Čipy, desky, procesory na prahu roku 2003

Archiv | 01.11.02

Jak procesorová jednička Intel, tak jeho největší rival AMD směřujínezadržitelně ke třígigahertzovým procesorů. Další z řady "magických" hranic však bude jedním z mnoha menších...





Jak procesorová jednička Intel, tak jeho největší rival AMD směřují
nezadržitelně ke třígigahertzovým procesorů. Další z řady "magických" hranic
však bude jedním z mnoha menších milníků, které nás ke konci letošního a v
průběhu příštího roku čekají.


Procesory

Posledních zhruba 5 let se procesorové technologie měnily spíše pozvolna, s
využitím malých technologických krůčků. Těchto evolučních změn byla ale celá
řada, takže postupně zasáhly jak výrobní technologie, tak samotnou architekturu
čipů. CPU, jako základní stavební součást, jakési centrum počítače, zůstal, ale
už na něj nejsou kladeny stejné nároky jako dříve. Je to způsobeno jednak tím,
že výkon roste rychleji, než jak akcelerují požadavky softwaru, a pak též
vlivem převedení značné části výpočetních potřeb do speciálních čipů. V tomto
případě jde zejména o grafický procesor, který je srdcem moderních grafických
karet.

Jak Intel, tak společnost AMD se intenzivně snaží přepracovávat jádra svých
procesorů tak aby byla výkonná, a především aby zaručila možnost budoucího
zvyšování frekvence bez větších nároků na změnu architektury. To je hlavní
důvod, proč Intel uvedl a následně také prosadil původně ne zcela dobře
přijatou architekturu NetBurst z Pentia 4. V prvních modelech, které neměly
ještě příliš vysokou frekvenci, se výsledný výkon počítače vybaveného v té době
novým Pentiem 4 pouze srovnával s nejvýkonnějšími typy předchozí generace
procesorů Pentium III. Až poté, co Intel úspěšně konvertoval výrobu na
technologii 0,13 mikronu se ukázalo, že výkonový potenciál čeká na palivo v
podobě vysoké frekvence. To, že třígigahertzové čipy nejsou ničím nemožným,
dokázali už poměrně dávno nadšenci, kteří dřívější modely Pentia 4 byli schopni
s využitím chlazení tekutým dusíkem přetaktovat až na tři a nedávno dokonce na
čtyři GHz.

AMD má zatím k dispozici prověřenou, ale už postarší technologii jádra Athlonu
XP, který prošel zeštíhlovací kůrou na 0,13 mikronu, a i jeho příkon a tepelné
vyzařování jsou na velmi dobré úrovni. Přestože je právě nyní prováděn přechod
na rychlejší sběrnici tikající na 333 MHz (166 MHz DDR), je jasné, že to do
budoucna stačit nebude. I přes nesporně vysoký výkon má Athlon XP své meze a
není pochyb, že frekvenční válku s Pentiem 4 by prohrál. V současnosti to sice
není takový problém, protože AMD má do konkurenčního boje proti Pentiu 4 co
nabídnout, ale příští rok by už tak růžový být nemusel. Právě možnost vyšších
frekvencí a další škálovatelnost byly jedním z důvodů proč AMD začátkem
příštího roku uvede zcela nový procesor s jádrem Hammer.


Hammer, Opteron a Athlon64

S architekturou procesorů, které byly dříve označovány jako Clawhammer a
Sledgehammer a ještě dříve čistě kódem architektury K8, seznamuje AMD partnery,
novináře a také své zákazníky už více jak rok. Od samého počátku bylo zřejmé,
že v nových procesorech označovaných jako Opteron a (zřejmě) Athlon64, nepůjde
o nějakou malou inovaci, o prodloužení řetězce rozpracovaných instrukcí uvnitř
jádra procesoru (pipeline), ale bude radikálně přepracován koncept celé páteře
počítače. Změn, které budou mít vliv na koncového uživatele, je hned několik a
dají se rozdělit do oblasti důležité pro zákazníky z řad menších a středních
firem a korporátní klienty.

