Двухъядерные процессоры. Amd первый двухъядерный процессор

Когда компания AMD продемонстрировала первый двухъядерный процессор? История противостояния гигантов :: SYL.ru

Компания AMD - это один из лидеров современного рынка микроэлектроники для компьютеров, но в основном они специализируются именно на микропроцессорах. Акции AMD уже давно держат высокую планку, несмотря на постоянную конкуренцию с гигантами Nvidia и Intel. Однако стоит обратить внимание на события прошлого века, когда компьютеры только зарождались, и тогда станет понятно, когда началась история успеха AMD.

Обзор

Advanced Micro Devices была основана Джерри Сандерсом 1 мая 1969 года. До этого он в течение восьми лет работал в Кремниевой долине, а деньги для своего стартапа собирал вместе с друзьями. Восьмерым молодым людям удалось набрать около ста тысяч долларов, которые они вложили в производство первой продукции. Первый офис находился в квартире одного из друзей Сандерса, однако очень скоро они арендовали новое помещение в Саннивейл (штат Калифорния). К слову, штаб-квартира AMD до сих пор находится там же.

Многим известно, что AMD продемонстрировала первый двухъядерный процессор, однако до этого момента компания прошла большой путь. Решающую роль, вероятно, сыграл именно опыт Сандерса в маркетинге. Основатели "Интел" в первую очередь были инженерами, и именно на это делали упор, а Джерри Сандерс смог помимо этого сформировать отличную бизнес-идею. К тому же он действительно умел продавать, что важно для любого рынка, в том числе в сфере IT. Под четким руководством своего основателя AMD пользовалась успешными маркетинговыми ходами, например, стратегией торговли в убыток. Суть ее заключалась в продаже высокотехнологичных продуктов по низким ценам: хотя торговля и шла в убыток, компания завоевывала рынок, а инженеры в это время трудились над тем, чтобы удешевить производство. Эта же система использовалась, когда компания AMD продемонстрировала первый двухъядерный процессор.

Лицензия от Intel

Интересный факт: компания AMD в первые годы работала не только над собственной продукцией, но и выпускала процессоры по лицензии. В 1975 году они подписали соглашение с "Интел", решив выпустить свой первый процессор для персонального компьютера. Их аналог Intel 8080, разработанный методом обратной инженерии, по набору команд был полностью совместим с оригиналом, но был на 40% быстрее.

Компания быстро освоила выпуск оригинальных продуктов, потратив на подобные разработки немалые средства. В том же году выпускается первая плата ОЗУ - Am1902, начинается выпуск микропроцессорной серии Am2900. Прогрессивные технологии, использовавшиеся в разработках, сделали чип коммерчески успешным. Он выгодно отличался от аналогов скоростью работы, программируемыми инструкциями, пониженным тепловыделением. Но более покупателей привлекала доступная цена.

Развитие компании

Восьмидесятые годы прошлого века ознаменованы активным входом персональных компьютеров в повседневную жизнь. AMD по-прежнему выпускает микропроцессоры по лицензии от компании "Интел", которая вступает с молодой компанией в конкурентную борьбу за рынок и рекордные прибыли в многообещающей IT-сфере. Однако все попытки убрать с рынка компанию AMD не оказались успешными. Большую роль сыграла подписанная обеими корпорациями кросс-лицензия, которая предоставляла каждой стороне право использовать интеллектуальную собственность другой стороны.

Когда убрать конкурента не удалось, "Интел" решили, что лучший вариант в этом случае - продолжение сотрудничества, поэтому в 1982 году договор о перекрестном лицензировании был расширен, а AMD получили право на производство всех процессоров семейства x86. Несмотря на то, что "Интел" удалось потеснить, настоящий шаг вперед был сделан тогда, когда компания AMD продемонстрировала первый двухъядерный процессор.

Свои продукты

Еще несколько лет AMD не занималась разработкой собственных микропроцессоров, однако в 1991 году представила Am 386 - аналог Intel 80386, а специалисты занялись разработкой собственного микрокода. Это помогло компании, когда Intel через суд добились запрета на использование микрокодов процессоров 80386 и 80486.К этому времени AMD, заработавшая славу производителя надежных процессоров, приобрела своих постоянных клиентов и начала развитие собственной линейки.

До того времени, когда компания AMD продемонстрировала первый двухъядерный процессор, было еще несколько неплохих продуктов, составивших конкуренцию товарам "Интел", однако ключевым моментом является 1999 год, когда был выпущен процессор AMD Athlon, полностью поддерживающий Windows и превосходящий по производительности Intel Pentium. Он быстро завоевал популярность, особенно полюбившись геймерам. Многие компании выпустили чипсеты и материнские платы специально под Athlon от AMD.

Первый двухъядерный процессор

Далее компания выпустила целый ряд революционных новинок:

В 2000 году это семейство микрочипов Mobile AMDK6-2+, которые использовались в ноутбуках и позволяли увеличить время автономной работы.
В 2001 г. осваивает технологию 0,17 микрон.
В 2002 году выпускает Au1100 - процессор для бизнеса, сразу нашедший применение в технологиях корпоративной коммуникации и мобильной сфере.
В этом же году создает для армии США суперкомпьютеры Cray, на которых проводятся виртуальные испытания оружия.

