СТАН І ТЕНДЕНЦІЇ РОЗВИТКУ СУЧАСНИХ ПРОЦЕСОРІВ

У сучасних комп'ютерах в основному використовуються процесори виробництва двох компаній - Intel (частка на ринку становить понад 80%) і AMD (близько 19%). Частка інших компаній - менше 1%.

На сьогоднішній день в основі продукції компанії Intel лежать п'ять основних сімейств - Pentium (Dual-Core), Celeron (Dual-Core), Core i3, Core i5 і Core i7. Перші три націлені на бюджетні домашні і офісні рішення, два останніх лежать в основі високопродуктивних систем.

Компанія AMD пропонує процесори серій Athlon II, Phenom II, A-Series і FX-Series.

Основними характеристиками сучасних процесорів є кількість ядер, тип роз'єму і тактова частота.

Більшість сучасних процесорів є багатоядерними. Це означає, що в одній мікросхемі по суті знаходиться відразу кілька процесорів. Найпоширенішими є дво- і чотириядерні чіпи, дещо менше поширені процесори з трьома, шістьма і вісьмома обчислювальними ядрами.

Будь-процесор встановлюється в системну плату, на якій для цього існує спеціальний роз'єм (гніздо), або по-іншому - сокет. Процесори різних виробників, серій і поколінь встановлюються в різні типи роз'ємів. Зараз для настільних комп'ютерів таких сім - чотири для чіпів Intel і три для AMD.

Тактова частота - характеристика, яка визначає продуктивність процесора, вимірюється в мегагерцах (МГц) або гігагерцах (ГГц) і показує ту кількість операцій, яке він може виконати в секунду.

У табл. 5.4 представлені зазначені характеристики для сучасних сімейств процесорів [1] .

Таблиця 5.4

сімейство

кількість

ядер

Тип роз'єму

тактова

частота,

ГГц

Intel

Core 2

2,4

LGA 775

1,86-3,5

Celeron

(Dual-Core)

1,2

LG А 775,1156,1155

1,6-2,5

Pentium

(Dual-Core)

2

LGA 775,1156,1155

2,6-3

Core i3

2

LGA 1156, 1 155

2,93-3,33

Core i5

2,4

LGA 1156,1155

2,67-3,6

Core 17

2, 4,6

LGA 1366, 1156, 1155 2011

2,66-3,6

AMD

Sempron

1

Socket AM2 +, AM3

2,6-2,8

Athlon II

2, 3, 4

Socket AM3, FM1

2,6-3.4

Phenom II

2, 4, 6

Socket AM2 +, AM3

2,5-3,7

A-series

2, 3, 4

Socket FM1

2,1-3

FX-series

4, 6, 8

Socket AM3 +

3,3-4,2

Характерні особливості сучасних мікропроцесорів:

  • • широкий спектр використовуваних процесорних технологій: високошвидкісна обробка операндів з фіксованою і плаваючою точками, пакетна обробка даних і ін .;
  • • складні схемотехнічні рішення з використанням десятків мільйонів транзисторів (близько 2 • 106 штук тільки для логіки процесора);
  • • високоточна і досконала технологія виготовлення мікросхем (з нормами менше 0,1 мкм, з великим числом шарів металізації).

Один з можливих шляхів підвищення продуктивності процесорів при рівних технологічних можливостях виробників полягає в використанні оригінальних архітектур. Слід виділити два основних напрямки розвитку архітектури сучасних УП [18]:

  • • напрямок, яке базується на використанні високої тактової частоти (при порівняно простих схемних рішеннях і структурі процесора) і отримало назву Speed Daemon (швидкий "демон");
  • • напрямок (Brainiac), що базується на ускладненні логіки планування обробки даних і внутрішньої структури процесора (при порівняно низькій частоті тактирования).

В рамках кожного із зазначених напрямків використовуються різні архітектурні прийоми, спрямовані на підвищення продуктивності процесорів.

Зусилля розробників універсальних мікропроцесорів спрямовані на поліпшення їх показників (продуктивність, функціональні можливості, вартість та ін.). Через суперечливості вимог неможливо отримати оптимальні значення всіх показників для будь-якого процесора, тому при створенні кожного конкретного типу мікропроцесорів приймаються компромісні рішення. Розглянемо їх суть при підвищенні тактової частоти, пропускної спроможності (і обсягу) підсистеми пам'яті, кількості паралельно функціонуючих виконавчих модулів.

Максимальна тактова частота визначається швидкодією виконуються процесором операцій, яке залежить від розмірів елементів (транзисторів) і довжини з'єднань між ними, тому для підвищення тактової частоти необхідно:

  • • зменшувати розміри транзисторів або проектні норми технологічного процесу. В даний час виробники мікропроцесорів перейшли на проектні норми 0,18 мкм і менше. Зменшення розмірів транзисторів супроводжується зниженням напруги живлення з 5 до 2,5- 3 В і нижче, а також виділенням теплової енергії;
  • • зменшувати довжину внутрішніх межсоединений процесора, що досягається більш щільною компоновкою функціональних блоків кристала (збільшенням числа шарів металізації, локалізацією взаємодіючих елементів мікропроцесора);
  • • використовувати більш досконалу технологію виготовлення мікросхем. Біполярна і КМОП-технологія на високих частотах мають приблизно однакові показники тепловиділення, однак КМОП-схеми більш технологічні, що і визначило їх переважання в мікропроцесорах.

Збільшення пропускної здатності підсистеми пам'яті. Підсистема пам'яті постачає процесор командами і даними, завантажуючи його роботою. Продуктивність процесора істотно залежить від пропускної здатності підсистеми пам'яті. Підвищення пропускної здатності підсистеми досягається:

  • • введенням кеш-пам'яті (з відповідною структурою та організацією). Найбільш поширене рішення полягає в розміщенні на кристалі окремих кеш-пам'ятей першого рівня для даних і команд з можливим створенням внекрісталльной кеш-пам'яті другого рівня. При цьому внутрікрісталльний кеш працює на тактовій частоті процесора, а час доступу до нього становить два такту;
  • • вдосконаленням шинного інтерфейсу:
  • - технічні удосконалення, що призводять до підвищення частоти роботи шини і (або) швидкодії шини;
  • - введення двох незалежних шин (процесор - кеш, кеш - основна пам'ять), усувають конфлікти.

Підвищення ступеня внутрішнього паралелізму досягається вдосконаленням суперскалярной архітектури в кожному наступному поколінні мікропроцесорів: збільшується число функціональних виконавчих пристроїв; скорочується число ступенів конвеєра; зменшується тривалість кожного ступеня розширюються функціональні можливості (ММХ- і SSE-технології, перейменування регістрів і пророкування переходів і ін.).

  • [1] URL: compbegin.ru/artbegin/view/_69.
 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >