Процессоры компании Tilera

Современные многоядерные процессоры IBM.

Chx shx

Гиперболические функции.

chx=(e^x+e^-x)/2

shx=(e^x-e^-x)/2

chx²-shx²=1

chx²+shx²=ch2x

ch(-x)=chx

sh(-x)=-shx

^cthx=chx/shx

^thx=shx/chx

(chx)’=sh(x)

(shx)’=ch(x)

(thx)=1

1 x¹0

1 a(∆x) – бесконечно малое при ∆х®0, а a(∆x)∆х – есть о∆х

Появившиеся в начале XXI века первые двухъядерные процессоры от Intel и AMD стали не просто очередными конкурирующими новинками от лидеров отрасли ПК, как это часто бывало в последние годы. Их появление - начало нового этапа проникновения профессиональных технологий в потребительский сегмент «настольных» вычислений, как в тактическом, так и в стратегическом понимании.

1. Особенности архитектуры

Идея многоядерного процессора довольно проста: несколько процессоров (процессорных ядер) в одном корпусе, и компьютер получает возможность исполнять несколько программных потоков одновременно. (Слайд 2).

Конкретные её реализации в процессорах AMD и Intel заметно различаются.

Архитектура многоядерных процессоров отличается организацией кэш-памяти L1 и L2:

1. общая кэш-память 1-го уровня и разделяемая кэш-память 2-го уровня (расположена на одном с обеими ядрами кристалле и доступна каждому в полном объёме - Intel Core) (Слайд 3).

2. общая кэш-память 1-го уровня и индивидуальная кэш-память 2-го уровня (отдельные кэши равного объёма, интегрированные в каждое из ядер). Обмен данными из кэшей L2 между ядрами - через контроллер памяти (интегрированный Athlon 64 X2 или внешний Pentium D).

3. индивидуальная кэш-память 1-го уровня и индивидуальная кэш-память 2-го уровня (Opteron) (Слайд 4)

2. Многоядерные процессоры: история возникновения

Основные даты начала эпохи двухъядерных процессоров: (Слайд 5)

1. 1999 год – анонс первого двухъядерного процессора в мире (IBM Power 4 для серверов).

2. 2001 год – начало продаж двухъядерного IBM Power4.

3. 2002 год – почти одновременно AMD и Intel объявляют о создании своих двухъядерных процессоров.

4. 2002 год – выход процессоров Intel Xeon и Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading, обеспечивающей виртуальную двухпроцессорность на одном кристалле.

5. 2004 год – свой двухъядерный процессор выпустила Sun (UltraSPARC IV).

6. 2005 год, 18 марта – Intel выпустила первый в мире двухъядерный процессор архитектуры x86.

7. 2005 год, 21 марта – AMD анонсировала десктопные двухъядерные процессоры Athlon 64 X2 и начала поставки двухъядерных серверных Opteron 8xx.

8. 2005 год, 20-25 мая – AMD начинает поставки двухядерных Opteron 2xx.

9. 2005 год, 26 мая – Intel выпускает двухъядерные Pentium D для массовых ПК.

10. 2005 год, 31 мая – AMD начинает поставки Athlon 64 X2.

11. 2007 год, май - компания IBM выпускает двуядерный Power 6 (65-нм) - самый быстрый на тот момент процессор в мире с тактовой частотой 4,7 ГГц и кэшем второго уровня в 8 Мб.

Эволюция процессоров шла от увеличения количества элементов на кристалле (интегрированность ядра) через рост частоты процессора к росту количества ядер (многоядерности) и идет весьма быстрыми темпами. Так, компания Dell планировала выпуск в 2011 -2012 году персонального суперкомпьютера с 80-ядерным процессором (Слайд 6). Такие чипы смогут передавать информацию на скорости 1 терабайт / сек.

3. Многоядерные процессоры: производительность и наращивание количества ядер

В приложениях, оптимизированных под многопоточность, наблюдается прирост производительности на многоядерном процессоре. Если приложение не оптимизировано, то оно не будет получать практически никакой выгоды от дополнительных ядер, а может даже выполняться медленнее, чем на процессоре с меньшим количеством ядер, но с большей тактовой частотой. Это в основном старые приложения, либо приложения, которым многопоточность не нужна (например, проигрыватель музыки) или вообще невозможна.

