Технология Multi-Core

Технология Hyper-Threading

Блок команд IA-32

Блок команд IA-32 поддерживает выполнение команд набора IA-32 в операционных системах на базе IA-64 как в однопроцессорном, так и в многопроцессорном режиме. Блок выполняет дешифрацию команд набора IA-32, передает их блоку исполнения и управляет их прохождением через процессор. Для выполнения команд набора IA-32 используются регистры, кэш-память и узлы выполнения команд архитектуры IA-64. В последних моделях процессоров Itanium эмуляция команд IA-32 реализована программно.

Как видно из рассмотрения архитектуры процессоров Intel, обработка команд в процессоре выполняется параллельно, т.е. одновременно может выполняться несколько команд. Из-за того, что обращения к оперативной памяти и устройствам выполняется значительно медленнее, чем выполнение команд, процессор может простаивать во время таких обращений. Однако все современные операционные системы работают в многозадачном режиме, поэтому на процессор можно направить не один, а несколько потоков команд от разных выполняемых одновременно задач. Такой режим реализован в некоторых процессорах фирмы Intel, поддерживающих набор команд IA-32, а также в процессоре UltraSPARC IV фирмы Sun с помощью гиперпотоковой технологии – HT (Hyper-Threading Technology).

Процессор, поддерживающий эту технологию, представляется для операционной системы как два виртуальных или логических процессора в одном физическом процессоре, что позволяет выполнять два параллельных потока обработки данных. В этом случае, по оценкам фирмы Intel, производительность компьютера может повыситься до 25%. Для реализации гиперпотоковой технологии в компьютере необходима, помимо поддержки этой технологии самим процессором, также ее поддержка набором микросхем и BIOS материнской платы, а также поддержка операционной системой многопроцессорного режима работы.

В технологии Multi-Core (многоядерной технологии) вместо двух логических процессоров в одном процессоре используются несколько физических процессоров, называемых ядрами. Количество ядер в процессорах Intel может быть равно 1, 2 и 4 (в процессорах IBM Power PC максимальное количество ядер равно 16).

В разных семействах процессоров Intel связи между ядрами и их связь с системной шиной организованы по-разному.

Первым двухядерным процессором с набором команд IA-32 стал процессор Intel Pentium Extreme Edition (рис. 1.3.23а). В свою очередь, каждое ядро выполнено по технологии HTT и содержит два логических процессора, т.е. процессор Intel Pentium Extreme Edition имеет 4 логических процессора. Для подключения к системной шине каждое ядро имеет свой блок сопряжения. Аналогичную архитектуру имеют и процессоры семейства Dual-Core Intel Xeon.

В следующих семействах процессоров фирма Intel отказалась от технологии HTT и перешла на чисто многоядерную технологию. Так, процессоры семейства Intel Pentium D с набором команд Intel 64 имеют два ядра с общим блоком сопряжения с системной шиной (рис. 1.3.23б).

В последних двухядерных семействах процессоров: Intel Core Duo, Intel Core 2 Duo и Intel Pentium dual-core также используется набор команд Intel 64. Оба ядра имеют общую интеллектуальную кэш-память L2, подключенную к блоку сопряжения с системной шиной (рис. 1.3.23в). Кэш-память L2 обеспечивает эффективный обмен данными между ядрами и тем самым уменьшает нагрузку на системную шину.

Рис. 1.3.23. Поддержка двухядерной технологии в процессорах Intel:

а) процессоры семейств Intel Pentium Extreme Edition и Dual-Core Intel Xeon;

б) процессоры семейства Intel Pentium D;

в) процессоры семейств Intel Core Duo, Intel Core 2 Duo и Intel Pentium dual-core

В процессорах семейств Intel Core 2 Extreme Quad-core Processor, Intel Core 2 Quad Processor, а также в процессорах семейств Intel Xeon Processor 3200 Series и Intel Xeon Processor 5300 Series с набором команд Intel 64 реализованы 4 ядра, причем каждая пара ядер имеет общую интеллектуальную кэш-память L2, подключенную к блоку сопряжения с системной шиной (рис. 1.3.24).