Download to read offline
Uploaded bySergey Lomakin
16 процессоры и память эвм лекция
Документ охватывает важные аспекты процессоров и оперативной памяти, включая их основные характеристики, архитектуру и классификацию. Он описывает технологии, такие как Hyper-threading и двухъядерные процессоры, а также упоминает ведущих производителей, таких как Intel и AMD, и их ключевые продукты. Кроме того, рассматриваются различные типы оперативной памяти и их архитектура.
More Related Content
Similar to 16 процессоры и память эвм лекция
16 процессоры и память эвм лекция
- 1. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 1 Процессоры и память ПКПроцессоры и память ПК Лекция №17 Вопросы: 1. Основные характеристики и типы процессоров 2. Архитектура машинной памяти 3. Виды оперативной памяти
- 2. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 2 1. Основные характеристики и типы процессоров1. Основные характеристики и типы процессоров ПРОЦЕССОР является основным элементом подсистемы обработки данных в ЭВМ. Физически процессор представляет собой микросхему с очень высокой степенью интеграции элементов. Такие микросхемы относятся к классу СБИС (сверхбольшая интегральная схема). Основными характеристиками процессоров являются: тактовая частота разрядность архитектура
- 3. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 3 1.Основные характеристики и типы процессоров1.Основные характеристики и типы процессоров ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА (clock rate) это частота синхронизирующих работу ЭВМ тактовых импульсов, которые регулируют выполнение циклов выборки и исполнения команд. Тактовая частота выражается в мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц). Последствия «разгона» процессора Тактовые импульсы вырабатываются специальным генератором, частой работы которого можно управлять. При повышении тактовой частоты сверх определенной величины, процессор может начать работать нестабильно и даже выйти из строя. Этот процесс называется «Over Clocker».
- 4. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 4 1.Основные характеристики и типы процессоров1.Основные характеристики и типы процессоров РАЗРЯДНОСТЬ ПРОЦЕССОРА определяет, сколько бит информации может принять (передать) процессор за один такт работы Разрядность процессора во многом обуславливает его быстродействие, которое выражается в миллионах элементарных операций в секунду MIPS (Million Instructions Per Second). В 1992г. фирмой Intel был предложен новый индекс для оценки производительности микропроцессоров - iCOMP ( Intel Comparative Microprocessor Performance ). Разрядность также определяет возможный объем используемой памяти
- 5. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 5 1.Архитектура и классификация процессоров1.Архитектура и классификация процессоров Архитектура процессора определяется количеством функциональных блоков и правилами их взаимодействия. По набору команд выделяют: CISC (Complete Instruction Set Computer)- процессоры с полным набором команд RISC (Reduced Instruction Set Computer) - процессоры с сокращенным набором команд По назначению Для настольных ПК Для мобильных ПК По производителю Intel (Celeron, Pentium, Xeon) AMD (Sempron, Duron, Athlon) IBM, Sun, и Compaq и др.
- 6. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 6 1.Технология HyperThreading1.Технология HyperThreading
- 7. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 7 1.Производительность HyperThreading1.Производительность HyperThreading При использовании технологии HyperThreading прирост может достигать 25-35% (по данным Intel). А разработанные под многозадачность программы ускоряются на 15-20%. Но в некоторых задачах разница может быть даже отрицательной.
- 8. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 8 1.Двухъядерные процессоры1.Двухъядерные процессоры Следующим шагом в развитии архитектуры стало появление двухъядерных процессоров
- 9. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 9 1.Двухъядерные процессоры1.Двухъядерные процессоры
- 10. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 10 1.Двухъядерные процессоры1.Двухъядерные процессоры Первые двуядерные процессоры для настольных ПК – это Intel Pentium Extreme Edition и Pentium D и AMD Opteron.
- 11. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 11 1.Двухъядерные процессоры1.Двухъядерные процессоры
- 12. Трехъядерный процессорТрехъядерный процессор Фирма AMD планирует выпуск трехядерных процессоров Phenom 8600 и 8400. Процессоры будут работать на частотах 2.3 и 2.1 ГГц соответственно. Ломакин С.В. доц. каф.ИОМАС ВГАУ 12
- 13. ПерспективыПерспективы Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 13 На выставке CES-2007, которая открылась в Лас-Вегасе 8 января Intel продемонстрировала сверхпроизводительный персональный компьютер системы V8, которая работает с двумя четырехъядерными процессорами Intel Xeon (восемью вычислительными ядрами) с тактовой частотой в 2,4 гигагерца. Эта новинка стала своеобразным ответом Intel на платформу 4x4, представленную AMD в конце 2006 года и способную работать с четырьмя ядрами.
- 14. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 14 Основные производители процессоров.Основные производители процессоров. Фирма Intel.Фирма Intel. Фирма Intel (INTegrated ELectronics, "интегрированная электроника") основанная в 1968 г., является одним из ведущих производителей процессоров.
- 15. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 15 Характеристики процессоров фирмыХарактеристики процессоров фирмы IntelIntel Процессор Год Выпуска Число транзисторов Тактовая частота Разряд ность Технолог ия мкм 4004 1971 2 250 4 8008 1972 2 500 8 8088 1974 5 000 16 8086 1978 29 000 5 МГц 16(8) 3 80286 1982 120 000 10 МГц 32(16) 1,5 Intel 386 1985 275 000 12-33 МГц 32 1,5 Intel 486 1989 1 180 000 25-100 МГц 32 1 Pentium 1993 3 100 000 75-133 МГц 32 0,8 Pentium MMX 1997 4 500 000 166-233 МГц 32 0,35 Pentium II 1997 7 500 000 233-450 МГц 32 0,35 Pentium III 1999 24 000 000 233-1000 МГц 32 0,25 Pentium 4 2003 55 млн. 1,4-3,2 Ггц 32 0,13 Xeon™ 2001 108 млн. 1,4-3,2 Ггц 64 0,13 Itanium® 2001 0,733-1,4 Ггц 64 0,13 Intel Pentium D 2005 1,4-3,2 Ггц 32 90 нм Intel Core 2 Duo 2007 410 млн 1,4-3,2 Ггц 32 45 нм
- 16. Занимательные фактыЗанимательные факты ЛомакинС.В. доц. каф.ИОМАС ВГАУ 16 • Первый портативный радиоприемник располагал всего четырьмя транзисторами, первый микропроцессор Intel содержал 2300 транзисторов, а в новейших четырехъядерных процессорах Intel на базе 45-нанометровой технологии 2007 года, насчитывается до 820 миллионов транзисторов. • Размер 45-нанометрового транзистора в 2000 раз меньше диаметра человеческого волоса. • Более 30 миллионов 45-нанометровых транзисторов можно разместить на булавочной головке. • Первый транзистор, созданный сотрудниками научно-исследовательского центра Bell Labs в 1947 году, можно было взять в руки, тогда как сотни новейших 45-нанометровых транзисторов Intel способны разместиться на поверхности одной красной кровяной клетки человека. • Стоимость транзистора, интегрированного на кристалле новейшего процессора Intel, примерно в миллион раз ниже средней стоимости полупроводникового транзистора, ставшего основой интегральных микросхем в 1968 году. Если бы цены на автомобили снижались столь же стремительно, сегодня новый автомобиль стоил бы около 1 цента. • По оценкам аналитиков, ежегодно на планете отгружается такое количество процессоров, которое содержит примерно 1019 транзисторов, что примерно в 100 раз больше всей популяции муравьев, живущих на Земле.
