ММХ-революция в микропроцессорной эволюции

Архив

   Новый процессор, выпускаемый в четырех модификациях, представляет собой наиболее производительный из всех имеющихся на сегодня процессоров Pentium. Для настольных ПК, ориентированных на сегмент рынка потребительских товаров, процессоры выпускаются с рабочими частотами 166 и 200 МГц, а для hi-end ноутбуков разработаны процессоры с тактовыми частотами 150 и 166 МГц. На это обстоятельство наблюдатели обращают самое пристальное внимание - впервые за свою историю корпорация представляет "ноутбучные" процессоры одновременно с решениями для настольных систем.

   Технология
   По мнению корпорации анонсированная в марте прошлого года технология MMX представляет собой наиболее существенное улучшение архитектуры процессоров Intel за последние 10 лет, с момента появления 32-х разрядного Intel386. Разработка этой технологии началась около пяти лет назад в ответ на быстрое развитие вычислительных систем, связанных с обработкой различных видов информации. Были проведены исследования широкого круга программ для обработки изображений, MPEG видео, синтеза музыки, сжатия речи и ее распознавания, игровых, ориентированных на видеоконференции и многих других. В них выделялись подпрограммы, наиболее активно эксплуатирующие вычислительные мощности. Затем, они были тщательно проанализированы. В результате такого анализа было выявлено то общее, что необходимо для эффективного выполнения различных категорий программ.

   Основой MMX является архитектура SIMD (Single Instraction Multiply Data - "одна инструкция над многими данными"). Суть ее состоит в том, что данные поступают в процессор в виде 64-битных пакетов, которые обрабатываются одной командой. Кроме того логика процессора пополнилась 57 новыми инструкциями, повышающими производительность при выполнении наиболее типичных циклов, характерных для приложений, использующих большое количество аудиовизуальной информации.

   Восемь 64-разрядных регистров MMX физически используют те же регистры, что и операции с плавающей точкой. С одной стороны подобный шаг обеспечивает полную совместимость с предшествующей архитектурой Intel и, как следствие, полную совместимость с широко используемыми операционными системами и прикладным программным обеспечением. С другой стороны на переключение с выполнения ММХ-инструкций, на действия с плавающей запятой процессору требуется 50 тактов, что рассматривается критиками как существенный минус архитектуры. Однако Intel с этим категорически не соглашается, утверждая, что подобное решение оптимально и удовлетворяет производителей как программного, так и аппаратного обеспечения.

Вот как прокомментировал проблему потери 50 тактов при перключении на операции с плавающей точкой Всеволод Предтеченский, инженер по применениям продукции московского представительства Intel: "Задержка в 50 тактов при преключении контекста между командами плавающей арифметики и ММХ на 200МГц процессоре Пентиум составляет 0.005мкс*50=0.25мкс. При типовой длительности одного фрагмента (time slice) для одной задачи в 20мс (имеются в виду многозадачные ОС класса WindowsNT) суммарные потери времени для двух переключений на фрагмент составят 2*0.25мкс=0.5мкс, или менее 0.025% (0.0000005/0.02*100%=0.025%). Это время много меньше затрачиваемого операционной системой на сохранение рабочих областей при переключении задач (сотни и тысячи команд обычного процессора). Даже если операционная система не будет делать ничего кроме переключения задач, переключение между операциями ММХ и плавающей арифметики не повлияет сколь-нибудь существенно на этот процесс. Таким образом, даже в мультизадачной ОС от использования ММХ-инструкций может быть только выигрыш".

   Новые процессоры разработаны на основе созданной в Intel улучшенной 0,35-микронной технологии, которая позволяет получить более высокую производительность при меньшем потреблении мощности. Процессоры содержат по 4,5 млн. транзисторов и используют два уровня напряжения питания. Для совместимости с существующими компонентами процессор работают при напряжении 3,3 В, но ядро процессора в версии для настольных ПК работает при напряжении 2,8 В, а в версии для портативных ПК - при напряжении 2,45В. Работа ядра при пониженном напряжении позволяет снизить мощность рассеяния у новых процессоров до уровня их предшественников без технологии ММХ. При этом максимальное рассеяние мощности в случае с процессором, используемым в настольных ПК, составляет 15,7 Вт., а для процессора, используемого в портативных ПК - 7,8 Вт. Так что категорически не следует устанавливать ММХ-процессоры в старые, неприспособленные для них материнские платы! Эксперты полагают, что расплата наступит не сразу, но в итоге устойчиво процессоры работать не будут, при этом нагрев будет измеряться просто недопустимыми величинами, что в конце концов приведет к неминуемой аварии. Поэтому остается ждать процессоров Pentium Overdrive, выполненных по новой технологии и снабженных преобразователями напряжения, выпуск которых начнется уже в первой половине текущего года.

