Кэш-память современных микропроцессоров фирм Intel и AMD
Кэш-память современных микропроцессоров фирм Intel и AMD
Институт Транспорта и Связи
Реферат
Учебная дисциплина: ,, Основы построения компьютеров ,,
Тема: ,, Кэш-память современных микропроцессоров фирм Intel и AMD.,,
Автор:
Р.Великанов.
Преподаватель:
Б. Цилькер.
Рига, 2004.
Оглавление.
Введение.
Стратегия размещения.
Отображение секторов ОП в кэш-памяти.
Смешанная и разделенная кэш-память.
Некоторые данные по популярным и самым новейшим процессорам от Intel
и AMD.
Сводная таблица по объемам, принципам организации и тактовым частотам
кэш-памяти у процессоров от Intel и AMD.
Сравнение некоторых новинок от Intel и AMD.
Зачем увеличивать кэш ?
Самые свежие новости от ведущих производителей процессоров(октябрь
2004г).
Выводы.
Введение
В качестве элементной базы основной памяти в большинстве ЭВМ используются
микросхемы динамических ОЗУ, на порядок уступающие по быстродействию
центральному процессору. В результате, процессор вынужден простаивать
несколько периодов тактовой частоты, пока информация из ИМС памяти
установится на шине данных ЭВМ. Если же ОП выполнить на быстрых микросхемах
статической памяти, стоимость ЭВМ возрастет весьма существенно.
Экономически приемлемое решение этой проблемы возможно при использовании
двухуровневой памяти, когда между основной памятью и процессором
размещается небольшая, но быстродействующая буферная память или кэш-память.
Вместе с основной памятью она входит в иерархическую структуру и ее
действие эквивалентно быстрому доступу к основной памяти. Использование кэш-
памяти позволяет избежать полного заполнения всей машины быстрой RAM
памятью. Обычно программа использует память какой либо ограниченной
области, храня нужную информацию в кэш-памяти, работа с которой позволяет
процессору обходиться без всяких циклов ожидания. В больших универсальных
ЭВМ, основная память которых имеет емкость порядка 1-32 Гбайт, обычно
используется кэш-память емкость 1-12 Мбайт, т.е. емкость кэш-память
составляет порядка 1/100-1/500 емкости основной памяти, а быстродействие в
5-10 раз выше быстродействия основной памяти. Выбор объема кэш-памяти –
всегда компромисс между стоимостными показателями ( в сравнении с ОП ) и ее
емкостью, которая должна быть достаточно большой, чтобы среднее время
доступа в системе, состоящей из основной и кэш-памяти, определялось
временем доступа к последней. Реальная эффективность использования кэш-
памяти зависит от характера решаемых задач и невозможно определить заранее,
какой объем ее будет действительно оптимальным.
Не всякая кэш-память равнозначна. Большое значение имеет тот факт,
как много информации может содержать кэш-память. Чем больше кэш-
память, тем больше информации может быть в ней размещено, а следовательно,
тем больше вероятность, что нужный байт будет содержаться в этой быстрой
памяти. Очевидно, что самый лучший вариант - это когда объём кэш-памяти
соответствует объёму всей оперативной памяти. В этом случае вся остальная
память становится не нужной. Крайне противоположная ситуация - 1 байт
кэш-памяти - тоже не имеет практического значения, так как вероятность
того, что нужная информация окажется в этом байте, стремится к нулю.
В процессе работы такой системы в буферную память копируются те
участки ОП, к которым производится обращение со стороны процессора. Выигрыш
достигается за счет свойства локальности, ввиду большой вероятности
обращения процессором к командам, лежащим в соседних ячейках памяти.
Кэш-память, состоящая из m слов, сохраняет копии не менее, чем m-слов из
всех слов основной памяти. Если копия, к адресу которой был выполнен доступ
ЦП, существует в кэш-памяти, то считывание завершается уже при доступе
к кэш-памяти. Отметим, что использование кэш-памяти основывается на
принципах пространственной и временной локальности. В случае
пространственной локальности основная память разбивается на блоки с
фиксированным числом слов и обмен данными между основной памятью и кэш-
памятью выполняется блоками. При доступе к некоторому адресу центральный
процессор должен сначала определить содержит ли кэш-память копию блока с
указанным адресом, и если имеется, то определить, с какого адреса кэш-
памяти начинается этот блок. Эту информацию ЦП получает с помощью механизма
преобразования адресов.
