Новости процессорного рынка

AMD РАСПРАВЛЯЕТ КРЫЛЬЯ

Новое поколение

Осенью прошлого года, наконец, завершился затяжной процесс ожидания выхода на рынок первых настольных процессоров AMD поколения K8. Слишком долго запрягая, компания из Саннивейла поехала на удивление быстро, представив сразу два семейства процессоров, поддерживающих 64-битные вычисления, — Athlon 64 и Athlon 64 FX.

Семейство Athlon 64 ориентировано на массовый рынок и призвано конкурировать с модельным рядом Intel Pentium 4. По сравнению с прежним поколением Athlon XP архитектура K8 на первый взгляд имеет мало нововведений. Прежним осталось количество исполнительных блоков, конвейер удлинился всего на две ступени. Тем не менее инженерам AMD удалось существенно улучшить показатели производительности.

Причин тому несколько. Во-первых, был оптимизирован декодер x86-интрукций. Теперь он более эффективно работает в рамках 3-конвейерной структуры ядра и уменьшает вероятность задержек при выполнении команд.

Во-вторых, разработчики AMD коренным образом пересмотрели идеологию взаимодействия процессора и памяти. Теперь AMD Athlon 64 обладает встроенным одноканальным контроллером памяти DDR SDRAM PC3200. Подобное решение хотя и уменьшило теоретический предел пропускной способности шины памяти, но при этом позволило в разы сократить латентность. По последнему показателю семейство Athlon 64 стало непререкаемым лидером. Был увеличен кэш второго уровня — до 512 кбайт или 1 Мбайт в зависимости от модификации. В результате этих нововведений производительность процессоров AMD значительно выросла в таких приложениях, как архивация данных и игры.

В-третьих, инженеры реализовали поддержку SIMD-инструкции SSE2, что позволило отчасти сократить отставание AMD в приложениях, активно использующих потоковую обработку данных.

К сожалению, сочетание цифр «64» в названии новых процессоров носит пока чисто символическое значение. Да, рассматриваемые модели обеспечивают полноценную поддержку 64-битных вычислений, что реализуется с помощью нового набора команд AMD 64, но пока она мало кому нужна, т.к. на рынке пока отсутствует массовое 64-битное программное обеспечение — как операционные системы, так и приложения. Хотя в связи с анонсом бета-версии 64-битной Microsoft Windows XP в этой сфере наметился определенный прогресс.

Для рынка высокопроизводительных систем AMD также приготовила свой козырь под названием AMD Athlon 64 FX. Данные процессоры являются полными аналогами серверных моделей AMD Opteron. В отличие от AMD Athlon 64 процессоры семейства Athlon 64 FX имеют встроенный 2-канальный контроллер памяти, который пока, к сожалению, может работать только с регистровыми модулями, обладающими более высокой латентностью. В остальном семейства AMD Athlon 64 и AMD Athlon 64 FX полностью идентичны (за исключением конструктивного исполнения).

Богатый модельный ряд

В настоящее время разграничение семейств Athlon 64 и Athlon 64 FX производится на основании типа встроенного контроллера памяти. Если он 1-канальный, то мы имеем дело с процессором AMD Athlon 64, если 2-канальный — то с Athlon 64 FX. С этим связаны и различия в их конструктивных исполнениях. В настоящее время все процессоры Athlon 64 совместимы с разъемом Socket754, тогда как Athlon 64 FX — с серверным Socket940.

Однако в самом ближайшем будущем планируется выпуск 2-канальных AMD Athlon 64, для которых будет введен новый конструктив Socket939, что может внести определенную путаницу в умы покупателей. Ситуация осложняется еще и тем, что в семействе AMD Athlon 64 существуют модификации ядер Clawhammer с 1 Мбайтом и Newcastle с 512 кбайтами кэша L2, каждая из которых будет оснащаться как 1-канальным, так и 2-канальным контроллерами. Поэтому если раньше при покупке процессора приходилось ориентироваться в основном на значение тактовой частоты и в редких случаях на объем кеша L2, то теперь количество «неизвестных» выросло до 4: частота, объем кеша, тип контроллера памяти и разъем.

Для облегчения выбора необходимой модели инженеры AMD в очередной раз обновили систему рейтинга, который будет высчитываться только для семейства AMD Athlon 64. Согласно ей за 2-канальный контроллер будет добавляться 300 баллов, за лишние 512 кбайт кеша — 200 баллов, за лишние 100 МГц — еще 100 баллов. В результате наиболее производительный в настоящее время процессор AMD Athlon 64 с 1-канальным контроллером памяти, работающий на частоте 2,2 ГГц и оснащенный кешем L2 объемом 1 Мбайт, имеет рейтинг 3400+.

