AMD_и_Intel_современные_процессоры-17_11_2011 (1). Различия в архитектуре процессоров amd и Intel
 Скачать 54.48 Kb.
|
AMD и Intel современные процессорыот lexra | skachatreferat.ruМинистерство Образования и Науки Российской Федерации Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) Реферат на тему Различия в архитектуре процессоров AMD и Intel. Выполнил: Денисов А.Н., гр. 13-333 Проверил: Лобачёв С.Н. Москва 2011 г ------------------------------------------------- СОДЕРЖАНИЕ Стр. 3. Понятие процессор. 3. Производители. 4. История. 6. Архитектура современных процессоров Intel. 7. История развития процессоров AMD. 9. Архитектура современных процессоров AMD. 10.Многоядерные процессоры. 11.Кэширование. 12.Перспективы. ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- Процессор Центральный процессор — электронный блок либо микросхема — исполнитель машинных инструкций (кода программ),главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором. Изначально термин центральное процессорное устройство описывал специализированный класс логических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных программ. Вследствие довольно точного соответствия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных процессоров, он естественным образом был перенесён на сами компьютеры. Начало применения термина и его аббревиатуры по отношению к компьютерным системам было положено в 1960-е годы. Устройство, архитектура и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные исполняемые функции остались теми же, что и прежде. Главными характеристиками ЦПУ являются: тактовая частота, производительность, энергопотребление, нормы литографического процесса используемого при производстве (для микропроцессоров) и архитектура. Ранние ЦП создавались в виде уникальных составных частей для уникальных, и даже единственных в своём роде, компьютерных систем. Позднее от дорогостоящего способа разработки процессоров, предназначенных для выполнения одной единственной или нескольких узкоспециализированных программ, производители компьютеров перешли к серийному изготовлению типовых классов многоцелевых процессорных устройств. Тенденция к стандартизации компьютерных комплектующих зародилась в эпоху бурного развития полупроводниковых элементов, мейнфреймов и миникомпьютеров, а с появлением интегральных схем она стала ещё более популярной. Создание микросхем позволило ещё больше увеличить сложность ЦП с одновременным уменьшением их физических размеров. Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому проникновению основанных на них цифровых устройств в повседневную жизнь человека. Современные процессоры можно найти не только в такихвысокотехнологичных устройствах, как компьютеры, но и в автомобилях, калькуляторах, мобильных телефонах и даже в детских игрушках. Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где помимо вычислительного устройства на кристалле расположены дополнительные компоненты (память программ и данных, интерфейсы, порты ввода/вывода, таймеры и др.). Современные вычислительные возможности микроконтроллера сравнимы с процессорами персональных ЭВМ десятилетней давности, а чаще даже значительно превосходят их показатели. ------------------------------------------------- Производители Наиболее популярные процессоры сегодня производят фирмы Intel, AMD и IBM. Большинство процессоров, используемых в настоящее время, являются Intel-совместимыми, то есть имеют набор инструкций и интерфейсы программирования, используемые в процессорах компании Intel. Среди процессоров от Intel: 8086, i286, i386, i486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Celeron (упрощённый вариант Pentium), Pentium 4, Core 2 Quad, Core i7, Xeon (серия процессоров для серверов), Itanium,Atom (серия процессоров для встраиваемой техники) и др. AMD имеет в своей линейке процессоры архитектуры x86 (аналоги 80386 и 80486, семейство K6 и семейство K7 — Athlon, Duron, Sempron) и x86-64 (Athlon 64, Athlon 64 X2, Phenom, Opteron и др.) Процессоры IBM (POWER6, POWER7, Xenon, PowerPC) используются в суперкомпьютерах, в видеоприставках 7-го поколения, встраиваемой технике; ранее использовались в компьютерах фирмы Apple. По данным компании IDC, по итогам 2009 г.