Двухъядерные процессоры Intel и AMD: теория. Недавно два микропроцессорных гиганта – Intel и AMD – дружно выпустили свои первые двухъядерные процессоры, которые уже успели наделать много шума. Новые микропроцессоры получились не просто интересными, но представляют собой весьма многогранные продукты, тщательное исследование которых не может ограничиться одним- двумя обзорами, написанными по горячим следам. Мы постараемся рассказать об этих новых продуктах более подробно и, по возможности, с разных сторон.. Итак, недавно два микропроцессорных гиганта – Intel и AMD – дружно выпустили свои первые двухъядерные процессоры, которые уже успели наделать много шума.
Современные многоядерные процессоры.Статистика выпуска многоядерных чиповХарактеристики современных чиповСравнение. Расскажи своим однокурсникам об этом материале и вообще о СкачатьРеферат. Реферат на тему Современные процессоры Intel и AMD. Однако многие приложения не оптимизированы и не могут получить преимущество от дву- или многоядерных окружений. Эти продукты стали не просто очередными конкурирующими новинками от лидеров отрасли персональных компьютеров (как это часто бывало в последние годы), но возвестили своим появлением о начале (не побоимся громких слов) целой эры (в тактическом и даже стратегическом понимании) «настольных» вычислений, очередного витка проникновения профессиональных технологий в потребительский сегмент. Новые микропроцессоры получились не просто интересными, но представляют собой весьма многогранные продукты, тщательное исследование которых не может ограничиться одним- двумя обзорами, написанными по горячим следам (каковыми можно признать большинство статей с тестами, спешно выполненными за несколько дней после получения сэмплов). Мы постараемся рассказать об этих новых продуктах более подробно и, по возможности, с разных сторон, не ограничивая себя жесткими временными рамками. Впрочем, мы также приглашаем к обсуждению этих продуктов и наших читателей – нa нашем Форуме и в виде авторских заметок, которые, при удачном сочетании таланта и смекалки их написавших, могут быть опубликованы на нашем ресурсе. Благо, здесь явно есть, что обсудить. А вариантов создания многопроцессорных систем – неисчислимое множество: даже простое перечисление всего созданного за прошедшие годы заняло бы слишком много места. Однако существует их общепринятая классификация. SMP- системы (Symmetrical Multi Processor systems). В подобной системе все процессоры имеют совершенно равноправный доступ к общей оперативной памяти (см. Работать с такими системами программистам – сущее удовольствие (если, конечно, создание многопоточного кода можно назвать «удовольствием»), поскольку не возникает никаких специфичных «особенностей», связанных с архитектурой компьютера. Но, к сожалению, создавать подобные системы крайне трудно: 2- 4 процессора – практический предел для стоящих разумные деньги SMP- систем. Конечно, за пару сотен тысяч долларов можно купить системы и с большим числом процессоров. NUMA- системы (Non- Uniform Memory Access systems). Память становится «неоднородной»: один её кусок «быстрее», другой – «медленнее», а отклика от во- о- он того «дальнего» участка вообще можно ждать «пару лет». В системе при этом образуются своеобразные «островки» со своей, быстрой «локальной» оперативной памятью, соединенные относительно медленными линиями связи. Обращения к «своей» памяти происходят быстро, к «чужой» - медленнее, причем чем «дальше» чужая память расположена, тем медленнее получается доступ к ней (см. Создавать NUMA- системы куда проще, чем SMP, а вот программы писать сложнее – без учета неоднородности памяти эффективную программу для NUMA уже не напишешь. Наконец, последний тип многопроцессорных систем – кластеры. Просто берем некоторое количество «почти самостоятельных» компьютеров (узлы кластера или «ноды») и объединяем их быстродействующими линиями связи. 1 Многоядерные процессоры Многоядерные процессоры Рудаков С.А. 2 Два подхода к увеличению производительности процессора 1.Увеличение тактовой частоты процессора. 2.