Аппаратное обеспечение, составные части
AMD K6
2 апреля 1997 г. был официально представлен новый процессор AMD-K6. Процессор выпускается по технологии 0.35мкр, затем предполагается перейти к 0.25мкр, но уже с более высокими частотами. Первые три типа процессора К6 имеют соответственно частоты 166, 200 и 233MHz. (сейчас есть модификации на 266MHz и 300MHz, производимые по 0.25мкр технологии). Процессоры полностью поддерживаю технологию MMX, имеют кэш первого уровня 64Кб (32Кб на данные и 32Кб на команды), для установки в системную плату требуется наличие Socket 7, двойного питания 2.9V/3.2V, и поддержка биосом хотя бы процессора AMD-K5PR133. Процессор К6 предлагается в качестве альтернативы Pentium II, по имеющимся результатам тестирования под Windows95 K6-233MHz — вполне достойная альтернатива младшим моделям нового интеловского процессора. Под Windows NT K6/233 находится примерно на одном уровне с PentiumPro/200. По тесту на MMX производительность процессор показал сравнимые результаты с Pentium II, при этом, прокрутку видео он делает лучше. Огромным преимуществом К6 является его привлекательная цена, так например К6/166 — $245.00 при партии в 1000 штук.
Немаловажным является тот факт, что у К6 устранена досадная неприятность, связанная с К5, когда некоторые программы типа NDiags, 3DStudioMax, Clipper не запускались, либо выдавали ошибку деления на 0. Поддержка производителями биосов процессора К6 уже реализована. К6 прекрасно разгоняется и умеет умножать на 3.5, это реализуется при установке на системной плате умножения на 1.5. Кроме того, AMD анонсировал собственный чипсета, который они собираются выпускать совместно с VIA, под наименованием Am640, ожидается что в итоге этот чипсет предоставит такие возможности, как 100 MHz по шине, AGP (Accelerated Graphics Port), кэшируемую память до 256Мб (или больше), ECC (четность), т.е. то что Intel не реализовала в своем последнем (в прямом смысле этого слова, т.к. для систем на базе Pentium поддержки больше не будет) чипсете i430TX.
Alpha процессор
В конце 1995 года на рынке высокопроизводительных процессоров произошло значительное событие. Выпущенный компанией Intel процессор Pentium Pro, работающий на частоте 200 MHz, обогнал (на операциях с фиксированной точкой) все существовавшие на тот момент RISC-процессоры (Alpha, PowerPC, SPARC, MIPS, PA-RISC).
Лидерство Intel, однако, было недолгим: спустя всего несколько месяцев фирма Digital вернула себе пальму первенства, которая принадлежала ей с 1992 года. Это стало возможным благодаря выпуску процессора Alpha AXP 21164A с тактовой частотой 333 MHz. Сейчас ещё трудно делать какие-либо серьёзные прогнозы, но похоже, что Intel вряд ли снова сможет вырваться вперёд в ближайшее время.
В марте прошлого года тактовая частота процессора 21164A достигла 600MHz; примерно в это же время был анонсирован процессор 21264 с частотой 600MHz и более, по производительности превосходящий своего предшественника почти в два раза (при равной тактовой частоте).
Alpha AXP — 64-разрядный RISC-процессор (Digital постоянно подчёркивает, что это не просто 32–разрядная архитектура, расширенная до шестидесяти четырёх бит, а именно «истинная» 64-разрядность), на кристалле которого размещаются более девяти миллионов транзисторов (из которых почти 2 миллиона приходятся на ядро, остальные — на кэш–память). Среди особенностей стоит отметить девятиступенчатый конвейер для операций с плавающей точкой, семиступенчатый конвейер для операций с фиксированной точкой; 16-килобайтный кэш первого уровня с прямым отображением (по 8 килобайт для команд и данных); 96-килобайтный трёхканальный частично ассоциативный кэш второго уровня (также размещён на кристалле); поддержка кэш-памяти третьего уровня (от одного до шестидесяти четырёх мегабайт); 128-битная шина доступа к памяти; 32 целочисленных регистра и 32 регистра с плавающей точкой. Все операции над данными производятся в регистрах; команды процессора — 32–битные, достаточно простые и имеют унифицированный формат.
Время доступа к кэш–памяти первого уровня составляет всего один такт; второго уровня — как минимум два такта. За один такт, кстати, процессор может выполнять до четырёх команд. Кроме того, некоторые оригинальные решения позволили очень эффективно использовать конвейеры, практически убрав простои из-за отсутствия операндов.
Процессор Alpha имеет ряд отличий от других RISC–процессоров. У него достаточно «сильный» блок операций с фиксированной точкой, что не слишком характерно для архитектуры RISC (это связано с обработкой исключительных состояний при арифметических операциях; фирме Digital удалось обойти это ограничение). На самом деле, целочисленных блоков два — один отвечает за операции сдвига и умножения, другой обрабатывает команды ветвления. Устройство для работы с плавающей точкой тоже состоит из двух блоков: один занимается умножениями, другой выполняет команды сложения, деления и ветвления. Есть и другие интересные особенности: например, наличие удобных инструкций работы со строками; за одну команду может обрабатываться сразу 8 байт.