на рынке микропроцессоров для настольных ПК, ноутбуков и серверов доля корпорации Intel составила 79,7 %, доля AMD — 20,1 %. [5] Доли по годам: Год | Intel | AMD | Другие | 2007 | 78,9 % | 13,1 % | 8,0 % | 2008 | 80,4 % | 19,3 % | 0,3 % | 2009 | 79,7 % | 20,1 % | 0,2 % | 2010 | 80,8% | 18,9% | 0,3% | ------------------------------------------------- -------------------------------------------------История История развития производства процессоров полностью соответствует истории развития технологии производства прочих электронных компонентов и схем. Первым этапом, затронувшим период с 40-х по конец 50-х годов, было создание процессоров с использованием электромеханических реле, ферритовых сердечников (устройств памяти) и вакуумных ламп. Они устанавливались в специальные разъёмы на модулях, собранных в стойки. Большое количество таких стоек, соединённых проводниками, в сумме представляли процессор. Отличительной особенностью была низкая надёжность, низкое быстродействие и большое тепловыделение. Вторым этапом, с середины 50-х до середины 60-х, стало внедрение транзисторов. Транзисторы монтировались уже на близкие к современным по виду платам, устанавливаемым в стойки. Как и ранее, в среднем процессор состоял из нескольких таких стоек. Возросло быстродействие, повысилась надёжность, уменьшилось энергопотребление. Третьим этапом, наступившим в середине 60-х годов, стало использование микросхем. Первоначально использовались микросхемы низкой степени интеграции, содержащие простые транзисторные и резисторные сборки, затем по мере развития технологии стали использоваться микросхемы, реализующие отдельные элементы цифровой схемотехники (сначала элементарные ключи и логические элементы, затем более сложные элементы — элементарные регистры, счётчики, сумматоры), позднее появились микросхемы, содержащие функциональные блоки процессора — микропрограммное устройство, арифметико-логическое устройство, регистры, устройства работы с шинами данных и команд. Четвёртым этапом, в начале 70-х годов, стало создание, благодаря прорыву в технологии создания БИС и СБИС (больших и сверхбольших интегральных схем, соответственно), микропроцессора — микросхемы, на кристалле которой физически были расположены все основные элементы и блоки процессора. Фирма Intel в 1971году создала первый в мире 4-х разрядный микропроцессор 4004, предназначенный для использования в микрокалькуляторах. Постепенно практически все процессоры стали выпускаться в формате микропроцессоров. Исключением долгое время оставались только малосерийные процессоры, аппаратно оптимизированные для решения специальных задач (например суперкомпьютеры или процессоры для решения ряда военных задач), либо процессоры, к которым предъявлялись особые требования по надёжности, быстродействию или защите от электромагнитных импульсов и ионизирующей радиации. Постепенно, с удешевлением и распространением современных технологий, эти процессоры также начинают изготавливаться в формате микропроцессора. Сейчас слова микропроцессор и процессор практически стали синонимами, но тогда это было не так, потому что обычные (большие) и микропроцессорные ЭВМ мирно сосуществовали ещё по крайней мере 10-15 лет, и только в начале 1980-х годов микропроцессоры вытеснили своих старших собратьев. Тем не менее, центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров даже сегодня представляют собой сложные комплексы, построенные на основе микросхем большой и сверхбольшой степени интеграции. Надо сказать, что переход к микропроцессорам позволил потом создать персональные компьютеры, которые теперь проникли почти в каждый дом. Первым общедоступным микропроцессором был 4-разрядный Intel 4004, представленный 15 ноября 1971 года корпорацией Intel. Он содержал 2300 транзисторов, работал на тактовой частоте 92,6 кГц и стоил 300 долл. Далее его сменили 8-разрядный Intel 8080 и 16-разрядный 8086, заложившие основы архитектуры всех современных настольных процессоров. Из-за распространённости 8-разрядных модулей памяти был выпущен дешевый 8088, упрощенная версия 8086, с 8-разрядной шиной памяти. Затем проследовала его модификация 80186. В процессоре 80286 появился защищённый