Процесори AMD шостого покоління.
Ми з Вами дотепер згадували лише процесори шостого покоління, проведені Intel. А як же конкуренти? Чи проводить AMD процесори шостого покоління або дотепер робить лише Socket 7 сумісні процесори?
Процесор AMD Athlon (Argon)
Дуже цікавим і несподіваним було рішення AMD не виробляти процесори шостого покоління, сумісні з Pentium II/ІІІ – AMD оголосила про розробку абсолютно нового, не сумісного апаратно (але сумісного програмно) з Pentium III процесора з кодовим ім'ям К7, який повинен був принести AMD лаври вже не виробника дешевих і менш продуктивних клонів продукції Intel, а виробника процесорів, що безпосередньо конкурують з Intel. Зрозуміло, якби процесор виявився б слабким по продуктивності, це б означало повний провал для AMD. Адже якщо виробляючи дешеві процесори, які можна вставити в будь-яку материнську плату AMD ні чим особливо не ризикує, то виготовляючи процесори, не сумісні апаратно, AMD ризикує залишитися взагалі без покупців. У серпні 1999 року AMD випускає такий довгоочікуваний процесор і називає його Athlon (кодове ім'я ядра Argon). Якщо розглянути архітектуру AMD Athlon поверхнево, то основні його параметри можна змалювати таким чином: * Чіп, виготовлений за технологією 0.25 мкм (потім 0.18 мкм) * Ядро нового покоління з кодовим ім'ям Argon, що містить 22 млн. транзисторів * Працює в спеціальних материнських платах з процесорним роз'ємом Slot A * Використовує високопродуктивну системну шину Alpha EV6, що ліцензіює у DEC * Кеш першого рівня 128 Кбайт - по 64 Кбайта для команд і даних * Кеш другого рівня 512 Кбайт. Розташований поза процесорним ядром, але в процесорному картриджі як у PII. Працює на половинній частоті ядра. * Напруга живлення - 1.6В * Набір SIMD-інструкцій 3DNow!, розширений додатковими 45 командами. * Випускаються версії з частотами 500, 550, 600, 650... 1000 Мгц.
Проте таким простим процесор AMD Athlon здається тільки на перший погляд. Насправді за цими декількома рядками ховаються численні архітектурні інновації, наприклад, як неважко помітити, Athlon перевершує Intel за розміром кеша першого рівня, який у Intel Pentium III всього 32 кбайта. Перейдемо тепер до докладнішого розгляду архітектури AMD Athlon. Перш ніж заглиблюватися в сам процесор, подивимося, чим же відрізняється системна шина EV6, застосована AMD, від звичної GTL+ (так офіційно називається системна шина процесорів Intel шостого покоління). Хоча процесорний роз'єм Slot A на системній плати для процесора AMD Athlon виглядає аналогічно як і Slot 1, перевернений на 180 градусів, шинні протоколи і призначення контактів у Intel Pentium III і AMD Athlon абсолютно різні. Зовнішня схожість викликана тим, що AMD просто хотіла полегшити життя виробникам системної плати, яким не доведеться купувати особливі роз'єми для установки на Slot A системну плату. Насправді ж, хоч EV6 і працює на частоті 100 Мгц, передача даних по ній, на відміну від GTL+ відбувається по обох фронтах сигналу, тобто шина працює в режимі DDR, а фактична частота передачі даних складає 200 Мгц. Якщо врахувати той факт, що ширина шини EV6 - 72 біта, 8 з яких використовується під ECC (контрольну суму), то одержуємо швидкість передачі даних 64 біта х 200 Мгц = 1,6 Гбайт/с. Нагадаю, що пропускна спроможність GTL+, що працює на 100 Мгц в два рази менша - 800 Мбайт/с. Підвищення частоти GTL+ до 133 Мгц дає збільшення пропускній спроможності при цьому тільки до 1,06 Гбайт/с. Здавалося б, як у випадку з GTL+, так і з EV6 виходять значні значення пропускної спроможності. Проте PC133 пам'ять може використати при цьому 1066 Мбайт/с, а AGP, що працює в режимі 2x - до 528 Мбайт/с. Виходить, що GTL+ не справляється з передачею даних на такій швидкості. У