Микропроцессоры
лась едва ли не каждый месяц. А разработчикам компании AMD,
кроме названия - «K5», представлять было решительно нечего. Ожидание
становилось тягостным.
Гнетущее ощущение несбывшихся надежд скрасил выпуск процессора
Am5x86. Нет, чип Am5x86 не был обещанным К5. Микропроцессор представлял
собой «четверку» с большими возможностями, которые однако, явно не
дотягивали до «честного» Pentium. В прессе распространялись мнения
специалистов, вроде: «Производительность, сравнимая с
производительностью Pentium, позволяет отнести микропроцессор Am5x86 к
устройствам пятого поколения».
А между тем, оставаясь по своей сути (по внутренней архитектуре) до
боли знакомым 486-м, чип Am5x86, имеющий тактовую частоту 133 МГц, мог
соперничать на равных лишь со скромным по своим возможностям процессором
Pentium/75 МГц. Интересно, какой должна была бы быть тактовая частота
Am5x86, чтобы показать производительность, сравнимую с Pentium/166 МГц!
Поэтому создание чипа пятого поколения у компании Advanced Micro
Devices было еще впереди. При проектировании своих предыдущих процессоров
компания опиралась на неизменную поддержку корпорации Intel. Но к началу
разработки собственного процессора пятого поколения срок действия
лицензионных соглашений с корпорацией Intel подошел к концу. Так что
инженерам AMD пришлось начать разработку, что называется, с чистого
листа. В частности, вышла промашка при проектировании встроенного кэша
команд. Наборы команд для процессоров разных поколений существенно
отличаются. Инженеры-разработчики компании AMD немного просчитались в
оценке числа CISC-инструкций, имеющих различную длину. В результате, не
удавалось достичь проектируемого уровня производительности при исполнении
программ, оптимизированных под процессор Pentium. Но спустя некоторое
время и эта, и некоторые другие ошибки были устранены. И в конце марта 1996
года компания AMD с гордостью объявила о появлении на свет нового
процессора пятого поколения - AMD5k86.
4.2.2.1 Экскурсия по внутренней архитектуре.
Процессор AMD5k86, известный на стадии разработки как AMD-K5 или
Krypton, является первым членом суперскалярного семейства
(Superscalar family) K86. Он соединяет в себе высокую
производительность и полную совместимость с операционной системой
Microsoft Windows.
Суперскалярный RISC-процессор AMD5k86 выполнен по 0.35-мик-ронной
КМОП-технологии (complimentary metal-oxid semiconductor process) и
состоит из 4.3 млн. транзисторов. Его дизайн базируется на богатой
истории и обширном опыте архитектур RISC и х86.
По мнению многих специалистов, разработчики чипа AMD5k85 пошли
значительно дальше первоначального замысла: создать процессор, имеющий RISC-
ядро, и при этом совместимый с набором инструкций х86 означает
совместимость с операционными системами Microsoft Windows и всем ПО,
написанным под архитектуру х86. Столь счастливое сочетание высочайшей
производительности и полной совместимости с Microsoft Windows делает
чип AMD5k86 полноправным членом 5-го поколения микропроцессоров.
Микропроцессор AMD5k86 имеет 4-потоковое суперскалярное ядро и
осуществляет полное переупорядочивание выполнения инструкций (full out-
of-order execution). Чип AMDk586 унаследовал лучшие черты от двух
доминирующих на сегодняшний день микропроцессорных ветвей: семейства х86
и суперскалярных RISC-процессоров. От первых он унаследовал столь
необходимую для успешного продвижения на компьютерном рынке совместимость
с операционной системой WINDOWS. От семейства суперскалярных RISC-
процессоров он унаследовал высочайший уровень производительности,
характерный для чипов, применявшихся в рабочих станциях.
Разработанный инженерами компании AMD процесс предварительного
декодирования позволяет преодолеть присущие архитектуре х86 ограничения
(различная длина инструкций). В случае использования инструкций различной
длины, чипы 4-го поколения могут одновременно обрабатывать 1 команду,
процессоры 5-го поколения (Pentium) - 2 команды. И только микропроцессор
AMD5k86 способен обрабатывать до 4 инструкций за такт.
Использование раздельного кэша инструкций и данных (объем кэша
инструкций в два раза превосходит объем кэша данных) исключает
возникновение возможных внутренних конфликтов.
Сейчас выпускаются микропроцессоры AMD5k86-P75, AMD5k86-P90 и AMD5k86-
P100 производительность которых (Р-рейтинг) соответствует процессору
Pentium с тактовыми частотами 75, 90 и 100 МГц.
