Процесорите – устремени в бъдещето
PC MAGAZINE
сряда, 15 Юни 2005 1:31ч
В същото време останалите компании работеха. Имаше ред нови предложения като например Transmeta с техните процесори Crusoe и Efficeon, които разчитаха на софтуера Code Morphing, който транслираше х86 инструкциите в VLIW формат. От TransMeta побързаха да лицензират и тяхната уникална технология за енергийно управление LongRun, но в момента компанията усилено търси партньор, за да продължи своите проучвания в тази насока. С други думи, не трябва в скоро време да очакваме технологични новости от тях. IBM също включиха нови технологии в своите чипове PowerPC и в най-скоро време ще очакваме нови двуядрени версии на G5 процесора. Но ние ще се концентрираме върху работата на Intel и AMD. В крайна сметка, именно тези два технологични гиганта прекараха последните години в постоянна борба да накарат процесорите да работят по-бързо, по-добре и да достигнат граници, за които нямаше аналог преди. Нека да разгледаме как стоят нещата при тях!
AMD първи анонсираха 64-битовите процесори за обща употреба
Още през есента на 99-та на Микропроцесорния форум от AMD обявиха своите х86 64-битови намерения под кодовото наименование Sledge Hammer; първият чип от това поколение се очакваше през 2001 година. Реално обаче SledgeHammer бе представен на пазара през 2003 под търговското име Opteron. Сега десктоп процесорите ClawHammer пък се разпространяват под името Athlon64.
AMD обозначи своята x86-64 архитектура с абревиатурата AMD64, като обяви, че плавното разширяване на 32-битовите инструкции към 64-битови е най-добрият вариант за внедряване на 64-битови изчислителни операции. От компанията считат, че критичен момент е съхраняването на 32-битовата съвместимост, както и че е далеч по-лесно да преработиш едно 32-битово приложение в 64-битов вариант, отколкото директно започване от нулата за изработка на 64-битова архитектура. Това, от друга страна, е и по-евтино, както и улеснява внедряването на новите микропроцесори от ИТ отделите и индивидуалните потребители.
Още от есента на 1997 Intel усилено рекламираха своята 64-битова EPIC архитектура и фамилията Itanium. Каква бе рекламната визия: EPIC ще бъде водещата високопроизводителна изчислителна платформа през следващите 25 години. За съжаление обаче на Intel и на техните партньори от HP, новата архитектура бе радикално различна от основите на х86 екосистемата и всъщност тя не бе внедрена масово. Единственото, което бе постигнато, бе едно горещо одобрение на Itanium процесорите от масовата публика. EPIC архитектурата бе наречена IA-64 и Itanium процесори започнаха дори да се предлагат с някои модели сървъри на HP, но така или иначе, всичко остана в сферата на сървърите и работни станции от висок клас.
В последните няколко години анализаторите подозираха, че Intel също разработват собствено 64-битово разширение тайно от широката публика. Но в крайна сметка, кодовото име на проекта Yamhill излезе на бял свят. От Intel упорито отказваха да признаят тези разработки, опасявайки се, че масовият потребител няма да може да определи ясно разликите между новия проект и съществуващите фамилии процесори Itanium и Xeon, като това ще навреди на продажбите на последните.
Първоначалният успех на процесорите Opteron на AMD подтикна Intel да обявят разработката на Yamhill официално. На всичкото отгоре от Microsoft бяха тествали 64-битовата версия на Windows върху AMD64 и официално обявиха, че не биха били склонни да поддържат друга х86 64-битова архитектура извън вече предложената от AMD, така че от Intel ще трябва да са сигурни, че Yamhill е съвместим с набора от инструкции на AMD64.
Официално Intel анонсираха плановете си за х86 64-битови разширения в началото на 2004 и пуснаха на пазара EM64T (Extended Memory 64 Technology) в средата на същата година. Първоначално EM64T бе вградена в Xeon процесорите, както и в някои Pentium 4 чипове за работни станции. Последните серии 600 и Extreme Edition Pentium4 също включват EM64T. Intel също така се опитват да диференцират 64-битовите Itanium процесори от 64-битовите Xeon чипове, като се стремят да налагат Xeon в по-масовите конфигурации (подобно на подхода на AMD с Opteron), докато Itanium ще се влагат в по-мощните сървърни платформи.
Защо изобщо е необходимо да има 64-битова платформа?
Много приложения, които силно зависят от производителността – като например големи приложни бази данни, ERP системи и бизнес програми, като тук може да добавим и научни и инженерни приложения – в голяма степен ще имат полза от по-голямото адресно пространство в 64-битовите архитектури. В същото време е факт, че нито AMD64, нито ЕМТ64Т процесорите предлагат наистина всичките 64 адресни бита, каквато е същността на архитектурната спецификация. В общия случай те дават т.нар 40-plus бита, които могат да поддържат повече физическа памет, отколкото е възможно за съвременните сървъри. Вярно е обаче, че много приложения, в това число и някои игри, биха се възползвали от 64-битови изчисления.
Приложенията на Linux също предлагат поддръжка на AMD64 и EMT64T, но безспорно най-важно е бъдещото излизане на Windows XP Professional x86 Edition, което се очаква да се случи през второто тримесечие на 2005. То ще работи върху AMD64 и EMT64T и е близко времето, когато все повече приложения ще работят върху 64-битови платформи.
Нека да разгледаме по-отблизо EPIC архитектурата на Intel, която се основава на модифицирана VLIW технология, предназначена за постигане на висока производителност. Един ЕРIС компилатор може да обработи далеч по-голям обем инструкции, отколкото обикновен процесор, и причината за това е стремежът за постигане на по-голям процент паралелно изпълнение на изходния код. Компилаторът групира инструкциите, за които няма данни или зависимост от CPU в отделни пакети, като ги подрежда за изпълнение в паралелен режим (ако предполагаме, разбира се, че CPU има достатъчно функционални единици, за да може да поддържа подобна паралелна обработка.)
Някои други ключови характеристики също се подлагат на софтуерно управление от EPIC архитектурата. Например това са т.нар. хипотетични натоварвания, които редуцират латентността на паметта. Те се опитват да адресират „дупката” между CPU и скоростта на паметта, която продължава да се увеличава, позволявайки на процесора да зарежда данни от паметта преди тяхното действително извикване. Ако хипотезата е некоректна, то процесорът връща тези данни обратно.
Процесорите Itanium все още трябва да предоставят по-добра х86 софтуерна съвместимост, но исторически погледнато тези чипове успяваха по-скоро да поднесат едно леко нестандартна 32-битова х86 производителност, използвайки вградената си хардуерна логика. За разлика от тях новият IA-32 изпълняващ слой предлага двуфазен динамичен софтуерен транслатор, който успява да постигне едно задоволителна 32-битова производителност.
От Intel са решили да заложат на дълъг жизнен цикъл на своите Itanium процесори. Тук са включени различни модификации с повече от едно ядро и много голям L3 кеш, но най-вероятно това ще бъдат модели с ограничено използване, като в идните години x86 процесорите ще продължат да доминират на пазара на десктоп машините, преносимите компютри и сървърите.
