Предположительные характеристики процессоров будущего

На сегодняшний день в мире процессоров властвуют Pentium 4 и Athlon 64. Но не за горами появление чипов нового поколения. Чего же ждать от Intel и AMD?

Информация о разработке преемника существующего решения AMD - ядра K9 - впервые появилась в 2003 году. На сегодняшний день почти доподлинно известно, что:

• K9 будет традиционным x86-процессором, с набором инструкций AMD64, поддержкой виртуализации и технологии безопасности LaGrande.
• K9 будет многоядерным CPU; вероятно, с общим для ядер L2-кэшем.
• K9 будет работать с двухканальной оперативной памятью DDR-II. При этом возможно, что предназначенные для многопроцессорных систем K9 будут выпускаться в нескольких вариантах - с интегрированным контроллером памяти и без него: вариант без ИКП будет дешевле. Более того, возможен и обратный вариант: покупка относительно дешевого контроллера памяти без процессора. Скажем, можно будет установить в 4P-материнскую плату один процессор с ИКП и три дешевых модуля ИКП - получится поддержка очень большого объема оперативной памяти (например, 64 Гбайт) задешево. Естественно, что устанавливаться все эти "разновидности" и "контроллеры" будут в один и тот же стандартный сокет.
• Число линков HyperTransport в K9 увеличат (вероятно, до пяти), что позволит легко создавать на основе K9 более чем восьмипроцессорные системы и повысит производительность четырех- и восьмипроцессорных серверов.
• Количество исполняемых за такт инструкций - больше трех.
• Удвоенное количество блоков FADD и FMUL позволит удвоить производительность при вычислениях в SSE2 с плавающей точкой.

Интересные, но маловероятные слухи говорят также о том, что в K9 появится:

• Одновременная поддержка до восьми спекулятивных ветвлений, позволяющая, как в процессоре Itanium, одновременно просчитывать несколько ветвей программного кода, избегая таким образом полного сброса конвейера при ошибке предсказания перехода.
• Введение трех специальных блоков SSE в дополнение к трем существующим блокам ALU и трем блокам FPU.
• Поддержка кэш-памяти третьего уровня (L3).
• HyperTransport 2.0; улучшенный протокол когерентности кэшей (MOESI+).
• Специальные буферы - суперкэши нулевого уровня, напрямую доступные исполнительным устройствам для сохранения промежуточных результатов и позволяющие сократить время на пересылку и сохранение данных при работе с плавающей точкой.
• Возможность переброски mOP'ов в многоядерных процессорах с конвейера одного ядра на конвейер другого. То есть двухъядерный процессор будет работать быстрее даже в однопоточных (!) приложениях.
• Сжатие на лету данных, хранящихся в кэш-памяти процессора, позволяющее увеличить эффективный объем кэша.
• 15 стадий целочисленного конвейера, 20 стадий - для вычислений с плавающей точкой.
• Trace Cache
• Возможен интегрированный в крышку процессора тепловой насос - элемент Пельтье, увеличивающий эффективность теплоотдачи от кристалла CPU.
• Срок появления на рынке прототипов - второе полугодие 2006 года.

С Intel ситуация интереснее. От развития преемника архитектуры NetBurst - процессорного ядра Tejas (в котором, по слухам, должен был появиться - страшно представить - аж 50-стадийный конвейер), корпорация после долгих размышлений отказалась. Последним процессором "Пентиум четвертой" архитектуры станет выпускающийся по 65-нм технологическому процессу процессор Presler (Pentium D)/CedarMill (Pentium 4), в котором Intel всего лишь исправит допущенные при проектировании ядра Prescott ошибки. Например, появится поддержка маленьких коэффициентов умножения.

Напомню суть проблемы: ядро Prescott, которое должно было покорить рубеж едва ли не в 5 ГГц, не позволяет использовать коэффициенты умножения, меньшие 14. Ну вот не предполагали разработчики, что они понадобятся: для частот 3-5 ГГц самый актуальный диапазон множителей - от 15 до 25. Но когда стало понятно, что из-за чрезмерного тепловыделения новое ядро не сумеет покорить даже 4-гигагерцовый рубеж, то невозможность процессоров с 800-МГц системной шиной работать на частоте меньше 2,8 ГГц, а процессоров с 1067-МГц шиной - на частоте менее 3,73 ГГц превратилась в серьезную проблему, не позволяющую массово ввести быструю шину и реализовать эффективные технологии энергосбережения.

Появится и поддержка технологий виртуализации. Но это все мелочи, такая же "доработка" архитектуры, которой являлся в свое время пришедший на смену революционному, но неудачному Wilamette неновый, но удачный Northwood. Интереснее, что станет следующим Большим Шагом в развитии архитектур Intel.

Недавно обнародованные технические характеристики предполагаемого преемника NetBurst - процессоров Conroe, Merom и Woodcrest - таковы:

• За основу взят Pentium M (архитектура P6). Сохранен механизм наслоения микроопераций (когда одна операция распадается на несколько микроопераций - как, например, в K8, где mOP может порождать два ROP’а, один из которых задействует ALU, а другой - AGU).
• Новый широкий конвейер, напоминающий конвейер K8, но рассчитанный не на тройки, а на четверки инструкций. Длина конвейера - 14 стадий.
• Поддержка технологии EM64T, технологий виртуализации VT-x и безопасности LaGrande.
• Общий для многоядерных процессоров кэш второго уровня.
• Улучшенная подсистема памяти с эффективными схемами предвыборки и разрешения конфликтов по адресам при одновременном чтении-записи в память.

Больше пока ничего не известно: слишком уж мало времени прошло с момента анонса. Но судя по всему, получится нечто изрядно напоминающее сегодняшний Athlon 64, только без интегрированного контроллера памяти. Поживем - увидим: предполагаемый срок появления на рынке новых процессоров - второе полугодие 2006 года.

- Из журнала "Компьютерра"