Техническое обслуживание процессоров

       Процессор Intel Core 2 Quad состоит из четырёх физических ядер, что существенно влияет на скорость его работы. Intel Core 2 Quad на ядре Kentsfield, представляющий собой сборку из двух кристаллов Conroe в одном корпусе. Потомком этого процессора стал Intel Core 2 Quad на ядре Yorkfield (45 нм), архитектурно схожем с Kentsfield но имеющем больший объём кэша и рабочие частоты.

        Процессоры  от компании AMD -  уже достаточно давно и успешно конкурирует с фирмой Intel. В настоящее время вы можете встретить процессоры AMD Phenom II  x3 и x4. При их разработке компания учла свои ошибки: был увеличен объём КЭШа, а производство процессора было переведено на 45 нм техпроцесс, позволивший снизить тепловыделение и значительно повысить рабочие частоты. В целом, AMD Phenom II X4, приведен на рисунке 3, по производительности стоит вровень с процессорами Intel предыдущего поколения (ядро Yorkfield) и весьма значительно отстаёт от Intel Core i7.  

Рисунок 3- Процессоры AMD Phenom II X4 и Core i7

       Сравнительная таблица 1, приводит характеристики более  оптимальных процессоров в настоящее  время. 

Таблица 1-Сравнительная характеристика процессоров.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Перспективы развития данного класса

 

       В настоящее время ключевым вычислительным модулем разного рода компьютеров является центральный процессор, а для хранения данных используются выделенные элементы. Соответственно, при работе устройства требуется определенное время для передачи данных с процессора на накопитель. Однако ситуация может в корне измениться, благодаря магнитным полупроводникам нового типа, представленным институтом NIST; данные элементы смогут как обрабатывать, так и сохранять информацию. Данные модули состоят из полупроводниковых элементов, покрытых тонким слоем магнетика, отделенного от основной части тонким немагнитным слоем. Подобное сочетание ферро- и диамагнетика позволит устройству успешно выполнять обе функции сразу.

       Флагманский 32-нм шестиядерный процессор Gulftown также должен появиться в первом квартале 2010 года. Компания Intel приготовила и ему место в своей платформе Skulltrail. Для владельцев материнских плат на базе чипсета Intel X58 может станет возможность их корректной работы с чипами Gulftown. Разумеется, необходимо будет обновить прошивку BIOS.

       AMD  Thuban представляет шести ядерных серверных Opteron Istanbul. Процессор будет выполнен по 45-нм техническому процессу, получит интегрированный контроллер памяти DDR3, 3 Мб кэша L2 и 6 Мб кэша L3. При этом конструктивное исполнение будет совместимо с существующими процессорными гнездами AM3 и AM2+. Ожидается, что новый чип получит маркировку Phenom II X6.Oжидается в продаже во втором квартале 2010 года.

       В процессорах, запланированных на 2010 и 2011 годы, AMD планирует увеличить размер кэш-памяти и ёмкость поддерживаемой оперативной памяти. Однако представители AMD всё ещё не говорят про возможность многопоточности, которая активно используется в процессорах Intel. Многопоточность позволяет многоядерному процессору обрабатывать несколько вычислительных потоков одновременно. 
 
 
 
 
 
 
 

              3  Выбор и описание конкретной модели 
 

       3.1 Описание Intel Core i7  

       Intel Core i7 — семейство процессоров x86-64 от Intel. Это первое семейство, использующее микроархитектуру Intel Nehalem. Также является преемником семейства Intel Core 2. Все три модели процессоров четырех ядерные. Идентификатор Core i7 применяется и к первоначальному семейству с рабочим названием Bloomfield, запущеных в 2008. Название Core i7 показывает поколение процессора (Core 2 Duo/Quad/Extreme были 6-го поколения).

       Выпуск  четырехъядерников Core i7  закрепил подавляющее  преимущество Intel в секторе наиболее производительных решений. Кроме того, с анонсом Core i7 возвращается основательно подзабытая технология Hyper-Threading, обеспечивающая многопоточную обработку данных в пределах одного физического ядра. Этот факт должен побудить разработчиков ПО к дальнейшей оптимизации софта для процессоров с числом ядер больше двух. 

       3.2 Особенности микроархитектуры Core i7   

       В Nehalem использован целый ряд усовершенствований, и можно утверждать, что она имеет кардинальные отличия от прежних микроархитектур Intel. Основной принцип построения процессоров на основе Nehalem – модульность, которая позволит варьировать количество ядер и изменять оснащенность процессорной системы прочими блоками (в т. ч. графическими), в зависимости от предназначения и требуемой производительности.

       Нововведения  микроархитетуры сильно напоминают структуру уже используемых AMD процессоров, но дополненную вычислительной мощью  ядер Core. Core i7, также как и процессоры AMD имеют встроенный контроллер памяти, что позволяет ядрам напрямую связываться с DDR модулями на системной плате, значительно ускоряя обмен данными между процессором и оперативной памятью. Встроенный контроллер памяти имеет максимальную пропускную способность 25,6 Гбайт/с. При этом, вместо традиционной двухканальной системы обмена использована трехканальная, с поддержкой модулей DDR3 1066 МГц.

