КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Основные технологии Pentium 4.
1. Новая системная шина на 100 МГц передавала по 4 пакетаданных за такт (Quad Data Rate), эмулируя результирующую частоту 400 МГц с пиковой пропускной способностью 3,2 Гбайт/с.
Это позволило увеличить скорость обмена данными между процессором и остальными устройствами, что дало впоследствии возможность использовать частоту системной шины в 400, 533 и 800 МГц.
2. Гиперконвейерная обработка команд (Hyper Pipelined Technology) – увеличение длины конвейера выполнения инструкций - нивелировала отставание по удельной эффективности за счет повышения рабочих частот (См. выше). Очевидно, что чем длиннее конвейер, тем легче наращивать тактовую частоту, но тем меньше производительности получается на каждый тактовый импульс. Дело в том, что большее количество стадий конвейера распределяет меньше работы на отдельный такт, и тем самым этот такт выполняется быстрее. Pentium 3имеет конвейер длиной 12 стадий, Athlon— 10 стадий. Pentium4при длине конвейера 20 стадий имеет самое меньшее время выполнения такта, позволяющее достичь максимальной тактовой частоты, но и получает самые большие задержки для связанных друг с другом операций (второй операции придется ожидать 20 тактов, пока не завершится первая операция).
3. Кэш трассировки инструкций (Execution Trace Cache) - применена кэш-память с отслеживанием выполнения команд. В него попадают уже декодированные инструкции, сгруппированные в соответствии с предсказанными трассами (переходами), что снижает задержки конвейера. Кэш данных уменьшен до 8 Кбайт с тем, чтобы обеспечить работу на высоких частотах.
4. Механизм ускоренного исполнения команд (Rapid Execution Engine), который работает на удвоенной частоте ядра. Ускоренное исполнение подразумевает двукратное увеличение частоты работы арифметико-логических устройств (по сравнению с другими элементами процессора, или, иначе говоря, базовой рабочей частотой). Например, при тактовой частоте ядра 2,53 ГГц блок быстрого исполнения команд (а это, в основном, арифметические и логические команды) работает на частоте 5,1 ГГц.
5. Блок обработки SIMD (Single instruction — multiple data) инструкций. 64-битные инструкции рассчитаны на обработку чисел с плавающей запятой, а 128-битные — на целочисленные данные. Таких блоков у Pentium 4два: один для регистровых операций и другой — для арифметических. Набор SIMD-инструкций SSE2включает 76совершенно новых инструкций, оперирующих с широким диапазоном данных, и 68 расширенных для работы с целыми числами, обеспечивая динамическое исполнение команд, вычислений с плавающей запятой, обработку команд, используемых в мультимедийных приложениях.
6. Кэш-память 2 уровня (L2) получила более совершенную систему передачи данных.
Кэш-память использует отдельную шину, независимую от системной (архитектура с двумянезависимыми шинами - DIB), что увеличивает пропускную способность каналов передачи данных.
7. Улучшенный блок суперскалярного внеочередного выполнения инструкций (Advanced DynamicExecution) - процессор нарушает их естественную последовательность с целью более плотной загрузки исполнительных модулей.
Основной недостаток – наличие двух модулей обработки чисел с плавающей точкой (у Athlon - 3), что обеспечивало пиковую производительность в операциях с плавающей точкой в два раза меньше, чем уAthlon, поскольку реальную вычислительную работу выполняет только один модуль, второй же выполняет вспомогательные функции. Поэтому Athlonс меньшей частотой работал на равных с Pentium 4.
В процессорах Pentium 4 с ядром Prescott, получивших название Pentium 4EE,для повышения производительности был увеличен размер кэш-памяти первого и второго уровня, введен новый набор инструкций SSE3, удлинен размер конвейера команд.
5. Intel Pentium 4 (Northwood).
В январе 2002 года флагманом линейки процессоров Intelдля настольных систем стал Pentium 4с новым ядром Northwood, выполненным по 0,13 мкм технологическим нормам. С выходом данной модели Intelвновь утвердилась в качестве лидера в соревновании с AMDза повышение рабочих частот, исповедуя принцип «покупатель выбирает не процессор, а мегагерцы».Например, осенью 2002 года на форуме для разработчиков Intelдемонстрировала Pentium 4частотой4,7 ГГц с воздушной системой охлаждения.
