Cell — эдакое подспорье компьютеру, аппаратный ускоритель. Причем данное утверждение не голословно, об этом говорят уже многие производители. Хотя есть риск, что Microsoft проигнорирует Cell как таковой...
Еще одна серьезная опасность, касающаяся программного обеспечения: многие факты свидетельствуют о потенциальной сложности написания программ для Cell, ведь это означает заставить все девять подпроцессоров, входящих в состав Cell, работать четко и скоординированно.
И это, в принципе, не беда — были бы инструментальные средства разработчика, а компилятор сам расставит все по местам. Загвоздка в том, что сейчас таких средств нет (хотя есть обещания о появлении оных к моменту выхода самого Cell).
Все-таки писать программы для Cell можно уже сейчас — для этого существует набор расширений для компилятора GCC.
Кроме того, большие шансы использования Cell компанией Apple позволяют говорить о портировании на эту платформу MacOS X. Не будем забывать, что внутри MacOS X кроется ядро BSD — а BSD давно доказала свою жизнеспособность в самых различных аппаратных конфигурациях.
Итак, Sony, Toshiba и IBM обладают потенциально очень мощной разработкой. При надлежащей рекламной кампании (а в ней, по-видимому, можно не сомневаться) скоро в домах поселятся устройства совершенно нового уровня — телевизор будет помогать проигрывателю декодировать видеоконтент, а игровая приставка — обсчитывать трехмерный пейзаж. Как-то это все не укладывается в рамки привычного понимания применения компьютерной техники. Ну что ж, нам остается лишь ждать.
ABCDE
A (буква) – этот символ указывает на энергопотребление процессора. На данный момент существует два варианта: «T» (процессоры с нормальным энергопотреблением) и «L» (Low Voltage, процессоры с пониженным энергопотреблением). Также можно ожидать появления «U» (Ultra Low Voltage).
B (цифра) – отражает количество ядер. На сегодня доступны процессоры с «1» и «2». По всей видимости, Intel не собирается останавливаться на достигнутом, и со временем мы увидим и более интересные цифры.
CDE (число) – указывает на место процессора в линейке. На данный момент дело обстоит следующим образом: больше число – больше тактовая частота. Последние два симола пока представлены нулями, но в дальнейшем, скорее всего, будут модели и с другими цифрами, зависящими, скажем, от величины кэш-памяти, частоты FSB или ещё от чего-либо.
Вслед за «любимым конкурентом» компания Intel продолжает отучать пользователей от привычки сравнивать тактовые частоты процессоров «в лоб». Впрочем, новой нумерации не откажешь в удобстве и логичности – если знать систему, то по номеру модели сразу понятно, who is who.
Итак, с нумерацией мы разобрались, теперь посмотрим на модельный ряд, который нам предлагает Intel. Пока что процессоров не слишком много. Но, судя по запасу в номерах, оставленному как «вверх», так и «вниз», следует в скором времени ожидать появления новых моделей – благо, техпроцесс 65 нм должен позволить ощутимо поднять максимальную частоту, а уж понизить её и вовсе не сложно.
| Модель | Кэш L2 | Тактовая частота | FSB | Энергопотребление | Dual-Core |
| Core Duo T2600 | 2 Мбайт | 2160 МГц | 667 МГц | 31 Вт | + |
| Core Duo T2500 | 2 Мбайт | 2000 МГц | 667 МГц | 31 Вт | + |
| Core Duo T2400 | 2 Мбайт | 1830 МГц | 667 МГц | 31 Вт | + |
| Core Duo T2300 | 2 Мбайт | 1660 МГц | 667 МГц | 31 Вт | + |
| Core Duo L2400 | 2 Мбайт | 1660 МГц | 667 МГц | 15 Вт | + |
| Core Duo L2300 | 2 Мбайт | 1500 МГц | 667 МГц | 15 Вт | + |
| Core Solo T1300 | 2 Мбайт | 1660 МГц | 667 МГц | 27 Вт |
Все процессоры поддерживают технологии Enhanced Intel SpeedStep и Execute Disable Bit.
Так что даже одноядерный Core Solo T1300 – вовсе не аналог Celeron (о чём, кстати, говорит и его не самая низкая цена), а полноценный процессор новой линейки, предназначенный для пользователей, не испытывающих потребности в высокой производительности, но желающих получить все преимущества низкого энергопотребления новой версии технологии Centrino. В компании Intel полагают, что таких пользователей будет не так уж много – основной акцент в новой линейке сделан именно на двуядерные процессоры. Как вы увидите ниже, цена одноядерного Core не слишком сильно отличается от цены Core Duo, так что, скорее всего, желающих сэкономить и остаться без второго ядра будет действительно мало. Итак, мы поведали вам о «гвозде программы» – новом двуядерном процессоре Intel Core. Но, как вы понимаете, все нововведения Centrino Duo не ограничиваются процессором. О том, что ещё интересного появилось в новой версии платформы, о перспективах дальнейшего развития Centrino, а также о том, сколько будет стоить «двуядерность» конечному пользователю, мы расскажем вам далее.
