Технологические подробности

Разобравшись с тем, почему «двухядерность» (и многопроцессорность вообще) лучше или хуже ложится на архитектуры AMD K8 и Intel NetBurst, перейдем к рассмотрению, скажем так, сугубо технологических деталей. Начнем, пожалуй, снова с более простого случая Intel.

На сегодняшний момент все двухъядерные процессоры Intel выпускает на основе ядра Smithfield, которое, как уже упоминалось, является просто парой обыкновенных одноядерных процессоров Pentium 4 Prescott (наследников степпинга E0), объединенных в виде единого кристалла. Поддерживаются SSE/SSE2/SSE3, 64-битные расширения EM64T, энергосберегающая технология EIST, технология защиты от вирусов XD-bit, объем кэш-памяти второго уровня (каждого ядра) составляет 1 Мбайт. Использовать новое ядро Prescott-2M с двухмегабайтным кэшем, видимо, показалось технологам пока слишком большим расточительством (хотя от себя добавим, и проведенные нами тесты это подтверждают, что он бы там не повредил). Площадь ядра Smithfield – 203 мм2, количество транзисторов – более 230 миллионов; однако благодаря отлично отлаженному за полтора года 90-нм технологическому процессу особых затруднений для Intel массовый выпуск подобных кристаллов не представляет.

А вот с энергопотреблением и тепловыделением у этих процессоров проблемы предвидятся: задачку о том, какой ток будут потреблять два одинаковых ядра и сколько тепла эти два ядра рассеют в пространство (при условии, что одно ядро потребляет ток в 78 ампер и рассеивает 89 Вт тепла) решит любой школьник (хотя, безусловно, в реальных двухпроцессорных системах просто удваивать эти показатели было бы неправильно). Вдобавок тактовые частоты для новых процессоров пришлось значительно понизить: вместо максимальных для Pentium 4 3,8 ГГц выпущенные двухядерники Intel работают на частотах не превосходящих 3,2 ГГц. Но даже с учетом этого старшие модели новых Smithfield рассеивают не менее 130 Вт (зато младшие – 95 ватт) и требуют для своей работы схем питания VRM соответствующих новому, пятому стандарту питания для процессоров Intel (05A и 05B). Работать в ранее выпущенных системах (за исключением появившегося незадолго до выпуска Pentium Extreme Edition чипсета nForce 4 SLI Intel Edition) они тоже не будут – в них даже предусмотрен специальный механизм защиты, который не позволит «жадному» до тока Smithfield-у сжечь не рассчитанную на его установку материнскую плату.

По маркетинговым соображениям на основе одних и тех же Smithfield выпускается сразу две линейки процессоров: относительно недорогие Pentium D (от 281 до 530$ за модели 820, 830 и 840 с частотами 2,8; 3,0 и 3,2 ГГц соответственно) и «экстремальный» Pentium Extreme Edition 840 (3,2 ГГц, 999$). Отличаются же они только тем, что в Pentium D отключена технология Hyper-Threading и множитель заблокирован для изменения в большую сторону, а в Extreme Edition его можно повышать хоть до 60.;)

AMD также выпустила на рынок четыре двухядерных десктопных процессора (и тоже предпочла выделить их в отдельный бренд – Athlon 64 X2). Однако, в отличие от процессоров Intel, основываются они на двух различных процессорных кристаллах – с 512 и с 1024 Кбайт кэш-памяти второго уровня. Кроме того, еще несколько раньше были анонсировано девять двухъядерных Opteron (на основе ядер с 1024-Кбайтного кэша L2) для одно-, двух-, и многопроцессорных систем. Но вот с производством двухядерников у AMD сейчас должно возникнуть немало проблем: компания принципиально вынуждена выпускать однокристальные двухядерники, а кристалл Toledo (с 1Мбайт кэша L2) получился довольно громоздким (хотя и не столь здоровенным, как Smithfield): 199мм2 и те же самые 230 миллионов транзисторов – сказывается интегрированный Northbridge, пусть даже и общий для обоих ядер. Выпускается Toledo по 90-нм технологическому процессу второго поколения (с использованием напряженного кремния, т.н. Dual Stress Liner) на основе нового степпинга E0/E3 (поддержка SSE/SSE2/SSE3/3D now! Professional, AMD64, NX-bit, Cool`n`Quiet и усовершенствованный контроллер памяти). Интересно, что CPUID для этих процессоров показывает то, что данные процессоры… поддерживают технологию Hyper-Threading:). Скорее всего, это просто перестраховка – чтобы «оптимизированные для Гипер-Трейдинга» программы не решили вдруг, что использовать на этом «обычном» процессоре несколько потоков исполнения – только время зря терять и заведомо корректно заработали на новых Athlon 64 X2. Проблем с потребляемым током и тепловыделением у двухядерников AMD поменьше (тепловой пакет составляет 95 Вт для новых Opteron и 110 Вт – для Athlon 64 X2), работать эти процессоры должны в любых Socket – 939 – системах4, достаточно мощных, чтобы на них можно было запустить Athlon 64 FX-55. Не забудьте только обновить BIOS: без этого новые процессоры будут работать в «одноядерном» режиме.

1. Именно что поразительной: простой перенос контроллера памяти в процессор отнюдь не объясняет, почему латентность памяти на AMD K8 оказывается ниже почти вдвое по сравнению с альтернативными системами. Более быстрая шина между контроллером памяти и ядром процессора способна дать выигрыш эдак 12-15%, но никак не в 50-100. [вернуться]

2. Хотя бы потому, что каждая такая операция «передоверения» оперативной памяти требует выполнения весьма неторопливой процедуры синхронизации. [вернуться]

3. Owner-данные почти во всём ведут себя так-же, как и Shared-строки: любое изменение Owner-строки приводит к автоматическому «устареванию» аналогичных строк в кэшах других процессоров; любое изменение такой же Shared-строки в кэше чужого процессора приводит к устареванию конкретной кэш-строки. Но в отличие от Shared-строк, Owner-строки, как и Modified-строки, при их вытеснении из кэша (то есть когда требуется строку из кэша по каким-то причинам убрать) предварительно сохраняются в оперативную память. Выполнять эту операцию для Exclusive, Invalid и Shared-строк, естественно, не требуется. [вернуться]

4. Правда, есть и неприятные исключения: скажем, по непонятным причинам с двухядерниками не работает VIA K8T890. [вернуться]