Стратегия размещения.
На сложность этого механизма существенное влияние оказывает
стратегия размещения, определяющая, в какое место кэш-памяти
следует поместить каждый блок из основной памяти.
В зависимости от способа размещения данных основной памяти в кэш-памяти
существует три типа кэш-памяти:
- кэш с прямым отображением (размещением);
- полностью ассоциативный кэш;
- множественный ассоциативный кэш или частично-ассоциативный.
Кэш с прямым отображением (размещением) является самым
простым типом буфера. Адрес памяти однозначно определяет строку
кэша, в которую будет помещен блок информации. При этом предпо-
лагается, что оперативная память разбита на блоки и каждому та-
кому блоку в буфере отводится всего одна строка. Это простой и недорогой в
реализации способ отображения. Основной его недостаток – жесткое
закрепление за определенными блоками ОП одной строки в кэше. Поэтому, если
программа поочередно обращается к словам из двух различных блоков,
отображаемых на одну и ту же строку кэш-памяти, постоянно будет происходить
обновление данной строки и вероятность попадания будет низкой.
Кэш с полностью ассоциативным отображением позволяет преодолеть
недостаток прямого, разрешая загрузку любого блока ОП в любую строку кэш-
памяти. Логика управления выделяет в адресе ОП два поля: поле тега и поле
слова. Поле тега совпадает с адресом блока ОП. Для проверки наличия копии
блока в кэш-памяти, логика управления кэша должна одновременно проверить
теги всех строк на совпадение с полем тега адреса. Ассоциативное
отображение обеспечивает гибкость при выборе строки для вновь записываемого
блока. Принципиальный недостаток этого способа – в необходимости
использования дорогой ассоциативной памяти.
Множественно-ассоциативный тип или частично-ассоциативный тип
отображения – это один из возможных компромиссов, сочетающий достоинства
прямого и ассоциативного способов. Кэш-память ( и тегов и данных)
разбивается на некоторое количество модулей. Зависимость между модулем и
блоками ОП такая же жесткая, как и при прямом отображении. А вот размещение
блоков по строкам модуля произвольное и для поиска нужной строки в пределах
модуля используется ассоциативный принцип. Этот способ отображения наиболее
широко распространен в современных микропроцессорах.
Отображение секторов ОП в кэш-памяти.
Данный тип отображения применяется во всех современных ЭВМ и состоит в
том, что вся ОП разбивается на секторы, состоящие из фиксированного числа
последовательных блоков. Кэш-память также разбивается на секторы,
содержащие такое же количество строк. Расположение блоков в секторе ОП и
секторе кэша полностью совпадает. Отображение сектора на кэш-память
осуществляется ассоциативно, те любой сектор из ОП может быть помещен в
любой сектор кэша. Таким образом, в процессе работы АЛУ обращается в
поисках очередной команды к ОП, в результате чего, в кэш загружается( в
случае отсутствия там блока, содержащего эту команду), целый сектор
информации из ОП, причем по принципу локальности, за счет этого достигается
значительное увеличение быстродействия системы.
Смешанная и разделенная кэш-память.
Внутренняя кэш-память использовалась ранее как для инструкций(команд),
так и для данных. Такая память называлась смешанной, а ее архитектура –
Принстонской, в которой в единой кэш-памяти, в соответствии с классическими
принципами фон Неймана, хранились и команды и данные.
Сравнительно недавно стало обычным разделять кэш-память на две – отдельно
для инструкций и отдельно для данных.
Преимуществом смешанной кэш-памяти является то, что при заданном объеме,
ей свойственна более высокая вероятность попаданий, по сравнению с
разделенной, поскольку в ней автоматически устанавливается оптимальный
баланс между инструкциями и данными. Если в выполняемом фрагменте программы
обращения к памяти связаны, в основном, с выборкой инструкций, а доля
обращений к данным относительно мала, кэш-память имеет тенденцию заполнения
инструкциями и наоборот.
