Примеры процессоров

Примеры многоядерных процессоров

После следования по пути предсказумой разработки – быстрые, более сложные, одноядерные компьютеры (процессоры) с сокращенным набором команд (RISC) или компьютеры с полным набором команд (CISC) – около 30 лет, индустрия чипа наблюдала взрыв развития самых разных конструкций в течение последних семи лет. Во всяком случае, эта тенденция будет продолжаться и во второе десятилетия нашего века – таким образом, любая попытка обследовать ландшафт предварительных конструкций, вероятно, приведет к устаревшим результатам очень быстро.

Есть, по существу, три различных философии, которым следует разработка многоядерных чипов:

-Меньшие по размеру, но более сложные, высокопроизводительные ядра с большими, общими внутрисхемными кэшами и механизмами когерентности кэш-памяти, эта разработка представлена большинством производителей серверных микросхем (IBM, Intel, AMD и Sun в некоторой степени), но и компаниями, сосредотачивающими внимание на мобильное и маломощное пространство разработки.

-Большое количество простых, низкочастотных, иногда специализированных ядер с распределенной внутрисхемной памятью (с механизмами когерентности кэш-памяти или без низ) и масштабируемых межсоединений, эти чипы, как правило, нацелены на приложения с параллельными данными, такими, как обработка графики или сетей, с заметным исключением в виде Tilera, которая охватывает широкий спектр приложений, в том числе дата-центры.

-Интеграция нескольких ядер с различными возможностями и потенциально поддерживающих архитектуру с разным набором команд.

Главным аргументом для первого типа конструкции является поддержка однопоточных приложений. Мультиядерность считается «необходимым злом» - следующая лучшая вещь после выигрыша в производительности за счет более высоких частот не может быть устойчивой. С другой стороны, сторонники второго подхода опираются на тот аргумент, что общая производительность на ватт потребляемой мощности будет выше с использованием более простых, но больших по объему ядер. Третий тип конструкции, как правило, предназначается для конкретных областей, где некоторые измерения производительности – в целом, в расчете на ватт или на реальный объем, доминирует над всеми другими факторами.

Мы склонны согласиться со второй линией мышления – первый тип подхода ограничивается только постепенными улучшениями, не учитывая новые модели программирования, что не позволит запускать даже однопоточные приложения на нескольких ядрах, этот подход в конечном счете будет недостаточным.

Наиболее представительные семейства чипов, где одноядерная производительность по-прежнему является основной проблемой разработки: серверные процессоры от Intel (на основе микроархитектуры Nehalem), серия Power от IBM, процессоры с масштабируемой архитектурой на основе ISA от Oracle/Sun, а также разработки на основе базовой конструкции Cortex-A15 ARM.

Процессоры Intel для серверов

Настоящая линейка Intel (по состоянию на 2010) 64 разрядных серверных процессоров на основе микро-архитектуры Nehalem, впервые была введена в 2008 году и пересмотрена в начале 2010 года (под кодовым названием Westmere). Преемник этой микроархитектуры был выпущен в 2011 под кодовым названием Sandy Bridge, главным изменением являлась интеграция выделенных графических ядер. Чипы на базе этой микроархитектуры изготовлены с использованием процессов 45 и 32 нм (которые также использовались для линейки Sandy Bridge).

Основные особенности этой линейки процессоров включают в себя:

-Встроенную поддержку до 8 ядер/матриц (типовые конфигурации имеют 4 или 6 ядер)

-Встроенный контроллер памяти

-Поддержка общего L3 (отсутствующий у предыдущих поколений) с размерами до 12 Мб, в дополнение к кэшам L1 и L2

-Поддержка виртуализации (выделенное защитное кольцо)

-Поддержка технологии Turbo Boost, Hyper-Threading, Trusted Execution и SpeedStep от Intel.