- 17. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 17 1.Процессоры фирмы1.Процессоры фирмы AMDAMD Процессор Athlon впервые представлен в июне 2000. Он оснащен высокопроизводительной кэш-памятью первого уровня объемом 128 Кбайт и размещенной на кристалле кэш-памятью второго уровня объемом 512 Кбайт, расширенной поддержкой технологии 3Dnow! и 24-мя новыми инструкциями, улучшающими возможности процессора в целочисленных вычислениях.
- 18. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 18 1.Процессоры фирмы1.Процессоры фирмы AMDAMD Распределение процессоров по сегментам рынка
- 19. Линейка Phenom IIX6 от AMDЛинейка Phenom II X6 от AMD Ломакин С.В. доц. каф.ИОМАС ВГАУ 19 По архитектуре Phenom II X6 является эволюционным развитием своего четырёхъядерного предшественника. Суммарные объёмы кэшей L1 и L2 выросли из-за добавления двух вычислительных ядер (кэш L2 теперь достиг 3 Мбайт), но общий кэш L3 остался на прежнем уровне 6 Мбайт. Процессоры X6 будут работать на частотах выше 3 ГГц. Самым интересным добавлением у Phenom II X6 можно считать появление технологии Turbo CORE. Основываясь на информации о нагрузке на CPU, технология Turbo CORE может замедлять или ускорять три ядра на целых 500 МГц, когда запускаются задачи, в которых три оставшихся ядра из шести бездействуют.
- 20. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 20 1.Процессоры других производителей1.Процессоры других производителей Процессор Micro Cell для мобильных устройств разрабатывается Sony совместно с компанией Ericsson Компания Azul Systems продемонстрировала рабочий образец своего процессора следующего поколения, в одном чипе которого 48 независимых ядер С 2002 г. ведутся разработки процессора <Эльбрус>. Ожидается, что российский процессор E2K или <Эльбрус> сможет в обозримом будущем конкурировать с продуктами таких гигантов как Intel и AMD.
- 21. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 21
- 22. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 22 Конструкционное исполнениеКонструкционное исполнение Socket Slot Физически процессор представляет собой микросхему с очень высокой степенью интеграции элементов. Такие микросхемы относятся к классу СБИС (сверхбольшая интегральная схема).
- 23. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 23 Установка процессораУстановка процессора Процессор устанавливается в специальное гнездо на материнской плате Для некоторых моделей процессоров с типом крепления Socket существуют переходники для установки их в разъем Slot
- 24. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 24 1.Воздушная система охлаждения1.Воздушная система охлаждения
- 25. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 25 1.Воздушная система охлаждения1.Воздушная система охлаждения
- 26. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 26 1. Водяная система охлаждения1. Водяная система охлаждения
- 27. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 27 1. Водяная система охлаждения1. Водяная система охлаждения
- 28. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 28 1.Примеры обозначения процессоров1.Примеры обозначения процессоров Intel Celeron 2.8ГГц, S478, 256ch, 533МГц, Prescott, BOX, 0.09мкм - $121 Intel Pentium-4 3.0ГГц, S478, 1024ch, 800МГц, Prescott, HT, BOX, 0.09мкм - $208 Intel Pentium-4 3.4ГГц, S775, 1024ch, 800МГц, Prescott, HT, BOX, 0.09мкм - $305 Intel Xeon 3.0ГГц, S604, 1024ch, 800МГц, BOX A, 0.09мкм - $392 AMD Athlon 64 3000+, S754, 512ch, Clawhammer, 200МГц, AMD64, SSE2, 3DNow, 0.13мкм, BOX - $190 AMD Athlon XP 3000+, SocketA, 512ch, Barton, 333МГц, SSE, 3DNow, 0.13мкм - $170
- 29. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 29 2.Сверхоперативная память2.Сверхоперативная память
- 30. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 30 2.Архитектура машинной памяти2.Архитектура машинной памяти Архитектура машинной памяти Регистры Про цесс ор КЭШ ПЗУ ОЗУ Буфе рные ЗУ ВЗУ ВЗУ 1-й уровень 2-й уровень 3-й уровень 4-й уровень
- 31. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 31 Динамическая и статическая памятьДинамическая и статическая память SDR SDRAM DDR SDRAM DDR2 SDRAM Infineon DDR3 SDRAM Скорость передачи данных (Мбит на вывод) PC66, PC100 PC133 DDR-200, 266, 333, 400 DDR2-400, 533 667, 800 DDR3-800, 1066 1333, 1600 Напряжение питания 3.3 (+/- 0.3) 2.5 (+/- 0.2) 1.8 (+/- 0.1) 1.5 (+/- 0.075) DRAM (Dynamic Random Access Memory) динамическая память используется в качестве оперативной памяти компьютера SRAM (Static Random Access Memory) — статическая память для создания высокоскоростной кэш-памяти процессора. SDRAM - Синхронная оперативная память, работает синхронно с центральным процессором, и как результат отсутствуют циклы ожидания. DDR SDRAM (Double Data Rate - удвоенная скорость передачи данных) в которой передача данных осуществляется по фронту и срезу тактовых импульсов одновременно.
- 32. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 32 2.Оперативная память2.Оперативная память RAM-память (Random Access Memory) Внешний вид микросхем ОП: Внешний вид модуля памяти
- 33. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 33 Rambus DRAMRambus DRAM DRDRAM (Direct Rambus DRAM). Тактовая частота составляет 400 МГц, причем обращение к памяти происходит по положительному и отрицательному фронту тактовых импульсов (как и в DDR-памяти), поэтому «эффективная частота» составляет 800 МГц. Этот вид памяти имеет общую пропускную способность до 3,2 Гбайт/с.
