Реферат: Процессор AMD. История развития
Поэтому, решение наконец-то переместить L2-кеш AMD Athlon с внешней процессорной платы внутрь ядра выглядит вполне логично. Тем более, что оба завода AMD и в Остине и в Дрездене успешно освоили технологию 0.18 мкм, что позволило при переходе со старой 0.25 мкм технологии уменьшить площадь ядра Athlon на 82 кв.мм.
В результате, линейка AMD Athlon получила продолжение в лице процессоров на ядре Thunderbird, имеющих кеш первого уровня размером 128Кбайт и 256-килобайтный интегрированный в ядро кеш второго уровня, работающий на полной частоте CPU. Это семейство новых AMD Athlon с частотой 750 МГц и выше было анонсировано более двух недель назад.
Однако, этим AMD не ограничилась. Еще год назад при представлении Athlon компания заявила о намерении производства различных модификаций своего CPU, рассчитанных на различные сектора рынка. И вот, наконец, теперь она начала осуществлять свои планы, представив и семейство процессоров AMD Duron ориентированное на low-end сектор и являющееся прямым конкурентом Intel Celeron.
Итак, посмотрим, что же представляют из себя процессоры Duron с точки зрения их основных характеристик:
- Чип, производимый по технологии 0.18 мкм с использованием медных соединений
- Ядро Spitfire, основанное на архитектуре Athlon. Содержит 25 млн. транзисторов и имеет площадь 100 кв.мм
- Работает в специальных материнских платах с 462-контактным процессорным разъемом Socket A
- Использует высокопроизводительную 100 МГц DDR системную шину EV6
- Кеш первого уровня 128 Кбайт - по 64 Кбайта на код и на данные
- Интегрированный кеш второго уровня 64 Кбайта. Работает на полной частоте ядра
- Напряжение питания - 1.5В
- Набор SIMD-инструкций 3DNow!
- Выпускаются версии с частотами 600, 650, 700 МГц
Итак, с точки зрения архитектуры,
Duron ничем не отличается от обычного Athlon, кроме встроенного в ядро
64-Кбайтного кеша второго уровня. Если же сравнить Duron с новыми Athlon на
ядре Thunderbird, то различия между ними будут заключаться в размере
интегрированного L2 кеша (у Thunderbird он 256 Кбайт против 64 Кбайт у Duron) и
в частотах (Thunderbird выпускаются с частотами начиная с 750МГц, а Duron - с
частотами до 700 МГц). В остальном же, архитектурно и старые и новые Athlon и
Duron ничем не отличаются. При этом, все же необходимо иметь в виду, что все же
новые процессоры Duron и Thunderbird имеют обновленное и технологически
усовершенствованное ядро, выпускаемое по технологии 0.18 мкм. В результате,
например, даже получается, что ядро Duron с встроенным L2-кешем по площади даже
меньше, чем ядро K75 (0.18 мкм Athlon).
И отдельно хочется коснуться нового форм-фактора и процессорного разъема, который теперь использует AMD для своих CPU. Поскольку микросхем SRAM, используемых для внешнего L2-кеша у новых процессоров Duron и Thunderbird теперь нет, AMD вслед за Intel вновь обратила внимание на процессорный разъем типа socket. Это не только более выгодно из экономических соображений (нет необходимости в процессорной плате, картридже и т.п.), но и более рационально с точки зрения организации лучшего охлаждения. В качестве такого разъема AMD решила использовать 462-контактный Socket A, который по своим размерам, да и по внешнему виду похож как на Socket 7, так и на Socket 370. Поэтому, с Socket A процессорами AMD можно использовать старые Socket 7 и Socket 370 кулеры. Единственное, не следует при этом забывать, что тепловыделение Duron несколько превосходит количество тепла, отдаваемое Celeron, поэтому они нуждаются в несколько лучшем охлаждении. Например, Duron 650 выделяет тепла примерно столько же, сколько и Intel Pentium III 733.
У AMD Duron с системной шиной все в порядке. Поскольку этот процессор, как и остальные из семейства Athlon использует 100-мегагерцовую DDR шину EV6, пропускная способность этого звена оказывается 1,6 Гбайт/с. Кеш первого уровня Duron со времен выпуска первых Athlon не претерпел никаких изменений - его размер составляет 128 Кбайт. Кеш первого уровня Duron делится на две части - для кеширования данных и для кеширования инструкций.
Что же касается кеша второго уровня, то тут нас ждет небольшой сюрприз. Нетрудно заметить, что у Duron он в два раза меньше чем L1 кеш. Зачам он тогда нужен? Ответ на этот вопрос кроется в алгоритме работы L2 кеша Duron и, кстати, Thunderbird. Кеш второго уровня этих процессоров является эксклюзивным, что означает, что данные, хранящиеся в L1 кеше в нем не дублируются. Такой метод работы L2 кеша реализован пока только в новых процессорах AMD, все же интеловские процессоры имеют обычный inclusive L2 кеш, данные из L1 кеша в котором дублируются. Поэтому общий объем эффективной кеш-памяти у AMD Duron составляет 128+64=192 Кбайта, в то время как у Celeron он всего 128 Кбайт (32 Кбайта L2 кеша занято копией данных, имеющихся в L1 кеше).
