Procesory i płyty główne

W najbliższym roku producenci procesorów przejdą na nowy proces technologiczny, który pozwoli na gwałtowny skok w częstotliwościach taktowania. Za rozwojem procesorów będą musiały nadążyć chipsety, których funkcjonalność zostanie znacznie zwiększona.

W najbliższym roku producenci procesorów przejdą na nowy proces technologiczny, który pozwoli na gwałtowny skok w częstotliwościach taktowania. Za rozwojem procesorów będą musiały nadążyć chipsety, których funkcjonalność zostanie znacznie zwiększona.

"Wyścig zbrojeń" napędzany jest przede wszystkim przez dwie rywalizujące ze sobą firmy, czyli AMD i Intel. To za nimi podążają producenci chipsetów, pamięci i innych rozwiązań towarzyszących. Jesteśmy przekonani, że wszyscy oni naprawdę solidnie się w 2004 roku napracują. Zwłaszcza dla AMD będzie to rok prawdziwej próby, być albo nie być. Przy udziale w rynku procesorów na poziomie około 15 procent (Intel zdecydowanie ponad 80 procent), AMD musi skutecznie wypromować swoje nowe, 64-bitowe procesory, aby przetrwać i i rozwijać się. Jeśli ten plan się nie powiedzie, rola AMD może ulec marginalizacji, a byłoby to z wielką szkodą dla użytkowników. Efektem obecnej sytuacji jest bowiem błyskawiczny spadek cen układów o bardzo wysokiej wydajności.

Trendy AMD

Trend 1. 64 bity

Połowę nowego Athlona 64 zajmuje 1 MB pamięci podręcznej (po prawej stronie).

Połowę nowego Athlona 64 zajmuje 1 MB pamięci podręcznej (po prawej stronie).

Układy 64-bitowe AMD pojawiły się na rynku i muszą stać się ważnym trendem w 2004 roku choćby z tego powodu, że jeśli stanie się inaczej, AMD będzie groziło całkowite zniknięcie z rynku procesorów, a w to na razie nikt nie wierzy. Dlaczego jednak procesory 64-bitowe mogą przynieść nam jakiekolwiek korzyści? I czym dokładnie różnią się nowe układy od starych, 32-bitowych? Odpowiemy na te pytania po kolei.

Podstawowa korzyść wynikająca z przejścia na 64 bity to możliwość zaadresowania dużo większej pamięci niż do tej pory. Potencjał procesorów 32-bitowych w tym zakresie ograniczony jest do 4 GB. Dlaczego? Ponieważ 32 bity oznaczają, że do adresowania pamięci można wykorzystać maksymalnie 32 cyfry. Wykonajmy obliczenia: 232 = 4294967296 - tyle bajtów, czyli 4 GB, może obsłużyć procesor 32-bitowy. Wyjątkiem są układy Xeon, które dzięki pewnym sztuczkom obsłużą nawet 64 GB pamięci. Niestety, w tym przypadku potrzebne są różnego rodzaju zabiegi z translacją adresów, wpływające poważnie na wydajność w wypadku korzystania z pamięci powyżej 4 GB.

Czy komukolwiek potrzeba więcej niż 4 GB pamięci? W wielu zastosowaniach jeszcze długo taka pojemność nie będzie potrzebna, ale już dziś są aplikacje, dla których granica 4 GB stanowi bardzo poważną przeszkodę. Zaliczają się do nich chociażby aplikacje graficzne, środowiska projektowe, zaawansowane systemy biznesowe itd. Wypada również w tym miejscu przypomnieć słynne twierdzenie wygłoszone publicznie przez Billa Gatesa na początku lat 80., że użytkownicy nigdy nie będą potrzebowali więcej niż 640 KB pamięci operacyjnej. Biorąc pod uwagę, że dziś w wielu komputerach domowych wykorzystuje się 512 MB do 1 GB pamięci (czyli nawet ponad 100 razy więcej niż wyjściowe 640 KB), łatwo sobie wyobrazić, gdzie możemy być za kolejne 20 lat.