Таким образом, к тому времени, когда компания AMD продемонстрировала первый двухъядерный процессор, на ее счету было уже несколько революционных разработок. В 2004 году AMD с анонсом чипа Athlon 64 x2 оставляет позади "Интел".

С этого момента престиж компании вырос настолько, что AMD из молодой компании, работающей на бюджетном рынке, превратилась в желанного партнера для многих корпораций и стран.

www.syl.ru

Когда компания AMD продемонстрировала первый двухъядерный процессор? История противостояния гигантов

Обзор

Лицензия от Intel

Развитие компании

Свои продукты

Первый двухъядерный процессор

Далее компания выпустила целый ряд революционных новинок:

В 2000 году это семейство микрочипов Mobile AMDK6-2+, которые использовались в ноутбуках и позволяли увеличить время автономной работы.В 2001 г. осваивает технологию 0,17 микрон.В 2002 году выпускает Au1100 - процессор для бизнеса, сразу нашедший применение в технологиях корпоративной коммуникации и мобильной сфере.В этом же году создает для армии США суперкомпьютеры Cray, на которых проводятся виртуальные испытания оружия.

Источник

www.obovsyom.ru

Двухъядерный процессор - Википедия

Многоя́дерный проце́ссор — центральный процессор, содержащий два и более вычислительных ядра на одном процессорном кристалле или в одном корпусе.

Терминология[ | ]

В английском языке существует два часто употребляемых термина для процессоров, имеющих несколько ядер: multi-core и many-core.

Термин мультиядерный (англ. multi-core[1]) обычно применяется к центральным процессорам, содержащим два и более ядра общего назначения, однако иногда используется и для цифровых сигнальных процессоров (DSP) и систем на кристалле (SoC, СнК). Под многоядерностью процессора понимают, что несколько ядер являются интегрированными на одну интегральную схему (изготовлены на одном кремниевом кристалле). Если же в один корпус были объединены несколько полупроводниковых кристаллов, то конструкцию называют многочиповый модуль (англ. multi-chip module, MCM).

Термином многопроцессорный обозначают компьютеры, имеющие несколько физически раздельных процессоров (например, серверные материнские платы часто имеют 2 или 4 сокета для подключения нескольких чипов), но управляемые одним экземпляром ОС.

Понятие многоядерный[1] (англ. many-core[2] или англ. massively multi-core) может использоваться для описания многоядерных систем, имеющих высокое количество ядер, от десятков до сотен или более. Например, именно название «многоядерный» («many-core») использовалось Intel для вычислителей Intel MIC[3].

Мультипроцессор на кристалле (single-chip multiprocessor, on-chip multiprocessor, chip multiprocessing, CMP) — так ранние исследователи называли свои проекты размещения нескольких процессоров на одной подложке[4][5][6].

Архитектура многоядерных систем[ | ]

Архитектура многоядерных процессоров во многом повторяет архитектуру симметричных мультипроцессоров (SMP-машин) только в меньших масштабах и со своими особенностями.

Первые многоядерные процессоры (first generation CMP) представляли собой самые простые схемы: два процессорных ядра размещенные на одном кристалле без разделения каких либо ресурсов кроме шины памяти (например, Sun UltraSPARC IV и Intel Pentium D). «Настоящим многоядерным» (second generation CMP) процессор считается, когда его вычислительные ядра совместно используют кэш третьего или второго уровня: например, Sun UltraSPARC IV+, Intel Core Duo и все современные ныне многоядерные процессоры.

В многоядерных процессорах тактовая частота, как правило, намеренно снижена. Это позволяет уменьшить энергопотребление процессора без потери производительности: энергопотребление растёт как куб от роста частоты процессора. Удвоив количество ядер процессора и снизив в двое их тактовую частоту можно получить практически ту же производительность при этом энергопотребление такого процессора снизится в 4 раза.

В некоторых процессорах тактовая частота каждого ядра может меняться в зависимости от его индивидуальной нагрузки. Ядро является полноценным микропроцессором, использующим все достижения микропроцессорной техники: конвейеры, внеочередное исполнение кода, многоуровневый кэш, поддержка векторных команд.

Суперскалярность в ядре присутствует не всегда, если например производитель процессора стремится максимально упростить ядро.

Каждое ядро может использовать технологию временной многопоточности или, если оно суперскалярное, технологию SMT для одновременного исполнения нескольких потоков, создавая иллюзию нескольких «логических процессоров» на основе каждого ядра. На процессорах компании Intel эта технология носит название Hyper-threading и удваивает число логических процессоров по сравнению с физическими. На процессорах Sun UltraSPARC T2 (2007 г.) такое увеличение может достигать 8 потоков на ядро.

Многоядерные процессоры можно подразделить по наличию поддержки когерентности (общей) кэш-памяти между ядрами. Бывают процессоры с такой поддержкой и без неё. Способ связи между ядрами:

разделяемая шина
сеть (Mesh) на каналах точка-точка
сеть с коммутатором
общая кэш-память

Кэш-память: Во всех существующих на сегодня многоядерных процессорах кэш-памятью 1-го уровня обладает каждое ядро в отдельности, а кэш-память 2-го уровня существует в нескольких вариантах:

разделяемая — расположена на одном кристалле с ядрами и доступна каждому из них в полном объёме. Используется в процессорах семейств Intel Core.
индивидуальная — отдельные кэши равного объёма, интегрированные в каждое из ядер. Обмен данными из кэшей 2-го уровня между ядрами осуществляется через контроллер памяти — интегрированный (Athlon 64 X2, Turion X2, Phenom) или внешний (использовался в Pentium D, в дальнейшем Intel отказалась от такого подхода).