- 34. Ломакин С.В. доц.каф.ИОМАС ВГАУ 34 Динамическая и статическая памятьДинамическая и статическая память
Editor's Notes
- #3 ПРОЦЕССОР является основным элементом подсистемы обработки данных в ЭВМ. Чтобы понять смысл и назначение процессора, можно провести аналогию с автомобилем. В автомобиле одним из основных элементов, определяющим его характеристики, является двигатель. Именно от его мощности, крутящего момента, расхода бензина и других показателей во многом зависят возможности автомобиля. Примерно такую же аналогию можно провести и в компьютере. В нем «двигателем» является процессор. Именно от скорости его работы, разрядности и архитектуры зависит производительность компьютера. И именно с его характеристик начинается запись параметров ПК. Существует огромное разнообразие процессоров. Так же как и автомобильные двигатели, процессоры тоже специализируются по назначению. Есть процессоры для стационарных ПК, а есть для мобильных основным преимуществом которых является пониженное энергопотребление и тепловыделение. Физически процессор представляет собой микросхему с очень высокой степенью интеграции элементов. Такие микросхемы относятся к классу СБИС (сверхбольшая интегральная схема). Число элементов на кристалле колеблется от 2500 в первых моделях, до 250 млн. в последних. Количество размещаемых элементов зависит от технологии их изготовления. господствующих сейчас 90 нм технологиях Intel со своими 65 нм процессорами Intel по подготовке последующего перехода к 45 нм (2006-2007г) компания говорила о значительных трудностях, связанных с переходом к 32 нм нормам Компания IBM заявила об успешной разработке первого в мире чипа, построенного по 29,9 нм нормам
- #4 ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА (clock rate) это частота синхронизирующих работу ЭВМ тактовых импульсов, которые регулируют выполнение циклов выборки и исполнения команд. Чем выше тактовая частота, тем выше быстродействие ЭВМ. Тактовая частота выражается в мегагерцах или гигагерцах. Например, у первых ПК – 8 МГц, у современных не менее 3 ГГц. Тактовые импульсы вырабатываются специальным генератором, частой работы которого можно управлять. При повышении тактовой частоты сверх определенной величины, процессор может начать работать нестабильно и даже выйти из строя. Этот процесс называется «Over Clocker». Не все процессоры одинаково хорошо поддаются разгону (лидер Celeron, в 1.5 - 2 раза).
- #5 РАЗРЯДНОСТЬ ПРОЦЕССОРА определяет, сколько бит информации может принять (передать) процессор за один такт работы. Так если процессор 8-ми разрядный, а шина данных 16-ти разрядная, то для получения (передачи) одного числа процессору потребуется два шага. Разрядность процессора во многом обуславливает его быстродействие, которое выражается в миллионах элементарных операций в секунду MIPS (Million Instructions Per Second). в В 1992г. фирмой Intel был предложен новый индекс для оценки производительности микропроцессоров - iCOMP ( Intel Comparative Microprocessor Performance ). Индекс представляет собой число, которое отражает относительную производительность данного устройства по отношению к МП i486SX-25. Один из первых процессоров Intel 4004, был 4-битным. Это означало, что процессорные регистры общего назначения могли хранить лишь числа такой размеренности плюс, процессор мог бы использовать 4-бит числа при адресации к блокам памяти. То есть, к примеру, для инструкций, работающих с целыми числами, были доступны лишь значения от -7 до 8. Очевидно, что этого маловато для любой арифметической операции. Очень скоро появился на свет 8-бит 8008 (-127 - 128), затем 16-бит 8086 (-32768 - 32767), а уже в 1986 году 80386 процессор, впервые реализовавший 32-бит режим работы, что дало возможность работы с числами размерностью свыше двух миллиардов. Современные процессоры имеют разрядность 32 и 64 разряда, причем 64-битные RISC чипы появились на рынке уже в конце 90-х. Разрядность также определяет возможный объем используемой памяти. 32 бита дают нам 4.3 миллиарда возможных комбинаций, так что 32-бит процессор может работать с объемом памяти лишь в 4.3 Гбайт. Адреса ячеек, имеющих более старшие номера, он попросту не может хранить в своих регистрах.
- #6 Архитектура процессора – это количество функциональных блоков и правила их взаимодействия. Повышение производительности процессора может осуществляться за счет увеличения тактовой частоты процессора. В этом случае рост производительности достигается за счет уменьшения времени выполнения каждой микрокоманды. Однако увеличение тактовой частоты не может быть бесконечным и определяется технологией изготовления процессора. Кроме того, рост производительности не прямо пропорционален росту тактовой частоты, а наблюдается некая тенденция насыщаемости, когда дальнейшее увеличение тактовой частоты становится нерациональным. Другой способ повышения производительности заключается в увеличении исполнительных блоков (АЛУ) внутри самого процессора. В этом случае возможно параллельное выполнение нескольких процессорных инструкций одновременно. Отход от последовательного выполнения команд и использование нескольких исполняющих блоков в современных процессорах позволяют одновременно обрабатывать несколько процессорных микрокоманд, то есть организовывать параллелизм на уровне инструкций (Instruction Level Parallelism, ILP), что, естественно, увеличивает общую производительность. Классификация процессоров. По набору команд выделяют: процессоры с полным набором команд (CISC - Complete Instruction Set Computer); процессоры с сокращенным набором команд (RISC - Reduced Instruction Set Computer). Для CISC-процессоров характерно: сравнительно небольшое число регистров общего назначения; большое количество машинных команд, некоторые из которых нагружены семантически аналогично операторам высокоуровневых языков программирования и выполняются за много тактов; большое количество методов адресации; большое количество форматов команд различной разрядности; преобладание двухадресного формата команд; наличие команд обработки типа регистр-память. Архитектура компьютера с сокращенным набором команд (Торнтон, Крэй и др.) используется для построения быстрых вычислительных машин. Система команд разрабатывалась таким образом, чтобы выполнение любой команды занимало небольшое количество машинных тактов (предпочтительно один машинный такт). Сама логика выполнения команд с целью повышения производительности ориентировалась на аппаратную, а не на микропрограммную реализацию. Чтобы упростить логику декодирования команд использовались команды фиксированной длины и фиксированного формата. В RISC-архитектуре используется большее количество регистров - 32 или больше, по сравнению с 8 - 16 регистрами в CISC-архитектурах), что позволяет большему объему данных храниться в регистрах на процессорном кристалле большее время и упрощает работу по распределению регистров под переменные. Для обработки, как правило, используются трехадресные команды, что помимо упрощения дешифрации дает возможность сохранять большее число переменных в регистрах без их последующей перезагрузки.
- #7 Последнее время стали появляться технологии, позволяющие реализовать многопроцессорную обработку на обычных ПК. Современные операционные системы уже являются многозадачными и многопоточными - они одновременно выполняют множество служебных и прикладных задач. Очевидно, что выигрыш от наличия нескольких процессоров, хотя бы теоретический, должен получить любой компьютер, работающий под управлением многозадачной ОС. Однако добавление второго процессора многократно увеличивает сложность, а, следовательно, и стоимость системы. Но выход был найден: современные процессоры являются конвейерными и суперскалярными, то есть выполнение команд в них идет параллельно, по этапам и на нескольких конвейерах сразу. Для организации параллельных потоков, процессор анализирует зависимость их друг от друга и располагает их в таком порядке, чтобы логика программы не искажалась. Так появилась технология HyperThreading, которая эмулирует в системе работу двух одинаковых логических процессоров. На самом деле внутри процессора нет двух вычислительных ядер, удвоены только массивы регистров - как общего назначения, так и служебных. Получается, что оба логических процессора конкурируют за ресурсы одного вычислительного ядра и потому используют его более эффективно, нежели одно ядро, как в процессорах, не поддерживающих HyperThreading. Процессор рассматривает оба потока команд и по очереди запускает на выполнение команды то из одного, то из другого, или сразу их двух, если есть свободные вычислительные ресурсы.
- #8 Реальный прирост скорости сильно зависит от типа выполняемых задач. В некоторых случаях он может достигать 25-35% (по данным Intel). А разработанные под многозадачность программы ускоряются на 15-20%. Но в некоторых задачах разница может быть даже отрицательной.