W jaki sposób zatem wprowadzono 64 bity w nowych procesorach AMD? W najprostszy możliwy, pozwalający zachować pełną zgodność ze starszymi aplikacjami. Po prostu dotychczasowe rejestry rozszerzono do 64 bitów, dodano osiem rejestrów GPR (General Purpose Registers - rejestry ogólne zastosowania) i osiem nowych rejestrów do jednostki SSE, dzięki czemu obsługuje teraz w pełni 8 SSE2. Pomijając jednak zmodyfikowane rejestry, architektura nowych układów jest niezwykle podobna do obecnych od dawna na rynku modeli Athlon XP. Nic w tym dziwnego, ponieważ AMD wciąż opiera się na tej architekturze, która została tylko w kilku aspektach skutecznie zoptymalizowana w celu podniesienia wydajności.

Trend 2. Zintegrowane kontrolery pamięci

Po raz pierwszy zintegrowany z procesorem kontroler pamięci pojawił się już w procesorach Transmeta firmy Crusoe. Próby takie podejmował również Intel, ale układy ostatecznie nie trafiły nigdy do sprzedaży. AMD poszło jednak tym tropem i osiągnęło sukces. Wyniki testów wskazują, że konkurenci (konkurent) powinni poważnie się zastanowić nad podobnym rozwiązaniem. Jakie są główne zalety zintegrowanego kontrolera? Jest ich kilka. Przede wszystkim kontroler pracuje z pełną częstotliwością taktowania procesora. Oznacza to znacząco mniejsze opóźnienia w dostępie do pamięci niż z wykorzystaniem mostka północnego. Sytuacja jest lepsza jeszcze o tyle, że ze wzrostem częstotliwości taktowania procesorów te opóźnienia będą systematycznie malały, co sprzyja lepszej skalowalności układów. Oczywiście usunięcie z systemu jednej magistrali, łączącej do tej pory procesor z mostkiem północnym, to także pewien zysk. Szczególnie, że w przeszłości ta magistrala i kontroler wbudowany w mostek północny niekiedy stawały się wąskim gardłem systemu. AMD nie raz osiągał niższe od oczekiwanych wyniki w różnych testach tylko dlatego, że zewnętrzni dostawcy chipsetów (VIA, SiS) popełnili jakiś błąd w swoich konstrukcjach. Tym razem AMD nie będzie już uzależnione od rozwiązań firm trzecich, dzięki czemu może się skupić na optymalizacji własnych rozwiązań.

Pozostaje jednak pewien poważny problem do rozwiązania w 2004 roku. Układy przystosowane do Socket 754, czyli cała popularna linia Athlon 64, mogą mieć wbudowany tylko jednokanałowy, 64-bitowy kontroler pamięci. Brak dwukanałowego kontrolera poważnie ogranicza teoretyczną przepustowość pamięci. Z kolei układy pracujące w Socket 940, czyli serwerowe procesory Opteron oraz Athlon 64 FX-51 (w zasadzie Opteron, przeznaczone na rynek najbardziej wymagających użytkowników domowych) mają wbudowane kontrolery dwukanałowe, 128-bitowe, ale potrzebują drogiej pamięci rejestrowanej. Zresztą nie tylko cena jest wadą tego rozwiązania. Również to, że pamięci rejestrowane cechują się dużo wyższymi opóźnieniami w dostępie niż pamięci nierejestrowane, co w niektórych testach może całkowicie niwelować korzyści wynikające z większego pasma. AMD powinno zatem w 2004 roku wprowadzić model, który połączy te dwa światy - będzie miał zintegrowany 128-bitowy kontroler pamięci, pracujący w trybie dwukanałowym.

Trend 3. Technologia 0,09 mikrona

Pierwsze układy Athlon 64 są produkowane w starej technologii 0,13 mikrona. Niestety, przy obecnej architekturze tych układów procesor technologiczny 0,13 mikrona nie pozwala na osiągnięcie taktowania znacząco wyższego niż 2 GHz. Gdyby było to możliwe, odpowiednie układy prawdopodobnie już dziś byłyby dostępne na rynku. Wszystko wskazuje na to, że Intel już lada moment wdroży właśnie proces 0,09 mikrona, a nowa linia układów Prescott osiągnie w krótkim czasie taktowanie bliskie 4 GHz. Przy tak dużej przewadze w częstotliwości taktowania wszystkie ulepszenia wbudowane w 64-bitowe procesory AMD mogą okazać się niewystarczające. Dlatego powszechnie przewiduje się, że w ciągu 2004 roku AMD przedstawi nową linię procesorów, wykorzystującą technologię 0,09 mikrona. Pozwoli to ograniczyć wydzielanie ciepła, a co za tym idzie, znacząco podnieść taktowanie, przynajmniej do poziomu około 3 GHz.


Zobacz również