режим с 24-битнойадресацией, позволявший использовать до 16 Мб памяти. Процессор Intel 80386 появился в 1985 году и привнёс улучшенный защищённый режим, 32-битную адресацию, позволившую использовать до 4 Гб оперативной памяти и поддержку механизма виртуальной памяти. Эта линейка процессоров построена на регистровой вычислительной модели. Параллельно развиваются микропроцессоры, взявшие за основу стековую вычислительную модель. За годы существования микропроцессоров было разработано множество различных их архитектур. Многие из них (в дополненном и усовершенствованном виде) используются и поныне. Например Intel x86, развившаяся вначале в 32-битную IA-32, а позже в 64-битную x86-64 (которая у Intel называется EM64T). Процессоры архитектуры x86 вначале использовались только в персональных компьютерах компании IBM (IBM PC), но в настоящее время всё более активно используются во всех областях компьютерной индустрии, от суперкомпьютеров до встраиваемых решений. Также можно перечислить такие архитектуры как Alpha, POWER, SPARC, PA-RISC, MIPS (RISC-архитектуры) и IA-64 (EPIC-архитектура). В современных компьютерах процессоры выполнены в виде компактного модуля (размерами около 5×5×0,3 см), вставляющегося в ZIF-сокет. Большая часть современных процессоров реализована в виде одного полупроводникового кристалла, содержащего миллионы, а с недавнего времени даже миллиарды транзисторов. Архитектура современных процессоров Intel Nehalem — микроархитектура процессоров компании Intel, представленная в 4 квартале 2008 года, для ядра Bloomfield в исполнении LGA 1366 и для ядра Lynnfield в исполнении LGA 1156. Микропроцессоры продаются под торговой маркой Core i7 и Core i5 соответственно. Процессоры Nehalem содержат не менее 731 млн транзисторов, что на 10 % меньше, чем у процессоров Yorkfield. Но площадь кристалла значительно увеличилась по сравнению с предшественником — с 214 до263 мм². Архитектура Nehalem построена на базе Core, но содержит такие кардинальные изменения, как: * Встроенный контроллер памяти, поддерживающий 2 или 3 канала DDR3 SDRAM или 4 канала FB-DIMM * Новая шина QPI, пришедшая на смену шине FSB (только в процессорах для LGA 1366; процессоры для LGA 1156 используют шину DMI) * Возможность выпуска процессоров со встроенным графическим процессором(в бюджетных решениях на базе 2-х ядерных процессоров) * В отличие от Kentsfield и Yorkfield, которые состоят из двух кристаллов по 2 ядра в каждом, все 4 ядра Bloomfield находятся на одном кристалле * Добавлен кэш 3-го уровня * Добавлена поддержка SMТ (организация 2-х логических ядер из 1 физического) Первые процессоры Nehalem основаны на том же 45-нм техпроцессе, что и Penryn. В соответствии с заявлениями компании Intel, процессоры Nehalem будут производиться до конца 2009 года. В начале 2010 компания планирует показать первые Westmere процессоры, основанные на 32-нм технологическом процессе. Решения на основе микроархитектуры Westmere производятся с соблюдением норм 32-нм техпроцесса. Это должно снизить как стоимость изготовления процессоров, так и потребляемую мощность. Осуществлена доработка решений, впервые примененных в микроархитектуре Nehalem. Благодаря более тонкому техпроцессу площадь кристаллов будет меньше, что позволит увеличить количество ядер. Первый представитель новой микроархитектуры — Clarkdale, который обладает двумя ядрами и интегрированным графическим ядром, производимым по 45-нм техпроцессу, что позволит избавится от интегрированной графики в системной логике. Процессоры на основе дизайна Clarkdale созданы в исполнении LGA1156, но для реализации интегрированной графики требуется специальные наборы системной логики, в них входят Intel H55, Intel H57 и Intel Q57. Это решение заменит собой процессоры на основе Wolfdale(Intel Core 2 Duo). Продукты на основе дизайна ядер Clarkdale поступили в открытую продажу 7 января 2010 года. Потом в серийное производство вошел флагманский дизайн ядер данной архитектуры — Gulftown, он обладает шестью ядрами, двенадцатью потоками, 12Мб общего кеша третьего уровня, системной шиной QuickPath Interconnect, но несмотря на это, его энергопотребление не превышает 130Вт. Он требует сокет LGA1366 и набор