Для массового потребителя наиболее привлекательной представляется линейка процессоров на ядре Newcastle, т.к. ее цены наиболее низки, а уменьшенный до 512 кбайт кэш L2 незначительно снижает производительность. На противоположном крае ценовой шкалы находится AMD Athlon 64 FX, который является чисто имиджевым процессором, призванным бороться на страницах печати с таким же отпрыском компании Intel под названием Pentium 4 Extreme Edition.

Что дальше?

Будущее процессоров AMD связано с переходом на новый техпроцесс 0,09 мкм, который планируется завершить в текущем году. В настоящее время частотный предел 0,13-мкм технологии в 2,4 ГГц вынуждает компанию AMD искать качественные, а не количественные резервы для роста производительности, что всегда сложнее.

ГОРЯЧАЯ ПОРА INTEL

Проблемный Prescott

Успешное продвижение процессора Intel Pentium 4 на ядре Northwood заставило многих подзабыть те проблемы, с которыми столкнулась компания Intel при становлении поколения Pentium 4. Похоже, что ситуация с новыми процессорами Intel Pentium 4 на ядре Prescott, представленными в конце нынешней зимы, повторяется: производительность нового ядра для многих ныне используемых приложений оказалась ниже, чем у Northwood, тогда как тепловыделение увеличилось значительно.

Итак, что же нового предложили инженеры Intel. Следует отметить, что архитектура Prescott существенно отличается от предыдущей модификации Pentium 4. Основное нововведение — очередное увеличение длины конвейера, на этот раз с 20 до 31 стадии, что призвано облегчить штурм очередных частотных рубежей. Параллельно с этим был оптимизирован алгоритм предсказания ветвлений, ускорено выполнение некоторых команд в арифметико-логическом устройстве (в частности, операция целочисленного умножения), улучшен механизм предварительной выборки данных из памяти. Важным изменением следует признать увеличенный до 16 кбайт кеш данных L1 и до 1 Мбайта — кеш L2, что должно улучшить загрузку длинного конвейера.

В очередной раз обновился набор SIMD инструкций, носящий теперь название SSE3. Новые 13 инструкций призваны ускорить работу с комплексной арифметикой и кодированием видео, а также оптимизировать использование технологии Hyper-Threading, которая в новом ядре не претерпела изменений.

Системная шина осталась прежней — 800 МГц, хотя некоторые модели из-за проблем технического характера официально поддерживают лишь 533 МГц. В настоящее время наиболее производительный процессор, объявленный, правда, только на бумаге и не поступивший в продажу даже в Японии, имеет частоту 3,4 ГГц.

Процессоры Prescott производятся по новому техпроцессу 0,09 мкм с применением технологии «натяженного» кремния. При его освоении компания Intel столкнулась с серьезными трудностями. Получившиеся Prescott вполне работоспособны, но выделяют при этом до 103 Вт тепла, что даже по современным меркам довольно много. За это ответственны высокие токи утечки. При этом первые ревизии ядра Prescott не в состоянии перешагнуть частоту 3,4 ГГц, которая, между прочим, вполне подвластна проверенной технологии 0,13 мкм. Таким образом, новая архитектура, которая может полностью раскрыть свой потенциал на частотах, превышающих 4 ГГц, неожиданно наткнулась на технологические барьеры.

Пока же Intel вынуждена выпускать в том числе и «низкочастотные» модели (2,4 ГГц и 2,8 ГГц) и проводить агрессивную ценовую политику, чтобы новые процессоры, некоторые из которых к тому же работают только на частоте системной шины 533 МГц, обрели своих покупателей. В целом Intel планирует очень активно вытеснять ядро Northwood с рынка.

В настоящее время процессоры на ядре Prescott производятся в конструктивном исполнении Socket478. Однако век этой платформы остается недолгим. В самом ближайшем будущем Intel планирует сменить разъем для наиболее высокочастотных моделей на LGA775, обеспечивающий лучший температурный режим.

По производительности Prescott опережает Northwood лишь в задачах архивирования (на 10%). В основном же можно наблюдать его отставание от предшественника на 5—10%, которое сильнее всего выражено при рендеринге изображений и медиакодировании.

Таким образом, будущее Prescott пока туманно. Новое ядро очень перспективно. Его архитектура теоретически позволяет наращивать частоты, но при условии наличия отработанного техпроцесса, чего у компании Intel, к сожалению, пока не наблюдается.

Пока же с семейством Athlon 64 борется Intel Pentium 4 на ядре Northwood, силы которого истощаются, особенно в свете грядущего анонса Athlon 64 с 2-канальным контроллером памяти.

Технические характеристики процессоров