Многоядерные процессоры также имеют гомогенную или гетерогенную архитектуру:

гомогенная архитектура — все ядра процессора одинаковы и выполняют одни и те же задачи. Типичные примеры: Intel Core Duo, Sun SPARC T3, AMD Opteron
гетерогенная архитектура — ядра процессора выполняют разные задачи. Типичный пример: процессор Cell альянса IBM, Sony и Toshiba, у которого из девяти ядер одно является ядром процессора общего назначения PowerPC, а восемь остальных — специализированными процессорами, оптимизированными для векторных операций, которые используются в игровой приставке Sony PlayStation 3.

Производительность[ | ]

В приложениях, оптимизированных под многопоточность, наблюдается прирост производительности на многоядерном процессоре. Однако, 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 большей тактовой частотой. Это в основном приложения, разработанные до появления многоядерных процессоров, либо приложения, в принципе не использующие многопоточность.

Большинство операционных систем позволяют выполнять несколько приложений одновременно. При этом достигается выигрыш в производительности, даже если приложения однопоточные.

Наращивание количества ядер[ | ]

На сегодня многими производителями процессоров, в частности Intel, AMD, IBM, ARM дальнейшее увеличение числа ядер процессоров признано как одно из приоритетных направлений увеличения производительности.

История массовых многоядерных процессоров[ | ]

POWER[ | ]

Основная статья: POWER

Первым процессором предназначенным для массового использования, а не для встроенных систем, стал POWER4 с двумя ядрами PowerPC на одном кристалле, выпущенный компанией IBM в 2001 году.

Двухядерный IBM PowerPC-970MP (G5) был представлен в 2005 году. Этим процессором оснащались последние Power Mac G5.

SPARC[ | ]

Основная статья: SPARC

В марте 2004 года компания Sun Microsystems представила первый двухядерный процессор архитектуры SPARC: UltraSPARC IV — CMP первого поколения. Процессором второго поколения CMP стал UltraSPARC IV+ (середина 2005 года), где два ядра процессора совместно использовали off-chip кэш 3-го уровня и on-chip кэш 2-го уровня.

Компания Fujitsu в своей линейке SPARC64 представила двухядерный процессор SPARC64 VI только в 2007 году.

x86[ | ]

В апреле 2005 года AMD выпустила 2-ядерный процессор Opteron архитектуры AMD64, предназначенный для серверов.

В мае 2005 года Intel выпустила процессор Pentium D архитектуры x86-64, ставший первым 2-ядерным процессором, предназначенным для персональных компьютеров. Это был «быстрый» ответ компании Intel на вызов компании AMD. По сути Pentium D, созданный на основе ведущей у Intel архитектуры NetBurst, состоял из двух раздельных процессоров, помещённых на одну подложку, без каких-либо общих элементов. Так как компания Intel отказалась от архитектуры NetBurst в конце 2005 года, развитие Pentium D не получил. Настоящий многоядерный процессор Core Duo на более экономичной архитектуре Core был выпущен компанией Intel в январе 2006 года.

В марте 2010 года появились первые 12-ядерные серийные процессоры, которыми стали серверные процессоры Opteron 6100 компании AMD (архитектура x86/x86-64).[7]

В 2011 году компанией AMD освоено производство 8-ядерных процессоров для домашних компьютеров[8] и 16-ядерных для серверных систем[9].

В августе 2011 года компанией AMD были выпущены первые 16-ядерные серийные серверные процессоры Opteron серии 6200 (кодовое наименование Interlagos). Процессор Interlagos объединяет в одном корпусе два 8-ядерных (4-модульных) чипа и является полностью совместимым с существующей платформой AMD Opteron серии 6100 (Socket G34).[10]

По состоянию на 2016 год Intel выпускает процессоры для серверов Xeon E7 — с количеством ядер от 4 до 24.[11][12] (E5 — до 22 ядер).

Сводные данные по истории микропроцессоров и их параметров представлены в обновляющейся английской статье: Хронология микропроцессоров, 2010-е годы. Для получения числа ядер процессора надо умножить поля «Cores per die» и «Dies per module», для получения числа аппаратных потоков — умножить число ядер на число «threads per core». Например, для Xeon E7, Intel: «4, 6, 8, 10» ядер на 1 die на 1-2 аппаратных потоков = максимум 10 ядер и 20 аппаратных потоков, AMD FX «Bulldozer» Interlagos «4-8» на 2 на 1 = максимум 16 ядер и 16 потоков.

История экспериментальных многоядерных процессоров[ | ]

27 сентября 2006 года на форуме разработчиков «IDF Fall» Intel продемонстрировал экспериментальный 80 ядерный чип с производительностью до 1 TFLOPS. Каждое ядро работало с тактовой частотой 3,16 ГГц, энергопотребление чипа достигало около 100 Вт[13].

