Конец главы

Использование географических названий в качестве торговых марок или кодовых имен вполне в американской традиции. На память сразу приходят автомобиль Chevrolet Tahoe (озеро на границе штатов Невада и Калифорния) или сигареты Salem (столица штата Орегон, название которой является англизированной формой еврейского слова "shalom" - "мир"). Как правило, они редко несут конкретную смысловую нагрузку. С нами, европейцами, привыкшими к тому, что название часто отражает назначение или основные свойства предмета (например, BMW 318i), подобная "географическая практика" иногда играет злую шутку. Например, фирма Intel на период проектирования и подготовки производства дает своим процессорам рабочие названия по карте Северной Америки: Klamath, Deschutes, Katmai, Tualatin, Merced, Northwood и т. п. И когда появилась первая и весьма скупая информация о дальнейшем развитии семейства Pentium III - процессоре Coppermine (буквально - "медный рудник"), некоторые обозреватели допустили невольную ошибку и заключили, что Intel уже переходит (вдогонку за IBM и почти синхронно с AMD) на использование медных соединений в своих процессорах. На заявления официальных представителей фирмы о том, что Intel считает применение медных соединений целесообразным только при проектных нормах 0,13 мкм и менее (то есть не ранее 2001 года), особого внимания не обратили. И зря. Coppermine с проектными нормами 0,18 мкм, как и было объявлено, изготовлен по классической "алюминиевой" технологии. А один домысел влечет за собой другой. Раз гипотеза не оправдалась, решили обозреватели, значит, не сама гипотеза была ошибочной, а фирма Intel не смогла освоить "медную технологию". Вот так одно яркое слово может запросто перевесить здравый смысл. Самое забавное заключается в том, что река Coppermine на севере Канады получила свое название совсем не потому, что на ее берегах когда-то добывали медь. Просто в этом районе обитало (и обитает до сих пор в одноименном с рекой городке) некое эскимосское племя, представители которого имеют характерный "медный" оттенок кожи.

Последние несколько месяцев у всех на устах кодовое наименование очередного процессора от Intel - "Willamette". Это слово уже не навевает особых ассоциаций. Однако за именем совсем маленькой речушки (в 2,5 раза короче, чем Coppermine!) скрывается весьма и весьма серьезное содержание. Впрочем, о Willamette можно забыть. 28 июня новый процессор от Intel заранее приобрел свой рыночный товарный знак - "Pentium 4", а в конце этого года уже появятся первые системы на его основе.

Willamette, процессор седьмого поколения (P7) от Intel, видимо, последняя серьезная модернизация архитектуры IA-32 перед тем, как она уступит место архитектуре IA-64, первый представитель которой - 64-разрядный процессор Itanium (а это уже восьмое поколение, Р8) - выходит практически одновременно с Pentium 4. Конечно, будет еще и серверный вариант процессора Pentium 4 под кодовым наименованием "Foster", и P7 по технологии 0,13 мкм - Northwood, однако ожидаемые в них изменения не столь значительны по сравнению с родоначальником семейства. На рынке Р7 будет напрямую конкурировать с высокопроизводительными вариантами процессора Athlon от AMD. Несколько позже, если по тем или иным причинам переход отрасли на IA-64 задержится и 32-разрядным процессорам еще будет принадлежать заметная доля рынка, семейству процессоров Р7 придется держать удар 32/64-разрядного процессора AMD SledgeHammer (К8). То есть задача, поставленная перед проектировщиками Willamette, - обеспечить конкурентоспособность процессора в течение как минимум полутора-двух лет была весьма трудной. Возглавил эту работу Гленн Хинтон (Glenn Hinton), член совета директоров Intel и главный архитектор Willamette.

В результате процессор получился не совсем обычным, с большим количеством нововведений. Ключевыми особенностями Pentium 4 являются: корпусировка PGA-423 (Plastic Grid Array c 423 контактами) под новый Socket-423; системная шина с тактовой частотой 200 (100х2), 266 (133х2), 400 (100х4) или 533 (133х4) МГц; новый суперскалярный конвейер длиной двадцать стадий; развитые алгоритмы предсказания переходов; кэш с упорядочиванием инструкций (Trace Cache); механизм динамического исполнения команд (Advanced Dynamic Execution); блок арифметико-логических операций (ALU) c "двойным возбуждением" и новый набор команд SSE2 (Streaming SIMD Extensions 2) или, как раньше его называли, WPNI (Willamette Processor New Instructions). Вся совокупность архитектурных и технологических изысков Pentium 4 будет продвигаться на рынке под собственным наименованием NetBurst (буквально - "ускоритель сети").

Увеличение числа контактов корпуса Pentium 4 по сравнению с Pentium III на 53 штуки (423 против 370) сразу вызвало предположение, что Р7 будет иметь 128-разрядную системную шину. Шина действительно 128-разрядная, но с 64-битным доступом. Лишние контакты потребовались для дополнительных цепей питания и заземления. Такое решение значительно повышает как стабильность работы на высоких частотах процессора в целом, так и высокоскоростной системной шины в частности. Кстати, через полгода-год после выпуска планируется выпускать наиболее производительные модели Pentium 4 в корпусах mPGA с еще большим числом выводов, а именно 479. Соответственно, появится и новая "розетка" под процессор - Socket-479. А Foster вообще будет выпускаться под Socket-603.

Скорее всего, первые варианты Pentium 4 сразу будут использовать системную шину 400 МГц (100х4), обычно называемую Quad Pumped Bus. Сама по себе тактовая частота шины остается на уровне 100 МГц, однако, используя механизм, подобный реализованному в шине AGP 4x (так называемое четырехкратное возбуждение), удается за один такт передавать в четыре раза больше данных. Пропускная способность новой системной шины составит около 3,2 Гбайт/с, что, видимо, позволит раскрыть потенциал памяти типа DR (Direct Rambus) DRAM, пропускная способность которой в двухканальном варианте составляет как раз те самые 3,2 Гбайт/с. И пока не совсем ясно, в каких случаях будут использоваться частоты системной шины 200, 266 и 533 МГц, поддержка которых реализована в выпускаемом специально для Pentium 4 чипсете i850 (Tehama).

Наибольший разброс оценок вызывает суперскалярный гиперконвейер (HyperPipeline) Pentium 4 длиной в беспрецедентные для микропроцессорной техники двадцать стадий. В частности, у Pentium III конвейер состоит всего из десяти стадий. С одной стороны, более длинный конвейер позволяет упростить аппаратную реализацию каждой стадии (меньше вентилей), а значит, уменьшить время ее исполнения. Это создает хорошие предпосылки для повышения тактовой частоты процессора. С другой стороны, при большом количестве неправильно предсказанных переходов длинный конвейер может привести к заметному снижению производительности.

На предсказании переходов стоит остановиться подробнее. Современные процессоры очень многие инструкции стараются выполнить задолго до того, как те могут понадобиться. Однако код программы не состоит только из последовательных команд, время от времени нужно произвести переход для выполнения совсем другого участка кода. Если переход не предсказан или предсказан неправильно, конвейер будет часто останавливаться, его содержимое - сбрасываться, и весь процесс - начинаться заново. Поэтому очень важна эффективность алгоритмов предсказания переходов. В процессорах Pentium III переходы предсказываются правильно с 90-процентной вероятностью. Соответствующий алгоритм в Pentium 4 будет еще эффективнее, так как включает в себя все последние достижения в этой области.