С другой стороны, при раздельной кэш-памяти, выборка инструкций и данных
может производиться одновременно, при этом исключаются возможные конфликты.
Последнее особенно существенно в системах, использующих конвейеризацию
команд, где процессор извлекает команды с опережением и заполняет ими буфер
или конвейер.
Так,например, в процессоре Intel® 486 DX2 применялась смешанная кэш-
память,
В Intel® Pentium® и в AMD Athlon™ с их суперскалярной организацией –
раздельная. Более того, в этих процессорах помимо кэш-памяти инструкций и
кэш-памяти данных используется также и адресная кэш-память. Этот вид кэша
используется в устройствах управления памятью, в том числе для
преобразования виртуальных адресов в физические.
Благодаря использованию нанотехнологий, для снижения потребляемой
мощности, увеличения быстродействия ЭВМ( что достигается сокращением
времени обмена данными между процессором и кэш-памятью) существует
возможность, а более того имеются реальные примеры того, что кэш-память
реализуют в одном кристале с процессором. Такая внутренняя кэш-память
реализуется по технологии статического ОЗУ и является наиболее
быстродействующей. Объем ее обычно составляет 64-128 Кбайт, причем
дальнейшее увеличение ее объема приводит обычно к снижению быстродействия
из-за усложнения схем управления и дешифрации адреса.
Альтернативой, широко применяемой в настоящее время, является вторая
(внешняя) кэш-память большего объема, расположенная между внутренней кэш-
памятью и ОП. В этой двухуровневой системе кэш-памяти, внутренней памяти
отводится роль первого уровня L1, а внешней - второго L2. емкость L2
обычно на порядок и более выше, чем L1, а быстродействие и стоимость ниже.
Память второго уровня также строится обычно как статическое ОЗУ. Емкость ее
может составлять от 256 Кбайт до 1 Мбайта и технически реализуется как в
виде отдельной микросхемы, однако может размещаться и на одном кристалле с
процессором.
Самые современные процессоры от крупнейших производителей оснащаются
сегодня кэш-памятью емкостью у Intel Pentium 4 на ядре Northwood - 512
Кбайт кэш-памяти L2, а процессоры Prescott будут выпускаться по 0,09-
микронной технологии и получат кэш-память второго уровня удвоенного объема,
который составит 1 Мбайт. Intel продолжает широко рекламировать свой
"экстремальный" игровой процессор Pentium 4 Extreme Edition на основе
модифицированного серверного ядра Gallatin с тактовой частотой 3,40 ГГц и
кэш-памятью третьего уровня объемом 2 Мбайта. Она дополняет стандартный
нортвудовский кэш L2 512 Кбайт и тоже работает на частоте ядра процессора
(правда, с большей раза в два латентностью). Таким образом, в сумме новый
Pentium 4 Extreme Edition имеет кэш-память объемом 2,5 Мбайт.
Дополнительная кэш-память третьего уровня ведет начало от серверных
процессоров Xeon MP на 0,13-микронном ядре Gallatin и не имеет ничего
общего с грядущим 90-нанометровым Prescott, однако этот кристалл (ядро) все
же немного переработали с целью поддержки системной шины 800 МГц,
уменьшения энергопотребления и др. и упаковали в стандартный корпус от
текущих Pentium 4.
В свою очередь AMD Athlon 64 и AMD
Opteron работающие на более высокой частоте 2200 МГц, производятся по 0,13-
микронной технологии (SOI) и содержат 105,9 млн. транзисторов и отличаются
от предшествующих Athlon XP новым ядром с 64-битными возможностями
вычислений (наряду с улучшенными 32-битными на базе прежнего ядра Athlon
XP), кэш-памятью второго уровня объемом 1 Мбайт (причем кэш у Атлонов
инклюзивный, то есть полный объем с учетом 128 Кбайт L1 составляет 1152
Кбайт).
При доступе к памяти, ЦП сначала обращается к кэш-памяти первого уровня.