Ti, kteří čekají vyšší výkon a nové možnosti, budou určitě spokojeni, nový
procesor přinese nejen vyšší frekvence, inovovanou výrobní technologii, ale
také větší hrubou výpočetní sílu. Technologie SOI (silicon on insulator) bude
jedním z faktorů, jež ovlivní snadnější zvyšování pracovního kmitočtu a tím i
výkonu, minimálně stejně přínosné budou také změny v jádru čipu garantující
rychlejší zpracování a provádění instrukcí. Důležitou změnou je implementace
řadiče paměti a technologie HyperTransport přímo do procesoru, což výrazně
změní naše chápání procesoru a jeho funkce v počítači, a současně se to velmi
citelně dotkne také struktury základních desek.

Doposud byla architektura čipů na základní desce taková, že k procesoru býval
připojený northbridge, zaručující komunikaci s pamětí a grafickým AGP portem, a
dále pak nějakou proprietární sběrnicí (dříve PCI) spojený southbridge, čili
kontrolér periferií. Ten se staral o komunikaci s dalšími rozšiřujícím kartami,
ovládal pevné disky, modemy, porty atd. Integrovaný řadič paměti v Opteronu a
Athlonu64 bude řešit přímé spojení s paměťovými obvody a tím bude odstraněno
velmi exponované místo dřívější architektury FSB (front side bus), tedy
sběrnice mezi procesorem a northbridgem.

Stejně tak další součásti počítače, v klasickém řešení připojované přes
southbridge, budou mít v nových procesorech zcela odlišnou cestu pro svá data.
Opteron a Athlon64 budou využívat nové spojení prostřednictvím HyperTransport
protokolu, nové vysokorychlostní univerzální sběrnice.


HyperTransport a 64 bitů výhody pro každého

Sběrnice HyperTransport (HT) přináší do stojatých vod důležitých spojů mezi
funkčními bloky počítače velmi svěží vítr. Běžný způsob propojování takových
částí je širokou skupinou spolu svázaných vodičů, které mají relativně pevně
danou rychlost přenosu dat. Tyto sběrnice se dají jednak velmi obtížně
škálovat, a pak také vyžadují, aby se přenos věnoval pouze jednomu typu dat z
jednoho zdroje, a až po přenesení určitého bloku byl přenášen další typ dat.

Oproti tomu HyperTransport využívá úzký proud a velmi rychlý přenos
jednotlivých paketů dat. Výhodou tohoto řešení je jednodušší konstrukce
základní desky, kde není třeba rezervovat místo pro široké skupiny vodičů, ale
stačí jednoduchá a přímá cesta k nejbližšímu bodu. Tyto bloky jsou přímo
připojené k HyperTransport sběrnici a vytvářejí tak tzv. tunely. Pomocí tunelu
se rezervuje určitá datová kapacita, která je pak garantována na úrovni
HyperTransportu, ale pro další zařízení je tato změna zcela transparentní.
Grafická karta AGP tak tedy ani nebude "vědět" o tom, že není připojena na AGP
port northbridge, ale je tunelována skrz HT.

Dalším důležitým blokem v nové čipové sadě pro Opterony a Athlony64 bude tunel
pro PCI-X sběrnici, který dovolí připojovat zejména do serverů s Opterony karty
gigabitového Ethernetu, řadiče SCSI standardu Ultra320 a další vysoce výkonné
periferie. A konečně neméně důležitým bude i periferní hub zastupující dnešní
funkci southbridge, tedy spojení s klasickými klávesnicemi, USB zařízeními a v
podstatě také PCI sběrnicí.

Novým rysem architektury Opteronu a Athlonu64, která bude zřejmě zanedlouho
zmiňovaná nejvíce, je 64bitová technologie x86-64. 64bitové procesory už tu
dříve byly, dokonce i Intel má své Itanium a Itanium 2, ale AMD jde na to
trochu z jiné strany. 64bitů je určitě do budoucna nejlepším řešením, o tom
není sporu, ale uživatelé a zvláště zákazníci z řad velkých firem nemohou být
nuceni k radikálnímu přechodu na 64bitovou platformu okamžitě. Za prvé není a
ještě nějakou dobu nebude dostatek 64bitových aplikací, a pak si také přechod
na zcela novou architekturu vynucuje řadu dalších investic do lidského
potenciálu, výrazně vyšší počáteční náklady na správu takového systému atd.

