8.2. Процессоры amd: suma, sri и интегрированный Northbridge

Архитектура AMD концептуально иная, т.к. в ней нет какого-то выделенного центра. Каждый из процессоров архитектуры AMD является независимой и самодостаточной единицей, объединяющей в себе почти всю функциональность Северного моста традиционных наборов системной логики. Это началось с одноядерных процессоров, а с появлением двухъядерников добавились новые отличия. Например, в двухпроцессорной системе на двухъядерных AMD Opteron. (Слайд 18)

AMD интегрировала практически всю функциональность Северного моста в центральный процессор. Это приводит к совсем иной архитектуре компьютера – SUMA; ее основные преимущества над SMP показывает архитектура двухъядерного AMD Opteron (Слайд 19):

1. Основа SUMA-архитектуры – последовательная шина Hyper Transport (подробнее этот интерфейс будет рассмотрен позднее). В серверных вариантах процессоров AMD может быть интегрировано до трех независимых 16 -разрядных линков (каналов) HT, работающих на частотах 1 ГГц - 2 ГГц со скоростью передачи 4 Гбайт/с в каждом из направлений. HT - линки организуют:

• связь процессоров между собой,

• подключение периферийных устройств через внешний чипсет,

• подключение процессора к внешнему чипсету.

Т.о. с логической точки зрения все устройства компьютера напрямую подключаются к единой шине HT, объединяющей все устройства, от центрального процессора и до последней PCI - карты.

2. В каждый процессор интегрируется одно- или двухканальный (у двухъядерников) контроллер памяти DDR. Обращения к памяти других процессоров происходят по шине Hyper Transport – ее осуществляет встроенный в Northbridge коммутатор CrossBar, работающий на полной частоте процессора. Он же обеспечивает автоматическую маршрутизацию проходящих через процессор сообщений от периферийных устройств и других процессоров, включая обслуживание чужих запросов к ОЗУ.

3. Шина HT специально оптимизировалась для подобного режима работы с множеством сообщений и обеспечивает высокую (до 4 Гбайт/с) пропускную способность при обращении к памяти других процессоров. Шина является полнодуплексной, т.е. данные одновременно передаются на этой скорости в обе стороны (до 8 Гбайт/с суммарно). Модель получается неоднородной (NUMA), но различия в скорости своих и чужих участков оперативной памяти получаются относительно небольшими.

4. Чипсет сильно упрощается: всё, что от него требуется – это просто обеспечивать работу т.н. туннелей и хабов между HT и другими типами шин, и заодно обеспечивать работу интегрированных контроллеров. (Подробно туннели и хабы рассматриваются позже).

5. Второе ядро подключается к коммутаторe CrossBar через общую шину SRI (Sistem Request Interface); оба ядра идентичны и, фактически, являются полноценными процессорами.

Варианты исполнения SUMA-архитектуры (Слайды 20-23)

9. Современные многоядерные процессоры Intel.

1.В 2008 - 2009 году начался выпуск линейки процессоров Intel Atom, предназначенных для установки в ноутбуки и неттопы. Следующее поколение процессоров 1 - и 2 - ядерных Intel Atom микроархитектуры Lincroft появилось в 2009 году под кодовым названием Pineview. Главными отличиями процессоров Pineview от предыдущих Intel Atom стали встроенный контролер памяти и графическое ядро.

2.В 2008 было объявлено о создании первого в мире процессора, содержащего более 2 млрд. транзисторов. - четырехядерный серверный процессор Itanium нового поколения Tukwila (Слайд 24) выполнен по 65-нм технологии и работает на тактовой частоте 2 ГГц. Кэш-память - 30 МВ, что объясняет большое количество транзисторов, предназначенное для хранения информации.

3.В 2008 начался выпуск серверных Xeon микроархитектуры Dunnington - четырех - и шестиядерные серверные Xeon 7ххх (45 нм )  2,60 ГГц (16 Мб L3) Все шесть ядер находятся на одной подложке, в то время как обычные четырехъядерные процессоры Intel размещают по два ядра на каждой из двух подложек.

4.В 2008 начался выпуск линейки Intel Core i3

5.В 2009 году начался выпуск линеек Intel Core i5 и Intel Core i7 микроархитектуры Nehalem.

Некоторые процессоры фирмы Intel (Слайд 25):

• Core i7-970 – частота 3,2 ГГц, 6 ядер, 12 Мб кэша третьего уровня,

• Core i7-870S – частота 2,66 ГГц, 4 ядра, 8 Мб кэша третьего уровня,

• Core i5-760 – частота 2,8 ГГц, 4 ядра, 8 Мб кэша третьего уровня,

• Atom D525 – частота 1,8 ГГц, 2 ядра, 1 Мб кэша второго уровня,

• Intel Xeon X5690 – частота 3,46 ГГц, 6 ядер, 12 Мб кэша третьего уровня на ядро (32 нм возможен разгон до 5 ГГц, интегрированный трехканальный контроллер памяти - DDR3) – для серверов малого и среднего уровня,

• Intel Xeon 7500 – частота до 2,26 ГГц, 8 ядер, 24 Мб кэша третьего уровня на ядро (32 нм, интегрированный четырехканальный контроллер памяти DDR3) – для серверов высшего уровня,

• Core i7-990X Extreme Edition - частота 3,46 ГГц, 6 ядер (32 нм, возможен разгон до 4,5 ГГц или 5 ГГц (при использовании водяного охлаждения)) (Слайд 26).

6.Новейшее семейство Intel Core 2nd Generation (Intel Sandy Bridge)

В Sandy Bridge графический процессор, как и собственно процессор тоже произведен по 32 нм процессу и размещается на одной кремниевой подложке с процессорным ядром, в отличие от архитектуры Nehalem, где графическое ядро создается по 45 нм технологии и только упаковывалось в один корпус с процессорным ядром. Также кристалл процессора включает встроенный контроллер DDR3, есть поддержка Hyperthreading (Слайд 27).

Кроме того, данные процессоры обладают новой "кольцевой" архитектурой, которая позволяет встроенной графике совместно с процессорными ядрами использовать такие ресурсы, как кэш-память. Это тоже повышает производительность чипа, в том числе, и при работе с графикой, а энергопотребление при этом остается невысоким. Еще одной новой особенностью Intel Core 2nd Generation является функция Advanced Vector Extensions (AVX), которая позволит повысить эффективность работы с данными, включая управление и сортировку. Новые 256-битные инструкции ускорят обработку задач с плавающей точкой, включая редактирование цифровых фотографий и создание контента.

Некоторые процессоры семейства Intel Core 2nd Generation (Слайд 28):

• Core i7-2600: 4 ядра, Hyper-Threading, частота 3,2 ГГц, кэш третьего уровня 8 Мб

• Core i5-2400: 4 ядра, частота 3,1 ГГц, кэш третьего уровня 6 Мб

• Core i5-2500: 4 ядра, частота 3,3 ГГц, кэш третьего уровня 6 Мб

• Core i3-2100: 2 ядра, Hyper-Threading, частота 3,1 ГГц, кэш третьего уровня 3 Мб

• Core i3-2120: 2 ядра, Hyper-Threading, частота 3,3 ГГц, кэш третьего уровня 3 Мб.

7.Чип Intel Larrabee представляет собой сочетание центрального и графического процессоров. Уровень производительности Intel Larrabee с 16 потоковыми процессорами, частотой 2 ГГц достиг рубежа в 1 терафлопс, точнее, составил 1006 гигафлопс.

8.Новый экспериментальный 48-ядерный процессор Intel (т.н. “облачный” компьютер SCC) обладает тактовой частотой от 1,66 ГГц до 1,83 ГГц (в различных модификациях). Кроме того, он содержит 24 специальных маршрутизатора, обеспечивающих взаимодействие между ядрами, и поддерживает работу с четырьмя каналами памяти DDR3. Помимо прочего, Intel уже планирует разработать чипы со ста и более ядрами на кристалле. (Слайд 29)