20 августа 2007 года компания Tilera, анонсировала чип TILE64 (англ.) с 64 процессорными ядрами и встроенной высокопроизводительной сетью, посредством которой обмен данными между различными ядрами может происходить со скоростью до 32 Тбит/с.[14][15]

26 октября 2009 года Tilera анонсировала[16] 100-ядерный процессор широкого назначения серии (англ.). Каждое процессорное ядро представляет собой отдельный процессор с кэш-памятью 1 и 2 уровней. Ядра, память и системная шина связаны посредством топологии mesh network. Процессоры производятся по 40-нм техпроцессу и работают на тактовой частоте 1,5 ГГц. Выпуск 100-ядерных процессоров назначен на начало 2011 года.

2 декабря 2009 года Intel представила одночиповый «облачный» Single-chip Cloud Computer (SCC) компьютер, представляющий собой 48-ядерный чип. «Облачность» процессора состоит в том, что все 48 ядер сообщаются между собой как сетевые узлы. SCC — часть проекта, целью которого является создание 100-ядерного процессора[17].

В июне 2011 года Intel раскрыла детали разрабатываемой архитектуры Many Integrated Core (MIC) — эта технология выросла из проекта Larrabee. Микропроцессоры на основе этой архитектуры получат более 50 микроядер архитектуры x86 и начнут производиться в 2012 году по 22-нм техпроцессу. Эти микропроцессоры не могут быть использованы в качестве центрального процессора, но из нескольких чипов этой архитектуры будут строиться вычислительные ускорители в виде отдельной карты расширения и конкурировать на рынках GPGPU и высокопроизводительных вычислений с решениями типа Nvidia Tesla и AMD FireStream.[18] По опубликованному в 2012 году описанию архитектуры, возможны чипы с количеством ядер до 60.

В октябре 2011 года компания Adapteva (англ.) представила 64-ядерные микропроцессоры Epiphany IV (англ.), которые показывают производительность до 70 гигафлопс (SP), при этом потребляя менее 1 Вт электроэнергии. Микропроцессоры спроектированы с использованием RISC-архитектуры и, ознакомительные образцы планировалось произвести в 2012 году по 28-нм техпроцессу GlobalFoundries. Данные процессоры не могут быть использованы в качестве центрального процессора, но компания Adapteva (англ.) предлагает использовать их в качестве сопроцессора для таких сложных задач, как распознавание лиц или жестов пользователя. Компания Adapteva утверждает, что в дальнейшем число ядер данного микропроцессора может быть доведено до 4096 Планируется, что 4096-ядерный процессор в основной версии (700 МГц), по оценкам, позволит получить 5,6 TFLOPS, потребляя всего 80 Ватт.

[19][20].

В январе 2012 года компания ZiiLabs (англ.) (дочернее предприятие Creative Technology) анонсировала 100-ядерную систему на чипе ZMS-40. Эта система, объединяющая 4-ядерный процессор ARM Cortex-A9 1,5 ГГц (с мультимедийными блоками Neon) и массив из 96 более простых и менее универсальных вычислительных ядер StemCell. Ядра StemCell — это энергоэффективная архитектура SIMD, пиковая производительность при вычислениях с плавающей запятой (32 бит) — 50 гигафлопс, ядра которой работают скорее как GPU в других системах на чипе, и могут быть использованы для обработки видео, изображений и аудио, для ускорения 3D- и 2D-графики и других мультимедийных задач (поддерживается OpenGL ES 2.0 и OpenCL 1.1)[21].

Многоядерные контроллеры[ | ]

Существует также тенденция внедрения многоядерных микроконтроллеров в мобильные устройства.

Например:

seaForth-24[22] — новая разработка многоядерной MISC-архитектуры Чака Мура: 1 ГГц 24-ядерный асинхронный контроллер.
Контроллер от Parallax (англ.)[23] имеет восемь 32-разрядных процессоров (COG) в одном кристалле P8X32A.
Kilocore PowerPC-процессор с 1024 8-битными ядрами, работающими на частоте 125 МГц. На данный момент существует 256-ядерный процессор.

См. также[ | ]

Примечания[ | ]

↑ 1 2 Кризис параллельного мира, Сергей Кузнецов: Обзор декабрьского 2009 г. номера журнала Computer (IEEE Computer Society, V. 42, No 12, декабрь, 2009): «архитектур мультиядерных (multicore) и многоядерных (many-core) процессоров»
↑ Programming Many-Core Chips. By András Vajda, page 3
↑ [1]: " для которого ввели этот новый термин вместо привычного multi-core, "
↑ The Case for a Single-Chip Multiprocessor — Kunle Olukotun, Basem A. Nayfeh, Lance Hammond, Ken Wilson, and Kunyung Chang — Appears in Proceedings Seventh International Symp. Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems (ASPLOS VII), Cambridge, MA, October 1996
↑ Stanford Hydra Single-Chip Multiprocessor
↑ ChipMultiprocessor Architecture: Techniques to Improve Throughput and Latency — Kunle Olukotun, Lance Hammond, James Laudon — 2007
↑ «AMD дала зелёный свет 8- и 12-ядерным процессорам серии Opteron 6100» — overclockers.ua
↑ Сайт 3DNews: «Официальный анонс процессоров AMD FX»
↑ Сайт 3DNews: «AMD начала массовые поставки серверных Bulldozer. Настольные откладываются?».
↑ Сайт 3DNews: «Появились данные о серверных AMD Bulldozer: 3 ГГц максимум?».
↑ Intel® Xeon® Processor E7 Family
↑ Intel unleashes new Xeon E7 v4 CPUs including 24-core monster | TechRadar
↑ Intel продемонстрировала 80-ядерный суперпроцессор будущего. Lenta.ru (27 сентября 2006). Проверено 13 августа 2010. Архивировано 2 марта 2012 года.
↑ Статья на сайте 3dnews.ru: «Tilera Tile64 — чип с 64 процессорными ядрами»
↑ «Tilera Now Shipping the TILE64 Processor: the World’s Highest Performance Embedded Processor»
↑ Modnews
↑ Статья на сайте lenta.ru: «Intel продемонстрировала 48-ядерный процессор»
↑ Сайт 3DNews: «Intel MIC: 22-нм Knights Corner — в 2012 году, ExaScale — в 2018 году»
↑ Сайт 3DNews: «64-ядерный чип от Adapteva может быть использован в смартфонах и планшетах», 05.10.2011
↑ Adapteva скоро начнет поставки ознакомительных образцов 28-нанометровых 64-ядерных процессоров E64G4 // Ixbt.com, 21 Марта, 2012
↑ Сайт 3DNews: «ZiiLabs представила „4+96-ядерный“ процессор ZMS-40»
↑ http://www.intellasys.net/index.php?option=com_content&task=view&id=35
↑ Propeller | Parallax Inc