Архитектура
Самое интересное, что специалистам компании Intel удалось сделать этот CPU не только «тихим» и «холодным», но и превосходящим настольные двуядерные решения по части архитектуры. Взгляните на диаграммы сегодняшних двуядерных решений Intel и AMD, предназначенных для десктопов – Pentium D и Athlon 64 X2:
 Увеличить |
| Доступ к кэш-памяти второго уровня в процессорах Pentium D и Athlon 64 X 2 реализован одинаково и не лучшим образом |
При всей несхожести архитектур ядер, оба процессора имеют одну общую черту – одинаково реализованную двуядерность: каждое ядро имеет собственный кэш второго уровня (до 2048 Кбайт на каждое ядро у Pentium D 9xx и до 1024 Кбайт у Athlon 64 X2), а для связи ядер используется внутренняя шина (в случае PentiumD передача данных между ядрами возможна и через FSB). Разумеется, решение не самое удобное в том случае, когда одному ядру надо получить данные, содержащиеся в кэше другого ядра – ведь нередко ядра работают над одной и той же задачей, просто выполняя разные её части. Отсюда неминуемые задержки в доступе к информации, а также такие неприятности, как простой одного из ядер по той причине, что его кэш полностью заполнен данными, которые всё ещё нужны второму ядру.
Логичное решение этой проблемы – использование общей кэш-памяти. И именно таким образом работает Core Duo.
 |
| Core Duo обладает более прогрессивной архитектурой, нежели его настольные «коллеги» |
Интересно, что в настольных двуядерных процессорах появление этого крайне приятного удобства – общего кэша – ожидается лишь во втором полугодии. А вот пользователям мобильных компьютеров оно уже доступно!
Коль скоро мы разобрались с реализацией двуядерности, посмотрим и на остальные технические характеристики в сравнении с предшественником. Благо, отличия имеются.
| Core (Yonah) | Pentium M (Dothan) | |
| Количество ядер | 1 (Solo) или 2 (Duo) | 1 |
| Тактовые частоты | 1660-2160 МГц | 1600-2260 МГц |
| Частота FSB | 667 МГц (166 x4) | 533 МГц (133x4) |
| Кэш L1 уровня (и) | 32 Кбайт | 32 Кбайт |
| Кэш L1 уровня (д) | 32 Кбайт | 32 Кбайт |
| Кэш второго уровня | 2048 Кбайт | 2048 Кбайт |
| Наборы инструкций | MMX, SSE, SSE2, SSE3 | MMX, SSE, SSE2 |
| Enhanced SpeedStep | Есть | Есть |
| Частота при низкой нагрузке | 1000 МГц | 800 МГц |
| Execute Disabled Bit | Есть | Есть |
Перечислим наиболее важные отличия (не считая двуядерности, которую мы уже обсудили):
Тактовые частоты пока не выросли и даже наоборот – слегка поуменьшились.
Конечно, через некоторое время будут представлены новые модели процессоров, сначала с тактовой частотой 2,33 ГГц, а потом, возможно, и 2,5 ГГц. А там уже и до следующей версии Centrino недалеко... По сравнению с Pentium M, частота FSB выросла на 133 МГц и составила 667 МГц – практически 666. Интересно, что этой «дьявольской» частоты FSB при очередном изменении модельного ряда Pentium 4 аккуратно избежали, сразу перейдя на 800 МГц. Наверняка маркетологи Intel решили не нервировать покупателей ::) Наконец-то добавилась поддержка последнего, третьего набора инструкций SIMD Streaming Instructions. Напомним, SSE представляет собой расширение стандартных инструкций x86, предназначенное для повышения скорости обработки мультимедийных данных. SSE3 добавляет к функциональности более ранних наборов SSE и SSE2 дополнительные 13 новых инструкций, разработанных для увеличения скорости в играх и мультимедиа-приложениях. Вместе с шиной FSB выросла тактовая частота процессора в режиме минимального потребления энергии. Эта частота задается фиксированным коэффициентом 6, не зависящим от номинальной частоты процессора. Таким образом, Core работает на 1000 МГц, тогда как Pentium M работал на частоте 800 МГц (600 МГц для ядра Banias).
Как видим, производители сделали неплохой «бонус» к двуядерности. Все эти нововведения позволяют с уверенностью полагать, что производительность нового процессора будет выше, чем у предшественника, даже в задачах, никоим образом не использующих многопоточность. Впрочем, на второе ядро всегда можно «скинуть» как минимум какие-нибудь фоновые процессы, так что двуядерность, как ни крути, штука беспроигрышная. В итоге – новый, более производительный CPU с передовой архитектурой, поддержкой новых технологий и неплохими скоростными характеристиками. Но это только одна сторона «медали Centrino», теперь же мы перейдём ко второй – пожалуй, более примечательной стороне...