   Кроме MMX-новшеств, процессор имеет ряд других архитектурных улучшений. К ним относятся удвоенный объем размещенной на кристалле кэш-памяти, равной теперь 32 Кб и более эффективное предсказание условных переходов, что позволило повысить производительность (по результатам стандартных тестов).

   Вот лишь несколько цифр. Рейтинги iCOMP Index версии 2.0 для десктопных процессоров с частотой 200 и 166 МГц равны, соответственно, 182 и 160 единицам. Результаты одного из основных промышленных тестов SPEC CPU95 для процессора с тактовой частотой 200 МГц дали результаты 6,41 для SPECint95 и 4,66 для SPECfp95. При тестировании процессора с тактовой частотой 166 Мгц были, соответственно, достигнуты показатели 5,59 для SPECint95 и 4,30 для SPECfp95. А с учетом кодов ММХ, новый процессор демонстрирует увеличение производительности на 60% по сравнению с процессором Pentium с той же тактовой частотой, но без технологии MMX. Эти цифры были получены на мультимедийном тесте Intel Media Benchmark (http://www.intel.com/procs/perf/mmx/imb.htm), однако сравнить производительность "ММХ-составляющих" процессоров можно и при помощи Norton Media Benchmark от компании Symantec.

Производительность процессора Pentium. для мобильных применений при выполнении Intel Мультимедиа Benchmark

Производительность процессоров Pentium., для мобильных применений, при выполнении теста Ziff-Davis CPUmark32*

Производительность процессоров Pentium., для мобильных применений, при выполнении теста WinMark 96*

Рейтинги iCOMP Index 2.0 для процессоров Pentium корпорации Intel

Производительность процессоров Pentium корпорации Intel с кэшем второго уровня 512 Кб при выполнении эталонного теста SPECint95 под ОС UNIX*.

Производительность процессоров Pentium корпорации Intel с кэшем второго уровня 512 Кб при выполнении эталонного теста SPECfp95 под ОС UNIX*.

Производительность процессоров Pentium. корпорации Intel для теста Norton* Media Benchmark

Производительность процессоров Pentium. корпорации Intel для Intel Media Benchmark

Производительность процессоров Pentium. корпорации Intel для теста Norton SI32*

Производительность процессоров Pentium. корпорации Intel для теста Norton SI16*

Производительность процессоров Pentium. корпорации Intel для SYSmark32 в среде Windows 95*

Производительность процессоров Pentium. корпорации Intel для SYSmark32 в среде Windows ТЕ 3.51*

Производительность процессоров Pentium. корпорации Intel для SYSmark32 в среде Windows NT 4.0* SYSMARK ДЛЯ WINDOWS NT

Производительность процессоров Pentium. корпорации Intel по тесту SYSmark* for Windows NT* Тест работает под Windows NT 3.51

Производительность процессоров Pentium. корпорации Intel для теста SYSmark95* для Windows for Workgroups