EV6 в цьому випадку є достатньою, а тому ця шина перспективніша. Що стосується кеша L1 у AMD Athlon, то його розмір 128 Кбайт перевершує розмір L1 кеша в Intel Pentium III аж в 4 рази, не тільки підкріплюючи високу продуктивність Athlon, але і забезпечуючи його ефективну роботу на високих частотах. Зокрема, одна з проблем Intel архітектури Katmai, яка, схоже, вже не дозволяє нарощувати швидкодію простим збільшенням тактової частоти, якраз полягає в малому об'ємі L1 кеша, який починає захлинатися при частотах, що наближаються до 1 ГГц. AMD Athlon позбавлений цього недоліку. Що ж до кеша L2, то і тут AMD опинилася на висоті. По-перше, Athlon підтримує розміри L2 512 Кбайт до 16 Мбайт (хоча випускався тільки з 512 кб). Pentium III, як відомо, підтримує тільки 512-кілобайтний кеш другого рівня. Але і без ложки дьогтю тут не обійшлося. Тільки до 700 Мгц процесора швидкість кеша L2 була рівна половині частоти процесора, у 750-го Athlon швидкість кеша складала вже 2/5 від частоти процесора, а потім і зовсім 1/3. З цілочисельними операціями у процесорів від AMD завжди все було в порядку. З часів AMD K6 процесори від Intel програвали саме в швидкості цілочисельних обчислень. Проте, в Athlon AMD геть відмовилася від старої архітектури. Завдяки наявності трьох конвеєрних блоків виконання цілочисельних команд (Integer Execution Unit) AMD Athlon може виконувати три цілочисельні інструкції одночасно. Що ж до Pentium III, то його можливості обмежуються одночасним виконанням тільки двох команд. Окремо хочеться торкнутися питання конвеєрів. Оптимальною глибиною конвеєра для процесорів з розглянутими частотами становить 9 стадій. Збільшення цього числа приводить до прискорення процесу обробки команд, оскільки швидкість роботи конвеєра визначається роботою найповільнішої його стадії. Проте, у разі дуже великого конвеєра при помилках в прогнозі переходів виявляється, що велика частина роботи по виконанню команд, що вже увійшли на конвеєр виконана марно. Його доводиться очищати і починати процес заново. Тому в AMD Athlon глибина цілочисельних конвеєрів складає 10 стадій, що близько до оптимального, конвеєр в Pentium III складається з 12-17 стадій залежно від типу інструкції, що виконується. Для попередніх процесорів AMD операції з плаваючою крапкою були справжньою ахіллесовою п'ятою. Головною проблемою було те, що блок FPU в K6, K6-2 і K6-III був неконвеєризированим. Це призводило до того, що хоча багато операцій з плаваючою крапкою в FPU від AMD виконувалися за менше число тактів, загальна продуктивність була низкою, оскільки наступна операція не могла почати виконуватися до завершення попередньої. А щось змінювати в своєму FPU AMD у той час не хотіла, закликаючи розробників до відмови від його використання на користь 3DNow!. Але, схоже, минулий досвід навчив AMD. У Athlon арифметичний співпроцесор має конвеєр довжиною в 15 стадій проти 25 у Pentium III. Не слід забувати, що довший конвеєр не завжди забезпечує кращу продуктивність. FPU в Athlon об'єднує в собі три блоки: один для виконання простих операцій типу додавання, другий - для складних операцій типу множення і третій - для операцій з даними. Завдяки такому розподілу роботи Athlon може виконувати одночасно по дві інструкції над числами з плаваючою крапкою. Адже такого не може навіть Intel Pentium III - він виконує інструкції тільки послідовно. На перший погляд з виконанням MMX-операцій у Athlon в порівнянні з K6-III змін не відбулося. Проте це не зовсім так. Хоч і MMX-інструкції використовуються в невеликій кількості програм, AMD додала в цей набір ще декілька інструкцій, які також з'явилися в MMX-блоці процесора Pentium III. До їх числа увійшли знаходження середнього, максимуму і