При промахе производится обращение к кэш-памяти второго уровня. Если
информация отсутствует и в L2, производится обращение к ОП, и
соответствующий блок заносится сначала в L2, а затем и в L1. Благодаря
такой процедуре, часто запрашиваемая информация может быть легко
восстановлена из кэш-памяти второго уровня.
Потенциальная экономия за счет применения L2 зависит от вероятности
попаданий как в L1, так и L2. Однако, опыт Intel и AMD показывает, что
использование кэш-памяти второго уровня существенно улучшает
производительность. Именно поэтому во всех проанонсированых производителями
новейших версиях процессоров применяется двухуровневая и даже трехуровневая
организация кэш-памяти.
Некоторые данные по популярным и новейшим процессорам от Intel и AMD:
Pentium III
Процессор Intel® Pentium® III - процессор архитектуры P6, включает в
себя: динамическое исполнение команд, системную шину с множественными
транзакциями и технологию Intel MMX™ для обработки данных мультимедиа.
Технология изготовления с разрешающей способностью 0.25 микрон позволяет
разместить на кристалле более 9.5 миллионов транзисторов.
Процессор содержит 32 Kб неблокируемой кэш-памяти первого уровня
(16Кб/16Кб) и унифицированную неблокируемую кэш-память второго уровня
емкостью 512 Кб, функционирующую на вдвое меньшей частоте, чем ядро.
Процессор Intel® Pentium® III поддерживает кэширование памяти с объемом
адресного пространства 4 Гб, и позволяет создавать масштабируемые системы с
двумя процессорами и физической памятью объемом до 64 Гб.
Pentium IV
Процессор Pentium 4 устанавливает новый уровень производительности
высокомощных микропроцессоров.
- Системная шина с частотой 800 МГц: 3,06 ГГц, 2,80 ГГц, 2,66 ГГц, 2,53
ГГц, 2,40B ГГц, 2,26 ГГц
- Технология гиперконвейерной обработки
- Механизм ускоренной обработки команд
- Кэш-память первого уровня с отслеживанием исполнения команд
- Кэш-память с улучшенной передачей данных
- Улучшенная система динамического исполнения команд
- Улучшенный блок вычислений с плавающей запятой и обработки мультимедиа
- Набор команд потоковых SIMD-расширений 2.
- У Intel Pentium 4 на ядре Northwood - 512 Кбайт кэш-памяти L2.
AMD-K6®-III
Процессор AMD-K6®-III, кодовое имя Sharptooth, в нем задействована
встроенная быстродействующая кэш-память второго уровня (L2). В процессорный
кристалл интегрированно 256 Кб кэш-памяти второго уровня, работающей на
полной тактовой частоте процессора.
Процессор AMD-K6®-III содержит 21.3 миллиона транзисторов и производится
по 0.25-микронной технологии на тактовые частоты 350, 380, 400 и 450 МГц.
Объем кэш-памяти первого уровня (L1), как у всего семейства K6, равен
64Кб. Процессор AMD-K6®-III можно устанавливать в те же системные платы
Super7™, что и AMD-K6®-2, при этом находящаяся на системной плате внешняя
кэш-память 2 уровня превращается в кэш-память 3 уровня (L3), с которой
процессор может общаться с внешней частотой 100 МГц.
AMD Athlon.
В настоящее время процессор AMD Athlon является самым быстрым процессором
в мире. Процессор имеет следующие особенности:
Микроархитектура: Особенность процессора AMD Atlon™ - это девятипоточная
суперскалярная архитектура оптимизованная для высоких частот. AMD Athlon™
содержит девять исполняемых потоков: три для адресных операций, три для
целочисленных вычислений, и три для выполнения команд x87 .
Архитектура кэш-памяти: AMD Athlon™ имеет наибольший для платформ x86 кэш
L1 (128KB) - в четыре раза превосходящий L1 кэш процессора Pentium III
(32KB). AMD Athlon™ также включает высокоскоростной, 64-битный контроллер
кэш памяти второго уровня (L2), поддерживающий объем кэш-памяти второго
уровня от 512Kб до 8Mб.