О ценах. Объявленные Intel цены при поставке партиями не менее 1000 штук достаточно невысоки. Стоимость процессоров Pentium с технологией MMX с тактовыми частотами 166 и 200 МГц для настольных ПК, выполненных в керамических или пластиковых корпусах с матричным расположением контактов (PPGA - plastic pin grid array), составляет, соответственно, $407 и $550. Процессоры Pentium MMX с тактовыми частотами 150 и 166 МГц, предназначенные для использования в портативных ПК и в корпусах PPGA или поставляемые в бескорпусном исполнении на ленточном носителе (Tape Carrier Packaging), стоят, соответственно, $443 и $550. !!!!!!!! Не перепутаны ли цены? - Д.В. Проверить!!!    Таким образом создается довольно любопытная ситуация. Стоимость MMX-процессоров для настольных ПК находится на уровне старших моделей обычных Pentium при гораздо более высокой производительности (см. графики). В результате корпорация Intel сама себе создала своеобразную "вилку" - выпуск старших моделей Pentium никто прекращать не собирается, а вероятность того, что пользователь предпочтет гораздо более производительную систему практически за те же деньги очень высока.    Так что, похоже, в ближайшее время следует ожидать начала снижения цен на процессоры Pentium (интересно, что как поведут себя AMD и Cyrix), тем более, что по словам Алексея Палладина, менеджера по техническому маркетингу Intel в странах СНГ и Балтии, к концу 1997 года все основные производственные мощности корпорации будут брошены на производство процессоров с ММХ-технологией.    Программное обеспечение    Несмотря на то, что за счет улучшений в архитектуре новые процессоры гораздо быстрее своих "старших товарищей" даже при работе со стандартными офисными приложениями, наибольшая эффективность достигается при использовании программного обеспечения, работающего с использованием ММХ-инструкций. Использование специализированных приложений позволяет обеспечить качественные улучшения в зависимости от типа приложения и степени использования новых инструкций разработчиком ПО.    Intel примерно полтора года назад начала работу с софтверными фирмами, предоставив в их распоряжение данные по ММХ-технологии. В итоге огромное количество ведущих производителей ПО уже объявило о поддержке новых процессоров, а многие с начала января приступили к продаже оптимизированных под MMX систем. Microsoft обещает встроить поддержку ММХ в грядущую Windows97, а из известных российских фирм, поддерживающих данную компанию, можно назвать STOIK Software, BIT Software и Nikita, ускоренными темпами внедряющие эту технологию в новые версии своих продуктов.    Пока на рынке существуют ограниченное число программ, отимизированные под ММХ-процессор. Кстати, некоторые из них входят в своеобразный bundle, поставляемый с компьютерами на новых процессорах. Это Ultimate Human Body 2.0 (анатомическая энциклопедия от Dorling Kindersley), The Third Dimension (любопытная трехмерная игрушка от компании Davidson & Associates, Inc.), космический конструктор от фирмы Maris Multimedia под названием Space Station Simulator (кстати, созданный усилиями российских программистов) и несколько других. Некоторые из этих программ могут работать и на обычных процессорах, однако использование ММХ - технологии не только позволяет в большей степени "насладиться богатством мультимедиа", но и высвободить ресурсы центрального процессора для выполнения параллельных задач. Например, для общения практически "вживую" - оптимизированная под ММХ Интеловская система проведения видеоконференций позволяет осуществлять видеоконференции по обычным аналоговым телефонным линиям.    Новый логотип    В честь новой технологии Intel изменила логотип. Теперь системы, созданные на основе микропроцессоров с технологией MMX, можно будет опознать по наличию треугольной "шляпки" в верхнем левом углу эмблемы "Intel Inside, Pentium processor". Этот логотип лицензирован всеми производителями систем - участниками программы Intel Inside, а раскрашенная в цвета радуги "шляпа" с надписью "MMX" должна, по видимому, символизировать расширенные возможности как компьютера, так и программного обеспечения, использующего новую технологию.    Российские реализации    Одновременно с Intel о своих решениях на базе нового процессора объявили около 50 компаний - производителей ПК. Пожалуй, в самом выгодном положении здесь оказались local name. В то время, как многие "сильные мира сего" лишь заявили о своей готовности поставить на конвейер новые модели (причем, опять же не совсем ясно, когда они доберутся до России), местные сборщики уже наладили выпуск своих изделий. Разумеется, ни о каком сравнении производительности не может идти и речи - многие из компьютеров "красной" сборки суть, не более чем конструкторы на базе нового процессора, да плат, построенных на чипсетах 430VX и 430HX. И тем не менее, кроме оперативности, отечественные производители снова выиграли в цене. Базовая стоимость компьютеров на Pentium 200 MMX не превышает отметки $1800, и, несомненно, будет снижаться.    В отличие от прошлых лет, Intel не будет пассивна в отношении рекламы в средствах массовой информации. Так, уже с февраля на российском телевидении появятся два рекламных ролика, пропагандирующие достоинства нового процессора.    А в целом остается ждять появления массового программного обеспечения, оптимизированного под Pentium. процессор с MMX. техноглогией. Иначе особого выигрыша ждать не придется. © ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2024 При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.