Увеличение количества инструкций программного кода. Поиск по рефератам и авторским статьям. Современные процессоры. Но есть и оптимизированные под многоядерные процессоры игровые релизы, например, Supreme Commander, Crysis и World in Conflict. Но на практике обычно удобнее работать с кластером в «явном» виде, явно описывая в программе все пересылки данных между его узлами. То есть если для NUMA еще можно создавать программы, почти не задумываясь над тем «как эта штука работает» и откуда берутся необходимые для работы потоков данные; то при работе с кластером требуется очень четко расписывать кто, что и где делает. Это очень неудобно для программистов, и, вдобавок, накладывает существенные ограничения на применимость кластерных систем. Но зато кластер – это очень дешево. Основная «область применения» кластеров – суперкомпьютеры. Каждое процессорное ядро Power. Hyper- Threading. Intel выпустила первый в мире двухъядерный процессор архитектуры x. AMD анонсировала полную линейку серверных двухъядерных процессоров Opteron, анонсировала десктопные двухъядерные процессоры Athlon 6. X2 и начала поставки двухъядерных Opteron 8xx. AMD начинает поставки двухядерных Opteron 2xx. Intel выпускает двухъядерные Pentium D для массовых ПК2. AMD начинает поставки Athlon 6. X2. Идея многоядерного процессора выглядит на первый взгляд совершенно тривиальной: просто упаковываем два- три (ну или сколько там влезет) процессора в один корпус - и компьютер получает возможность исполнять несколько программных потоков одновременно. Вроде бы бесхитростная стратегия. Различаются настолько, что сугубо «количественные» мелочи в конечном итоге переходят в качественные различия между процессорами этих двух компаний. Поэтому перед тем как переходить собственно к тестам современных двухъядерников, попробуем разобраться в различиях подходов этих микропроцессорных гигантов и, так сказать, «авансом» высказать некоторые предположения об их производительности. Выглядит подобная MP- система чрезвычайно просто: один чипсет, к которому подключается вся оперативная память, и одна процессорная шина, к которой подключены все процессоры. В случае новеньких двухъядерных процессоров Smithfield два обычных ядра, аналогичных Prescott, просто расположены рядом на одном кристалле кремния и электрически подключены к одной (общей) системной шине. Никакой общей схемотехники у этих ядер нет. Smithfield. Рисунок. Intel Smithfield чип. У каждого «ядра» Smithfield – свой APIC, вычислительное ядро, кэш- память второго уровня и (что особенно важно) – свой интерфейс процессорной шины (Bus I/F). Последнее обстоятельство означает, что двухъядерный процессор Intel с точки зрения любой внешней логики будет выглядеть в точности как два обыкновенных процессора (типа Intel Xeon). Ядро Smithfield. Сегодняшнее ядро Smithfield является «монолитным» (два ядра образуют единый кристалл процессора), однако следующее поколение настольных процессоров Intel (Presler, изготавливаемый по 6. Cedar Mill) просто будут упакованы в одном корпусе (см. Но если у Smithfield на каждое из ядер приходится по 1 Мбайт кэш- памяти второго уровня, то у Presler и Dempsey это будет уже по 2 Мбайт на ядро. Еще в марте этого года Патрик Гелсингер объявил, что в разработке у Intel находятся аж 1. CPU, и пять из них корпорация даже демонстрировала в работе. И в этом нет ничего удивительного – тактовую частоту процессоров стало наращивать все труднее и труднее, и, стало быть, надо искать что- то на cмену «гонки за мегагерцами». А добавляя ядра, производительность в ряде современных приложений уже можно заметно поднять, не повышая частоты. Да и пресловутый закон Мура (удвоение числа транзисторов на кристаллах) надо бы чем- то поддержать, а многоядерность – чуть ли не самый простой путь для этого. Независимые процессорные ядра, каждое со своей кэш- памятью, расположены на одном кристалле и просто используют общую системную шину. Это - 9. 0- нанометровый Pentium D на ядре Smithfield. Похожий вариант – когда несколько одинаковых ядер расположены на разных кристаллах, но объединены вместе с одном корпусе процессора (многочиповый процессор). Таким будет 6. 5- нанометровое поколение процессоров семейств Pentium и Xeon на ядрах Presler и Dempsey. Наконец, ядра могут быть тесно переплетены между собой на одном кристалле и использовать некоторые общие ресурсы кристалла (скажем, шину и кэш- память). В центре современного центрального микропроцессора находится ядро - кристалл кремния площадью примерно один квадратный.Таким является ближайший Itanium на ядре Montecito. А также мобильный Yonah, выход которого обещает наделать очень много шума. Выйдет этот процессор в четвертом квартале 2. Многоядерный процессор — Википедия. Многоя. 