На сегодняшний день основными производителями процессоров — Intel и AMD дальнейшее увеличение числа ядер процессоров признано как одно из приоритетных направлений увеличения производительности.

4. Многоядерные чипыдля мобильных устройств

Сфера применения многоядерных процессоров – не только ПК и другие ЭВМ. Создаются также и многоядерные чипы для мобильных устройств. Пример - данные из Википедии (Слайд 7):

· seaForth-24 —24-х ядерный асинхронный контроллер Chuck Moore, работающий на частоте 1ГГц.

· Parallax P8X32A 8-и ядерный контроллер имеет восемь 32-разрядных процессоров в одном кристалле.

· Kilocore PowerPC – 1024-х ядерный процессор имеет 1024 8-ми битных ядра, работающих на частоте 125МГц.

5. Многоядерные процессоры: Intel и AMD – два подхода

5.1. Первые двухядерные процессоры Intel

Двухъядерный процессор Smithfield имел два обычных ядра, аналогичных одноядерному Prescott, просто расположены они рядом на одном кристалле кремния и электрически подключены к одной (общей) системной шине. Никакой общей схемотехники у этих ядер нет. (Слайд 8)

У каждого ядра Smithfield – свой APIC, вычислительное ядро, кэш-память второго уровня и свой интерфейс процессорной шины (Bus I/F). Ядро Smithfield является монолитным (два ядра образуют единый кристалл процессора).

Следующее поколение настольных процессоров Intel (Presler - 65-нм технология) было еще проще – два одинаковых кристалла одноядерных процессоров (Cedar Mill) в одном корпусе (Слайд 9)

Таким же был и первый серверный процессор Intel данной микроархитектуры (Dempsey). Но если у Smithfield на каждое из ядер приходилось по 1 Мбайт кэш-памяти второго уровня, то у Presler и Dempsey (Слайд 10) было уже по 2 Мбайт на ядро.

5.2. Процессоры AMD

Архитектура AMD концептуально иная, т.к. в ней нет какого-то выделенного центра.

Каждый из процессоров архитектуры AMD является независимой и самодостаточной единицей, объединяющей в себе почти всю функциональность Северного моста традиционных наборов системной логики. Это началось с одноядерных процессоров, а с появлением двухъядерников добавились новые отличия.

Например, в двухпроцессорной системе на двухъядерных AMD Opteron. (Слайд 11) AMD интегрировала практически всю функциональность Северного моста в центральный процессор. Это приводит к совсем иной архитектуре; ее основные преимущества по сравнению с архитектурой Intel показывает архитектура четырехядерного AMD Opteron (Слайд 12):

1. Основа архитектуры – последовательная шина Hyper Transport. В процессорах AMD может быть интегрировано до трех независимых 16 -разрядных линков (каналов) HT, работающих на частотах 1 ГГц - 2 ГГц со скоростью передачи 4 Гбайт/с в каждом из направлений.

2. HT - линки организуют:

· связь процессоров между собой,

· подключение периферийных устройств через внешний чипсет,

· подключение процессора к внешнему чипсету.

Т.о. с логической точки зрения все устройства компьютера напрямую подключаются к единой шине HT, объединяющей все устройства, от центрального процессора и до последней PCI - карты.

3. В каждый процессор интегрируется двух- или четырехканальный контроллер памяти DDR. Обращения к памяти других процессоров происходят по шине Hyper Transport – ее осуществляет встроенный коммутатор CrossBar, работающий на полной частоте процессора. Он же обеспечивает автоматическую маршрутизацию проходящих через процессор сообщений от периферийных устройств и других процессоров, включая обслуживание чужих запросов к ОЗУ.

4. Шина HT специально оптимизировалась для подобного режима работы с множеством сообщений и обеспечивает высокую пропускную способность при обращении к памяти других процессоров. Шина является полнодуплексной, т.е. данные одновременно передаются на этой скорости в обе стороны (до 8 Гбайт/с суммарно).

5. Чипсет сильно упрощается – он состоит из высокоскоростных туннелей инизкоскоростных хабов, обеспечивающих связь между HT и соответствующими компонентами компьютера, а также обеспечивающих работу интегрированных контроллеров.

6. Второе ядро подключается к коммутатору CrossBar через общую шину SRI (Sistem Request Interface); оба ядра идентичны и, фактически, являются полноценными процессорами.

Различные модели процессоров AMD -(Слайд 13)

Дата добавления: 2014-01-14