Centrino Duo и все-все-все.
Алексей Дрожжин
Тестовая лаборатория Ferra Увидела свет новая версия платформы Centrino, прежде известная под кодовым названием «Napa». В состав мобильной платформы теперь входит линейка двуядерных процессоров, а также семейство чипсетов i945. В первой части статьи мы расскажем вам о процессоре Core, основанном на новом ядре Yonah.
Одно ядро хорошо, а два – лучше!
Народная мудрость.
Алексей Дрожжин
Тестовая лаборатория Ferra
| Содержание |
Охлаждение двуядерного процессора – дело более тонкое, чем охлаждение обычного одноядерного. Поэтому для более надёжного контроля и оптимального режима охлаждения в Yonah используются аж три термосенсонсора!
 |
| В новом процессоре имеется целых три термодатчика |
Сенсоры имеются на обоих ядрах, кроме того, предусмотрен третий, общий датчик, который призван обеспечивать устойчивость от ошибок и legacy-совместимость.
Как видите, компания Intel провела грандиозную работу по обеспечению минимального энергопотребления и тепловыделения, а также масимально эффективного и безопасного охлаждения.
Как результат, TDP для стандартных двуядерных процессоров Core составляет 31 Вт, а для остальных версий – и того меньше. Полезно будет привести сравнение с процессором Pentium M на ядре Dothan.
| Core Duo T | 31 Вт |
| Pentium M | 27 Вт |
| Core Solo T | 27 Вт |
| Core Duo LV | 15 Вт |
| Pentium M LV | 14 Вт |
| Core Duo ULV | 9 Вт? |
| Pentium M ULV | 7 Вт |
В среднем же, по утверждениям компании Intel, потребляемая мощность Core такая же, как и у Pentium M, и составляет всего 1,1 Вт. Всё это позволяет надеяться, что обновлённая платформа Centrino и дальше будет радовать нас отсутствием шума и нагрева корпуса ноутбука, а также длительным временем работы от батареи.
Часть вторая: чипсет и беспроводной адаптер
Теперь настало время обсудить и остальные части платформы, которая, как и ранее, состоит из трёх устройств: процессора, чипсета и адаптера беспроводной сети. Начнём с наиболее интересного – нового семейства чипсетов.
Энергопотребление
Самое важное достижении технологии Centrino – низкое энергопотребление. И в новой версии платформы ему уделено не меньшее (если не большее) внимание. Естественно, Core поддерживает технологию Enhanced SpeedStep, позволяющую «на лету» изменять тактовую частоту процессора и напряжение на ядре в зависимости от необходимой на данный момент производительности. Но это ещё далеко не всё – в новом процессоре реализован и ряд других, не менее интересных и полезных энергосберегающих технологий, таких, например, как Dynamic Power Coordination. Суть этой технологии в том, что ядра могут независимо друг от друга менять энергопотребление в зависимости от текущей нагрузки на процессор. В том числе, возможна ситуация, когда одно ядро работает, а другое находится в состоянии Deep Sleep, в котором потребление энергии близко к минимальному.
 |
| Так работает Dynamic Power Coordination – ядра могут менять состояния независимо друг от друга |
Фактически, получается, что второе ядро вовсе не означает двухкратного увеличения энергопотребления и тепловыделения, ведь оно работает только тогда, когда это действительно нужно. Компания Intel называет это красивой и ёмкой фразой Dual-Core Performance on Demand – «производительность двуядерного процессора по требованию». Получается очень удобно: с одной стороны, в случае необходимости процессор может потреблять мало энергии, работая в «одноядерном режиме», а с другой стороны, способен мгновенно перейти в режим высокой производительности, задействовав второе ядро. Теперь перейдем к еще одной важной технологии, позволяющей увеличить время работы от аккумулятора. Если вы посмотрите на фото процессора, то увидите, что кэш занимает примерно 35-40% площади ядра. Естественно, и энергии он потребляет немало. Поэтому одной из задач инженеров Intel стала минимизация потребления этой части процессора. И с этой задачей они успешно справились, разработав технологию Dynamic Cache Sizing – «динамическое изменение размера кэш-памяти». Работает эта технология просто – отключает простаивающие блоки кэш-памяти.
И даже более того, если информация, содержащаяся в кэше, в течение какого-то времени не используется, то она переносится в оперативную память, а блоки кэша опять-таки отключаются. Учитывая, что объём кэша у ядра Yonah достаточно велик – целых 2 Мбайта – полностью он будет использоваться не так уж часто, особенно при невысокой нагрузке на систему, как это обычно и бывает при работе от батареи. Стало быть, с помощью данной технологии сэкономить можно немало.
 |
| Кэша ровно столько, сколько необходимо в данный момент. Все лишнее – выключить |
Вплоть до того, что можно полностью отключить кэш, «сбросив» данные в память, и перевести процессор в режим Enhanced Deeper Sleep, в котором потребляется совсем уж мизерное количество энергии.