системной логики Intel X58 Express. Фактически этот дизайн представляет собой полтора чипа с дизайном Bloomfield (Intel Core i7) на одной подложке, произведенной с соблюдением норм 32-нм техпроцесса. Этот дизайн ядер является первым, который перешагнул за психологическую отметку — один миллиард транзисторов. Он обладает 1,17 млрд транзисторов, однако за счет 32-нм техпроцесса его площадь осталась в разумных пределах — 245 кв. мм. На основе этого дизайна вышел процессор Intel Core i7 980X Extreme Edition с частотой 3333МГц и Intel Core i7 970 с частотой 3200МГц(3 квартал 2010), а так же Intel Core i7 990X Extreme Edition с частотой 3466МГц(1 квартал 2011). Процессоры на основе дизайна ядер Gulftown поступили в открытую продажу 16 марта 2010 года История развития процессоров AMD В 1969 году AMD представляет чип-регистр Am9300 и процессор Am2501. В 1975 году, подписав кросс-лицензионное соглашение с Intel, AMD представляет свой процессор 8080, клон был совместим с оригиналом по набору команд. Затем AMD выпускает Am1902, свою первую плату оперативной памяти. Процессор собственной разработки, Am2900 оказался очень удачным для своего времени (высокая скорость работы, уменьшенное тепловыделение, программируемые инструкции для приложений). в 1984 году AMD входит в рейтинг «Сто лучших компаний США», В 1991 AMD выпускает свой аналог i386 — Am386. В 1993 появляется процессор Am486. В 1993, в результате сотрудничества с Fujitsu, выходит на рынок флеш-память производства AMD.Компания переходит на техпроцесс менее одного микрона. После представления Intel процессора Pentium, в 1997 году AMD выпускает AMD K6. Далее появляется AMD K6-2 с технологией 3DNow!. В первой половине 1999 г. AMD начала поставки процессоров K6-III (К6-3D+) с разъёмом Socket 7. Главная особенность — встроенная кеш-память второго уровня 256 КБ (L1 кеш остался 64 КБ, что вдвое больше, чем Pentium III), работающая на полной частоте ядра (ранние Pentium III в SECC 2 конструктиве на половине частоты ядра), а кеш-память, установленная на материнской плате, рассматривается как кеш третьего уровня. Тактовые частоты 400—500 МГц. Долго оставаться в Socket 7 процессоры от AMD не могли, так как предел его возможностей уже был достигнут. 23 июня 1999 г. были представлены модели AMD Athlon 500, 550, 600, изготовленные по 0,250 микронной технологии в новом корпусе Slot A (чуть более тонкий картридж по сравнению с Slot 1). После этого AMD выпустила ещё несколько процессоров с более высокой частотой. 29 ноября 1999 г. были выпущены процессоры Athlon с частотами от 550—800 МГц, изготовленные по технологии 0,18 мкм (чтобы отличать, они именовались Model 1 — 0,250 микрон и Model 2 — 0,180 микрон). Основные характеристики: внутренняя архитектура — типа «RISC»; имеет 3 конвейера для целочисленных вычислений и 3 для операций с плавающей точкой; добавлены новые команды в блок 3DNow!, теперь носит название Enhanced 3DNow!; L1 кеш — 128 КБ (64+64), L2 кеш — 512 КБ (в перспективе до 8 МБ) расположен в отдельных микросхемах рядом с процессором и работает на частоте равной половине частоты ядра, поддерживает ECC-механизм; многопроцессорность — теоретически до 14 процессоров на одной шине; системная шина — 100 МГц, но работает по обоим фронтам сигнала, результирующая 200 МГц. В январе 2000 года президентом и главным управляющим стал Гектор Руиз. Переход на технологию 0,180 мкм для AMD состоялся летом 2000 г.разработкой ядра Thunderbird. Для своих новых процессоров Athlon AMD разрабатывает также новый разъём Socket A (Socket 462 в виде микросхемы). Новый процессор содержит 37 млн транзисторов. L1 кеш — 128 КБ, L2 кеш — 256 КБ (L2 находится на кристалле процессора). Единственное «узкое» место (во всех смыслах этого слова) — 32-битная шина между ядром и кешем второго уровня (ширина аналогичной шины Pentium III — 512 бит). Первые процессоры работали на шине 200 МГц (2х100), последующие модели перешли на 266 МГц (2х133). Набор команд x86, MMX, Enhanced 3DNow! В ядре Athlon 4 появился блок аппаратной предвыборки данных. Изменения коснулись SIMD-инструкций 3DNow! Третья версия этих инструкций называется «3DNow! Professional», для управления энергопотреблением в процессоре