- #9 Следующим шагом в развитии архитектуры стало появление двухъядерных процессоров. Их преимущество заключается в том, что переход к двухъядерной системе не требовал смены платформы, менялся один только процессор без смены материнской платы и остального «железа».
- #10 Ядра физически размещаются на одном кристале и имеют общие компоненты.
- #11 Главным инициатором в продвижений двухъядерных процессоров выступили компании Intel с процессором Intel Pentium D и Intel Extreme Edition, которые оснащались двумя ядрами объединенными на одном кристалле и AMD, которая представила МП Opteron. Между собой ядра взаимодействуют через системную шину при помощи специального арбитра. Соответственно размер кристалла достиг 206 кв. мм., а количество транзисторов увеличилось до 230 миллионов. Например, в процессоре Athlon 64 X2 каждое ядро имеет свою кэш-память второго уровня, но интерфейс памяти и шины HyperTransport используется общий. Ядра не мешают друг другу при работе с памятью и системой благодаря коммутатору запросов Crossbar Switch, который решает, как наиболее рационально выполнить коммутацию запросов так, чтобы свести конкуренцию ядер за системные ресурсы к минимуму. По заверениям AMD этот связующий компонент архитектуры практически не влияет на производительность (по сравнению с полноценной двухпроцессорной архитектурой). Практические исследования это подтверждают. Подобный подход позиционируется как более совершенный, по сравнению с архитектурой Intel Pentium D, но мы сегодня лишены возможности произвести сравнение. Выпуск процессоров для настольных ПК с технологией Hyper-Threading два года назад дал возможность независимым производителям программного обеспечения подготовиться к появлению двуядерных процессоров и адаптировать свои продукты к многопотоковому режиму работы (для этого необходимо изменить способ программирования). Сейчас Intel рассылает разработчикам игр новую платформу для разработки, чтобы те могли выпустить первые многопоточные игры одновременно с выходом процессоров на рынок.
- #12 Несмотря на наличие двух &quot;реальных&quot; ядер, в некоторых моделях дополнительно реализована технология HyperThreading, благодаря чему процессор может исполнять 4 потока команд одновременно. Сейчас примерно 70% всех продаваемых процессоров Intel на рынке изготавливаются многоядерными. Одним из основных потребителей мощных процессоров является игровая сфера. Каждый год количество геймеров только растет. Что характерно, в течение многих лет все сильнее проявлял себя интересный феномен: именно игры становятся главным стимулом для апгрейда персонального компьютера. Проведенные исследования показывают, что компьютерные игры - одна из главных причин для покупки домашнего ПК, да и производительность машин часто измеряют именно по играм. Разрабатывая новые многопоточные процессоры для домашних ПК, компания уверена, что возросшая вычислительная мощь будет востребована, в первую очередь, в этой сфере. История компьютерных игр насчитывает более 40 лет. Первой в мире игрой с использованием вычислительной машины была Space War, разработанная для компьютера PDP-1 в 1962 г. Сейчас, по данным IDC, в мире насчитывается около 300 млн. любителей компьютерных игр, из них 175 млн. играют на персональном компьютере, а еще 115-140 млн. играют в онлайновые игры. 30 марта 2005г. компания Intel провела в Москве специальную пресс-конференцию, посвященную тому, как многоядерные процессоры будут использоваться в компьютерных играх будущего. Специалисты Intel уверяли, что при разделении вычислительных потоков можно достигнуть значительного прогресса в искусственном интеллекте виртуальных персонажей, анимации, моделировании природных явлений и т.д. На пресс-конференции представители Intel продемонстрировали демо-версию гоночного симулятора Juiced - одной из первых игр, в которой сделана попытка использовать потенциал многоядерных платформ. Визуально это проявлялось в том, что мусор из-под колес машины завихрялся в реалистичных турбулентных потоках воздуха, которые просчитывались в отдельном ядре процессора. Точно так же отдельно просчитывалось отражение в стеклах магазина и на корпусе автомобиля. По словам разработчиков, если бы все вычисления просчитывались в одном потоке, то игра бы тормозила, а на двуядерном процессоре Pentium D она просто летает. В играх необходимо одновременно отслеживать изменения в игровом окружении, осуществлять движение персонажей и их взаимодействие между собой, следить за правильной сменой освещения и звукового сопровождения, рассчитывать физические модели мира и объектов в нем, поддерживать элементы искусственного интеллекта. Многопотоковость и многоядерность позволяют делать каждое из действий независимо и высокопродуктивно, что повышает качество результата, позволяет создавать более увлекательные и сложные игры. Например, в двухядерном процессоре каждое ядро может просчитывать изображение для одного глаза, а на выходе получится реалистичная стереопара. Стоит подчеркнуть, что два ядра процессора - это только первый шаг. Не за горами и многоядерные процессоры: 4, 8, 16, 32 и большее количество ядер. Какие там будут игры - сложно даже представить. 28.03.2006Компания Azul Systems продемонстрировала рабочий образец своего процессора следующего поколения, в одном чипе которого 48 независимых ядер. Разработка, названная Vega 2, удвоит количество ядер по сравнению со своим предшественником, серийно выпускаемым 24-ядерным процессором Vega, производство которого ведется на мощностях Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. Пока не известны рабочие частоты и потребляемая мощность будущего процессора, доступна лишь информация о том, что количество транзисторов в чипе достигнет 812 миллионов. Vega 2 может быть использован в 16-процессорных конфигурациях, которые смогут одновременно обрабатывать до 768 потоков данных и работать с памятью объёмом до 768 Гб. Показатели для выпускаемого Vega скромнее - 384 потока и 256 Гб памяти. Его энергопотребление составляет 2,7 кВт.Новый процессор рассчитан на крупный корпоративный сегмент рынка и должен появиться в продаже не ранее 2007 года.
- #14 В самом начале 2007 года, 7 января, когда в России ещё будут идти рождественские каникулы, появится второй четырёхъядерный процессор в линейке десктопных моделей - Core 2 Quad Q6600. Этот чип будет работать на тактовой частоте 2,4 ГГц с системной шиной 1066 МГц и получит кэш-память второго уровня объёмом 2 х 4 Мб. В третьем же квартале к &quot;шеститысячному&quot; семейству присоединиться и чип с внушительным индексом Q8800. По предварительным данным, эта модель будет построена на основе нового ядра Yorkfield, рассчитанного на 0,045-микронный технологический процесс, будет работать на частоте порядка 3-3,4 ГГц, получит 2 х 6 Мб кэш-памяти второго уровня и системную шину 1333 МГц. Мобильные процессоры В состав следующего поколения платформы Centrino Duo (Santa Rosa), войдут четыре новых модели Pentium M, с тактовыми частотами от 1,8 до 2,4 ГГц будут рассчитаны на системную шину 800 МГц. Новые модели с пониженным энергопотреблением будут оснащены технологией IDA (Intel Dynamic Acceleration - технология динамического ускорения). Принцип работы этой технологии, обеспечивающей &quot;турборежим&quot; мобильного процессора, заключается в существенном повышении производительности при исполнении кода, не предусматривающего параллелизм за счёт повышения частоты исполняющего этот код ядра. Интересно, что при этом &quot;спящее&quot; ядро так и останется пребывать в этом режиме. Кроме того, появление IDA не приведёт к заметному повышению энергопотребления процессоров: обычные мобильные чипы будут потреблять 35 Вт а модели с пониженным энергопотреблением - 17 Вт, а чипы со сверхнизким энергопотреблением - 10 Вт. В чипсете Crestine GM появится обновлённое графическое ядро с тактовой частотой 500 МГц которое призвано удовлетворить высокие запросы новой операционной системы Windows Vista к 3D-ускорителю.
