...
...

AMD Athlon (r) - самый быстрый процессор в мире

Один из этапов самой интересной технологической битвы последней пятилетки - между производителями микропроцессорных чипов - закончился на днях марш-броском Advanced Micro Devices (AMD) на, казалось бы, абсолютно непоколебимые позиции Intel. Когда последняя заявила о выпуске low-end процессора Celeron, рынок качнулся в сторону Intel. Теперь, с выпуском последнего процессора от AMD - К7, могущественному производителю процессоров придется потесниться. Имя новому герою дня - Athlon.

Несмотря на то, что само название Athlon звучит скорее, как греческое название борьбы, тем не менее именно этот процессор, похоже, станет спасителем AMD.

Сама корпорация AMD является основным конкурентом Intel (как бы мы к этому ни относились, Intel действительно является лидером в своей области). Advanced Micro Devices производит микропроцессоры, память (flash), а также интегрированные пакеты и оборудование для сетей.

23 июня корпорация AMD объявила о выпуске нового поколения процессоров (по счету, уже седьмого), названного Athlon. Процессор является абсолютно новой разработкой (что характерно для AMD) и уже начал завоевывать сердца (правда, только специалистов - мы, грешные, увидим его не ранее третьего квартала 1999).

"В первый раз в истории нашей корпорации, в первый раз в истории компьютерной индустрии, AMD лидирует в создании и производстве процессоров нового поколения. Наши новейшие разработки, основанные на технологии TriLevel Cache, которую мы в значительной степени развили за последние шесть месяцев, рассчитанные на работу в режиме clock-to-clock (частота к частоте), привели нас к созданию уникального процессора, аналога которому пока не существует", - заявил на презентации W.J. Sanders III (председатель совета директоров AMD). Заявление президента AMD можно расценивать по-разному. Но обратимся к фактам.

Что имеет в виду AMD, говоря о превосходстве AMD Athlon?

Основные характеристики AMD Athlon (по AMD):

Во-первых:

- Первый супердевятилинейный расширяемый х86 процессор с микроархитектурой, рассчитанной на высокие тактовые частоты работы;

- Аппаратная реализация мультипараллельных х86 декодерных инструкций;

- ТРИ полно-линейных операционных части, поддерживающих операции с плавающей запятой, выполняющие MMX и 3DNow! инструкции;

- Кроме того, три операционных части для операций с целями числами, а также адресных операционно-расчетных части.

Во-вторых:

- Улучшение технологии 3DNow!, позволяющее увеличить скорость обработки математико-емких данных, связанных с кодированием речи и видео в реальном режиме времени;

- Системная шина, рассчитанная на 200 MHz с возможностью расширения тактовой частоты свыше 400 MHz;

- Поддержка программного обеспечения, насыщенного динамическими данными;

- Высокоскоростной кэш, отражающий развитие концепции TriLevel Cache.

Попробуем разобраться с предложенными нововведениями.

Архитектура AMD Athlon является продолжением ряда уже ставших классикой (и проклятием) процессоров х86. В то же время Athlon является процессором седьмого поколения (а это еще нужно заслужить - Pentium III принадлежит к 6-му поколению). Между прочим, именно в AMD Athlon реализована концепция операций с плавающей точкой внутри процессорного ядра (вообще, эти операции обычно осуществляет математический сопроцессор). Существенным является составной кэш 128 Кб на уровне самого чипа (L1 cache) и программируемый высокоскоростной буферный кэш второго уровня (L2 cache).

Сама технология TriLevel Cache впервые появилась в процессорах поколения AMD К6-III. Суть ее состояла во взаимодействии кэша с процессором на полной частоте процессора с учетом высоких скоростей шины обмена данными. Спецификация оказалась весьма удачной, но, безусловно, нуждалась в доработке, в результате чего в AMD объединили два кэша первого уровня (L1 + L2) в один (новый L1), а внешний буферный кэш, находящийся на материнской плате (L3), оставили, сделав его вторым (L2). Обмен данными в таком случае происходит гораздо быстрее.

Кроме того, набор команд включает в себя не только поддержку расширенного набора команд 3DNow!, но и набор от Intel - MMX (MultiMedia eXtentions). AMD Athlon работает на шине с частотой в 200 MHz (с возможностью увеличения тактовой частоты до 400 MHz!). Микроархитектура AMD Athlon основана на революционной Alpha EV6 и 0,25-микронной технологиях.

Alpha EV6-технология, которую AMD приобрела у Digital Equipment Corporation (DEC), позволяет в значительной степени повысить производительность многопроцессорных систем (что подтверждает существование тенденции о сближении серверных систем с настольными ПК). Логические операции осуществляются на новом принципиальном уровне, рассчитанном в первую очередь на увеличение пропускной операционной способности процессора. Данное решение позволило увеличить тактовую частоту обращения данных в процессоре. Именно этим объясняется ее столь феноменальное увеличение с 550 MHz до 600 MHz. При начальной цене в 400 USD стоимость процессора не будет выше 150 уже через полгода после начала его массового производства.

