На волне очередных грандиозных успехов Intel, как это часто бывало и ранее, кажется, что никто из ее конкурентов не устоит. Но проходит время - и выясняется, что и конкуренты-производители х86-совместимых микропроцессоров тоже не лыком шиты, а их новая продукция находит свою нишу. Основные фигуры здесь (кроме, естественно, самой Intel) - AMD и Cyrix. Об их последних достижениях мы уже рассказывали читателям - это процессоры К6 и 6х86MX. Теперь же речь пойдет о продукции фирмы, не так уж часто упоминающейся на страницах отечественной компьютерной прессы. Это - американская компания IDT (Integrated Device Technology), известная, быть может, нашим читателям как производитель RISC-процессоров с архитектурой MIPS.
В октябре прошедшего года IDT объявила о выпуске новых микропроцессоров WinChip C6 (C в названии - вероятно, взято от Centaur в честь фирмы Centaur Technology, ныне подразделения фирмы IDT), совместимых с архитектурой х86. Даже если оставить в стороне столь интригующие маркетинговые мотивы, по которым производитель процессоров RISC-архитектуры вдруг обратил столь серьезное внимание на "мир х86", уже одни только технические особенности С6 заслуживают особого внимания наших читателей, которое мы и попытаемся удовлетворить настоящей публикацией.
Этот хорошо известный принцип программирования KISS ("Keep it simple, stupid") невольно приходит на ум при знакомстве с микроархитектурой С6. Современные высокопроизводительные микропроцессоры, как RISC-, так и СISC-архитектуры (в том числе x86), используют весьма прихотливые архитектурные особенности: внеочередное спекулятивное выполнение команд, утонченные схемы динамического предсказания переходов, неблокирующийся кэш и т. п. Разработчики С6 от всех подобных "выкрутасов" напрочь отказались. Они создали процессор с микроархитектурой, типичной скорее для классических RISC-микропроцессоров.
Собственно, стала чуть ли не всеобщей тенденция перехода при реализации микропроцессоров с архитектурой х86 фактически к RISC-идеологии (ср., например, Intel Pentium/Pentium II, AMD K6, а теперь и IDT C6). С точки зрения автора, это однозначно говорит о том, что классическая архитектура х86 стала тормозом на пути повышения производительности воплощающих ее микропроцессоров. Подобные противоречия разрешатся, в точном соответствии с диалектическим законом, лишь при качественном переходе к архитектуре IA-64/Merced.
Общее строение микропроцессора С6 представлено на рисунке. Разработчиков С6 вдохновляла идея построить процессор с относительно простой микроархитектурой и большими тактовыми частотами, добившись таким образом высоких показателей производительность/стоимость. В С6 оптимизирована производительность для наиболее часто выполняемых х86-команд, относительно "простых" и достаточно близких к RISC-командам.
Аппаратная же поддержка остальных максимально упрощена, для них используются в основном микрокоды, находящиеся в неперезаписываемой памяти. Идея "микропрограммного" выполнения ряда команд возникла еще в 70-е годы - уже тогда микропрограммирование широко применялось в IBM S/370. Замена же сложных х86-команд последовательностью микроопераций впервые реализована в процессоре Pentium Pro.
В С6 используется относительно короткий (пять стадий) конвейер, включая стадию трансляции х86-команд во внутренние "RISC-подобные" микрооперации. Выборка и трансляция х86-команд происходит асинхронно от работы конвейера "ядра" микропорцессора. Команды выполняются по одной за каждый такт в том порядке, как они расположены в программе.
Но прежде чем х86-команды начинают транслироваться во внутренние микрооперации, они попадают в кэш команд. Он имеет емкость 32 Кбайт и служит двухканальным частично-ассоциативным буфером, что, как известно, повышает вероятность попадания в кэш. По емкости кэша команд микропроцессор С6 вдвое превосходит Intel Pentium/MMX и Pentium II; AMD K6 обладает такой же емкостью кэша. Длина строки кэша команд C6 равна 32 байтам; для замены информации в нем используется алгоритм LRU. Он включает также 4-канальный частично-ассоциативный буфер быстрой переадресации TLB емкостью 64 строки, где используется алгоритм псевдо-LRU.
Кэш данных С6 имеет ту же емкость 32 Кбайт и также является 2-канальным частично-ассоциативным, как и I-кэш. Здесь используется такой же алгоритм LRU для замены информации, и имеется блок TLB емкостью 64 строки, использующий алгоритм псевдо-LRU.
Следует обратить внимание на устройство сопряжения с шиной, содержащее специализированную кэш-память "оглавления страниц". Этот кэш позволяет уменьшить накладные расходы, возникающие в случае непопадания в TLB данных или команд. Отметим также наличие четырех 64-разрядных буферов записи, применяемых при работе алгоритмов обратной записи. Данные буферы позволяют перекрыть во времени выполнение команд ядром микропроцессора и запись результатов в оперативную память (на процессорную шину). Непопадание в кэш процессора С6 вызывает блокировку его работы до тех пор, пока соответствующая информация не будет доступна. В С6 это компенсируется благодаря описанному комплексу средств, уменьшающих нагрузку на шину.