Единственным архитектурным отличием Northwoodот предшественника стал кэш второго уровня, выросший до 512 Кбайт. Очевидно, что его реализация стала возможной лишь вследствие перехода фабрик Intelна 0,13-микронную технологию производства с использованием медных соединений. Другим следствием нового техпроцесса стала более высокая допустимая частота процессоров и пониженное тепловыделение. Рассеиваемая тепловая мощность 2,2 ГГц Northwoodсоставляла 49,8 Вт против 75 Вт у Willamette2 ГГц. Кристалл с таким ядром содержит 55 миллионов транзисторов (площадь — 146 мм2), из которых около 40% приходится на кэш.
6. Pentium 4 и технология Hyper Threading.
14 ноября 2002 года корпорация Intelпредставила Pentium 4с поддержкой технологии HyperThreading. Необходимые аппаратные блоки присутствовали еще в процессоре Pentium 4с ядром Willamette, однако они были отключены (видимо, по маркетинговым соображениям). ТехнологияHyper -Threadingпроходила обкатку в серверных процессорах Intel Xeon.
Технология Hyper Threading —в одном реальном процессоре формируются два логических процессора (Logical Processor, LP). А операционная система видит вместо одного процессора два. Т.к. при выполнении реальных задач процессор никогда не использует все свои ресурсы, то простаивающие без работы блоки передаются другой задаче (в какой-то степени это применяется в обычных процессорах). Т.о. Hyper Threading имитирует наличие двух процессоров.
Основная часть ресурсов ядра (в частности процессорный конвейер и кэш-память) используются логическими процессорами совместно, поэтому о революционном повышении производительности речи не идет. Однако немалая часть ресурсов ядра простаивает во время работы других элементов, а технология Hyper Threadingпозволяет загрузить временно простаивающие блоки другими задачами.
Но два логических процессора — это не два настоящих процессора. Для подавляющего большинства программ, с которыми работают пользователи, выигрыш составлял единицы процентов, а иногда общая производительность компьютера могла даже упасть чуть ли не в два раза.
Только специально написанные программы, учитывающие возможности технологии Hyper Threading, позволяют увеличить производительность на 50%. Учитывая, что многозадачность является одним из краеугольных камней современных операционных систем и приложений, технология HyperThreadingдает заметный рост производительности системы.
Стоимость двухпроцессорных машин, позиционируемых как рабочие станции или серверы, ограничивала их применение в домашних условиях. С появлением Pentium 4с частотой 3,06 ГГц мультипроцессорные технологии стали доступны обычному пользователю, получающему два логических (виртуальных) процессора на одном физическом ядре и на обычной системной плате.
На физическом уровне технология Hyper Threadingреализована в следующих элементах: буферпотока инструкций, буфер трансляции команд, указатель следующей инструкции, блок возврата в стекинструкций, буфер с таблицами псевдонимов регистров, кэш с отслеживанием исполнения следующейинструкции и кэш с отслеживанием заполнения буфера инструкций.
Процессоры с поддержкой технологии Hyper Threading начали выпускаться с тактовых частот 3,06 ГГц и 2,4С ГГц. Поддержка технологии Hyper Threading и частоты шины 800 МГц имеется в моделях процессоров с индексом "С". Также эта технология используется и в следующих моделях Pentium 4 - процессорах Pentium 4 Extreme Edition.
7. Процессор Pentium 4 Extreme Edition.
Процессор Pentium 4 Extreme Edition начал выпускаться в 2004 г., как модернизированный Pentium 4 с ядром Prescott с увеличенным размером кэш-памяти, удлиненным конвейером команд и новым набором инструкций SSE3. Этот процессор выпускался по двум технологическим процессам: 90 и 130 нм.
8. Решения Intelдля ноутбуков.
Для ноутбуков выпускались специализированные процессоры Pentium 4 для мобильных ПК,отличающиеся в основном применением особой технологии энергопотребления.
Кроме того, для ноутбуков выпускалась своя линейка процессоров Pentium М.Как было объявлено на сайте Intel, под этой технологией подразумевался не только процессор, но и чипсет плюс встроенное решение для беспроводного сетевого подключения.
Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 69; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |