Микропроцессоры

 Увеличение ёмкости  кэша второго уровня повышает пропускную способность системы благодаря мгновенному доступу процессоров к часто используемым данным и инструкциям, хранящимся в быстрой кэш-памяти. По заявлению Intel, увеличение ёмкости кэша с 512 Кбайт до 1 Мбайт приводит иногда к 20% росту общей производительности системы.   

  Для объяснения этого явления уместно провести аналогию с холодильниками, используемую Intel: хранение запаса продуктов в холодильнике избавляет поваров ресторана от необходимости ездить по магазинам, закупая провизию. Чем больше холодильник, тем лучше, особенно в час пик, когда количество клиентов в ресторане резко возрастает. Так вот, в случае с сервером «холодильник» - это кэш-память второго уровня, а «магазин» (где доступны те же продукты) - в принципе более медленная системная память.   

 Большой кэш  L2 значительно повышает общую  производительность многопроцессорных  конфигураций в системах, работающих  с крупными массивами несопоставимых  данных. По информации Intel, проведённые корпорацией тесты ZD ServerBench показали почти пропорциональный рост производительности системы по мере установки дополнительных процессоров с мегабайтным кэшем.   

 Усовершенствованная  архитектура Xeon, допускающая 36-разрядную адресацию физической памяти, теоретически позволяет процессору получать доступ к системной памяти ёмкостью до 64 Гбайт. Новый механизм постраничного обмена Page Size Extension - 36 останется практически незаметной для глаз пользователя и разработчиков приложений. В настоящее время PSE-36 поддерживают операционные системы Windows NT, SCO UnixWare и Sun Solaris. Для остальных операционных систем потребуется обновить драйвер блока управления памятью.    

 Intel 450NX PCIset стал первым микросхемным  набором, оптимизированным для Pentium II Xeon. Он выпускается в двух вариантах, Basic и Full, соответственно для серверных hi-end и систем среднего уровня. Они имеют одинаковую структуру ядра, но отличаются производительностью и ценой.   

 Basic PCIset поддерживает до двух разъёмов 32-разрядной PCI, один - 64-разрядной и до 4 Гбайт системной памяти типа EDO. Его более совершенный «родственник» Full PCIset поддерживает до четырёх слотов типа EDO. Эти чипсеты объединяет функционирование на 100-мегагерцовой частоте системной шины и возможность поддержки многопроцессорных (до четырёх Xeon) конфигураций. 64-разрядная шина PCI способна существенным образом повысить общую производительность системы с учётом оптоволоконной технологии обмена данными с дисковыми массивами, использования высокопроизводительных сетевых магистралей на основе АТМ, Gigabit Ethernet и других. Повышается, по сути, синхронизация мощности процессора и производительности подсистемы ввода-вывода.    

 Xeon, как я уже отмечал, предназначен не только для серверов, но и для рабочих и графических станций, для которых одним из важнейших параметров является производительность видеоподсистемы. Для них разработан чипсет Intel 440GX AGPset на базе известного микросхемного набора 440BX. 440GX управляет работой порта AGP в режиме 2х. Режим удвоенной производительности реализуется благодаря так называемой технологии двойной накачки - данные передаются как по переднему, так и по заднему фронтам тактовых импульсов (у обычной AGP - только по переднему), при этом полоса пропускания достигает значения 533 Мбайт/с. Физические параметры интерфейса AGP остаются прежними.    

 Ещё одой особенностью  набора чипсета  440GX стала возможность обращения к памяти ёмкостью до 2 Гбайт, что в два раза больше, чем у его приемника.    

 Несмотря на  тот факт, что в настоящий момент  понятие многопроцессорности ассоциируется  у Intel лишь с четырьмя устройствами на одной плате, ведутся работы по созданию симметричных мультипроцессорных систем, поддерживающих до восьми «Ксеонов». Разработки восьмиканального чипсета для Xeon ведутся фирмой Corollary, дочерней компанией Intel. И, само собой, возможны кластерные решения, скажем, на основе архитектуры распределённой памяти (NUMA). В обоих случаях, как правило, не требуется «переписывать» прикладные программы (правда, операционная система требует некоторой оптимизации). В процессорной шине чипсета Intel 450NX PCIset предусмотрен так называемый разъём кластерного соединения, что упрощает построение кластерного соединения на основе стандартных четырёхпроцессорных узлов.   

 Ещё одним перспективным  направлением является кластер  с передачей сообщений. Суть  её состоит в отсутствии разделения  ресурсов. Отдельно стоящие узлы  кластера обмениваются данными,  например, тактовыми импульсами, сигнализирующими  о нормальном состоянии системы.  И хотя LAN-соединение остаётся  работоспособным, существует необходимость  в сети нового типа - так называемой SAN (System  area Network).   

 В завершении  хотел бы отметить, что некоторые  ведущие западные производители  (IBM, NCR, Dell) уже начали поставки систем на базе Xeon, а на презентации процессора в России компании Kraftway и «Вист» также представили свои новые серверные решения. Ориентировочные цены на Pentium Xeon составят 1124 долларов (L2 512 Кбайт) и 2836 долларов (L2 1 Мбайт) при поставках от тысячи штук.      

Несколько слов о производительности.   

  До недавнишнего времени основной мерой производительности микропроцессоров (да и компьютеров)  считалась их тактовая частота работы, и это было, вообще говоря, справедливо. Однако по мере усложнения архитектуры микропроцессоров (RISC - ядро, встроенная кэш-память, технология внутреннего умножения тактовой частоты) данный параметр работы устройств, хотя и остаётся важным показателем их производительности, уже не является определяющим. Именно этим можно объяснить, например, тот факт, что микропроцессор i486SX-25 производительнее i386DX-33.   

 В 1992 году фирма  Intel предложила индекс для оценки производительности своих микропроцессоров - iCOMP (Intel Comparative Microprocessor Performance). Сам индекс представляет из себя число, которое отражает относительную производительность данного устройства по сравнению с другими микросхема семейства х86 и Pentium. Производительность процессора 486SX-25 принимается за 100. Заметим, что новый индекс не заменяет известные тестовые программы (benchmark) уже хотя бы потому, что измеряет относительную производительность микропроцессора, а не системы в целом. Кстати говоря, при вычислении индекса iCOMP учитываются операции со следующими «взвешенными» компонентами (числами): 16-разрядные целые (67%),16-разрядные действительные (3%), 32-разрядные целые (25%), 32-разрядные действительные (5%). К слову, именно величина производительности с индексом iCOMP использовалась фирмой Intel в новой системе маркировки процессоров Pentium, например 735\90 и 815\100 для  тактовой частоты 90 и 100 МГц. Следует, однако, учитывать, что в реальных системах может наблюдаться другое соотношение производительности процессоров. Связанно это как с особенностями конкретных системных плат, так и, в случае с Pentium, с тем, что для достижения максимальной производительности требуется оптимизация программных кодов. 

Список  литературы:

1. А.Борзенко. IBM PC: устройство, ремонт, модернизация.-Москва.: «Компьютер Пресс», 1996.-344 с.

2. К.Ахметов, А.Борзенко. Современный персональный  компьютер.-Москва.: «Компьютер Пресс», 1995.-317 с.

3.  Компьютер Пресс №8 1998г. В.Богданов. Новые процессор Xeon.:     

  с.193-195.

4. Компьютерра // Москва ООО"Пресса" 1997 - 1998 г.

5. Компьютер Пресс  // Москва «Компьютер  Пресс» 1997 г.- 1998 г.