Литература[ | ]

(1999) Processor Architecture — From Dataflow to Superscalar and Beyond (ISBN 3540647988) (англ.)

Kunle Olukotun. Chip Multiprocessor Architecture - Techniques to Improve Throughput and Latency. — Morgan and Claypool Publishers, 2007. — 154 p. — ISBN 159829122X. (англ.)

(2009) Microprocessor Architecture — From Simple Pipelines to Chip Multiprocessors (ISBN 0521769922) (англ.)

Многоядерные процессоры. Учебный курс. А. В. Калачев ISBN 978-5-9963-0349-6

Mario Nemirovsky, Dean M. Tullsen. Multithreading Architecture. — Morgan and Claypool Publishers, 2013. — 1608458555 p. — ISBN 1608458555. (англ.)

Ссылки[ | ]

encyclopaedia.bid

Двухъядерные процессоры / Процессоры и память

Вступление

Самым значимым событием 2005 года в области микропроцессоров стало появление в продаже CPU с двумя ядрами. Причем появление в продаже двухъядерных процессоров произошло очень быстро, и без особых трудностей. Самым большим достоинством новых продуктов явилось то, что переход к двухъядерной системе не требовал смены платформы. Фактически любой пользователь современного компьютера мог придти в магазин и поменять один только процессор без смены материнской платы и остального "железа". При этом уже установленная операционная система моментально обнаруживала второе ядро (в списке оборудования появлялся второй процессор), и никакой специфической настройки программного обеспечения не требовалось (не говоря уже о полной переустановки ОС).

Идея появления подобных процессоров лежит на поверхности. Дело в том, что производители CPU практически достигли потолка наращивания производительности своих продуктов. В частности AMD уперлась в частоту 2.4Ггц при массовом производстве процессоров Athlon 64. Справедливости ради отметим, что лучшие экземпляры способны работать на частотах 2,6-2,8Ггц, но их тщательно отбирают и выпускают в продажу под маркой Athlon FX (соответственно модель с частотой 2,6Ггц имеет маркировку FX-55, а 2,8Ггц - маркировку FX-57). Однако выход столь удачных кристаллов очень мал (это легко проверить разогнав 5-10 процессоров). Следующий скачек в тактовой частоте возможен при переходе на более тонкий техпроцесс, но этот шаг запланирован компанией AMD только на конец этого года (в лучшем случае).

У компании Intel ситуация похуже: архитектура NetBurst оказалась неконкурентоспособной в плане производительности (макс. частота 3,8 ГГц) и тепловыделения (~150 Вт). Смена ориентации и разработка новой архитектуры должна занять некоторое время (даже с учетом большого количества наработок Intel). Поэтому, для Intel выпуск двухъядерных процессоров также является большим шагом вперед по повышению производительности. В сочетании с успешным переходом на 65 нм техпроцесс, подобные процессоры смогут на равных конкурировать с продуктами AMD.

Главным инициатором в продвижений двухъядерных процессоров выступила компания AMD, которая сначала представила соответствующий Opteron. Что касается настольных процессоров, то здесь инициативу перехватила компания Intel, анонсировавшая процессоры Intel Pentium D и Intel Extreme Edition. А через считанные дни, состоялся анонс линейки процессоров Athlon64 X2 производства AMD.

Итак, обзор двухъядерных процессоров мы начинаем с рассмотрения Athlon64 X2

Процессоры AMD Athlon 64 X2

Первоначально компания AMD объявила о выпуске 4х моделей процессоров: 4200+, 4400+, 4600+ и 4800+ с тактовыми частотами 2,2-2,4Ггц и разным объемом кеш-памяти второго уровня. Цена на процессоры находится внутри диапазона от ~430$ до ~840$. Как мы видим, общая ценовая политика выглядит не очень дружественно к среднестатистическому пользователю. Тем более, что самый дешевый двухъядерный процессор Intel стоит ~260$ (модель Pentium D 820). Поэтому, что бы увеличить привлекательность Athlon 64 X2, AMD выпускает модель X2 3800+ с тактовой частотой 2.0 Ггц и объемом кеша L2 = 2x512Кб. Цена на этот процессор начинается с 340$.