- #16 Первым серийным процессором для ПК был Intel-8088 разработанный в 1978г. Сегодня наибольшую популярность имеет процессор Intel Pentium 4, представленный в конце 2000 г., который предназначен для использования в высокопроизводительных настольных ПК и оптимизирован для цифровой обработки видеоинформации, игр и Web-технологий. В настоящее время процессоры Pentium 4 имеют тактовую частоту 1,3-3,4 ГГц. Процессор работает с 64-битной системной шиной на частоте 800 МГц (100 МГц х 8).Скорость обмена данными между контроллером памяти и процессором Pentium 4 достигает 3,2 Гбита/с, что обеспечивает малое время реакции системы. Для установки процессора используется разъем Socket-478. Последняя линейка процессоров Intel снова сменила разъем. Теперь он называется Socket 775 (по числу контактов). Основу новой линейки составляют процессоры с тактовой частотой в 3; 3,2 и 3,4 ГГц. Флагманом же можно считать процессор Pentium 4 570J, в котором корпорация Intel достигла максимальной тактовой частоты в 3,8 ГГц. Кроме того, выпущена специальная модификация эксклюзивных процессоров, маркируемых Extreme Edition (они же Pentium 4 XE) и ориентированных на ресурсоемкие компьютерные игры. 64-x битные процессоры. Отличительной особенностью является новая архитектура - IA-64, набор команд EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing). В первую очередь речь идет о способности выполнять одновременно несколько инструкций. В отличие от Pentium и его последователей, разбирающихся в коде самостоятельно, EPIC-процессоры сильно полагаются на компилятор, который должен сам проанализировать код на предмет нахождения оптимальных мест для распараллеливания его выполнения, и снабдить процессор этой информацией. Потому и &quot;explicitly&quot;. Очень удобная штука: процессор не должен сам пытаться понять, что можно исполнять параллельно, а что нет, и т.д. - все это ему уже заранее объяснит компилятор. Плюс, мощные механизмы по предсказанию переходов, предварительному выполнению кусков кода и предварительной загрузке данных.
- #17 Первый портативный радиоприемник располагал всего четырьмя транзисторами, первый микропроцессор Intel содержал 2300 транзисторов, а в новейших четырехъядерных процессорах Intel на базе 45-нанометровой технологии 2007 года, насчитывается до 820 миллионов транзисторов. • Размер 45-нанометрового транзистора в 2000 раз меньше диаметра человеческого волоса. • Более 30 миллионов 45-нанометровых транзисторов можно разместить на булавочной головке. • Первый транзистор, созданный сотрудниками научно-исследовательского центра Bell Labs в 1947 году, можно было взять в руки, тогда как сотни новейших 45-нанометровых транзисторов Intel способны разместиться на поверхности одной красной кровяной клетки человека. • Стоимость транзистора, интегрированного на кристалле новейшего процессора Intel, примерно в миллион раз ниже средней стоимости полупроводникового транзистора, ставшего основой интегральных микросхем в 1968 году. Если бы цены на автомобили снижались столь же стремительно, сегодня новый автомобиль стоил бы около 1 цента. • По оценкам аналитиков, ежегодно на планете отгружается такое количество процессоров, которое содержит примерно 1019 транзисторов, что примерно в 100 раз больше всей популяции муравьев, живущих на Земле.
- #18 Фирма AMD. Модельный ряд процессоров компании AMD так же достаточно широк. Процессор Athlon впервые представлен в июне 2000. Он оснащен высокопроизводительной кэш-памятью первого уровня объемом 128 Кбайт и размещенной на кристалле кэш-памятью второго уровня объемом 512 Кбайт, расширенной поддержкой технологии 3Dnow! и 24-мя новыми инструкциями, улучшающими возможности процессора в целочисленных вычислениях. AMD Athlon работает со 100 или 133-мегагерцевой системной шиной на удвоенной частоте. Модификации Athlon выпускаются с тактовыми частотами от 650 МГц до 3 ГГц и выше. Для установки процессора используется разъем на материнской плате Socket А (Socket-462). AMD тоже представила новую линейку своих процессоров Athlon 64. Как и у Intel, в них используется новый разъем - Socket 939. В отличие от Intel, процессоры AMD работают на заметно более низких частотах, однако это не мешает им достойно соревноваться с процессорами Intel в производительности, а в чем-то даже их обгонять. Пока можно сказать лишь то, что они по-разному справляются с задачами определенного характера. Так, процессоры AMD наилучшим образом зарекомендовали себя при работе с математическими расчетами и в играх, в то время как процессоры Intel выигрывают на обработке потоковых данных, например, задачах по обработке видео. Основу новой линейки процессоров от AMD составляют модели Athlon 64 3000+, 3200+ и 3500+ с частотами 1,8; 2,0 и 2,2 ГГц соответственно. Флагманами являются модели Athlon 64 3800+ и Athlon 64 4000+, в которых достигнута максимальная частота 2,4 ГГц. И снова, как и Intel, AMD предлагает эксклюзивный процессор, ориентированный на компьютерные игры - модели серии FX, которые работают на частоте 2,4 ГГц и 2,6 ГГц. Первый представитель ядра K8 уже вышел - это Opteron, серверный процессор для одно-, двух-, и четырехпроцессорных конфигураций, с перспективой выхода на 8-процессорные платформы. Преимущество новых 64-разрядных процессоров, которое особо отмечает производитель — это полная совместимость с существующими 32-разрядными операционными системами и программным обеспечением. В ядре процессора, которое унаследовано от поколения К7, был увеличен конвейер, что теоретически позволяет достигнуть более высокой тактовой частоты (Intel сделала то же самое в процессоре Pentium 4). Можно сказать, что Opteron сохранил лучшие стороны архитектуры предыдущего поколения, обретя новые измерения скорости и масштабируемости, и при этом избавился от недостатков Athlon.