Athlon 4 впервые реализована технология PowerNow! Также в ядре Athlon 4 появился встроенный в кристалл процессора диод для измерения температуры. Не останавливаясь на достигнутом (и с переходом Athlon-ов на новое ядро), AMD, выпускает процессор Duron 1 и 1,1 ГГц (позже 1,2 ГГц), на новом ядре Morgan (переработанное Palomino). Кроме смены названия ядра, новый процессор имеет поддержку усовершенствованного набора инструкций 3DNow! Professional, а также инструкций SSE. Ядро Morgan имеет механизм предсказания переходов (процессор пытается предсказать, какие данные ему могут потребоваться) и буфер преобразование адреса (кеширование адресов памяти). В 2002 году AMD объявила о переходе на технологию 0,130 мкм и о внедрении новой технологии SOI («кремний на изоляторе»). В апреле 2002 года компания выпускает процессор Alchemy Au1100, который должен был конкурировать с Intel XScale. В начале лета 2002 года были объявлены более совершенные Athlon XP 2100+ и 2200+ на 0,130-микронном ядре Thoroughbred. Отличается от Palomino только технологией 0,130 микрон. В начале 2003 года компания AMD заключает соглашение с IBM о совместных технологических разработках.10 февраля 2003 компания выпустила новые Athlon XP 3000+, 2800+ и 2500+ на ядре Barton с увеличенной вдвое кеш-памятью второго уровня (L2 — 512 КБ). Само вычислительное ядро процессора никаких существенных изменений не претерпело, то есть, по сути, мы имеем тот же самый Thoroughbred ревизии B с добавленной памятью. С новым объёмом кеша, AMD пересчитывает рейтинг своих процессоров 3000+ на Barton — реально работает на частоте 2167 МГц и 2700+ Thoroughbred-B — реально работает на той же частоте 2167 МГц. Частота шины 333—400 МГц (dual-pumped). Весной 2003 года компания AMD выпускает первые 64-битные процессоры, полностью совместимые с процессорами x86, известные под названием Opteron и предназначавшиеся для серверов и рабочих станций. А в сентябре компания AMD выпускает аналогичные процессоры, известные как Athlon 64, и для персональных компьютеров. 2003 г. — год выпуска AMD K7 Thorton (Athlon XP). Thorton — это скорее очередной Duron, экономичная модель Athlon XP на ядре Barton (искусственно отключена половина L2-кеша 256 Кбайт). Использование слова «Athlon» позволяет позиционировать Thorton как более производительную микросхему по сравнению с предыдущими Duron. Технология производства 0,130 мкм. Тактовая частота 1667—2133 МГц (2000+…2400+), частота шины 266 МГц (dual-pumped). Представление процессора Sempron, которое должно было иметь место в середине августа, перенесено на 28 июля 2004 г. (выпуск 17 августа). Sempron 3100+ для Socket 754 ядро Paris, Sempron 2500+ (1750 МГц), 2600+ (1833 МГц), 2800+ (2000 МГц) для Socket A, ядро Barton. Модели Sempron под Socket A просуществуют до конца 2005 года, но в малобюджетных системах. Самым последним процессором Sempron под Socket A будет модель 2800+. Эти процессоры позиционируются, как конкуренты Intel Celeron D. Sempron под процессорный разъём Socket A по техническим характеристикам — практически Thoroughbred с 1,6 В напряжением,единственное отличие — частота шины, увеличенная до 333 МГц (dual-pumped). В июне 2005 года компанией AMD были выпущены двухъядерные процессоры Athlon 64 X2 24 июля 2006 года генеральный директор AMD подтвердил факт покупки компанией разработчика графических чипов — компанию ATI. Сумма сделки составила 5,4 миллиарда долларов. Архитектура современных процессоров AMD В 2007 году компания AMD начала производство своих графических чипов на базе разработок ATI. В 2007 году появились первые четырёхъядерные процессоры AMD Phenom X4, первые конкуренты ранних Intel Core 2 Quad. В 2009 году с переходом на новый Socket AM3 процессоры AMD обзавелись поддержкой памяти DDR3, что позволило установить на материнскую плату до 16 Гб ОЗУ. В 2010 году 26 апреля AMD выпускает первые шестиядерные процессоры для настольных ПК Phenom II X6, совместимые с платформами Socket AM2+ и Socket AM3. На сегодняшнее время у этих процессоров конкурентами являются, в первую очередь, процессоры производства фирмы Intel Core i5 и Core i7. В 2011 году AMD выпускает процессоры на новой микроархитектуре Bulldozer. Процессоры