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. Например, именно название «многоядерный» («many- core») использовалось Intel для вычислителей Intel MIC. 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 Ultra. SPARC T2 (2. 00. 7 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 шинасеть (Mesh) на каналах точка- точкасеть с коммутаторомобщая 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. Обмен данными из кэшей 2- го уровня между ядрами осуществляется через контроллер памяти — интегрированный (Athlon 6. 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 Opteronгетерогенная 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 Power. PC, а восемь остальных — специализированными процессорами, оптимизированными для векторных операций, которые используются в игровой приставке Sony Play. Station 3. 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. На сегодня многими производителями процессоров, в частности Intel, AMD, IBM, ARM дальнейшее увеличение числа ядер процессоров признано как одно из приоритетных направлений увеличения производительности. Первым процессором предназначенным для массового использования, а не для встроенных систем, стал POWER4 с двумя ядрами Power. PC на одном кристалле, выпущенный компанией IBM в 2. Двухядерный IBMPower. PC- 9. 70. MP (G5) был представлен в 2. Этим процессором оснащались последние Power Mac G5. В марте 2. 00. 4 года компания Sun Microsystems представила первый двухядерный процессор архитектуры SPARC: Ultra. SPARC IV - CMP первого поколения. Процессором второго поколения CMP стал Ultra. SPARC IV+ (середина 2. Компания Fujitsu в своей линейке SPARC6. SPARC6. 4 VI только в 2. В апреле 2. 00. 5 года AMD выпустила 2- ядерный процессор Opteron архитектуры AMD6. В мае 2. 00. 5 года Intel выпустила процессор Pentium D архитектуры x. По сути Pentium D, созданный на основе ведущей у Intel архитектуры Net. Burst, состоял из двух раздельных процессоров, помещенных на одну подложку, без каких либо общих элементов. Так как компания Intel отказалась от архитектуры Net. Burst в конце 2. 00. Pentium D не получил. Настоящий многоядерный процессор Core Duo на более экономичной архитектуре Core был выпущен компанией Intel в январе 2. В марте 2. 01. 0 года появились первые 1. Opteron 6. 10. 0 компании AMD (архитектура x. Процессор Interlagos объединяет в одном корпусе два 8- ядерных (4- модульных) чипа и является полностью совместимым с существующей платформой AMD Opteron серии 6. Socket G3. 4). 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, 1. AMD FX «Bulldozer» Interlagos «4- 8» на 2 на 1 = максимум 1. История экспериментальных многоядерных процессоров. Каждое ядро работало с тактовой частотой 3,1. ГГц, энергопотребление чипа достигало около 1. Вт. 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 4. ГГц. Выпуск 1. 00- ядерных процессоров назначен на начало 2. Intel представила одночиповый «облачный» Single- chip Cloud Computer (SCC) компьютер, представляющий собой 4. SCC — часть проекта, целью которого является создание 1. Микропроцессоры на основе этой архитектуры получат более 5. 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 Fire. Stream. Микропроцессоры спроектированы с использованием RISC- архитектуры и, ознакомительные образцы планировалось произвести в 2. Global. Foundries. Данные процессоры не могут быть использованы в качестве центрального процессора, но компания Adapteva (англ.)русск. Компания Adapteva утверждает, что в дальнейшем число ядер данного микропроцессора может быть доведено до 4. Планируется, что 4. МГц), по оценкам, позволит получить 5,6 TFLOPS, потребляя всего 8. Ватт. Эта система, объединяющая 4- ядерный процессор ARMCortex- A9 1,5 ГГц (с мультимедийными блоками Neon) и массив из 9. Stem. Cell. Ядра Stem. Cell — это энергоэффективная архитектура SIMD, пиковая производительность при вычислениях с плавающей запятой (3. GPU в других системах на чипе, и могут быть использованы для обработки видео, изображений и аудио, для ускорения 3. D- и 2. D- графики и других мультимедийных задач (поддерживается Open. GL ES 2. 0 и Open. CL 1. 1). На данный момент существует 2. No 1. 2, декабрь, 2. Настольные откладываются?». Проверено 1. 3 августа 2. Архивировано из первоисточника 2 марта 2.
0 Comments
Leave a Reply. |
AuthorWrite something about yourself. No need to be fancy, just an overview. Archives
July 2017
Categories |