- #20 до конца апреля 2010, когда AMD официально объявит линейку Phenom II X6. AMD по-прежнему использует 45-нм техпроцесс для производства шестиядерных процессоров. Шестиядерный процессор Phenom II X6, материнскую плату на основе чипсета семейства 800 (890GX или грядущий 890FX) и видеокарту линейки Radeon HD 5800. По архитектуре Phenom II X6 является ничем не примечательным эволюционным развитием своего четырёхъядерного предшественника. Суммарные объёмы кэшей L1 и L2 выросли из-за добавления двух вычислительных ядер (кэш L2 теперь достиг 3 Мбайт), но общий кэш L3 остался на прежнем уровне 6 Мбайт. AMD планирует выпустить модели Black Edition у процессоров X6, при этом они сразу же будут работать на частотах выше 3 ГГц (3,2 ГГц, если верить информации некоторых розничных продавцов). Потенциал разгона шестиядерных процессоров должен &quot;соответствовать тому, что энтузиасты уже получили от X4&quot;, что больше обрадует оверклокеров с жидким азотом, чем тех, кто охлаждает процессор с помощью воздушного кулера. Наверное, самым интересным добавлением у Phenom II X6 можно считать появление технологии Turbo CORE. Эта функция звучит подобно технологии Intel Turbo Boost, и во многих отношениях она очень похожа. Основываясь на информации о нагрузке на CPU, технология Turbo CORE может замедлять три ядра и ускорять три ядра на целых 500 МГц, когда вы запускаете задачи, в которых три оставшихся ядра из шести бездействуют. Процессор не выключает три неиспользуемых ядра; вместо этого он снижает их частоту до 800 МГц и понижает напряжение, в свою очередь, повышая напряжение тех ядер, которые будут работать быстрее. С одной стороны уравнения всё понятно - снижением напряжения и частоты неиспользуемых ядер технология Cool&apos;n&apos;Quiet занимается уже несколько лет. Но другая сторона уравнения очень похожа на технологию, обратную Cool&apos;n&apos;Quiet. Её можно было бы назвать Hot&apos;n&apos;Loud, но поскольку вторая половина CPU вместе с тем замедляется, AMD удаётся сохранить работу процессора в пределах теплового пакета TPD, так что вы не заметите разницы в данном отношении, поскольку ни тепловыделение, ни требования к охлаждению не возрастают. В сравнении, блок Power Control Unit, который отвечает за технологию Intel Turbo Boost, проводит замеры температуры, тока, энергопотребления и P-состояний операционной системы. Используя всю эту информацию, блок может почти полностью выключать неиспользуемые ядра и ускорять другие. Решение AMD кажется не таким элегантным, но оно всё равно весьма интересно на практике, поскольку целевой уровень TDP будет достигаться при разных условиях. Когда нагрузка достигнет определённого уровня, снижение частоты/напряжения трёх ядер и повышение частоты/напряжения трёх ядер сохранит уровень тепловыделения ниже максимального. Что также интересно, технология Turbo CORE динамически выбирает три &quot;ускоряющихся&quot; ядра, в зависимости от того, как операционная система распределит задачи. Насколько мы понимаем, технология Turbo CORE не такая многогранная, как Turbo Boost. Она работает на основе P-состояний операционной системы, поэтому когда три или более ядер находятся под малой нагрузкой, а активные ядра находятся в состоянии P0 (для более подробной информации о P-состояниях мы рекомендуем данный материал), то CPU использует доступный бюджет TDP, увеличивая производительность на 400 или 500 МГц. Это означает, что Phenom II X6 будет потреблять больше энергии в режиме бездействия и со временем, чем X4 со всеми четырьмя ядрами со сниженной до 800 МГц частотой. Впрочем, нам требуется провести собственные тесты. Конечно же, эффективность будет одним из критериев, который мы будем оценивать. С учётом всего сказанного, AMD заявляет, что цели компании с процессором Phenom II X6 заключались в более высокой производительности в многопоточных приложениях и более высокой скорости выполнения однопоточных приложений. Как мы предполагаем, технология Turbo CORE помогает AMD достичь обе цели. Наконец, ещё один момент. AMD пока не сказала, планируется или нет выпустить четырёхъядерный процессор на дизайне Thuban с функцией Turbo CORE, но мы слышали, что над подобным процессором тоже ведётся работа.
- #21 Процессор Micro Cell разрабатывается Sony совместно с компанией Ericsson. Процессоры Micro Cell будут использоваться для применения в карманных приставках и мобильных устройствах. В перспективе - выпуск процессоров Dual Cell и Mini Cell. С 2002 г. ведутся разработки процессора &lt;Эльбрус&gt;. Ожидается, что российский процессор E2K или &lt;Эльбрус&gt; сможет в обозримом будущем конкурировать с продуктами таких гигантов как Intel и AMD. Разработка нового процессора ведётся в Московском Центре SPARC-Технологий (ЗАО &lt;МЦСТ&gt;). Как заявил Борис Бабаян, возглавляющий отделение разработок МЦСТ, работа над проектом идёт полным ходом, и в 2002 году будет предоставлен прототип новой микросхемы. Процессор &lt;E2K&gt;, будет производится по 0,13-микронной технологии, к 2004 году должен достичь тактовой частоты 1,2 ГГц. Если же будет использована 0,1-микронная технология, то тот же процессор будет работать уже на тактовой частоте 3 ГГц. Ожидается, что в будущем его производительность может превзойти производительность Itanium от компании Intel. Популярность &lt;Эльбрусу&gt; может принести необычная архитектура, которая позволяет параллельно выполнять большое число задач, за счёт чего достигается высокая производительность при сравнительно небольшой тактовой частоте. Так, по словам Бабаяна, современные американские компьютеры способны параллельно выполнять до шести операций, а компьютеры российской разработки выполняют двадцать четыре операции. Конечно, у разработчиков существуют и проблемы, главным образом финансовые. Как сказал Борис Бабаян, &lt;даже если правительство выделит 100 миллионов долларов на разработку новой архитектуры, оно не сможет найти лишний миллиард долларов на маркетинг&gt;. Поэтому в планы разработчиков входит сотрудничество с такими компаниями как Avant!, Cisco Systems, Infineon Technologies, Sun Microsystems и Transmeta.
- #23 Конструкционное исполнение корпуса бывает 2-х типов: Socket Slot Socket представляет собой керамический корпус микросхемы на одной стороне которой с расположен кристалл процессора а на другой контакты в виде ножек или площадок. Часто в названии типа корпуса процессора указывается количество ножек например, Socket-370, Socket-480 и др. Последняя линейка процессоров Intel сменила разъем. Теперь он называется Socket 775 (по числу контактов). Новые процессоры вообще лишены процессорных ножек, вместо них плоские контактные площадки, которые совмещаются с подпружиненными контактными ножками, расположенными в самом гнезде процессора на материнской плате. Slot выполнен в виде специальной платы, на которой кроме процессора могут находится дополнительные элементы (схемы управления)
- #24 Процессор устанавливается в специальное гнездо на материнской плате. И обычно материнская плата и процессор выбираются с соответствующими разъемами. Для некоторых моделей процессоров с типом крепления Socket существуют переходники для установки их в разъем Slot.
- #25 В процессе работы на кристалле процессора рассеивается значительная мощность (от 25 до 150 ватт), поэтому процессоры нуждаются в принудительном охлаждении. Так же как и в автомобиле, у процессоров тоже существует две основных системы охлаждения: Воздушная Жидкостная (водяная) Наиболее часто используется воздушная система, основными элементами которой являются радиатор и вентилятор. Радиатор позволяет в тысячи раз увеличить площадь охлаждения. Однако, со временем площадь чипов непрерывно сокращается, а температура растет. Чтобы радиатор максимально плотно прилегал к поверхности чипа, требуется либо идеальная полировка их поверхностей, либо специальный заполнитель в виде теплопроводящей пасты.