Оригинал статьи на "www.ferra.ru"
| Часть 2 |
Краткое содержание
Часть первая: процессор Core Новый процессор: ядро Yonah Архитектура Энергопотребление Занимательные факты Новый модельный ряд: Core Duo и Core Solo ABCDE
Часть вторая: чипсет и беспроводной адаптер Новые чипсеты: семейство i945 Новый адаптер беспроводной сети: Intel PRO/Wireless 3945 ABG Новый прайс-лист: два ядра по цене одного! Новые продукты и новые партнёры: теперь и Apple Новые перспективы: платформа Santa Rosa и ядро Merom Выводы
Если для настольных компьютеров двуядерные процессоры были доступны уже достаточно давно, то на ноутбуках эти достижения современных технологий до сих пор места не находили. Тому были объективные причины, главная из которых – недопустимо высокие энергопотребление и тепловыделение существовавших ранее образцов.
И вот, наконец, наступил праздник на улице любителей мобильного образа жизни – появился новейший двуядерный процессор, специально разработанный для использования в ноутбуках.
Давно ожидаемая новая версия платформы Centrino была официально представлена в начале января, а буквально недавно прошла российская презентация кардинально обновлённой платформы.
в себя аж четыре чипсета
Предыдущая версия платформы Centrino (Sonoma) включала в себя аж четыре чипсета – i915 PM, i915 GM, i915 GMS и i910 GML. Первые два предназначались для полноразмерных ноутбуков (с дискретной и интегрированной графикой соответственно), i915 GMS – для тонких и лёгких моделей на базе процессоров Pentium M LV/ULV, и, наконец, i910 GML – для недорогих ноутбуков на процессоре Celeron M. На практике оказалось, что для производителей такое жёсткое деление не слишком удобно, и подавляющее большинство портативных компьютеров выходило на первых двух чипсетах – i915 PM и i915 GM. И если с i915 GMS мы пару раз встречались, то ни с одной моделью на базе i910 GML нам так и не удалось познакомиться. Приняв во внимание такой «ошеломляющий успех» узкоспециализированных чипсетов, на сей раз компания Intel решила выпустить лишь два набора микросхем – с интегрированным графическим ядром и без него. Первый получил название i945 GM, второй, соответственно, i945 PM. Характеристики нового поколения мобильных чипсетов в сравнении с предшественниками вы можете видеть в таблице:
| Intel i945GM | Intel i945PM | Intel i915GM | Intel i915PM | |
| Поддерживаемые процессоры |
Core Duo Core Duo LV Core Duo ULV Core Solo Core Solo ULV Celeron M Celeron M ULV |
Pentium M Pentium M LV Pentium M ULV Celeron M Celeron M ULV | ||
| FSB: |
667 МГц 533 МГц |
533 МГц 400 МГц | ||
| Максимальный объём памяти | 4 Гбайта | 2 Гбайта | ||
| Количество слотов памяти | 2 (SO-DIMM) | |||
| Поддерживаемые типы памяти |
DDR2-667 (1 или 2 канала) DDR2-533 (1 или 2 канала) |
DDR2-533 (1 или 2 канала) DDR2-400 (1 или 2 канала) DDR-333 (1 канал) | ||
| Интегрированная графика | Intel GMA 950 | Нет | Intel GMA 900 | Нет |
| Встроенный TV-out | Есть | - | Есть | - |
| Максимальное разрешение | 1600x1200 | - | 1600x1200 | - |
| Дискретная графика | PCI Express x16 | |||
| IDE/ATA |
Parallel ATA 100 (1 канал) Serial ATA 150 (2 порта) | |||
| USB | 8 портов USB 2.0 | |||
| Интегрированнный LAN 10/100 | Есть | |||
| PCI Express I/O | 4 порта PCI Express x1 | |||
| Аудио | Intel High Definition Audio: 24bit 192KHz, AC'97 2.3 | |||
| Функции энергосбережения |
Enhanced Intel SpeedStep Deeper Sleep | |||
| Поддерживаемые ICH |
82801GBM 82801GHM |
ICH6-M | ||
| Северный мост (упаковка) |
1466 FCBGA 37,5x37,5 мм |
1257 FCBGA 37,5x40 мм | ||
| Южный мост (упаковка) |
652 FCBGA 31x31 мм |
609 FCBGA 31x31 мм. |
Отличий у i945 и i915 не так уж много, но всё-таки они есть: Cамое главное и вполне логичное отличие – поддержка новых процессоров Intel Core Solo и Core Duo. Поддержка памяти DDR2-667 (предшественники поддерживали DDR2-533 как максимум). И, что тоже немаловажно, отсутствие поддержки DDR-333 и DDR2-400. Увеличенный до 4 Гбайт максимальный объём оперативной памяти. Новое графическое ядро Intel GMA 950. Для пущей наглядности приведём диаграммы новых чипсетов.
