Кэш-память современных микропроцессоров фирм Intel и AMD
мной шины). По скорости чтения памяти Pentium 4
Extreme Edition почти не отличается от Northwood (небольшое падение можно
связать с недостатками метода измерения — потоки немного «застревают» в
большом кэше L3), а Athlon 64 FX и тут вне досягаемости. Зато по скорости
записи в память Pentium 4 Extreme Edition на голову опережает всех, включая
Athlon 64 FX. Видимо, благодаря именно хорошему и «большому» кэшированию.
Зато по латентности памяти Athlon 64 FX показывает просто фантастические
результаты — всего 56 нс. Интересно также, что строго синхронный чипсет
NVIDIA nForce2 обеспечивает порой лучшую латентность, чем Intel 875P.
Вместе с тем, у чипсетов Intel 875/865 может быть латентность в районе 66
нс — если они работают в специальных (нештатных) низколатентных режимах .
Зачем увеличивать кэш ?
Первичная причина увеличения объема встроенного кэша может заключаться в
том, что кэш-память в современных процессорах работает на той же скорости,
что и сам процессор. Частота процессора в этом случае никак не меньше 3200
MГц. Больший объем кэша позволяет процессору держать большие части кода
готовыми к выполнению. Такая архитектура процессоров сфокусирована на
уменьшении задержек, связанных с простоем процессора в ожидании данных.
Современные программы, в том числе игровые, используют большие части кода,
который необходимо извлекать из системной памяти по первому требованию
процессора. Уменьшение промежутков времени, уходящих на передачу данных от
памяти к процессору, - это надежный метод увеличения производительности
приложений, требующих интенсивного взаимодействия с памятью. Кэш L3 имеет
немного более высокое время ожидания, чем L 1 и 2, это вполне естественно.
Хоть он и медленнее, но все-таки он значительно более быстрый, чем обычная
память. Не все приложения выигрывают от увеличения объема или скорости кэш-
памяти. Это сильно зависит от природы приложения.
Если большой объем встроенного кэша - это хорошо, тогда что же удерживало
Intel и AMD от этой стратегии ранее? Простым ответом является высокая
себестоимость такого решения. Резервирование пространства для кэша очень
дорого. Стандартный 3.2GHz Northwood содержит 55 миллионов транзисторов.
Добавляя 2048 КБ кэша L3, Intel идет на увеличение количества транзисторов
до 167 миллионов. Простой математический расчет покажет нам, что EE - один
из самых дорогих процессоров.
Сайт AnandTech провел сравнительное тестирование двух систем, каждая из
которых содержала два процессора – Intel Xeon 3,6 ГГц в одном случае и AMD
Opteron 250 (2,4 ГГц) – в другом. Тестирование проводилось для приложений
ColdFusion MX 6.1, PHP 4.3.9, и Microsoft .NET 1.1. Конфигурации выглядели
следующим образом:
AMD
- Dual Opteron 250;
- 2 ГБ DDR PC3200 (Kingston KRX3200AK2);
- системная плата Tyan K8W;
- ОС Windows 2003 Server Web Edition (32 бит);
- 1 жесткий IDE 40 ГБ 7200 rpm, кэш 8 МБ
Intel
- Dual Xeon 3.6 ГГц;
- 2 ГБ DDR2;
- материнская плата Intel SE7520AF2;
- ОС Windows 2003 Server Web Edition (32 бит);
- 1 жесткий IDE 40 ГБ 7200 rpm, кэш 8 МБ
На приложениях ColdFusion и PHP, не оптимизированных под ту или иную
архитектуру, чуть быстрее (2,5-3%) оказались Opteron’ы, зато тест с .NET
продемонстрировал последовательную приверженность Microsoft платформе
Intel, что позволило паре Xeon’ов вырваться вперед на 8%. Вывод вполне
очевиден: используя ПО Microsoft для веб-приложений, есть смысл выбрать
процессоры Intel, в других случаях несколько лучшим выбором будет AMD.
Самые свежие новости от ведущих производителей процессоров(октябрь
2004г):
Американская компания AMD официально представила новые 64-разрядные
процессоры для настольных компьютеров Athlon 64 FX-55 и Athlon 64 4000+.
Чипы изготавливаются по нормам 130-нанометровой технологии и оснащаются 1
Мб кэш-памяти второго уровня. Как отмечается в пресс-релизе, кристаллы
Athlon 64 FX-55 ориентированы на использование, прежде всего, в мощных
мультимедийных системах, тогда как процессоры Athlon 64 4000+
позиционируются в качестве базы для создания решений бизнес-класса.
Процессор Athlon 64 FX-55 работает на тактовой частоте 2,6 ГГц, тактовая
частота чипов Athlon 64 4000+ составляет 2,4 ГГц.