Первые процессоры серии 21164 производились по 0.5–микронной технологии (сейчас — 0.35 микрон) и работали на частотах 266 и 300MHz (сейчас — до 600MHz). Кстати, такие высокие частоты неизбежно вызывают проблемы с отводом тепла: рассеиваемая мощность у процессора с частотой 366MHz достигает 28 Ватт (для больших частот — дополнительные 5 Ватт на 66MHz, т.е. 38 Ватт для 500MHz и т.д.). Однако Digital не останавливается на достигнутом, и в настоящее время разрабатывает новые системы охлаждения, которые позволят поднять тактовую частоту процессора до 700–800MHz даже при существующей технологии производства БИС. Для сравнения: PentiumPro с кэш–памятью 1Mb рассеивает до 47 Ватт (и это при тактовой частоте всего 200MHz); Pentium II при частоте 300MHz — 43 Ватта.
Спустя некоторое время после выпуска 21164, фирма Digital (совместно с Mitsubishi) разработала процессор 21164PC. С целью снижения себестоимости из него убрали кэш второго уровня (96 килобайт), компенсировав это увеличением кэша команд с восьми до шестнадцати килобайт; при этом имеется возможность подключения внешнего кэша второго уровня: от 512Kb до 4Mb. Количество транзисторов на кристалле уменьшилось до трёх с половиной миллионов. За меньшую цену, естественно, вы получаете и меньшую производительность: до 14.3 SPECint95 и 17.0 SPECfp95; тем не менее, это всё равно значительно больше, чем может дать PentiumPro…
21164PC предназначен для «массового» рынка недорогих рабочих станций ($2000 – $5000). Спектр возможных применений достаточно обширен: мультимедиа в реальном времени, web–серверы, организация видеоконференций, CAD/CAM, 3D-графика, нелинейный видеомонтаж. При разработке этого процессора Digital последовала «по стопам» Intel и ввела дополнительные инструкции для работы с видеоданными, что позволяет достичь прекрасную производительность на декомпрессии видео (MPEG-2): частота 30 кадров в секунду достигается без дополнительного сопроцессора или специализированной видеоплаты.
Больше года назад Digital подписала соглашение с фирмой Samsung, согласно которому последняя получила права на производство процессора Alpha 21164A на собственных заводах и под собственной торговой маркой. Хотя компания Samsung пока только разворачивает производство (в 1997 году планировалось выпустить всего четыре тысячи, а в 1998 — около ста тысяч процессоров), она тем не менее уже начала проводить массированную рекламу в прессе, рассылку образцов микросхем своим партнерам и даже образовала подразделение, которое будет заниматься выпуском дешевых компьютеров на базе процессоров Alpha собственного производства. Samsung установила на свои процессоры цены существенно более низкие, чем Digital и начала выпуск собственных материнских плат PC 164LX, копий плат от Digital.
Имеется аналогичное соглашение и с фирмой Mitsubishi, которая, однако, массовое производство процессоров пока не начала, ожидая окончательного формирования рынка.
В отличие от Intel, Digital придерживается более «закрытой» политики в распространении своей платформы. Информация о комплектах микросхем, поддерживающих процессор Alpha, хотя и размещена на сайте Digital, но, по данным из независимых источников, содержит ряд неточностей и (возможно, внесенных специально) ошибок, что делает достаточно проблематичным разработку материнских плат третьими фирмами. Полную информацию получить достаточно сложно даже для партнеров Digital. OEM–партнеры также весьма ограничены в своем выборе — мощные платы для рабочих станций и серверов им не поставляются.
Итак, какие платы сможет использовать, скажем, российская фирма, если она захочет заняться «отверточной» сборкой компьютеров на базе процессора Alpha?
Плата AlphaPC164 фирмы Digital. Выпускается в ставшем в последнее время популярным формате ATX, но не полностью соответствует этому стандарту. Во–первых, на разъеме питания отсутствует сигнал «Power Good»; из-за этого на источнике питания срабатывает защита, и он автоматически выключается немедленно после включения. Вдобавок, на плате отсутствует разъем для подсоединения выключателя питания, что также не слишком хорошо, так как на многих ATX–корпусах отсутствует общий выключатель питания. И последний — совсем мелкий по сравнению с предыдущими — недостаток: разъёмы портов, мыши и клавиатуры расположены не так, как у стандартных ATX–плат.
В остальном же плата на редкость стандартна и совместима с «миром персоналок». Два разъема IDE, разъем для подключения флоппи-дисковода, два последовательных и один параллельный порт, PS/2–совместимые клавиатура и мышь — что, в общем–то, не удивительно, так как используется микросхемы производства Intel и SMC. Четыре разъема стандарта PCI, два из них 64–разрядных (фирма Intel о поддержке PCI64 пока не заявила, и пока единственная персоналка с такой шиной — Micron Powerdigm XSU на базе набора микросхем Samurai). Кэш-память 1 или 2 мегабайта для PC — редкость, а для RISC–платформ совсем немного. Кстати, «для себя» Digital производит платы с восемью и даже с шестнадцатью мегабайтами кэш–памяти (а может и больше — поддерживается–то до 64MB) — но их не продает. И, самое главное — 8 разъемов для 72–контактных SIMM–модулей. Для увеличения скорости обмена между оперативной и кэш–памятью используется 256-разрядная шина, так что для получения максимальной производительности придется установить в плату все восемь модулей памяти. Можно ограничиться «всего лишь» 128–разрядной шиной и установить 4 модуля, но скупиться тут не стоит — память поддерживается только «обычная», со страничным доступом (так называемая fast page, FPM), в отличие от стандартной для Pentium-компьютеров памяти с «расширенным выводом данных» (EDO) или синхронной (SDRAM).