 Увеличить |
| Новый мобильный чипсет Intel для ноутбуков с дискретной графикой |
 Увеличить |
| Intel 945 GM с новыми возможностями и новым графическим ядром |
 |
| Скорее всего, этих логотипов на серийных ноутбуках мы не увидим |
Новые перспективы: платформа Santa Rosa и ядро Merom
Napa, судя по всему, – последняя остановка перед заветной станцией Santa Rosa. До этого момента ожидается не столь большой, но очень и очень важный «полустанок» – появление нового процессора на ядре Merom. Это событие станет сродни xxx ядра Dothan для платформы Carmel (такое кодовое название носила самая первая версия Centrino), так как в нём будет наконец-то реализована поддержка 64-битных вычислений. Ну и удвоение кэш-памяти, конечно, не должно помешать успеху этого процессора.
| 2003 | 2004 | 2005 | 2006H1 | 2006H2? | 2007? | |
| Платформа | Carmel | Sonoma | Napa | Santa Rosa | ||
| Процессор | Banias | Dothan | Dothan+ | Yonah | Merom | Merom+ |
| Кол-во ядер | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 |
| Тех. процесс | 130 нм | 90 нм | 90 нм | 65 нм | 65 нм | 65 нм |
| FSB, МГц | 400 | 400 | 533/400 | 667/533 | 667 | 800/667 |
| Кэш L2 Мбайт | 1 | 2 | 2 | 2 | 2/4 | 2/4 |
| TDP | 25 Вт | 21 Вт | 27 Вт | 31 Вт | 34 Вт | 35 Вт |
| MMX | + | + | + | + | + | + |
| SSE | + | + | + | + | + | + |
| SSE2 | + | + | + | + | + | + |
| SSE3 | – | – | – | + | + | + |
| x64 | – | – | – | – | + | + |
| Чипсет | i852 | i855 | i915 | i945 | Crestine | |
| Память | DDR-266 | DDR-333 | DDR2-533 | DDR2-667 | ||
| Граф. шина | AGP 4x | PCI Express 16x | ||||
| Инт. графика | IEG2 | GMA900 | GMA950 | ? | ||
| Южный мост | ICH4-M | ICH6-M | ICH7-M | ICH8-M? | ||
| Serial ATA | – | – | SATA-150 | SATA-300? | ||
| Аудио | AC'97 | HDA (High Definition Audio) | ||||
| Карты расш. | PCMCIA | PCMCIA/ExpressCard | ||||
| Wi-Fi | 2100B | 2200BG | 2915ABG | 3945ABG | Kedron | |
| 802.11 | b | b/g | a/b/g | a/b/g/n |
Платформа Santa Rosa должна появиться примерно в то же время, что и Windows Vista, в которой как раз и понадобится вышеупомянутая поддержка 64-битных вычислений. Впрочем, не стоит забывать, что приведённые данные – лишь предположения, спецификации и сроки выхода могут ещё не раз поменяться.
Новые продукты и новые партнёры: теперь и Apple
Пока что «пощупать» живые ноутбуки на базе Centrino Duo нельзя, но уже совсем скоро такая возможность появится – вместе с соответствующими моделями на полках магазинов. На данный момент практически все ведущие производители ноутбуков уже официально анонсировали выпуск того или иного количества новинок. Среди них такие компании как Acer, ASUS, Dell, Fujitsu- Siemens, HP, MSI, Toshiba.
Но гораздо интереснее другое – теперь к числу партнёров Intel присоединилась и компания Apple. О том, что данное событие должно произойти, поговаривали уже достаточно давно, но на данный момент это уже свершившийся факт. Apple официально анонсировала два продукта на базе процессора Intel Core Duo – обновлённый iMac и совершенно новую линейку ноутбуков MacBook Pro.
До сих пор в ассортименте Apple было две линейки мобильных компьютеров: iBook и PowerBook. Последние версии этих ноутбуков были построены на базе процессоров PowerPC G4. И вот теперь к ним добавилась новая линейка, основанная на процессоре Intel Core Duo – MacBook Pro. По своему духу MacBook Pro ближе к PowerBook: похожий дизайн, широкая функциональность и высокая производительность.
 |
| По случаю установления сотрудничества с Intel компания Apple выпустила новую линейку ноутбуков MacBook Pro |
Новинка имеет весьма впечатляющие технические характеристики: процессор Core Duo T2300 (1,66 ГГц) или T2400 (1,83 ГГц); видеокарта ATI Mobility Radeon X1600 (128 или 256 Мбайт видеопамяти); беспроводной адаптер AirPort Extreme; модуль Bluetooth 2.0; адаптер Gigabit Ethernet; встроенная видеокамера iSight; оптический привод DVD+/- RW; жёсткий диск Serial ATA (5400 об/мин); 15-дюймовый экран высокого разрешения (1440х900).