Поддержка операций с плавающей точкой в процессорном ядре (т.е. внутри самого х86) действительно является революционным нововведением. Значение х87 (математического сопроцессора), как составной части системы, в данном случае снижается. Снижается объем данных, которыми обмениваются ядро процессора и сопроцессор, - уменьшается время обработки - увеличивается скорость (давно бы пора!).

Структура самого процессорного блока выглядит следующим образом: основной блок объединяет в себе 15-линейный обработчик операций с целыми числами, а также блок, объединяющий стек, регистр (соответственно, 36- и 88-линейный), дополнительные блоки расширенных команд FADD и FMUL, обеспечивающие обработку MMX и 3Dnow!. Также в данном блоке находится юнит, контролирующий ввод-вывод данных в процессор.

Ввод, постановка в очередь, обработка и вывод данных осуществляются с помощью мультипараллельного кэша первого уровня 64 Кб (имеющего возможность одновременной записи и чтения). Декодерный командный блок также снабжен кэшэм первого уровня (т.е. кэш первого уровня разделен на две части внутри самого процессора). Таким образом была реализована технология TriLevel Cache.

х86 инструкции могут обрабатываться двойственным образом: прямым (DirectPath) или векторным (VectorPath) способом. DirectPath обрабатывает стандартные инструкции х86, состоящие из 1-15 бит. VectorPath обрабатывает комплексные инструкции. Учитывая тот факт, что в процессор подаются макрооперанды на три входа, скорость вычисления возрастает.

Реализация обоих наборов расширенных команд (инкорпорирование MMX и 3DNow! в набор процессорных инструкций) обеспечивает AMD Athlon лидерство среди микропроцессоров в настоящий момент.

(Для тех, кому интересны всякие малонужные и не очень интересные данные, могу сообщить, что в AMD Athlon реализована 0,25-микронная шестиуровневая металломагнитная технология, площадь процессора 184 мм 2, а количество транзисторов колеблется в районе 22 миллионов).

Стабильность самого микропроцессора была подтверждена тестами, проведенными несколькими независимыми аналитическими лабораториями.

К сожалению, ни одна революционная новинка не обходится без того, чтобы сломать что-то предыдущее. AMD Athlon несовместим с Super 7 платформой. Intel Slot 1 также не подойдет. Несмотря на то, что размерами и внешней структурой AMD Athlon совпадает с Slot 1, не рекомендуется их совместное использование (дизайн электромеханики несколько различен - сгорит либо процессор, либо материнская плата). Представители AMD заявляют, что AMD Slot A абсолютно совместима с AMD Athlon (правда удивительно?). Отсюда вытекает необходимость разработки новых материнских плат - и AMD уже заключило соответствующие соглашения с ведущими производителями данного hardware, и сама отставать от них не будет. Среди партнеров AMD по созданию новых "мамок" такие мастодонты индустрии, как AsusTeck, BioStar, FIC, Microstar, Gigabyte, Acer, VIA Technologies и множество мелких.

Последние годы показали, что Internet - это просто золотая жила для тех, кто сможет воспользоваться спросом потребителей. В данном смысле видеоконференции по сети, радиотрансляции и видео через Internet - это существенная часть будущего и, в значительной степени, настоящего для поставщиков услуг. В этом смысле Intel практически первыми почувствовала "куда дует ветер" и насытила Pentium III "примочками", рассчитанными на Интернет технологии. Streaming-данные, транслируемые из Сети, заполняют значительную нишу в объеме обрабатываемых данные, а то, с какой высокой скоростью они должны обрабатываться (а также их постоянное усложнение), привело к тому, что в AMD Athlon также были реализованы все необходимые функции. Правда, это сделано было на качественно новом уровне. Intel традиционно двигается по пути увеличения тактовой частоты, чтобы большими цифрами поразить пользователя. AMD решили воспользоваться тем, что память является одной из тех вещей, которые всегда есть, но которых всегда не хватает. Поэтому упор был сделан именно на оптимизацию обработки данных, за счет чего скорость увеличилась по сравнению с Intel Pentium III в полтора раза.

Самый авторитетный рынок, определяющий развитие всей индустрии в целом - рынок микропроцессоров - продолжает неминуемо развиваться. И останется ли на нем Intel (ведь ей может грозить даже это), зависит теперь во многом от AMD - от того, насколько быстро сможет быть налажен массовый выпуск нового процессора.

Кирилл Sedai КАЛИТА

© Компьютерная газета

полезные ссылки
Термокожухи для камер видеонаблюдения