Поскольку для производства процессоров Athlon 64 X2 используется два ядра (Toledo и Manchester), то для лучшего восприятия сведем характеристики процессоров в обну таблицу:

Наименование	Степпинг ядра	Тактовая частота	Объем кеш-памяти L2
X2 4800+	Toledo (E6)	2400Мгц	2 x 1Мб
X2 4600+	Manchester (E4)	2400Мгц	2 х 512Кб
X2 4400+	Toledo (E6)	2200Мгц	2 x 1Мб
X2 4200+	Manchester (E4)	2200Мгц	2 х 512Кб
X2 3800+	Manchester (E4)	2000Мгц	2 х 512Кб

Все процессоры имеют кеш-память первого уровня 128Кб, штатное напряжение питания (Vcore) 1,35-1,4В, а максимальное тепловыделение не превышает 110 Вт. Все перечисленные процессоры имеют форм-фактор Socket939, используют шину HyperTransport = 1Ггц (множитель HT = 5) и произведены по 90нм техпроцессу с использованием SOI. Кстати, именно использование столь "тонкого" техпроцесса позволило добиться рентабельности производства двухъядерных процессоров. Для примера ядро Toledo имеет площадь 199 кв. мм., а количество транзисторов достигает 233,2 миллионов!

Если посмотреть на внешний вид процессора Athlon 64 X2, то он совершенно не отличается от других процессоров Socket 939 (Athlon 64 и Sempron). Запуск утилиты CPU-Z позволяет нам получить следующую информацию:

Стоит обратить внимание, что линейка двухъядерных процессоров Athlon X2 унаследовала от Athlon64 поддержку следующих технологий: функция энергосбережения Cool'n'Quiet, набор команд AMD64, SSE - SSE3, функцию защиты информации NX-bit.

Как и процессоры Athlon64, Двухъядерные Athlon X2 имеют двухканальный контроллер памяти DDR с максимальной пропускной способностью 6,4 Гб/с. И если для Athlon64 пропускной способности DDR400 было достаточно, то для процессора с двумя ядрами это потенциальное узкое место, которое негативно влияет на производительность. Впрочем, серьезного падения скорости не будет, поскольку поддержка многоядерности была учтена при разработке архитектуры Athlon64. В частности в процессоре Athlon X2 оба ядра находятся внутри одного кристалла; и при этом процессор имеет один контроллер памяти и один контроллер шины HyperTransport.

В любом случае, несоответствие пропускной способности памяти будет ликвидировано после перехода на Socket M2. Напомню, что это произойдет уже в этом году и соответствующие процессоры будут иметь контроллер памяти DDR-II.

Пара слов о совместимости новых процессоров Athlon X2. На всех последних протестированных материнских платах топовый процессор Х2 4800+ заработал без каких-либо проблем. Как правило это были платы на чипсетах nVidia nForce4 (Ultra & SLI), а также плата на чипсете ATI Xpress 200 CrossFire™ (ECS KA1 MVP Extreme). Когда же я установил этот процессор на плату Epox 9NDA3+ (nVidia nForce3 Ultra), то второе процессорное ядро операционной системой обнаружено не было. И прошивка последней версии биоса ситуацию не исправила. Но это частный случай, а в целом статистика совместимости двухъядерных процессоров с материнскими платами весьма и весьма положительна.

Тут же уместно будет отметить, что у новых двухъядерных процессоров нет каких либо специфических требований к дизайну модуля питания материнской платы. Более того, максимальное тепловыделение процессоров Athlon X2 не выше тепловыделения процессоров Athlon FX выпущенных по 130 нм техпроцессу (т.е. чуть выше 100Вт). В то же время, двухъядерные процессоры Intel потребляют энергии почти в полтора раза больше.

Пару слов скажем о разгоне.

Из всех процессоров AMD разблокированный множитель имеют только технические семплы и процессоры линейки FX. А двухъядерные Athlon X2, как и одноядерные Athlon 64 / Sempron имеют заблокированный в сторону увеличения множитель. А в сторону уменьшения множитель разблокирован, поскольку именно путем понижения множителя работает технология энергосбережения Cool'n'Quiet. А для разгона процессора нам бы хотелось иметь разблокированный множитель именно в сторону увеличения, для того что бы все остальные компоненты системы работали в штатном режиме. Но AMD пошла по стопам Intel и с определенного момента запретила разгон таким способом.

Впрочем, разгон путем повышения HTT еще никто не отменял и не запрещал. Но при этом нам придется подобрать качественную память, или использовать понижающий делитель частоты памяти. Кроме того, необходимо уменьшить множитель шины HT, что впрочем, не оказывает никакого влияния на уровень производительности.

Итак, используя воздушное охлаждение нам удалось разогнать процессор Athlon X2 4800+ с штатной частоты 2,4 Ггц до частоты 2,7 Ггц. При этом напряжение питания (Vcore) было увеличено с 1,4В до 1,55В.

Статистика разгона показывает, что данный экземпляр продемонстрировал не самый плохой прирост частоты. Однако на большее рассчитывать не приходится, поскольку самые "удачные" ядра AMD отбирает для производства процессоров с частотой 2,6Ггц и 2,8Ггц.