И всё это в компактном корпусе толщиной 25,9 мм и весом 2,54 кг. Компания Apple обещает 4-кратный прирост производительности по сравнению с PowerBook G4. Даже если подойти к этому заявлению с максимальным скепсисом (то есть деля обещание на два), прирост всё равно должен быть очень хорошим.
 |
| iMac теперь работает на процессоре Intel |
Примерно теми же характеристиками обладает и новый моноблок iMac, с той лишь разницей, что здесь используются чуть более мощные процессоры Core Duo T2400 (1,83 ГГц) и T2500 (2,0 ГГц), а диагональ экрана составляет 17 дюймов.
Новый адаптер беспроводной сети: Intel PRO/Wireless 3945 ABG
Как и ранее, платформа Centrino состоит из трёх неотъемлемых компонентов: процессора Intel Core, чипсета i945 GM или i945 PM и адптера беспроводной сети Intel. Теперь он новый – Intel PRO/Wireless 3945 ABG. Посмотрите на его характеристики в сравнении с предыдущими моделями карт Wi-Fi от Intel.
| Intel PRO/Wireless | ||||
| 2100 | 2200G | 2915ABG | 3945ABG | |
| Поддержка стандартов | ||||
| 802.11a | – | – | + | + |
| 802.11b | + | + | + | + |
| 802.11g | - | + | + | + |
| Безопасность | ||||
| Intel PROSet/Wireless | V7 | V10 | ||
| 802.11i | – | + | + | + |
| WPA | + | + | + | + |
| CCX | V2 | V4 | ||
| Business Class Wireless Suite | – | – | – | V1 |
| Интерфейс | ||||
| Шина | PCI | PCI Express | ||
| Форм-фактор | Mini PCI | Mini Card |
Собственно, 3945 ABG фактически представляет собой слегка обновлённый 2915 ABG с новым интерфейсом и в новом форм-факторе. Карточка Wi- Fi теперь стала компактнее, что не может не радовать – ведь это один из факторов, влияющих (пусть и не так сильно, как некоторые другие) на габариты ноутбука.
 |
| Новый форм-фактор беспроводного адаптера – Mini Card |
Есть и ещё одно немаловажное отличие – поддержка набора технологий Business Class Wireless Suite V.1, совместной разработки компаний Intel и Cisco Systems. На данный момент этот набор включает две немаловажных функции : Технология оптимального выбора точки доступа (Optimal access point selection technology), позволяющая ноутубкам на базе технологии Centrino сканировать эфир в поисках наименее загруженной точки доступа, чтобы обеспечить наиболее быстрый, надёжный и эффективный роуменг между точками в пределах беспроводной сети. Технология улучшенного качества сервиса для IP-телефонии (Enhanced Voice over IP (VoIP) quality of service (QoS)), обеспечивающая более чёткий и ясный звук и предоставляющая надёжную голосовую связь для пользователей ноутбуков.
В общем, над беспроводным адаптером компания Intel поработала, возможно, не так много, как над остальными компонентами новой версии платформы, но тоже немало. В эту работу, кстати говоря, входит и создание «экосистемы» – сертификация беспроводных сетей и так далее.
Кстати, рекомендуем ознакомиться со списком сертифицированных хотспотов, который доступен на сайте компании Intel: Hotspot Locator. Во-первых, это просто интересно с точки зрения статистики. А во-вторых, этот сервис позволяет по адресу (страна, город, улица) найти все ближайшие к вам хотспоты в заданном радиусе.
Удручает лишь одно. В нашей стране стандарт 802.11a, точнее, используемая им частота 5 ГГц, запрещена для использования гражданским населением. В связи с этим возникает вопрос – как будет обстоять дело с беспроводными адаптерами в ноутбуках, поставляемых в Россию? Все-таки новый форм-вактор, старую карточку не установишь при всем желании...
Новый модельный ряд: Core Duo и Core Solo
«Король умер. Да здравствует король!» – такая ситуация складывается в модельном ряду процессоров Intel. Компания отказалась от брэнда Pentium – пока применительно к мобильной платформе Centrino и платформе для домашних компьютеров VIIV – и выпустила процессоры на ядре Yonah уже под новым брэндом. Новинки получили официальные имена Core Solo и Core Duo – одноядерный и двуядерный соответственно.
Помимо всего прочего, линейка использует новую, более сложную систему нумерации моделей процессоров. Теперь наименования процессоров состоят из пяти символов (напомним, ранее они состояли из трёх):
Новый прайс-лист: два ядра по цене одного!
Исходя из вышеизложенного, новая версия технологии Centrino является важным шагом вперёд в развитии мобильной платформы. Многое улучшено, появилось немало новых функций и возможностей. Конечно, насколько хорошо всё это работает на практике, нам ещё предстоит проверить, и мы обязательно сделаем это при первой возможности.