Еще одной важной особенностью, способствующей повышению производительности С6, стало относительно небольшое число тактов, необходимых для выполнения внутренних микрокоманд, поток которых генерируется транслятором или выбирается из памяти ROM. Кстати, емкость памяти ROM в С6 повышена, так как в ней содержатся дополнительные средства самодиагностики и отладки. Как уже сказано выше, выборка х86-команд и работа транслятора происходят асинхронно от выполнения ядром микропроцессора С6 внутренних микроопераций. Достигается это благодаря наличию на выходе из транслятора очереди команд емкостью 3 строки.
Внутренние микрооперации выполняются в 4-стадийном конвейере, включающим следующие стадии: декодирование микроопераций и доступ в файл регистров; адресация (расчет адреса и посылка его в кэш-память); собственно выполнение (включая доступ в кэш данных) и стадия обратной записи. Напомним, что перед данными стадиями выполняется выборка в кэш команд и трансляция.
Благодаря коротким конвейерам в процессоре С6 удается уменьшить потери производительности в случае непопадания в кэш. С6 не располагает никакими средствами предсказания переходов, если не считать традиционного буфера (стека) адресов возврата емкостью 8 строк.
Кроме целочисленного исполнительного устройства, С6 содержит функциональное устройство для работы с числами с плавающей запятой, способное работать одновременно с целочисленным устройством. Однако некоторые операции с плавающей запятой в С6 не конвейеризированы.
С6 поддерживает набор команд Intel Pentium/MMX. Команды мультимедиа-расширения ММХ в С6 выполняет специальное функциональное устройство, имеющее свой сумматор, умножитель и блок сдвига. Но сами ММХ-регистры, естественно, служат псевдонимами регистров с плавающей запятой.
Соответственно архитектурным особенностям C6 IDT ориентирует эти микропроцессоры на рынки недорогих настольных ПК и ноутбуков. Про последние следует сказать особо. Одна из основных забот производителей процессоров для таких компьютеров - понижение энергопотребления.
Следствием простоты структуры процессора С6 является то, что он состоит всего из 5,5 млн. транзисторов и имеет площадь 88 мм2. Для сравнения, Pentium/MMX содержит 4,5 млн. транзисторов на площади 128 мм2, а микропроцессоры других конкурентов характеризуются существенно большим числом транзисторов и большей площадью . Простая конструкция и маленькая площадь способствовали уменьшению энергопотребления С6.
С6 имеет также ряд дополнительных архитектурных черт, непосредственно снижающих энергозатраты. В ноутбуках кэши команд и данных, функциональное устройство с плавающей запятой и ММХ-устройство динамически "отключаются", если они не используются. Соответственно энергопотребление тогда значительно снижается. Энергопотребление С6, по утверждению IDT, меньше, чем у микропроцессора класса Pentium/MMX с напряжением 2,2 В и 3,3 В.
В середине октября IDT объявила о выпуске процессора С6 с тактовыми частотами 180 и 200 МГц, а пробные поставки С6 с частотами 225 и 240 МГц должны были начаться только что. Процессоры С6 поставляются в 296-контактном корпусе CPGA и рассчитаны на работу с Socket 7. Как сообщила IDT, поддержку С6 обеспечат BIOS ведущих фирм-производителей, в том числе Award, AMI и Phoenix. Cтоимость С6 в партиях 1 тыс. штук составляет 90 долл. - для 180-мегагерцевой и 135 долл. - для 200-мегагерцевой версий процессора. Планируется, что такие процессоры будут использованы в настольных ПК стоимостью до 1 тыс. долл. и ноутбуках по 2 тыс. долл.
С6 получил сертификацию ХХСAL Platinum о совместимости с х86; на нем может работать целая куча операционных систем - перечислять их здесь нет смысла. По заявлению IDT, С6 обеспечивает наивысшую производительность (рейтинг Winstone) на 1 мм2 площади и на 1 Вт среди всех процессоров класса Pentium.
В середине октября IDT объявила и о планах выпустить модифицированный вариант своего процессора - С6+, ориентированного в первую очередь на рынок мультимедийных ПК. Он будет изготавливаться по 0,35- и 0,25-микронной технологиям, иметь площадь 91 кв. мм (для 0,35-мкм версии) и частоты 266 и 300 МГц. Поставки С6+ в том же корпусе, что и С6, запланированы на первую половину текущего года. 300-мегагерцевый вариант микропроцессора должен появиться во второй половине года. Предполагается, что С6+ найдет применение в мультимедийных ПК ценового диапазона до 1500 долл. и портативных ПК стоимостью до 2000 долл. В С6+ будет применяться предсказание переходов, дуальное ММХ-устройству. По заявлению IDT, компания рассчитывает, что данный микропроцессор обеспечит более высокую производительность приложений трехмерной графики и мультимедиа, нежели Pentium/MMX.