Bulldozer по заверениям представителей AMD имеют полностью переработанную архитектуру по сравнению с предыдущими поколениями AMD K8 и AMD K10. Известно, что процессоры Bulldozer впервые будут поддерживать новые инструкции x86 (SSE4.1, SSE4.2, CVT16, AVX и XOP, в том числе 4-операндный модуль FMAC), а также будут включать модели с интегрированным в кристалл графическим ядром (технология AMD Fusion). Bulldozer будет содержать до 8 ядер для настольного сегмента, до 16 ядер — для серверного, и обладать совместимостью с модульной процессорной архитектурой M-SPACE. Будет введена поддержка новой версии технологии AMD Direct Connect и четырёх каналов HyperTransport 3.1 на каждый процессор. Возможность работы с памятью DDR3 и технологией расширения памяти AMD G3MX позволит увеличить пропускную способность процессора.Также будет улучшено управление питанием. Новые процессоры получат поддержку технологии Turbo Core 2, которая позволяет увеличить номинальную частоту процессора с 3,5 до 4 ГГц и заметно повысить производительность аналогично технологии Intel Turbo Boost. У серверных процессоров Bulldozer будет поддержка сверхъёмких модулей оперативной памяти LR-DIMM, реализованная в их интегрированных контроллерах памяти. Первым семейством процессоров микроархитекуры Bulldozer станет десктопное семейство Zambezi во 2-м квартале 2011 года под Socket AM3+, производством которого будет заниматься компания-подрядчик GlobalFoundries. Zambezi будут выполнены по 32 нм техпроцессу; первыми появятся 8-ядерные с TDP от 95 до 125 Вт в зависимости от тактовой частоты и 8 Мб кэш-памяти L2, затем 6- и 4-ядерные с TDP 95 Вт и с 6 и 4 Мб L2 кэша соответственно. В последней четверти 2011 года появится семейство Orochi. 8-ядерные процессоры семейства Orochi получат 16 Мб общей кэш-памяти. Оба семейства будут иметь двухканальный контроллер памяти DDR3. В 3-м квартале 2011 года намечен выпуск процессоров Interlagos, которые будут иметь 16 вычислительных ядер, четырёхканальный контроллер памяти DDR3. Также в 2011 году планируется выпустить менее мощное семейство Valencia с поддержкой двухканальной памяти DDR3. Мобильная версия процессоров архитектуры Bulldozer ожидается в 2012 году. Первые мобильные чипы на базе Bulldozer получат кодовое наименование Trinity, до 4-х ядер APU и GPU с поддержкой DirectX 11. В этом же году выходят серверные чипы Terramar, которые будут иметь до 20 ядер, техпроцесс 32 нм, интегрированный 4-канальный контроллер памяти DDR3 и контроллер PCI Express3.0. Terramar предназначены для 2- и 4-процессорных платформ с разъёмом Socket G2012. ------------------------------------------------- Многоядерные процессоры Содержат несколько процессорных ядер в одном корпусе (на одном или несколькихкристаллах). Процессоры, предназначенные для работы одной копии операционной системы на нескольких ядрах, представляют собой высокоинтегрированную реализацию мультипроцессорности. Первым многоядерным микропроцессором стал POWER4 от IBM, появившийся в 2001 и имевший два ядра. В октябре 2004 Sun Microsystems выпустила двухъядерный процессор UltraSPARC IV, который состоял из двух модифицированных ядер UltraSPARC III. В начале 2005 был создан двухъядерный UltraSPARC IV+. 14 ноября 2005 года Sun выпустила восьмиядерный UltraSPARC T1, каждое ядро которого выполняло 4 потока. 5 января 2006 года Intel представила первый двухъядерный процессор на одном кристале Core Duo, для мобильной платформы. В ноябре 2006 года вышел первый четырёхъядерный процессор Intel Core 2 Quad на ядре Kentsfield, представляющий собой сборку из двух кристаллов Conroe в одном корпусе. Потомком этого процессора стал Intel Core 2 Quad на ядре Yorkfield (45 нм), архитектурно схожем с Kentsfield но имеющем больший объём кэша и рабочие частоты. В октябре 2007 года в продаже появились восьмиядерные UltraSPARC T2, каждое ядро выполняло 8 потоков. 10 сентября 2007 года были выпущены в продажу нативные (в виде одного кристалла) четырёхъядерные процессоры для серверов AMD Opteron, имевшие в процессе разработки кодовое название AMD Opteron Barcelona. 