Естественно, возникает вопрос – во сколько же обойдётся переход на новую версию платформы, будет ли он оправдан для производителей и конечных пользователей? Спешим вас обрадовать – Centrino «в новой редации» стоит практически столько же, сколько и в старой. Если быть точным, процессор Core Duo обойдётся производителю в те же деньги, что и процессор Pentium M с чуть большей (на 100-133 МГц) тактовой частотой. Получается практически бесплатно, если учесть, что частота CPU является далеко не самым важным фактором для современного компьютера, а уж тем более для мобильного ПК.
| Core Duo T2600 (2,16 ГГц) | $637 | Pentium M 780 (2,26 ГГц) |
| Core Duo T2500 (2,00 ГГц) | $423 | Pentium M 770 (2,13 ГГц) |
| $423 | Pentium M 765 (2,10 ГГц) | |
| Core Duo T2400 (1,83 ГГц) | $294 | Pentium M 760 (2,0A ГГц) |
| $294 | Pentium M 755 (2,00 ГГц) | |
| Core Duo T2300 (1,66 ГГц) | $241 | Pentium M 750 (1,86 ГГц) |
| $241 | Pentium M 745 (1,80 ГГц) | |
| Core Solo T1300 (1,66 ГГц) | $209 | Pentium M 740 (1,73 ГГц) |
| $209 | Pentium M 735 (1,70 ГГц) | |
| $209 | Pentium M 730 (1,6B ГГц) | |
| $209 | Pentium M 725 (1,6A ГГц) | |
| Core Duo L2400 (1,66 ГГц LV) | $316 | - |
| Core Duo L2300 (1,50 ГГц LV) | $284 | Pentium M 778 (1,60 ГГц LV) |
| $284 | Pentium M 758 (1,50 ГГц LV) | |
| * Приведены оптовые цены для партий 1000 штук |
Что же касается полных комплектов Centrino, то новый чипсет i945 вместе с беспроводным адаптером 3945 ABG обойдётся лишь на $3-4 дороже, чем чипсет i915 с адаптером 2915 ABG. В масштабе полной цены мобильного компьютера эту разницу можно смело приравнивать к нулю.
| Комплект | Цена комплекта | За вычетом CPU |
| T2500 + i945GM + 3945ABG | $492 | $69 |
| T2500 + i945PM + 3945ABG | $488 | $65 |
| PM770 + i915GM + 2915ABG | $488 | $65 |
| PM770 + i915PM + 2915ABG | $485 | $62 |
| PM770 + i915GM + 2200BG | $485 | $62 |
| PM770 + i915PM + 2200BG | $482 | $59 |
Понятное дело, первые два-три месяца производители ноутбуков будут изо всех сил стараться получить максимум прибыли от перехода на новую платформу, и цены будут отличаться довольно сильно, но через некоторое время всё «устаканится», ноутбуки на старой версии платформы просто перестанут выпускать (или переведут в разряд бюджетных), и мобильный ПК с двуядерным процессором, а также c прочими преимуществами обновленной Centrino, будет обходиться пользователю в те же деньги, что и с одноядерным на данный момент.
Собственно, так всё проиходило с «Sonoma», и нет никаких причин думать, что может получиться как-то иначе – разве что будут проблемы с поставками комплектов Centrino. А знаете, что самое смешное? Самое смешное то, что при более прогрессивной архитектуре и множестве реально работающих функций энергосбережения Core Duo «рискует» стать самым доступным двуядерным процессором на рынке. Да, конечно, тактовая частота у него не самая высокая, но нам ведь уже который год объясняют, что частота – это не главное.
| Процессор | Частота | Кэш L2 | Цена* |
| Pentium D 950 (65 нм) | 3400 МГц | 2x2048 Кбайт | $637 |
| Pentium D 940 (65 нм) | 3200 МГц | 2x2048 Кбайт | $423 |
| Pentium D 930 (65 нм) | 3000 МГц | 2x2048 Кбайт | $316 |
| Pentium D 920 (65 нм) | 2800 МГц | 2x2048 Кбайт | $241 |
| Pentium D 840 (90 нм) | 3200 МГц | 2x1024 Кбайт | $530 |
| Pentium D 830 (90 нм) | 3000 МГц | 2x1024 Кбайт | $316 |
| Pentium D 820 (90 нм) | 2800 МГц | 2x1024 Кбайт | $241 |
| Athlon 64 X2 4800+ (90 нм) | 2400 МГц | 2x1024 Кбайт | $643 |
| Athlon 64 X2 4600+ (90 нм) | 2400 МГц | 2x512 Кбайт | $556 |
| Athlon 64 X2 4400+ (90 нм) | 2200 МГц | 2x1024 Кбайт | $467 |
| Athlon 64 X2 4200+ (90 нм) | 2200 МГц | 2x512 Кбайт | $362 |
| Athlon 64 X2 3800+ (90 нм) | 2000 МГц | 2x512 Кбайт | $301 |
| * Оптовая цена на партии 1000 штук |
Новый процессор: ядро Yonah
Внешне новинка не особенно отличается от привычного Pentium M. Новый процессор содержит 151,6 млн. транзисторов (предшественник, Pentium M на ядре Dothan, содержит около 140 млн.), площадь кристалла составляет 90,3 мм 2 против 83,6 мм 2 у Dothan. На глаз эта разница практически незаметна, в том числе потому, что кристалл развёрнут на 90 градусов.