- #26 Прохлада центров обработки данных Требования к охлаждению информационных центров выросли вместе с увеличением плотности размещения вычислительных элементов в центрах обработки данных – т. е. числа серверов, размещенных в одном помещении на единицу площади. Например, стандартная 6-футовая (1,5 метра) стойка может вмещать до 42 серверов форм-фактора 1U (U – единица пространства в серверных стойках, равная 1,75 дюйма, или 4,375 см). Для питания этого оборудования необходима мощность примерно в 16 кВт. С другой стороны, при использовании blade-серверов та же стойка может вместить 64 сервера, что приведет к увеличению необходимой мощности питания до 30 кВт.«Старое правило гласит, что на каждый ватт электроэнергии для питания сервера необходим еще один ватт на его охлаждение».
- #27 От воздушных систем охлаждения переходим к описанию жидкостных систем. В комплекте системы поставляется процессорный ватерблок ZM-WB4, ватерблок на видеокарту ZM-GWB3, а также ватерблок для северного моста ZM-NWB1. Причем, все вышеперечисленные компоненты являются самостоятельными продуктами, и могут быть приобретены отдельно от Reserator 2. Последние наиболее интересные, поскольку имеют громадные радиаторы, которые устанавливаются снаружи корпуса компьютера (предыдущие системы предназначены для &quot;внутреннего&quot; использования). Причем пользователю не нужно иметь подобную систему, все необходимое есть в комплекте блока питания (радиатор, вентилятор, помпа, шланги и пр).
- #30 Первоначально выделяли оперативную память (ОП), реализованную в виде оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), и внешнюю, функции которой выполняют разнообразные внешние запоминающие устройства (ВЗУ). Но, поскольку разница в быстродействии процессора, ОП и внешней памяти очень велика, обмен информацией между этими структурными единицами осуществляется через несколько промежуточных звеньев, каждое из которых должно удовлетворять определенным требованиям по емкости и быстродействию. К первому уровню относятся регистровая (Рг) и кэш - память (cache). Регистры предназначены для хранения малых объемов информации и являются промежуточным пунктом хранения данных, инструкций и результатов процессором. Регистровая память обладает самым высоким быстродействием и обычно входит в состав процессора. Кэш-память (cache) - запоминающее устройство с малым временем доступа (во много раз меньшим, чем время доступа к оперативной памяти), используемое для временного хранения промежуточных результатов и содержимого часто используемых ячеек. Вообще кэшированием данных называется размещение данных в памяти с более быстрым доступом. В мире компьютерной памяти этот принцип применим потому, что более быстрая память обычно стоит существенно дороже более медленной, однако применение малого объема быстрой (но дорогой) кэш-памяти, в комплексе с большим объемом медленной (но дешевой) памяти позволяет создать приемлемое по цене и скорости решение. Применение кэширования особенно эффективно, когда доступ к данным осуществляется преимущественно в последовательном порядке. Тогда после первого запроса на чтение данных, расположенных в медленной (кэшируемой) памяти, можно заранее выполнить чтение следующих блоков данных в кэш-память для того, чтобы при следующем запросе на чтение данных почти мгновенно выдать их из кэш-памяти. Такой прием называется упреждающим чтением. Кэш-память применяется в современных ПК как устройство, существенно повышающее общую производительность: данные, содержащиеся в кэш-памяти, обслуживаются процессором за минимальное количество тактов. В современных процессорах характерно использование кэша первого уровня (Level 1 или L1-кэша), расположенного непосредственно на кристалле процессора, и более медленного кэша второго уровня (Level 2 или L2-кэша), расположенного в другой микросхеме или вообще на другой плате. При этом кэш первого уровня кэширует L2-кэш, а тот, в свою очередь, кэширует еще более медленную оперативную память. В целом кэш-память выполняет роль буфера между оперативной памятью и процессором, сглаживая разницу в их быстродействии за счет временного хранения циркулирующей между ними информации.
- #31 Внутренняя память ПК. Данные, обрабатываемые ЭВМ, хранятся в памяти. Память компьютера представляет собой набор запоминающих устройств (ЗУ) - технических средств, осуществляющих запись, хранение и выдачу информации. Таким образом, ЗУ являются технической реализацией подсистемы хранения данных; основными их характеристиками являются емкость и быстродействие. Емкость ЗУ определяет максимальное количество информации, которое может быть в нем размещено; она измеряется в битах, байтах и производных от них единицах. Быстродействие ЗУ оценивается временем доступа, то есть временем, необходимым для того, чтобы получить доступ к произвольному участку памяти для считывания/записи данных. Время доступа. Это — интервал времени между моментом возникновения запроса к памяти (с целью чтения или записи информации) и моментом, когда желаемая информация прочитана или записана. Типичное значение этой величины в составляет долю микросекунды. К памяти компьютера предъявляются требования большой емкости и высокого быстродействия. Эти требования противоречивы, так как с увеличением емкости ЗУ их быстродействие уменьшается. В соответствии с принципами построения ЭВМ, разработанными Дж. фон Нейманом, память должна иметь иерархическую структуру. «в ней находятся программы и данные выполняемые в текущий момент времени. если ее мало, то операционка добавляет ее за счет жесткого диска (файл подкачки) и работа компа немного замедляется т.к. скорость винта ниже. а если много то просто не будет замедления (ускорения кстати тоже)»
- #32 В настоящее время динамическая память DRAM (Dynamic Random Access Memory) используется в качестве оперативной памяти компьютера, а статическая память SRAM (Static Random Access Memory) — для создания высокоскоростной кэш-памяти процессора. Синхронная оперативная память (SDRAM) - это первая технология оперативной памяти со случайным доступом (DRAM) разработанная для синхронизации работы памяти с тактами работы центрального процессора с внешней шиной данных. SDRAM основана на основе стандартной DRAM и работает почти также, как стандартная DRAM, но она имеет несколько отличительных характеристик, которые и делают ее более прогрессивной: Синхронная работа SDRAM в отличие от стандартной и асинхронной DRAMs, имеет таймер ввода данных, таким образом системный таймер, который пошагово контролирует деятельность микропроцессора, может также управлять работой SDRAM. Это означает, что контроллер памяти знает точный цикл таймера на котором запрошенные данные будут обработаны. В результате, это освобождает процессор от необходимости находится в состоянии ожидания между моментами доступа к памяти. Общие свойства SDRAM Синхронизированна по тактам с CPU Основана на стандартной DRAM, но значительно быстрее - вплоть до 4 раз Специфические свойства:синхронное функционирование,чередование банков ячеек,возможность работы в пакетно-конвейерном режиме Основной претендент для использования в качестве основной памяти в персональных компьютерах следующего поколения Представителем синхронной динамической памяти является SDRAM. В ее названии слово «синхронное» является ключевым. Память работает синхронно с центральным процессором, и как результат отсутствуют циклы ожидания. Память SDRAM выпускается в виде 168-контактных модулей DIMM (Dual In-Line Memory Module). За каждый такт по шине памяти может пересылаться до 64 бит данных. Максимальная пропускная способность на частоте 133 МГц, составляет порядка 1 Гбайт/c. Вроде бы неплохо, но недостаточно для процессоров с тактовыми частотами, превышающими 1 ГГц. Ее маркировка отражает частоту, на которой этот модуль способен работать. Модули со временем доступа 15 и 10 нс (PC66)устойчиво работают на частотах не более 66-75 МГц. Для 100 МГц системной шины необходимы модули PC100 на 7-8 нс, а 133 МГц шина требует еще более быструю память PC133. В обозначении этой памяти - в качестве цифры используют пиковую пропускную способность, например DDR200 обозначается как PC1600, а DDR266 - как PC2100, а DDR333 - как PC2700 и т.д. Следующим шагом в развитии SDRAM памяти стало создание ее модификации DDR SDRAM (Double Data Rate - удвоенная скорость передачи данных) или SDRAM II, в которой передача данных осуществляется по фронту и срезу тактовых импульсов одновременно, чем достигается удвоение скорости передачи при той же тактовой частоте. DDR-память, работающую на частоте 100 МГц, иногда обозначают как DDR200, подразумевая при этом, что «эффективная частота» памяти составляет 200 МГц (данные передаются два раза за такт). В обозначении этой памяти - в качестве цифры используют не «эффективную частоту», а пиковую пропускную способность, например память DDR200 обозначается как PC1600, а DDR266 - как PC2100, а DDR333 - как PC2700 и т.д.
