Микропроцессорная техника: Учебное пособие, страница 7

          4)  Введена технология Hyper-Threading (впервые опробованная в серверном процессоре Xeon). Теоретически, она позволяет поднять производительность процессора на 25 %. Суть этой технологии заключается в том, что при выполнении одного процесса в процессоре   используются, в какие то моменты времени не все существующие в нем блоки. И эти блоки могут быть в это время использованы другим процессом. Технология Hyper-Threading позволяет благодаря этому  операционной системе видеть один процессор как два. В результате этот единственный процессор может одновременно иметь дело с двумя приложениями (или одним много-потоковым), повышая   производительность системы. Отметим, однако, что эта технология появилась в МП Pentium 4, только начиная с модификации с f= 3,06 ГГц.

          5) Память кэш L1 команд изменила свою сущность. На ступень декодирования команды (инструкции) поступают непосредственно из кэш L2,  и в кэш L1 микропроцессора Pentium 4 хранятся уже декодированные команды (инструкции). Поэтому, когда рассматривают микропроцессор Pentium 4 , то говорят не о памяти кэш L1 команд или инструкций, а о памяти  кэш L1 декодированных микроинструкций с отслеживанием исполнения (Trace Cache). Наличие такого кэша – одна из составляющих микроархитектуры  NetBurst.  При этом, кэш L1 данных, размером 8 кбайт присутствует, как и раньше.

          6) Еще одним новшеством, характерным для микроархитектуры NetBurst, является введение двух исполнительных блоков, оперирующих с целыми числами, которые работают на удвоенной скорости (с частотой в два раза превышающей тактовую частоту процессора).

Заметим, что с июня 2004 г. фирма Intel перешла на новую маркировку своих процессоров. В ней не указывается тактовая частота процессора, поскольку практические исследования показали, уже при тактовой частоте в 4 ГГц рассеиваемая мощность процессора, даже при технологическом процессе, равном 90 нм, достигает 135 Вт. При этом затраты на устройства охлаждения процессора настолько удорожают его стоимость, что его использование становится экономически невыгодным. Поэтому дальнейшая стратегия развития высокопроизводительных процессоров, на обозримый период времени,  заключается не в увеличении тактовой частоты, а в разработке новых технологий обработки информации, в частности, в создании двуядерных и многоядерных процессоров.

Развитие архитектуры IA-64

Еще в 1994 году компании Intel и HP (Hewlett-Packard), основываясь на опыте HP в области высокопроизводительных компьютерных систем и возможностях Intel по разработке и производству широко доступных процессоров, объединили свои усилия, образовав альянс по разработке новой высокопроизводительной 64-разрядной архитектуры. В октябре 1998 г. компания Intel объявила о планах развития 64-разрядных процессоров семейства IntelItanium. Основное назначение этих МП – использование в мощных, высокопроизводительных и высоконадежных серверах, для решения задач любой сложности, построения корпоративных центров обработки данных, систем обработки транзакций, систем управления ресурсами предприятия, систем поддержки принятия решений, сложных технических и математических расчетов в различных областях инженерной, научной и технологической деятельности. И, поэтому стоимость их довольно высока и использование их в персональных компьютерах - нерациональна. Так, сервер, построенный на 64-разрядной платформе, стоит не один десяток тысяч долларов, что, естественно, по средствам только кооперативным заказчикам. Да и работа, скажем, с адресуемым пространством свыше 4 Гбайт, необходимая для обработки сверхбольших СУБД, пользователю ПК фактически сегодня не нужна.

С мая 2001 года был начат массовый выпуск процессоров Intel Itanium (Merced) и продуктов фирмы HP на их основе. Уже в июне 2001 г. была достигнута рекордная производительность для операций с плавающей запятой по тесту SPECfp2000, намного выше, чем у Ultra SPARC, Alpha и PA-RISC, хотя при выполнении операций с целыми числами результаты были сопоставимы с ними. Первые экземпляры МП Itanium имели f=900 МГц с технологией 0,18 мкм и медными проводниками. Основные особенности его были следующие.

1)  Совершенно новая, по сравнению МП семейства Х86 система команд, которая получила общее название ISA(Instruction Set Architecture). Здесь Intel впервые отошла от своего принципа преемственности, поскольку хотела объединить достоинства CISC и RISC архитектур, существенно уменьшив их недостатки. Однако предусмотрено и выполнение программ, написанных в командах семейства Х86

2)  Принятая система команд реализует так называемую технологию EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computing – вычисления с заданным (явным) параллелизмом команд).  Напомним, что эта технология предусматривает возможность параллельной обработки большого числа команд. Традиционные процессоры также позволяют иногда параллельно выполнять несколько команд, но при этом ценные ресурсы процессора расходуются на то, чтобы определить какие именно команды могут быть обработаны параллельно. Иначе обстоит дело при использовании технологии EPIC: здесь эти решения заблаговременно принимаются программными компиляторами, так что код поступает в процессор как бы отформатированным для параллельной обработки несколькими конвейерами. При этом компилятор не только освобождает процессор от решения этих задач. Он решает их быстрее, так что в процессе параллельной обработки выполняется больший объем работы. Кроме того, в наборе команд IA-64 реализованы функции прогнозирования (что позволяет устранять ветвление кода, повышая тем самым уровень параллелизма) и предварительной интеллектуальной оценки данных (data speculation), позволяющей предугадывать какие именно данные потребуются для выполнения команды, и сокращает тем самым время ожидания процессора и задержки при доступе к памяти.