Сводная таблица по объемам, принципам организации и тактовым частотам кэш-
памяти у процессоров от Intel и AMD:
[pic]
Сравнение некоторых новинок от Intel и AMD:
По утилитам у Pentium 4 Extreme Edition четко видна кэш-память третьего
уровня объемом 2 Мбайт, хотя на месте и все прежние атрибуты Northwood.
Аналогичная информация показана для Athlon 64. Интересно, что у нового
Pentium 4 меньший степпинг, нежели у последних Northwood, — 5 против 9. По
графику теста латентности памяти для Pentium 4 Extreme Edition можно
заключить, что граница кэш-памяти L3 лежит на 2 Мбайт, L2 — на 512 кбайт.
Итак, для двух новых процессоров Intel и AMD характерна прежде всего
огромная кэш-память, которая в конце концов , и должна поднять
производительность каждого из них.
Сравним процессоры:
- AMD Athlon 64 FX-51 (тактовая частота 2200 МГц).
- AMD Athlon XP 3200+ (частота 2200 МГц, FSB 400 МГц).
- Pentium 4 (Northwood) с частотой 3,2 ГГц (FSB 800 МГц).
- Pentium 4 Extreme Edition c частотой 3,2 ГГц (FSB 800 МГц).
В данном случае абсолютное сравнение частот процессоров лишено смысла,
поскольку их микроархитектуры существенно различаются ( и даже преследуют
разные цели): в Pentium 4 производительность должна обеспечиваться
преимущественно высокой тактовой частотой (для этого и увеличили до
двадцати стадий вычислительный конвейер), а в Athlon упор делается на
другие особенности, порой в ущерб тактовой частоте.
Разные подходы в микроархитектуре не позволяют адекватно сравнивать
процессоры на одинаковой тактовой частоте.
И пример тому — разный предел частот при одинаковых технологических
нормах производства: для технологии 0,13 мкм массовым пределом ядра Pentium
4 является частота 3,2–3,4 ГГц, а в Athlon — 2,2–2,4 ГГц. Поэтому
корректнее сравнивать процессоры по пределу их частоты для той или иной
технологии производства — в данном случае 3,2 и 2,2 ГГц.
По полосе пропускания двухканальной памяти впереди, безусловно, процессор
AMD.
Хотя Пентиумы отстают от него заметно меньше, чем Athlon XP 3200+ (все
они используют двухканальную DDR400). Athlon 64 FX ближе всех подошел к
теоретическому пределом 6,4 Гбайт/с — на 86%, Пентиумы показывают примерно
три четверти в штатных режимах работы (в режимах ускорения чипсета/памяти
эффективность возрастает до более чем 80%), а Athlon XP утилизирует менее
половины (из-за узкой системной шины). По скорости чтения памяти Pentium 4
Extreme Edition почти не отличается от Northwood (небольшое падение можно
связать с недостатками метода измерения — потоки немного «застревают» в
большом кэше L3), а Athlon 64 FX и тут вне досягаемости. Зато по скорости
записи в память Pentium 4 Extreme Edition на голову опережает всех, включая
Athlon 64 FX. Видимо, благодаря именно хорошему и «большому» кэшированию.
Зато по латентности памяти Athlon 64 FX показывает просто фантастические
результаты — всего 56 нс. Интересно также, что строго синхронный чипсет
NVIDIA nForce2 обеспечивает порой лучшую латентность, чем Intel 875P.
Вместе с тем, у чипсетов Intel 875/865 может быть латентность в районе 66
нс — если они работают в специальных (нештатных) низколатентных режимах .
Зачем увеличивать кэш ?
Первичная причина увеличения объема встроенного кэша может заключаться в
том, что кэш-память в современных процессорах работает на той же скорости,
что и сам процессор. Частота процессора в этом случае никак не меньше 3200
MГц. Больший объем кэша позволяет процессору держать большие части кода
готовыми к выполнению. Такая архитектура процессоров сфокусирована на
уменьшении задержек, связанных с простоем процессора в ожидании данных.
