Nadchodzą zmiany

Wydaje się, że rozwój procesorów do komputerów osobistych chyba się zatrzymał, a wydajność uzyskiwana w większości aplikacji pozostaje niezmienna. Co pewien czas zwiększana jest częstotliwość pracy, ale niezauważalnie dla przeciętnego użytkownika.

Wydaje się, że rozwój procesorów do komputerów osobistych chyba się zatrzymał, a wydajność uzyskiwana w większości aplikacji pozostaje niezmienna. Co pewien czas zwiększana jest częstotliwość pracy, ale niezauważalnie dla przeciętnego użytkownika.

Gdy sześć lat temu AMD i Intel wprowadzały do sprzedaży procesory taktowane w tempie 1 GHz, premiery nowych układów następowały co miesiąc, a co kwartał dodawano istotne modyfikacje, które zwiększały wydajność, mimo że nie zmieniała się częstotliwość pracy. W tym czasie struktur krzemowych zawierających procesory nie zabezpieczano blaszką radiatora rozpraszającego ciepło. Dzięki temu miały lepszy kontakt z zewnętrznym radiatorem, jednak były narażone na uszkodzenia, gdy montażu dokonywał amator.

Następnie opracowano Pentium 4, które cechowała znacznie większa częstotliwość pracy, wydajność porównywalna z innymi procesorami oraz wydzielanie większej ilości ciepła. Bardzo dobrze nadawało się do obsługi danych strumieniowych, która jednak wiąże się z obróbką wideo, a rzadko jest potrzebna w aplikacjach zgodnych z architekturą x86. Natomiast w typowych zastosowaniach pecetów wydajność Pentium 4 nie zachwycała.

Korzenie

Parametry techniczne i wyniki testów

Parametry techniczne i wyniki testów

Druga wersja Pentium 4 mogła współbieżnie wykonywać dwa wątki aplikacji, co pozwoliło na lepsze wykorzystanie jednostek wykonawczych procesora. Rozwiązanie Hyper-Threading, opracowane przez AMD, ale zastosowane przez Intela, miało kilka zalet i nieco wad. W aplikacjach mogących rozdzielać zadania na wątki umożliwiało zwiększenie wydajności o 30-50 procent, ale w pozostałych, zwłaszcza w bazach danych i serwerach, wydajność spadała. Pisanie aplikacji korzystających z Hyper-Threadingu jest bardziej złożone, wymaga więcej czasu i środków, a także najnowszych wersji kompilatorów. Bez wątpienia jednak Hyper-Threading spowodował dostosowanie części najbardziej wymagających aplikacji do możliwości układów następnej generacji, mających dwa rdzenie połączone w jednej obudowie.

AMD podążyło inną drogą i przygotowało procesory z kontrolerem pamięci. Zwiększono liczbę i długość rejestrów, rozbudowano jednostki wykonawcze, rejestry i licznik adresu oraz pozostałe elementy procesora tak, aby otrzymać procesor 64-bitowy, ale zachować pełną zgodność z oprogramowaniem 32-bitowym. Poza tym modele AMD mogą wydajnie współpracować z innymi procesorami w konfiguracjach wieloprocesorowych, popularnych w serwerach i stacjach roboczych, a także zastosowaniach HPC (High Performance Computing).

W tym czasie dopracowano produkcję procesorów, co pozwoliło ograniczyć wydzielanie ciepła, a same układy wyposażono w rozwiązania oszczędzające energię. Dzięki temu Athlony 64 mogą korzystać z tańszych, mniej rozbudowanych i cichszych zestawów chłodzących.

Drobne usprawnienia

Wydajność

Wydajność

Gdy AMD rozwijało Athlony 64, Intel mocno promował architekturę NetBurst, która miała w ciągu kilku lat zapewnić częstotliwość na poziomie 10 GHz. Jednak już podczas wprowadzania 90-nanometrowego procesu produkcji układów zaczęły się problemy z nadmiernym wydzielaniem ciepła przy częstotliwości 3,8 GHz i koniecznością jego skutecznego odprowadzania. Intel zastosował rozwiązania zapobiegające przegrzewaniu się układów, ale jednocześnie ograniczające wydajność. Przez pewien czas wydawało się, że nadejdzie era chłodzenia procesorów cieczą, jednak ze względu na opór firm produkujących podzespoły elektroniczne tak się nie stało. Oprócz wydłużania potoku wykonawczego projektanci Pentium 4 zwiększali pamięć podręczną drugiego poziomu, która procesorowi o dużej mocy przetwarzania zapewniała odpowiednio szybki dostęp do danych.