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

3dnews.ru

Двухъядерный процессор Википедия

Терминология

Термин мультиядерный (англ. multi-core[1]) обычно применяется к центральным процессорам, содержащим два и более ядра общего назначения, однако иногда используется и для цифровых сигнальных процессоров (DSP) и однокристальных систем (SoC, СнК). Под многоядерностью процессора понимают, что несколько ядер являются интегрированными на одну интегральную схему (изготовлены на одном кремниевом кристалле). Если же в один корпус были объединены несколько полупроводниковых кристаллов, то конструкцию называют многочиповый модуль (англ. multi-chip module, MCM).

Архитектура многоядерных систем

Первые многоядерные процессоры (first generation CMP) представляли собой самые простые схемы: два процессорных ядра, размещенные на одном кристалле без разделения каких-либо ресурсов, кроме шины памяти (например, Sun UltraSPARC IV и Intel Pentium D). «Настоящим многоядерным» (second generation CMP) процессор считается, когда его вычислительные ядра совместно используют кэш третьего или второго уровня: например, Sun UltraSPARC IV+, Intel Core Duo и все современные многоядерные процессоры.

В многоядерных процессорах тактовая частота, как правило, намеренно снижена. Это позволяет уменьшить энергопотребление процессора без потери производительности: энергопотребление растёт как куб от роста частоты процессора. Удвоив количество ядер процессора и снизив вдвое их тактовую частоту, можно получить практически ту же производительность, при этом энергопотребление такого процессора снизится в 4 раза.

Суперскалярность в ядре присутствует не всегда, если, например, производитель процессора стремится максимально упростить ядро.

разделяемая шина;
сеть (Mesh) на каналах точка-точка;
сеть с коммутатором;
общая кэш-память.

разделяемая — расположена на одном кристалле с ядрами и доступна каждому из них в полном объёме. Используется в процессорах семейств Intel Core;
индивидуальная — отдельные кэши равного объёма, интегрированные в каждое из ядер. Обмен данными из кэшей 2-го уровня между ядрами осуществляется через контроллер памяти — интегрированный (Athlon 64 X2, Turion X2, Phenom) или внешний (использовался в Pentium D, в дальнейшем Intel отказалась от такого подхода).

Многоядерные процессоры также имеют гомогенную или гетерогенную архитектуру:

гомогенная архитектура — все ядра процессора одинаковы и выполняют одни и те же задачи. Типичные примеры: Intel Core Duo, Sun SPARC T3, AMD Opteron;
гетерогенная архитектура — ядра процессора выполняют разные задачи. Типичный пример: процессор Cell альянса IBM, Sony и Toshiba, у которого из девяти ядер одно является ядром процессора общего назначения PowerPC, а восемь остальных — специализированными процессорами, оптимизированными для векторных операций, которые используются в игровой приставке Sony PlayStation 3.

Производительность

В приложениях, оптимизированных под многопоточность, наблюдается прирост производительности на многоядерном процессоре. Однако 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 большей тактовой частотой. Это в основном приложения, разработанные до появления многоядерных процессоров, либо приложения, в принципе не использующие многопоточность.

Наращивание количества ядер

На сегодня многими производителями процессоров, в частности Intel, AMD, IBM, ARM, дальнейшее увеличение числа ядер процессоров признано как одно из приоритетных направлений увеличения производительности.

История массовых многоядерных процессоров

POWER

Основная статья: POWER

Первым процессором, предназначенным для массового использования, а не для встроенных систем, стал POWER4 с двумя ядрами PowerPC на одном кристалле, выпущенный компанией IBM в 2001 году.

2-ядерный IBM PowerPC-970MP (G5) был представлен в 2005 году. Этим процессором оснащались последние Power Mac G5.

SPARC

Основная статья: SPARC

В марте 2004 года компания Sun Microsystems представила первый 2-ядерный процессор архитектуры SPARC: UltraSPARC IV — CMP первого поколения. Процессором второго поколения CMP стал UltraSPARC IV+ (середина 2005 года), где два ядра процессора совместно использовали off-chip кэш 3-го уровня и on-chip кэш 2-го уровня.

Компания Fujitsu в своей линейке SPARC64 представила 2-ядерный процессор SPARC64 VI только в 2007 году.

x86

В апреле 2005 года AMD выпустила 2-ядерный процессор Opteron архитектуры AMD64, предназначенный для серверов.

История экспериментальных многоядерных процессоров

20 августа 2007 года компания Tilera, анонсировала чип TILE64 (англ.)русск. с 64 процессорными ядрами и встроенной высокопроизводительной сетью, посредством которой обмен данными между различными ядрами может происходить со скоростью до 32 Тбит/с.[14][15]

26 октября 2009 года Tilera анонсировала[16] 100-ядерный процессор широкого назначения серии TILE-Gx (англ.). Каждое процессорное ядро представляет собой отдельный процессор с кэш-памятью 1 и 2 уровней. Ядра, память и системная шина связаны посредством топологии mesh network. Процессоры производятся по 40-нм техпроцессу и работают на тактовой частоте 1,5 ГГц. Выпуск 100-ядерных процессоров назначен на начало 2011 года.