Современные программы, в том числе игровые, используют большие части кода,
который необходимо извлекать из системной памяти по первому требованию
процессора. Уменьшение промежутков времени, уходящих на передачу данных от
памяти к процессору, - это надежный метод увеличения производительности
приложений, требующих интенсивного взаимодействия с памятью. Кэш L3 имеет
немного более высокое время ожидания, чем L 1 и 2, это вполне естественно.
Хоть он и медленнее, но все-таки он значительно более быстрый, чем обычная
память. Не все приложения выигрывают от увеличения объема или скорости кэш-
памяти. Это сильно зависит от природы приложения.
Если большой объем встроенного кэша - это хорошо, тогда что же удерживало
Intel и AMD от этой стратегии ранее? Простым ответом является высокая
себестоимость такого решения. Резервирование пространства для кэша очень
дорого. Стандартный 3.2GHz Northwood содержит 55 миллионов транзисторов.
Добавляя 2048 КБ кэша L3, Intel идет на увеличение количества транзисторов
до 167 миллионов. Простой математический расчет покажет нам, что EE - один
из самых дорогих процессоров.
Сайт AnandTech провел сравнительное тестирование двух систем, каждая из
которых содержала два процессора – Intel Xeon 3,6 ГГц в одном случае и AMD
Opteron 250 (2,4 ГГц) – в другом. Тестирование проводилось для приложений
ColdFusion MX 6.1, PHP 4.3.9, и Microsoft .NET 1.1. Конфигурации выглядели
следующим образом:
AMD
- Dual Opteron 250;
- 2 ГБ DDR PC3200 (Kingston KRX3200AK2);
- системная плата Tyan K8W;
- ОС Windows 2003 Server Web Edition (32 бит);
- 1 жесткий IDE 40 ГБ 7200 rpm, кэш 8 МБ
Intel
- Dual Xeon 3.6 ГГц;
- 2 ГБ DDR2;
- материнская плата Intel SE7520AF2;
- ОС Windows 2003 Server Web Edition (32 бит);
- 1 жесткий IDE 40 ГБ 7200 rpm, кэш 8 МБ
На приложениях ColdFusion и PHP, не оптимизированных под ту или иную
архитектуру, чуть быстрее (2,5-3%) оказались Opteron’ы, зато тест с .NET
продемонстрировал последовательную приверженность Microsoft платформе
Intel, что позволило паре Xeon’ов вырваться вперед на 8%. Вывод вполне
очевиден: используя ПО Microsoft для веб-приложений, есть смысл выбрать
процессоры Intel, в других случаях несколько лучшим выбором будет AMD.
Самые свежие новости от ведущих производителей процессоров(октябрь
2004г):
Американская компания AMD официально представила новые 64-разрядные
процессоры для настольных компьютеров Athlon 64 FX-55 и Athlon 64 4000+.
Чипы изготавливаются по нормам 130-нанометровой технологии и оснащаются 1
Мб кэш-памяти второго уровня. Как отмечается в пресс-релизе, кристаллы
Athlon 64 FX-55 ориентированы на использование, прежде всего, в мощных
мультимедийных системах, тогда как процессоры Athlon 64 4000+
позиционируются в качестве базы для создания решений бизнес-класса.
Процессор Athlon 64 FX-55 работает на тактовой частоте 2,6 ГГц, тактовая
частота чипов Athlon 64 4000+ составляет 2,4 ГГц.
Чипы Athlon 64 FX-55 и Athlon 64 4000+ позволяют работать как со
стандартными 32-разрядными приложениями, так и с 64-битными программами.
Кристаллы поддерживают технологию Cool’n’Quiet, предназначенную для
снижения уровня шума при работе компьютера, а также антивирусную защиту EVP
(Enhanced Virus Protection) для работы которой потребуется операционная
система Microsoft Windows XP Service Pack 2 или Windows XP Media Center
Edition 2005.
О намерении выпускать компьютеры на базе представленных процессоров
объявили такие известные производители как Alienware, Voodoo, Hypersonic PC
Systems, Shuttle, Systemax, Totally Awesome, Velocity Micro, Vicious PC,
Falcon Northwest и некоторые другие. Поставки процессоров уже начались.