Równolegle procesory Athlon 64 wyposażano w ulepszone kontrolery pamięci, które przyśpieszyły dostęp do danych, a także wyeliminowano mankamenty początkowych serii, objawiające się ograniczeniem wydajności podczas pracy z czterema modułami pamięci. Dysponując tylko jedną fabryką, AMD na tyle dopracowało swoje produkty, że ostatnio osiągnęło częstotliwość pracy procesorów 3 GHz.

Mimo różnego rodzaju prób, przez dwa lata byliśmy świadkami zastoju w branży procesorów. Najszybsze modele Pentium 4 maksymalnie obciążone wydzielały 135 W ciepła, Athlony 64 około 95-110 W i oferowały nieco lepszą wydajność.

Teraz równolegle

Opłacalność

Opłacalność

Poprzedni rok przyniósł istotny przełom - do sklepów trafiły procesory dwurdzeniowe, które pozwalają na znaczne zwiększenie wydajności, jednak wymagają stosowania zoptymalizowanych aplikacji. Część producentów oprogramowania, którego szybkość działania jest najbardziej uzależniona od wydajności procesora, dostosowała je, ale starsze aplikacje nadal pracowały wolno.

Mimo podobnego efektu obaj konkurenci w odmienny sposób podeszli do wielordzeniowości. AMD, które już projektując Athlona 64, przewidziało konieczność łączenia rdzeni, zastosowało tzw. przełącznik krzyżowy, skracający czas dostępu pierwszego rdzenia do pamięci podręcznej drugiego rdzenia i odwrotnie. To znacznie przyśpiesza dostęp do danych. Ponadto dzięki bezpośredniej obsłudze pamięci, bardzo efektywnie wykorzystano przepustowość modułów DDR400. Ze względu na połączenie dwóch procesorów, z których każdy dysponuje pamięcią podręczną drugiego poziomu o pojemności 1 MB, powierzchnia struktury krzemowej dwurdzeniowych procesorów AMD ma około 200 mm2. Zwiększa to koszty wytwarzania, a tym samym podnosi cenę Athlonów 64 X2. Jednak dzięki zachowaniu zgodności z poprzednikami, wersje X2 można stosować na wszystkich płytach głównych obsługujących Athlony 64, z wyjątkiem wyposażonych we wczesne wersje chipsetu VIA K8T890.

Intel, który nieco spóźnił się z opracowaniem procesorów dwurdzeniowych, skorzystał z rozwiązania znacznie prostszego. Polega ono na połączeniu dwóch rdzeni w jednej obudowie. Zaletami w tym wypadku są przede wszystkim: krótszy czas opracowania, większy tzw. uzysk produkcyjny (liczba sprawnych egzemplarzy w stosunku do liczby wytworzonych) i niższe koszty wytwarzania. Dwurdzeniowe procesory Intela mają również sporo wad - znacznie bardziej się nagrzewają, a ich wydajność jest ograniczona z powodu niewystarczającej przepustowości magistrali systemowej (Front Side Bus). Wymagają też nowych układów sterujących, a oferują wzrost wydajności w najlepszym wypadku o 85 procent, podczas gdy produkty konkurencji przyśpieszają o 95 procent.

Podstawki

AMD narobiło nieco bałaganu, wprowadzając wraz z Athlonem 64 dwie, a jeśli liczyć wersję serwerową - Opteron - trzy podstawki. Obsługa pamięci DDR II pozwoli na zastosowanie jednej podstawki do procesorów w komputerach tańszych, wysoko wydajnych oraz przenośnych. Jedynie serwerowe Operony będą korzystały z odmiennej, podobnej do używanej obecnie w LGA775 Intela. Natomiast nowe procesory Intela, które pojawią się w drugiej połowie tego roku, będą pasować do podstawki LGA775. Może się jednak okazać, że działają jedynie na niektórych płytach wyposażonych w odpowiednie chipsety.


Zobacz również