Убежден, С6 может оказаться надежной "рабочей лошадкой" для наиболее массовых ПК. Вопрос в том, не запоздал ли этот микропроцессор с выходом на рынок.
Компании IBM и Compaq Computer 6 января сообщили о выпуске настольных и мобильных компьютеров на основе процессора K6, выпущенного компанией AMD.
IBM представила две новые модели своего семейства домашних ПК Aptiva, оснащенных процессорами K6 с функциями MMX. Модель Aptiva E26, снабженная процессором с тактовой частотой 233 МГц, стоит 1099 долл., а Aptiva E46, включающая процессор с тактовой частотой 266 МГц - от 1599 долл.(здесь и далее приводится цена для конечного покупателя в США). Обе модели выпускаются с модемами K56 Flex. Система E26 уже поступила в продажу, а выпуск E46 запланирован на первый квартал.
Среди новых систем, предложенных Compaq, - настольные и мобильные компьютеры семейства Presario.
К серии Presario 2200 компания добавила модель Presario 2240, которая имеет процессор AMD K6 MMX/200 МГц, синхронную динамическую оперативную память емкостью 32 Мбайт, а также жесткий диск объемом 2,1 Гбайт. Вместе с монитором Compaq Presario V410e с диагональю 14 дюймов компьютер стоит 999 долл.
В серии 4500, где используются процессоры AMD K6 MMX с тактовой частотой 233 МГц, Compaq предлагает системы, которые без монитора стоят от 1099 долл. до 1299 долл. Это семейство пополнилось двумя новыми моделями, одна из которых, Presario 4550, оснащена дисководом Zip Drive компании Iomega, предназначенным для хранения больших объемов данных.
Кроме того, Compaq также представила новое семейство Presario 4600, в состав которого входят компьютеры с предлагаемыми Intel процессорами Pentium II, имеющими тактовую частоту 266 МГц и 300 МГц. Цены на эти модели, без учета стоимости мониторов, колеблются от 1799 долл. до 1999 долл.
Еще одна новая серия Presario 4800 также включает модели с процессором Pentium II и предназначена для работы с трехмерной графикой, видео, аудио, а также снабжена поддержкой возможностей видеотелефонии. Выпуск моделей этой серии стоимостью 2399 долл. начнется в ближайшее время.
Compaq также представила новую серию мобильных компьютеров Presario 1200, оснащенных процессорами Media GX/200 МГц с функциями MMX, синхронной динамической оперативной памятью емкостью 32 Мбайт, жестким диском емкостью 2,1 Гбайт и 128-разрядным ускорителем графики. Модели семейства 1200 стоят от 1999 долл.
Таблица 1.
Некоторые характеристики х86-совместимых микропроцессоров, поддерживающих набор команд ММХ
| Сyrix 6x86MX | AMD K6 | Intel Pentium/MMX | Pentium II | IDT C6 | |
| Достигнутая частота, МГц | 188 | 233 | 233 | 300 | 200 |
| Емкость кэша L1, Кбайт | 64 | 32(I)+32(D) | 16(I)+16(D) | 16(I)+16(D) | 32(I)+32(D) |
| Число транзисторов, млн. | 6,5 | 8,8 | 4,5 | 7,5 | 5,4 |
| Площадь МП, мм2 | 197 | 162 | 128 | 203 | 88 |
| Технология (мкм) | 0,33 | 0,3 | 0,28 | 0,28 | 0,35 |
Кроме того, семейство компании Compaq пополнилось моделями семейства 1600, снабженными процессорами с тактовой частотой 233 МГц, поддерживающими технологию MMX и DisqPlay. Одна из моделей этого семейства появится на рынке уже в конце января, а стоить эти системы будут от 2499 до 2999 долл.
Compaq также анонсировала мобильный компьютер Presario Small Business стоимостью 2299 долл. Этот ноутбук оснащен процессором Pentium/166 МГц и укомплектован модемом на 56 Кбит/с.
Компания IDT сообщила, что ее оборот в третьем квартале 1998 финансового года вырос на 10% по сравнению с аналогичным периодом предыдущего года, а объем продаж процессоров WinChip C6 впервые превысил 1 млн. долл.
В текущем квартале чистый доход составил 2,4 млн. долл. при обороте в 144,2 млн. долл. по сравнению с показателями в 42,9 млн. и 131 млн. долл. соответственно за тот же квартал прошлого финансового года. Представители компании сообщили, что столь рекордный оборот достигнут несмотря на финансовый кризис, охвативший страны Азиатско-Тихоокеанского региона за последние три месяца. Спрос сохранился на достаточно высоком уровне.
Кроме того, в последнем квартале IDT начала поставку отдельным пользователям WinChip C6, процессоров класса Pentium с тактовой частотой 225 МГц. Произошло это после того, как в начале минувшего года компания начала выпуск моделей данного семейства процессоров с тактовой частотой 180 МГц и 200 МГц.
Published by NewIT Labs