AMD tento problém řeší tak, že nové procesory na jádru Hammer budou schopny
zpracovávat velmi rychle jak stávající 32bitové aplikace, tak nové 64bitové
programy. To dá šéfům IT oddělení velkých firem dostatek času na to, aby
postupně podle potřeby konvertovali své servery na 64bitové operační systémy a
klíčové aplikace. A druhá věc bude cena Opterony jako serverové procesory budou
oproti konkurenčním procesorům výrazně levnější a levnější bude také
infrastruktura pro jejich zapojení, jako jsou desky a další komponenty.


Co na to Intel

Ze strany Intelu zatím žádné zprávy o reakcích na Hammer/Opteron/Athlon64
nepřicházejí. Pokud půjde vše podle doposud zveřejněných plánů, bude do
příštího roku vstupovat Pentium 4 na frekvenci vyšší než 3 GHz a nedá se
očekávat, že by v nastoupeném tempu nějak polevovalo. Zhruba v polovině
příštího roku Intel opět ukáže svou technologickou dominanci a nový procesor,
dnes známý pod kódovým označením Prescott, už bude vyrábět na 0,09mikronovém
výrobním postupu. AMD bude zřejmě s konverzí následovat v průběhu druhého
pololetí příštího roku, i když reálná dostupnost produktů na nových jádrech je
otázkou. Stejně jako letos jsou problémy se skutečnými dodávkami uváděných
procesorů, bude tato situace s největší pravděpodobností pokračovat i nadále.

Jako jedna z možných odpovědí na Hammer technologii od AMD se spekuluje o
procesoru Intel Yamhill. Ten by měl podobně jako nové čipy od AMD integrovat v
sobě jak 32bitové, tak 64bitové funkce a uživatel by tak nebyl nucen k rychlému
a bolestnému přechodu na 64bitové aplikace. Zatím ale žádné bližší informace
nejsou k dispozici, takže musíme počkat, co přinese čas.


Základní desky a čipové sady

Také v deskách se očekává velké množství změn. Pokud pomineme doslova revoluci,
která je daná zcela odlišnými požadavky Opteronu/Athlonu64 na čipovou sadu,
stále nám zde zbývají čipsety, jež budou do budoucna tvořit drtivou většinu.
Jako první je třeba zmínit intelovské novinky i845PE, i845GE a i845GV. Ty budou
vycházet ze svých obdobně pojmenovaných předchůdců, ale jejich výhodou bude
podpora pamětí DDR333, tedy PC2700. Nová revize čipsetu Intel 850E už oficiálně
přinese podporu také pamětí Rambus PC1066, když už u starší byla také možná,
jen ji nabízeli pouze někteří výrobci desek. Ačkoliv ještě není známá
dostupnost příslušných paměťových modulů ani jejich cena, je to z pohledu
Intelu v podstatě nutný krok, neboť nové paměti DDR400, které jsou novými
základními deskami pro procesory AMD podporovány, mohou dosahovat výkonů až
nepříjemně blízkých standardním RDRAM PC800.

VIA stále pokračuje ve své cestě postupných inovací a přináší do svých čipových
sad jako standardní rozhraní Serial ATA a 400 MHz paměti DDR. I přes (nebo
možná právě kvůli) současné ekonomické problémy tohoto tchajwanského gigantu
jsou základní desky s novými čipsety stále lacinější a významné cenové poklesy
se týkají nejen méně značkových, ale i těch nejvýkonnějších a
nejexkluzivnějších modelů.

Vzhledem k velmi zajímavým cenám procesorů i desek není nutné případný
předvánoční nákup příliš odkládat, i když otázkou zůstávají ceny pamětí. V
horizontu následujícího měsíce se očekává jejich mírný pokles a tak snad i
letošní hardwarové vánoce budou příjemné a hlavně laciné.















Komentáře

K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.