- #33 Следующий уровень в общей иерархии машинной памяти образует оперативная память; ОЗУ хранит информацию, непосредственно необходимую для работы программ. К этому же уровню относятся и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ); большей частью они содержат сведения, связанные с особенностями используемой аппаратуры и микропрограммы базовой системы ввода/вывода (Basic Input/Output System - BIOS). Третий уровень - буферные ЗУ (БЗУ), которые повышают эффективность обмена между медленной внешней и оперативной памятью (имеющими существенно разное быстродействие). Обычно буферная память размещается в контроллерах ВЗУ и чем больше ее объем, тем быстрее происходит обмен. Четвертый уровень внешние запоминающие устройства (ВЗУ); они предназначены для долговременного хранения различных данных и программ. Оперативная память. Оперативная память, которая также именуется RAM-память (Random Access Memory), то есть память с произвольным доступом, используется центральным процессором для совместного хранения данных и исполняемого программного кода. Оперативная память представляет собой совокупность электронных ячеек, каждая из которых может хранить конкретную 8-значную комбинацию из нулей и единиц - 1 байт (8 бит). Оперативная память — один из ключевых элементов компьютера. Сейчас объем и тип памяти играют одни из самых важных ролей, ведь от этих параметров во многом зависит производительность компьютера. К характеристикам оперативной памяти относятся: емкость, измеряемой в Мбайтах, обычно это 64, 128, 256, 512 Мб и более; время доступа (нс) или частота шины (МГц); пропускная способность канала данных (Мбайт/сек). Оперативная память современных компьютеров изготавливается в виде модулей, устанавливаемых на материнскую плату. По принципу действия RAM-память можно разделить на динамическую и статическую: В статической памяти ячейки построены на различных вариантах триггеров — транзисторных схем с двумя устойчивыми состояниями. После записи данных в такую ячейку она может пребывать в одном из этих состояний и сохранять запись сколь угодно долго — необходимо только наличие питания. Отсюда и название памяти — статическая, то есть пребывающая в неизменном состоянии. Достоинством статической памяти является ее быстродействие, а недостатками на сегодняшний день — высокое энергопотребление и низкая удельная плотность данных. В динамической памяти элементарная ячейка памяти представляет собой конденсатор. Такой конденсатор способен в течение некоторого, хотя и очень малого, промежутка времени сохранять электрический заряд, наличие которого можно ассоциировать с информационным битом. Упрощая, можно сказать, что при записи логической единицы в ячейку памяти конденсатор заряжается, при записи нуля — разряжается. При считывании данных каждый конденсатор разряжается (через схему считывания), и если заряд конденсатора был ненулевым, то на выходе схемы считывания устанавливается единичное значение. Кроме того, поскольку при считывании конденсатор разряжается, то его необходимо зарядить до прежнего значения. К тому же, если обращения к ячейке не происходит в течение длительного времени, то за счет токов утечки конденсатор разряжается (неизбежный физический процесс) и информация теряется. Вследствие этих причин память на основе массива конденсаторов требует постоянной периодической подзарядки конденсаторов - регенерации (Memory Refresh), основанной на периодическом циклическом обращении к ячейкам памяти, так как каждое такое обращение восстанавливает прежний заряд конденсатора. К достоинствам динамической памяти относятся высокая удельная плотность размещения данных и низкое энергопотребление, а к недостаткам — низкое быстродействие по сравнению со статической памятью.
- #34 RDRAM расшифровывается как Rambus DRAM. Особенность ее заключается в измененной по сравнению с SDRAM ширине шины данных и рабочей частоте памяти. Компания Rambus придумала оригинальный способ: разделила 64-битную шину данных на четыре независимых канала по 16 бит каждый. Это позволило значительно увеличить рабочую частоту памяти, ведь уменьшение количества линий снижает уровень перекрестных помех. За счет применения технологии передачи двух пакетов данных за такт рабочая частота памяти составила 800 МГц! Нетрудно подсчитать, что пиковая пропускная способность шины памяти RDRAM равна 6,4 Гбайт/с, что в шесть раз больше, чем у SDRAM PC133, и в три раза — чем у DDR SDRAM PC2100. Но RDRAM имеет существенный недостаток —ограниченное быстродействие при работе с программами Microsoft Office, но в программах, требующих пересылки больших пакетов данных, например в Adobe Photoshop, RDRAM заметно опережает и DDR SDRAM, и тем более SDRAM. Для типа памяти RDRAM был разработан новый форм-фактор под названием RIMM. Модули DIMM и RIMM имеют почти одинаковые размеры, но не могут работать друг с другом из-за механической и электрической несовместимости. Интересно, что для нейтрализации внешних электромагнитных полей модули RIMM помещают в металлический корпус. Применение сегментированной шины данных с малым количеством линий и сложной архитектуры памяти открывает большие перспективы для увеличения быстродействия модулей и пропускной способности шины данных. В ближайшем будущем планируется увеличить тактовую частоту и одновременно расширить шину данных до 32 и даже 64 бит.
- #35 DDR3 SDRAM появится в 2006 году Intel объявила и о том, что в 2006 году компания намерена создавать платформы с поддержкой DDR3 SDRAM, работающей со скоростью 1066 МГц. По сути DDR3 представляет собой дальнейшее развитие DDR и DDR2 SDRAM: эта память вновь позволит увеличить частоту и пропускную способность, одновременно снизив напряжение питания. Как видно по планам, графическое представление которых представлено выше, DDR2 SDRAM с частотой 667 и 800 МГц появится в следующем году. К концу года на рынок придёт FB-DIMM, а 2006 год ознаменуется появлением DDR3 памяти со стартовыми частотами 800 и 1066 МГц.