 |
| Новый Core Duo от старого Pentium M на глаз можно отличить разве что по развёрнутому на 90 градусов кристаллу |
Несмотря на то, что процессор имеет те же 478 ножек, что и Pentium M, электрически сокеты несовместимы. А чтобы подчеркнуть эту разницу, процессоры сделаны несовместимыми и механически – для этого производитель изменил положение ключа (отсутствующей ножки). Так что у пользователя при всём желании не получится сжечь процессор, установив его в неподходящую материнскую плату.
 |
| Количество ножек у Core и Pentium M одинаковое, но процессорные сокеты несовместимы как электрически, так и механически |
Процессор Core изготавливается по новому технологическому процессу 65 нм, собственно, отсюда и столь незначительное отличие площади кристалла.
Приятно видеть, что компания Intel
Приятно видеть, что компания Intel не останавливается на достигнутом и продолжает радовать нас новыми мобильными технологиями. Пока мы располагаем только теоретической информацией, однако уже сейчас можно сделать вывод, что новая версия платформы Centrino просто обречена на успех, ведь Centrino Duo, судя по всему, не только ощутимо более производительная, но ещё и более тихая, холодная и «долгоиграющая» платформа. Постараемся как можно скорее проверить это на практике – следите за нашими публикациями! Оригинал статьи на "www.ferra.ru"
| Содержание |
Занимательные факты
Если сравнить первый микропроцессор, разработанный Intel в 1971 году, с новейшей разработкой компании – Core Duo, мы получим следующее: 1971: микропроцессор Intel 4004 содержал 2 300 транзисторов; ширина печатного проводника у него составляла 10 микронов (10000 нм), а тактовая частота – 108 кГц. Он мог выполнять 60 000 вычислений в секунду и имел размер кристалла 13,5 мм 2, но при этом обладал таким же объёмом вычислительной мощности, как и первая электронная вычислительная машина – ENIAC. 2006: процессоры Intel Core Duo содержат свыше 151 млн. транзисторов, ширина печатного проводника составляет 65 нм (0,065 микрона), тактовая частота превышает 1,5 ГГц, а размер кристалла при этом – около 90 мм 2. Кроме того, эти процессоры доступны в версиях для тонких и легких форм-факторов ноутбуков.
Кроме того, компания Intel приводит ряд занимательных факторов, наглядно иллюстрирующих технологичность нового процессора и сравнивающих его свойства с различными объектами и явлениями.
Плотность размещения транзисторов
Процессор Intel Core Duo содержит более 151,6 млн. транзисторов. Если бы каждый транзистор соответствовал человеку, то население Японии (127 млн. человек) или России (145 млн. человек) оказалось бы меньше, чем «население» данного процессора. Транзисторы процессора Intel Core Duo размещены на кристалле размером 90,3 мм 2, то есть на одном квадратном миллиметре (площадь поверхности кончика стержня шариковой ручки) в среднем расположено 1,7 млн. транзисторов. А в некоторых блоках микропроцессора – таких, как, например, кэш-память – плотность транзисторов достигает даже 10 млн. штук на квадратный миллиметр. Если собрать столько же монет номиналом в 1 цент, сколько транзисторов содержится в процессоре Intel Core Duo, и сложить их столбиком, то высота получившейся «башни» превысит 150 миль (около 240 км). Если же монетки разложить по горизонтальной поверхности рядом друг с другом, общая площадь подобной денежной «мозаики» превысит площадь 8,5 футбольных полей. Процессор Intel Core Duo соответствовал бы по размеру огромной пицце диаметром 19,5 дюймов (около 50 см), если бы его транзисторы имели такой же размер, как у первого микропроцессора Intel – 4004.
Микропроцессор Intel 4004 содержал 2 300 транзисторов, в то время как процессор Intel Core Duo содержит 151,6 млн транзисторов. Если собрать столько же рисовых зернышек, сколько транзисторов содержится в процессоре Intel Core Duo, и сварить из них кашу, то таким блюдом можно будет накормить свыше 100 000 человек.
Выделение тепла
Средняя мощность процессора Intel Core Duo – меньше 1,1 ватт, что существенно ниже, чем стандартная потребляемая мощность привычных бытовых приборов.
| Телевизор | 200 Вт (100-300 Вт в зависимости от размера) |
| Лампочка | 100 Вт (мощность лампы накаливания) |
| Видеомагнитофон | 40 Вт |
| Стереосистема | 30 Вт |
| Ноутбук | 50 Вт |
| CD-плеер | 35 Вт |
| Часы с радио | 5 Вт |
| Ночной светильник | 4 Вт |
| Процессор Intel Core Duo | 1,1 Вт (средняя мощность) |