мінімуму, пересилки даних. У блоці 3DNow! у AMD Athlon відбулися значні зміни. Хоча його архітектура і залишилася незмінною – два конвеєри обробляють інструкції, що працюють з 64-бітовими регістрами, в яких містяться пари дійсних чисел одинарної точності, в сам набір команд було додано 24 нових. Нові операції повинні не тільки збільшити швидкість обробки даних, але і дозволити задіяти технологію 3DNow! у таких областях, як розпізнавання звуку і відео. Окрім цього, по аналогії з SSE були додані і інструкції для роботи з даними, що знаходяться в кеші. Підтримка оновленого набору 3DNow! вже вбудована в Windows 98 SE і в DirectX 6.2. Таким чином, в набір 3DNow! входить тепер 45 команд, на відміну 71 інструкції в SSE від Intel. Причому використання нових команд повинно дати ще більший ефект від 3DNow! Процесор AMD Athlon виявився дуже вдалим процесором і зміг скласти дуже гідну конкуренцію PІІІ Katmai. Проте, з виходом PІІІ Coppermine над Athlon стали згущуватися хмари: процесори від Intel з кожною новою моделлю одержували все більш і більш швидкодіючий кеш L2, тоді як кеш другого рівня процесора Athlon залишався однаковим. Рішення очевидно: піти по шляху Intel: вбудувати L2 кеш в ядро процесора, вирішивши тим самим проблему високошвидкісного кеша. Так інженери AMD і поступили. Процесор AMD Athlon (Thunderbird)
AMD розробила нове ядро, яке назвала Thunderbird, в яке вбудовано крім тих же 128кб кеша першого рівня, що і в попередню модель процесора, ще і 256кб кеша другого рівня, що працює на повній тактовій частоті процесора. Практично новий процесор, який в продаж пішов під вже перевіреним ім'ям Athlon, дуже близький до Athlon Argon, за винятком кеша другого рівня. І, відповідно, новий Athlon є прямим конкурентом PІІІ Coppermine. Але при тому, що продуктивність нових процесорів AMD не поступається продуктивністю процесорів від Intel, ціни на Athlon істотно нижче, ніж на PІІІ і сьогодні покупка продуктивної робочої станції на базі процесора від AMD - дешевше, а на заощаджені гроші можна придбати більше оперативної пам'яті. Процесор AMD Duron (Spitfire)
Але випуском нового Athlon AMD не обмежилася. Спочатку було оголошено, що на новому ядрі вийде і здешевлений процесор з кодовою назвою Spitfire, яка потім перетворилося в офіційне ім'я Duron. Новий дешевий процесор відрізняється від Athlon тільки зменшеним кешем другого рівня: він складає не 256 кб, а 64 кб. Виходить, що у Duron кеша удвічі менше, ніж у Celeron? Ні! Справа у тому, що у процесорів Intel так званий включний кеш, тобто вміст кеша першого рівня завжди присутній і в кеші другого рівня. Таким чином у PІІІ Coppermine і Celeron сумарний об'єм кеша рівний кількості кеша другого рівня, а у процесорів AMD кеш ексклюзивний, тобто вміст L1 не дублюється в L2, отже, всього кеша у Duron навіть більш ніж у Celeron. Якщо продуктивність PІІІ і Athlon приблизно рівні, то Duron з випереджає Celeron по продуктивності. За рахунок чого? Адже початкові процесори приблизно близькі по продуктивності, чому ж їх спрощені модифікації розрізняються? Справа у тому, що у Duron всього лише зменшений об'єм кеш-пам'яті другого рівня, тоді як у Celeron як і раніше системна шина 66 Мгц! а у Duron, як і у оригінального Athlon Argon і Athlon Thunderbird системна шина 100 Мгц DDR і оперативна пам'ять у Duron працює на частоті 133 Мгц, а не 66 Мгц, як у Celeron.
|
Як неодноразово підкреслювалося конкуренти Intel завжди прагнули зробити свої процесори електрично сумісними з процесорами Intel для того, щоб не розробляти для них чіпсетів і материнських плат і, найголовніше, щоб користувач міг придбати стандартну платформу, в яку міг встановлювати як процесор виробництва Intel, так і процесор виробництва AMD.