Чтобы проиллюстрировать все вышесказанное приведу графики, показывающие скорость записи в память блоков данных различного размера для процессоров AMD Duron 650:
Процессор AMD Duron удался. Это можно сказать определенно. Его производительность находится на достаточно высоком уровне, чтобы не только обогнать конкурирующий Intel Celeron, но и вообще не оставить ему никаких шансов в штатном режиме. Производительность AMD Duron 650 всего на несколько процентов меньше скорости AMD Athlon 650 и примерно соответствует производительности Intel Pentium III 600EB. Таким образом, выход Duron, если Intel не предпримет никаких действий для улучшения производительности своего low-end процессора, означает смерть Celeron.
AMD Athlon
Если подойти к архитектуре AMD Athlon поверхностно, то основные его параметры можно обрисовать следующим образом:
Чип,
производимый по технологии 0.25 мкм - Ядро нового поколения с кодовым именем Argon, содержащее 22 млн. транзисторов
- Работает в специальных материнских платах с процессорным разъемом Slot A
- Использует высокопроизводительную системную шину Alpha EV6, лицензированную у DEC
- Кеш первого уровня 128 Кбайт - по 64 Кбайта на код и на данные
- Кеш второго уровня 512 Кбайт. Расположен вне процессорного ядра, но в процессорном картридже. Работает на половинной частоте ядра
- Напряжение питания - 1.6В
- Набор SIMD-инструкций 3DNow!, расширенный дополнительными командами. Всего 45 команд
- Выпускаются версии с частотами 500, 550, 600 и 650 МГц. Версия с частотой 700 МГц появится в ближайшее время
Однако таким простым процессор AMD Athlon кажется только лишь на первый взгляд. На самом же деле за этими несколькими строками скрываются многочисленные архитектурные инновации, которые мы рассмотрим позднее. Однако и простые характеристики AMD Athlon впечатляют. Например, как нетрудно заметить, Athlon превосходит Intel не только по максимальной тактовой частоте (у Intel Pentium III она 600 МГц, да и к тому же при этом он работает на повышенном до 2.05В напряжении ядра), но и по размеру кеша первого уровня, который у Intel Pentium III всего 32 Кбайта.
Перейдем же к более подробному рассмотрению архитектуры AMD Athlon.
Системная шина
Прежде чем углубляться в сам процессор, посмотрим, чем же отличается системная шина EV6, примененная AMD, от привычной интеловской GTL+. Внешнее сходство бывает обманчиво. Хотя процессорный разъем Slot A на системных платах для процессора AMD Athlon выглядит также как и Slot 1, перевернутый на 180 градусов, шинные протоколы и назначения контактов у Intel Pentium III и AMD Athlon совершенно различны. Более того, различно даже число задействованных сигналов - Athlon использует примерно половину из 242 контактов, в то время как Pentium III всего четверть. Внешняя похожесть вызвана тем, что AMD просто хотела облегчить жизнь производителям системных плат, которым не придется покупать особенные разъемы для установки на Slot A системные платы. Только и всего.
На самом же деле, хоть EV6 и работает на частоте 100 МГц, передача данных по ней, в отличие от GTL+ ведется на обоих фронтах сигнала, потому фактическая частота передачи данных составляет 200 МГц. Если учесть тот факт, что ширина шины EV6 - 72 бита, 8 из которых используется под ECC (контрольную сумму), то получаем скорость передачи данных 64бита х 200 МГц = 1,6 Гбайт/с. Напомню, что пропускная способность GTL+, работающей на 100 МГц в два раза меньше - 800 Мбайт/с. Повышение частоты GTL+ до 133 МГц дает увеличение пропускной способности при этом только до 1,06 Гбайт/с. Казалось бы, как в случае с GTL+, так и с EV6 получаются внушительные значения пропускной способности. Однако, только современная PC100 память может отожрать от нее до 800 Мбайт/с, а AGP, работающий в режиме 2x - до 528 Мбайт/с. Не говоря уже о PCI и всякой другой мелочевке. Получается, что GTL+ уже сейчас может не справляться с передаваемыми объемами данных. У EV6 же в этом случае все в порядке, потому эта шина более перспективна.
При этом, как частота GTL+ может быть увеличена со 100 до 133 МГц, планируется, что и частота EV6 также впоследствии достигнет значения 133 (266), а затем и 200 (400) МГц. Однако планы эти могут и не осуществиться - реализовать работу на материнской плате EV6, требующую большего количества контактных дорожек, несколько сложнее, особенно на больших частотах. Хотя если у AMD все получится, пропускная способность системной шины может достичь 2.1 и 3.2 Гбайта/с соответственно, что позволит беспрепятственно применять в Athlon-системах, например, высокопроизводительную 266-мегагерцовую DDR SDRAM.