Чипы Athlon 64 FX-55 и Athlon 64 4000+ позволяют работать как со
стандартными 32-разрядными приложениями, так и с 64-битными программами.
Кристаллы поддерживают технологию Cool’n’Quiet, предназначенную для
снижения уровня шума при работе компьютера, а также антивирусную защиту EVP
(Enhanced Virus Protection) для работы которой потребуется операционная
система Microsoft Windows XP Service Pack 2 или Windows XP Media Center
Edition 2005.
О намерении выпускать компьютеры на базе представленных процессоров
объявили такие известные производители как Alienware, Voodoo, Hypersonic PC
Systems, Shuttle, Systemax, Totally Awesome, Velocity Micro, Vicious PC,
Falcon Northwest и некоторые другие. Поставки процессоров уже начались.
Стали известны очередные подробности о планах Intel. Так, прояснилась
ситуация с выходом двухъядерных процессоров Smithfield, которые будут
объединять в себе два 0,09 мкм ядра, каждое из которых будет иметь 1 Мб
кэша второго уровня. Таким образом, общая кэш-память будет составлять 2 Мб.
Процессоры будут иметь поддержку не только антивирусной технологии Intel
EDB (Execute Disable Bit, бит защиты от выполнения), но 64-битные
расширения EM64T. Их выход планируется на третий квартал 2005 года.
Модельный ряд процессоров Smithfield будет представлен тремя моделями:
x20 – частота 2,8 ГГц, 2 Мб кэша, шина 800МГц, LGA 775, поддержка XD и
EM64T;
x30 – частота 3,0 ГГц, 2 Мб кэша, шина 800МГц, LGA 775, поддержка XD и
EM64T и Enhanced SpeedStep;
x40 – частота 3,2 ГГц, 2 Мб кэша, шина 800МГц, LGA 775, поддержка XD и
EM64T и Enhanced SpeedStep;
Примечательно, что только старшие модели будут иметь поддержку технологии
Enhanced SpeedStep, позволяющие динамически менять частоту процессора в
зависимости от выполняемой задачи.
Также немного прояснилась ситуация с выходом процессоров Intel Pentium
6XX. Да, они появятся в первом квартале следующего года, но массовых
поставок следует ожидать не ранее второй четверти 2005 г. Процессоры будут
иметь 2Мб кэша второго уровня и шину 800МГц.
Каждое ядро двуядерных процессоров AMD Opteron и Intel Montecito, которые
должны появиться на рынке в 2005 году, будет иметь свою собственную кэш-
память. Это следует из заявления Камерона Макнэйри, исследователя
корпорации Intel, и Мариуса Эверса, сотрудника AMD.
Использование нескольких ядер в одном процессоре позволяет повысить
вычислительную мощность чипа при одновременном ограничении потребляемой им
энергии. Ранее предполагалось, что кристаллы Intel Itanium нового поколения
(кодовое название Montecito) получат 24 Мб общей кэш-памяти. Теоретически,
наличие единого кэша увеличивает объем данных, к которым может обращаться
процессорное ядро. Однако разделение кэшей существенно упрощает работу по
проектированию кристаллов и, соответственно, сокращает время, необходимое
для вывода конечных продуктов на рынок.
Вероятнее всего, каждое ядро Montecito будет оснащено 1 Мб кэша второго
уровня и 12 Мб кэша третьего уровня. Впоследствии эти кэши могут быть
объединены. Аналогично намерена поступить и компания AMD.
Следует заметить, что раздельные кэши для различных ядер использует и
компания Sun в своих чипах UltraSparc IV.
Выводы.
Анализ изложенного выше материала позволяет сделать заключение, что в
соответствии с каноническими теориями, современные производители Intel и
AMD широко используют кэш-память при построении своих новейших процессоров.
Во многом, их превосходные характеристики по быстродействию достигаются
именно благодаря применению кэш-памяти второго и даже третьего уровня. Этот
факт подтверждает теоретические выкладки Гарвардского университета о том,
что ввиду действия принципа локальности информации в современных
компьютерах применение кэш-памяти смешанного типа позволяет добиться
превосходных результатов в производительности процессоров и снижает частоту
необходимых обращений к основной памяти.
Налицо широкие перспективы дальнейшего применения кэш-памяти в машинах
нового поколения, однако существующая проблематика невозможности
бесконечного увеличения кэша, а также высокая себестоимость изготовления
кэша на одном кристалле с процессором, ставит перед конструкторами вопросы
о некоем качественном, а не количественном видоизменении или скачке в
принципах, либо огранизации кэш-памяти в процессорах будущего.
К сожалению, никакой справочной или рекламной информации об использовании
дисковой кэш-памяти от Intel и AMD обнаружить не удалось, поэтому данному
подразделу в работе не уделено достаточного внимания.
| |  скачать работу |
Кэш-память современных микропроцессоров фирм Intel и AMD |