       Традиционная  процессорная FSB шина параллельного  типа Quad Pumped заменена последовательным интерфейсом, который уже давно используется в процессорах AMD. Core i7 общается с элементами чипсета через последовательную шину с фирменным названием QuickPath Interconnect (QPI). Микроархитектура Nehalem позволяет использовать несколько таких внешних интерфейсов для одного процессора. Интерфейс QuickPath позволяет объединять несколько процессоров, в случае использования их в компьютерной системе. QuickPath состоит из 20 двунаправленных каналов связи. Система обмена данными построена по т. н. принципу точка-точка, т. е. ядра, используя отдельные каналы, индивидуально подключаются к внешним устройствам. Для увеличения полосы пропускания может быть задействовано несколько каналов.

       Такая шина может выполнять до 6,4 млн. передач  в секунду, имея полосу пропускания 12,8 Гбайт/c в каждом направлении или 25,6 Гбайт/c в обоих направлениях. Старая шина Intel Quad Pumped Bus позволяла достичь только 12,8 Гбайт/c. Подобная QPI шина HyperTransport 3.0, используемая сейчас с процессорами AMD, имеет максимальную пропускную способность 24 Гбайт/c.

       Новые принципы организации процессора важные, но далеко не единственные нововведения микроархитектуры Nehalem, приведённого на рисунке 4. Среди наиболее важных инноваций отмечается поддержка технологии многопоточности SMT (англ. Simultaneous Multi-Threading). Эта технология позволяет каждому из четырех ядер одновременно выполнять две задачи. Таким образом, для операционной системы новые процессоры становятся, как бы восьми ядерными, и это ускоряет работу многопоточных приложений, за счет одновременного выполнения большего количества задач. SMT является по сути реанимацией технологии Intel Hyper-Threading, разработанной некогда для одно ядерных процессоров.

       Процессоры  Corei7 поддерживают новый набор инструкций SSE4.2, имеют более эффективную и быструю кэш-память. Суммируя все вышесказанное можно сказать, что к основным особенностям архитектуры Nehalem относятся:

• наличие двух, четырех или восьми ядер;
• усовершенствованные ядра обладают большей вычислительной мощностью;
• SMT технология, увеличивает производительность каждого ядра;
• использована трехуровневая кэш-память: 64KB L1 на ядро, 256KB L2 на ядро, до 24MB L3 (общий кэш);
• интегрированный трехканальный контроллер памяти с поддержкой DDR3;
• новая производительная внешняя шина процессора – QPI;
• возможность встраивания графического ядра.

Рисунок 4- Микроархитектура Intel Nehalem 

       3.3 Особенности моделей Corei7

       В таблице номер 2, представлены основные характеристики процессоров первого семейства Intel Core i7, три процессора отличаются в основном тактовой частотой (2,66 ГГц; 2,93 ГГц и 3,2 ГГц).

Таблица 2- Характеристики процессоров.

 

       Самый производительный Core i7 965 Extreme Edition имеет еще и значительно более скоростной вариант внешнего интерфейса QuickPath. Все процессоры имеют кэш-память уровня L1 объемом 64 кбайт, 256 кбайт кэш-памяти L2 и совместно используемый ядрами кэш L3 в 8 Мбайт. Core i7 поддерживают все наборы дополнительных инструкций Intel: MMX, SSE, SSE2, SSE3 и SSSE3, SSE4.1 и SSE4.2. Самый мощный процессор Core i7 965 XE имеет отдельно разблокируемые множители для памяти и ядер, что дает преимущества в случае его разгона.

       Значительные  усовершенствования и высокие технические  данные значительно увеличивают  производительность новых процессоров. Однако на практике их реальная эффективность  во многом зависит от типа решаемых задач. Core i7 не будут иметь явного преимущества над традиционными многоядерными процессорами Core при однопотоковой загрузке. 

       3.4 Процессорные технологии Corei7 

       Четырех ядерные процессоры Intel Core i7 показывают во многих тестах рекордную производительность, добиваться которой позволяет использование  фирменных процессорных технологий Intel:

• Intel Turbo Boost – при необходимости позволяет работающим ядрам повышать тактовую частоту (с шагом 133 МГц) до максимально возможной по тепловой защите. Неиспользуемые ядра могут программно переводиться в режим нулевого энергопотребления;
• технология Intel Smart Cache обеспечивает высокую производительность и эффективность кэш-памяти, оптимизирована для самых современных многопоточных игр;
• технология Intel QuickPath Interconnect разработана для повышения пропускной способности и снижения задержек в процессе обмена. С процессорами Extreme Edition она позволяет достигнуть суммарных скоростей передачи данных до 25,6 ГБ/с;
• технология Intel HD Boost значительно повышает производительность в мультимедийных задачах. Команды из наборов дополнительных инструкций выполняются за один тактовый цикл, позволяя достичь нового уровня эффективности с приложениями, оптимизированными для набора команд SSE4.

 

3.5 Архитектура  Corei7 

        Согласно официальным  сведениям первые процессоры Nehalem обладают, по крайней мере, 731 млн. транзисторов, что на 10,7% меньше, чем у «квадов» Penryn Yorkfield. В то же время, площадь кристалла Core i7 увеличена с 214 до 263 мм², приведён на рисунке 5.