В октябре 2011 года компания Adapteva (англ.)русск. представила 64-ядерные микропроцессоры Epiphany IV (англ.)русск., которые показывают производительность до 70 гигафлопс (SP), при этом потребляя менее 1 Вт электроэнергии. Микропроцессоры спроектированы с использованием RISC-архитектуры и, ознакомительные образцы планировалось произвести в 2012 году по 28-нм техпроцессу GlobalFoundries. Данные процессоры не могут быть использованы в качестве центрального процессора, но компания Adapteva (англ.)русск. предлагает использовать их в качестве сопроцессора для таких сложных задач, как распознавание лиц или жестов пользователя. Компания Adapteva утверждает, что в дальнейшем число ядер данного микропроцессора может быть доведено до 4096 Планируется, что 4096-ядерный процессор в основной версии (700 МГц), по оценкам, позволит получить 5,6 TFLOPS, потребляя всего 80 Ватт.

[19][20].

В январе 2012 года компания ZiiLabs (англ.)русск. (дочернее предприятие Creative Technology) анонсировала 100-ядерную систему на чипе ZMS-40. Эта система, объединяющая 4-ядерный процессор ARM Cortex-A9 1,5 ГГц (с мультимедийными блоками Neon) и массив из 96 более простых и менее универсальных вычислительных ядер StemCell. Ядра StemCell — это энергоэффективная архитектура SIMD, пиковая производительность при вычислениях с плавающей запятой (32 бит) — 50 гигафлопс, ядра которой работают скорее как GPU в других системах на чипе, и могут быть использованы для обработки видео, изображений и аудио, для ускорения 3D- и 2D-графики и других мультимедийных задач (поддерживается OpenGL ES 2.0 и OpenCL 1.1)[21].

Многоядерные контроллеры

Существует также тенденция внедрения многоядерных микроконтроллеров в мобильные устройства.

Например:

seaForth-24[22] — новая разработка многоядерной MISC-архитектуры Чака Мура: 1 ГГц 24-ядерный асинхронный контроллер.
Контроллер от Parallax (англ.)русск.[23] имеет восемь 32-разрядных процессоров (COG) в одном кристалле P8X32A.
Kilocore PowerPC-процессор с 1024 8-битными ядрами, работающими на частоте 125 МГц. На данный момент существует 256-ядерный процессор.

См. также

Примечания

↑ 1 2 Кризис параллельного мира, Сергей Кузнецов: Обзор декабрьского 2009 г. номера журнала Computer (IEEE Computer Society, V. 42, No 12, декабрь, 2009): «архитектур мультиядерных (multicore) и многоядерных (many-core) процессоров»
↑ Programming Many-Core Chips. By András Vajda, page 3
↑ [1]: " для которого ввели этот новый термин вместо привычного multi-core, "
↑ The Case for a Single-Chip Multiprocessor — Kunle Olukotun, Basem A. Nayfeh, Lance Hammond, Ken Wilson, and Kunyung Chang — Appears in Proceedings Seventh International Symp. Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems (ASPLOS VII), Cambridge, MA, October 1996
↑ Stanford Hydra Single-Chip Multiprocessor
↑ ChipMultiprocessor Architecture: Techniques to Improve Throughput and Latency — Kunle Olukotun, Lance Hammond, James Laudon — 2007
↑ «AMD дала зелёный свет 8- и 12-ядерным процессорам серии Opteron 6100» — overclockers.ua
↑ Сайт 3DNews: «Официальный анонс процессоров AMD FX»
↑ Сайт 3DNews: «AMD начала массовые поставки серверных Bulldozer. Настольные откладываются?».
↑ Сайт 3DNews: «Появились данные о серверных AMD Bulldozer: 3 ГГц максимум?».
↑ Intel® Xeon® Processor E7 Family
↑ Intel unleashes new Xeon E7 v4 CPUs including 24-core monster | TechRadar
↑ Intel продемонстрировала 80-ядерный суперпроцессор будущего. Lenta.ru (27 сентября 2006). Проверено 13 августа 2010. Архивировано 2 марта 2012 года.
↑ Статья на сайте 3dnews.ru: «Tilera Tile64 — чип с 64 процессорными ядрами»
↑ «Tilera Now Shipping the TILE64 Processor: the World’s Highest Performance Embedded Processor»
↑ Modnews
↑ Статья на сайте lenta.ru: «Intel продемонстрировала 48-ядерный процессор»
↑ Сайт 3DNews: «Intel MIC: 22-нм Knights Corner — в 2012 году, ExaScale — в 2018 году»
↑ Сайт 3DNews: «64-ядерный чип от Adapteva может быть использован в смартфонах и планшетах», 05.10.2011
↑ Adapteva скоро начнет поставки ознакомительных образцов 28-нанометровых 64-ядерных процессоров E64G4 // Ixbt.com, 21 Марта, 2012
↑ Сайт 3DNews: «ZiiLabs представила „4+96-ядерный“ процессор ZMS-40»
↑ http://www.intellasys.net/index.php?option=com_content&task=view&id=35
↑ Propeller | Parallax Inc

Литература

(1999) Processor Architecture — From Dataflow to Superscalar and Beyond (ISBN 3540647988) (англ.)

(2009) Microprocessor Architecture — From Simple Pipelines to Chip Multiprocessors (ISBN 0521769922) (англ.)

Многоядерные процессоры. Учебный курс. А. В. Калачев ISBN 978-5-9963-0349-6

Mario Nemirovsky, Dean M. Tullsen. Multithreading Architecture. — Morgan and Claypool Publishers, 2013. — 1608458555 p. — ISBN 1608458555. (англ.)

Ссылки

wikiredia.ru