19 ноября 2007 года вышел в продажу четырёхъядерный процессор для домашних компьютеров AMD Phenom. Эти процессоры реализуют новую микроархитектуру K8L (K10). Компания AMD пошла по собственному пути, изготовляя четырёхъядерные процессоры единым кристаллом (в отличие от Intel, первые четырехъядерные процессоры которой представляют собой фактически склейку двух двухъядерных кристаллов). Несмотря на всю прогрессивность подобного подхода первый «четырёхъядерник» фирмы, получивший название AMD Phenom X4, получился не слишком удачным. Его отставание от современных ему процессоровконкурента составляло от 5 до 30 и более процентов в зависимости от модели и конкретных задач. К 1-2 кварталу 2009 года обе компании обновили свои линейки четырёхъядерных процессоров. Intel представила семейство Core i7, состоящее из трёх моделей, работающих на разных частотах. Основными изюминками данного процессора является использование трёхканального контроллера памяти (типа DDR-3) и технологии эмулирования восьми ядер (полезно для некоторых специфических задач). Кроме того, благодаря общей оптимизации архитектуры удалось значительно повысить производительность процессора во многих типах задач. Слабой стороной платформы, использующей Core i7, является её чрезмерная стоимость, так как для установки данного процессора необходима дорогая материнская плата на чипсете Intel X58 и трёхканальный набор памяти типа DDR3, также имеющий на данный момент высокую стоимость. Компания AMD в свою очередь представила линейку процессоров Phenom II X4. При её разработке компания учла свои ошибки: был увеличен объём кэша (по сравнению с первым поколением Phenom), процессоры стали изготавливается по 45-нм техпроцессу (это, соответственно, позволило снизить тепловыделение и значительно повысить рабочие частоты). В целом, AMD Phenom II X4 по производительности стоит вровень с процессорами Intel предыдущего поколения (ядро Yorkfield) и весьма значительно отстаёт от Intel Core i7. Однако, с выходом процессора AMD Phenom II X6 Black Thuban 1090T ситуация значительно изменилось в пользу AMD. Этот процессор по цене стоит на уровне Core i7 930, однако может потягаться с линейкой процессоров Core i7 в плане производительности. Его полноценных 6 ядер отлично подходят для сложных многопоточных задач. На данный момент массово доступны двух-, четырёх- и шести- ядерные процессоры (Intel Core 2 Duo на 65-нм ядре Conroe и 45-нм ядре Wolfdale) и Athlon 64 X2 на базе микроархитектуры K8. Такжевосьмиядерные процессоры Xeon и Nehalem (Intel) и 12-ядерные Opteron (AMD). Кэширование Кэширование — это использование дополнительной быстродействующей памяти для хранения копий блоков информации из основной (оперативной) памяти, вероятность обращения к которым в ближайшее время велика. Различают кэши 1-, 2- и 3-го уровней (обозначаются L1, L2 и L3 — от Level 1, Level 2 и Level 3). Кэш 1-го уровня имеет наименьшую латентность (время доступа), но малый размер, кроме того, кэши первого уровня часто делаются многопортовыми. Так, процессоры AMD K8 умели производить одновременно 64-битные запись и чтение, либо два 64-битных чтения за такт, AMD K8L может производить два 128-битных чтения или записи в любой комбинации. Процессоры Intel Core 2 могут производить 128-битные запись и чтение за такт. Кэш 2-го уровня обычно имеет значительно большую латентность доступа, но его можно сделать значительно больше по размеру. Кэш 3-го уровня самый большой по объёму и довольно медленный, но всё же он гораздо быстрее, чем оперативная память. ------------------------------------------------- Перспективы В ближайшие 10-20 лет, скорее всего, изменится материальная часть процессоров ввиду того, что технологический процесс достигнет физических пределов производства. Возможно, это будут: * Оптические компьютеры, — в которых вместо электрических сигналов обработке подвергаются потоки света (фотоны, а не электроны). * Квантовые компьютеры, работа которых всецело базируется на квантовых эффектах. В настоящее время ведутся работы над созданием рабочих версий квантовых процессоров. * Молекулярные компьютеры — вычислительные системы, использующие вычислительные возможности молекул (преимущественно, органических). Молекулярными компьютерами используется идея вычислительных возможностей расположения атомов в пространстве. |