Стали известны очередные подробности о планах Intel. Так, прояснилась
ситуация с выходом двухъядерных процессоров Smithfield, которые будут
объединять в себе два 0,09 мкм ядра, каждое из которых будет иметь 1 Мб
кэша второго уровня. Таким образом, общая кэш-память будет составлять 2 Мб.
Процессоры будут иметь поддержку не только антивирусной технологии Intel
EDB (Execute Disable Bit, бит защиты от выполнения), но 64-битные
расширения EM64T. Их выход планируется на третий квартал 2005 года.
Модельный ряд процессоров Smithfield будет представлен тремя моделями:
x20 – частота 2,8 ГГц, 2 Мб кэша, шина 800МГц, LGA 775, поддержка XD и
EM64T;
x30 – частота 3,0 ГГц, 2 Мб кэша, шина 800МГц, LGA 775, поддержка XD и
EM64T и Enhanced SpeedStep;
x40 – частота 3,2 ГГц, 2 Мб кэша, шина 800МГц, LGA 775, поддержка XD и
EM64T и Enhanced SpeedStep;
Примечательно, что только старшие модели будут иметь поддержку технологии
Enhanced SpeedStep, позволяющие динамически менять частоту процессора в
зависимости от выполняемой задачи.
Также немного прояснилась ситуация с выходом процессоров Intel Pentium
6XX. Да, они появятся в первом квартале следующего года, но массовых
поставок следует ожидать не ранее второй четверти 2005 г. Процессоры будут
иметь 2Мб кэша второго уровня и шину 800МГц.
Каждое ядро двуядерных процессоров AMD Opteron и Intel Montecito, которые
должны появиться на рынке в 2005 году, будет иметь свою собственную кэш-
память. Это следует из заявления Камерона Макнэйри, исследователя
корпорации Intel, и Мариуса Эверса, сотрудника AMD.
Использование нескольких ядер в одном процессоре позволяет повысить
вычислительную мощность чипа при одновременном ограничении потребляемой им
энергии. Ранее предполагалось, что кристаллы Intel Itanium нового поколения
(кодовое название Montecito) получат 24 Мб общей кэш-памяти. Теоретически,
наличие единого кэша увеличивает объем данных, к которым может обращаться
процессорное ядро. Однако разделение кэшей существенно упрощает работу по
проектированию кристаллов и, соответственно, сокращает время, необходимое
для вывода конечных продуктов на рынок.
Вероятнее всего, каждое ядро Montecito будет оснащено 1 Мб кэша второго
уровня и 12 Мб кэша третьего уровня. Впоследствии эти кэши могут быть
объединены. Аналогично намерена поступить и компания AMD.
Следует заметить, что раздельные кэши для различных ядер использует и
компания Sun в своих чипах UltraSparc IV.
Выводы.
Анализ изложенного выше материала позволяет сделать заключение, что в
соответствии с каноническими теориями, современные производители Intel и
AMD широко используют кэш-память при построении своих новейших процессоров.
Во многом, их превосходные характеристики по быстродействию достигаются
именно благодаря применению кэш-памяти второго и даже третьего уровня. Этот
факт подтверждает теоретические выкладки Гарвардского университета о том,
что ввиду действия принципа локальности информации в современных
компьютерах применение кэш-памяти смешанного типа позволяет добиться
превосходных результатов в производительности процессоров и снижает частоту
необходимых обращений к основной памяти.
Налицо широкие перспективы дальнейшего применения кэш-памяти в машинах
нового поколения, однако существующая проблематика невозможности
бесконечного увеличения кэша, а также высокая себестоимость изготовления
кэша на одном кристалле с процессором, ставит перед конструкторами вопросы
о некоем качественном, а не количественном видоизменении или скачке в
принципах, либо огранизации кэш-памяти в процессорах будущего.
К сожалению, никакой справочной или рекламной информации об использовании
дисковой кэш-памяти от Intel и AMD обнаружить не удалось, поэтому данному
подразделу в работе не уделено достаточного внимания.