Компания Advanced Micro Devices планирует выпустить в этом (1996)
году 3 млн. процессоров семейства AMD5k86 со значениями Р-рейтинга от
75 до 166. Цены на новые процессоры будут сопоставимы с ценами
обладающих аналогичной производительностью процессоров Pentium,
вероятно, даже несколько ниже. Средняя цена процессора AMD5k86-P75
составляет около $75, чипа AMD5k86-P90 - $99.
Характеристики микропроцессора AMD5k86:
. 4-потоковое суперскалярное ядро с 6-ю параллельно работающими
исполнительными устройствами, составляющими 5-ступенчатый конвейер;
. 4-потоковый ассоциативный кэш команд с линейной адресацией объемом
16 Кб;
. 4-потоковый ассоциативный кэш данных с обратной записью и линейной
адресацией объемом 8 Кб;
. полное переупорядочивание выполнения инструкций, предварительное
(speculative) исполнение;
. динамический кэш предсказания переходов объемом 1 Кб; в случае
неправильного предсказания задержка составляет менее 3 внутрен-них
тактов;
. 80-разрядное интегрированное, высокопроизводительное устройство
выполнения операций с плавающей запятой, обладающее небольшим
временем задержки при выполнении операций +/*;
. питающее напряжение - 3 В, система SSM (System ManagementMode) для
уменьшения потребляемой мощности;
. 64-разрядная шина и системный интерфейс помещен ы в 296-кон-такный
корпус SPGA, совместимый по выводам с процессором Pentium (P54C) и
процессорным гнездом Socket-7;
. полная совместимость с Microsoft Windows и инсталлированной базой ПО
для процессоров архитектуры х86.
4.2.2.5. AMD планирует выпустить K5.
Репутация AMD сильно зависит от успешности затянувшегося проекта
К5-первой самостоятельной пробы архитектурных сил в области х86. Рождение
К5 опасно откладывается уже не первый раз. В первом квартале следующего
года AMD планирует перевод K5 на технологический процесс с проектными
нормами 0.35 мкм и с трехуровневой металлизацией, разработанный при
содействии с HР и запускаемый на новом заводе AMD Fab 25 в Остине, штат
Техас. Это позволит уменьшить К5 с 4.2 миллионами транзисторов до 167
кв.мм и поднять процент выхода годных, а также тактовую частоту.
По мнению руководства AMD в 1996 году объем выпуска К5 будет
наращиваться достаточно быстро, что позволит отгрузить до конца года более
пяти миллионов процессоров. Ответом на вызов Intel с ее процессором
Pentium Pro может стать только процессор К6, но уже ник-то не верит, что
его удастся увидеть раньше 1997 года. Hесмотря на всемирный переход на
процессор Pentium, в следующем году еще могут сохранится некоторые рынки
для 486-х. Эксперты считают, что потребность таких региональных рынков,
как Китай, Индия, Россия, Восточная Европа и Африка, в 486-х чипах
составит до 20 миллионов процессоров в 1996 году. AMD рассчитывает, что
именно ей удастся поставить большую часть от этого количества. Поэтому
компания повышает тактовую частоту 486-х до 133 Мгц, чтобы конкурировать
с низшими версиями процессора Pentium в настольных ПК начального уровня.
Однако, AMD будет усиленно наращивать выпуск К5, поскольку 486-е быстро
выходят из моды.
4.3. Процессоры NexGen.
В то время: как компания Intel готовила отрасль к шокирующему выходу в
жизнь серийных моделей серверов и настольных машин на Pentium Pro, фирма
NexGen представляла форуму свои планы по разработке процессора Nx686.
Этот суперскалярный х86-совместимый процессор, к разработке которого
подключается еще и команда архитекторов из AMD, снятых с собственного
неудачного проекта К6, будет содержать около 6 млн. транзисторов,
включая вычислитель с плавающей точкой на одном кристалле с процессором
(отказ от предыдущего двухкристалльного подхода, ослабившего Nx586).
Технология КМОП с проектными нормами 0,35 мкм и пятислойной металлизацией
позволила «упаковать» на одном кристалле семь исполнительных узлов: два
для целочисленных, один для операций с плавающей точкой, по одному
для обработки мультимедиа, команд переходов, команд загрузки и команд
записи. Показатели производительности представители NexGen назвать не
смогли, но выразили предположение, что он превзойдет Pentium Pro на 16-раз-
рядных программах вдвое, а на 32-битовых - на 33 %.
До сих пор мало что известно про Nx686, так как чип еще не
анонсировался и NexGen не хочет раскрывать козыри перед конкурентами в
лице AMD, Cyrix и Intel. Однако, NexGen не хочет раскрывать козыри
| |  скачать работу |
Микропроцессоры |
