M agazyn  


Quo vadis Procesorze?
Ryszard Sobkowski


K oniec ubieg│ego roku przyni≤s│ nowe standardy: AGP i konstrukcjΩ NLX, eksplozjΩ tr≤jwymiarowej grafiki - dzi╢ ju┐ trudno kupiµ kartΩ graficzn▒ bez akceleratora 3D - oraz upowszechnienie "technologii" MMX. Przyni≤s│ tak┐e zapowiedzi wielu nowo╢ci zar≤wno w technologii, jak i w architekturze procesor≤w.

Akceleratory 3D sta│y siΩ obowi▒zuj▒cym standardem, a chocia┐ ich konstrukcje bardzo siΩ miΩdzy sob▒ r≤┐ni▒ jako╢ci▒ generowanego obrazu, szybko╢ci▒ dzia│ania i stopniem odci▒┐enia procesora, to jednak nawet najs│absze z nich potrafi▒ znacz▒co przyspieszyµ generacjΩ kolejnych ramek tr≤jwymiarowego obrazu. A kiedy ju┐ pojawi│y siΩ na rynku akceleratory wysokiej klasy, jak Permedia 2, Riva czy Voodoo, a w pracowniach konstruktorskich pracowano nad kartami z rewelacyjnym Voodoo 2, nagle sensowno╢µ ca│ego przedsiΩwziΩcia zaczΩ│a stawaµ siΩ w▒tpliwa. Z dwu przyczyn - po pierwsze, zastosowanie z│▒cza AGP pozwoli│o na wyeliminowanie "w▒skiego gard│a" szyny PCI pomiΩdzy procesorem i pamiΩci▒ RAM komputera a pamiΩci▒ karty graficznej. Po drugie - na 1998 rok zosta│y zapowiedziane

tr≤jwymiarowe procesory.


Plany rozwoju procesor≤w w 1998r.
Na pa╝dziernikowym kalifornijskim Microprocessor Forum spore zamieszanie wywo│a│y informacje AMD i Cyrixa o wprowadzeniu w nowych procesorach tych firm rozszerzenia listy instrukcji o zestawy rozkaz≤w wspomagaj▒cych operacje na grafice tr≤jwymiarowej. Podobn▒ innowacjΩ zapowiedzia│ w swoich procesorach WinChip C-6 nowy konkurent na procesorowym rynku - teksaska firma Centaur Technology.
W tyle nie pozosta│ Intel, informuj▒c o obs│uguj▒cym tr≤jwymiarow▒ grafikΩ nowym zestawie instrukcj MMX/2, przeznaczonym dla procesor≤w ukrywanych dotychczas pod kryptonimem Deschutes. Dla zwiΩkszenia zamΩtu Intel sukcesywnie wycofuje siΩ z produkcji procesor≤w Pentium na korzy╢µ Pentium II. Pozostali konkurenci widz▒ w tym ogromn▒ szansΩ dla siebie - otworzy│a siΩ przed nimi nisza rynkowa, zawieraj▒ca wiele milion≤w ju┐ u┐ytkowanych p│yt g│≤wnych z Socket 7, czyli podstawk▒ do Pentium, a tak┐e liczna grupa potencjalnych klient≤w, dla kt≤rych r≤┐nica ceny p│yty Slot 1 z procesorem Pentium II i p│yty Socket 7 z procesorem alternatywnym jest bardzo znacz▒ca. Wszystkie trzy konkuruj▒ce z Intelem firmy og│osi│y wiΩc, ┐e nie zamierzaj▒ porzucaµ konstrukcji Socket 7, zw│aszcza ┐e zastosowana w Pentium II architektura DIB nie okaza│a siΩ a┐ tak efektywna, jak to pocz▒tkowo zak│adano.
Dalsze wydarzenia przyni≤s│ Comdex w Las Vegas. AMD pokaza│o w Vegas dzia│aj▒c▒ realizacjΩ swojego K-6 3D z zegarem 300 MHz - zbudowany na tym procesorze komputer (p│yta g│≤wna z wyselekcjonowanym na czΩstotliwo╢µ 100 MHz chipsetem VIA Apollo VP3) by│ w testach grafiki 3D (3 D WinBench) o przesz│o 30 proc. szybszy od r≤wnorzΩdnej maszyny z Pentium II. Cyrix i Centaur Technology nie pokaza│y wprawdzie jeszcze dzia│aj▒cych nowo╢ci, ale opublikowane przez nich informacje o architekturze nowych procesor≤w pozwalaj▒ spodziewaµ siΩ znacz▒cego wzrostu wydajno╢ci.
Dotyczy to zar≤wno nowego Cyrixa, kt≤rego architektura szyn nawi▒zuje w pewnym stopniu do koncepcji DIB, a r≤wnocze╢nie poziom superskalarno╢ci zwiΩkszono dwukrotnie w stosunku do poprzednich konstrukcji (do 4 r≤wnocze╢nie wykonywanych instrukcji), jak i WinChipa Centaura, kt≤rego efektywna w swojej prostocie architektura zosta│a wzbogacona o rejestry superskalarne, pozwalaj▒ce na r≤wnoczesne wykonywanie 2 instrukcji na poziomie RISC oraz o podw≤jn▒ jednostkΩ MMX 3D. A wszystkie te procesory maj▒ wykonywaµ instrukcje 3D, oczywi╢cie ka┐dy wed│ug w│asnej listy...

Dobrowolny przymus


Szum, jaki powsta│ wok≤│ projekt≤w procesor≤w 3D, zosta│ wyciszony przez Microsoft, kt≤rego o╢wiadczenie o niemo┐no╢ci przygotowania sterownik≤w DirectX dla tylu wersji list rozkaz≤w, spowodowa│o zupe│nie nieoczekiwany obr≤t sytuacji - trzej konkurenci Intela, dotychczas zajadle walcz▒cy ze sob▒ o stosunkowo niewielki fragment opanowanego przez Intela rynku, podjΩli rozmowy na temat opracowania wsp≤lnej, jednolitej listy instrukcji 3D. Nie s▒ to │atwe rozmowy, bowiem ka┐dy z dyskutant≤w wierzy we w│asne rozwi▒zania, a poza tym przynajmniej dwu z nich usi│uje prezentowaµ pozycjΩ si│y - AMD dysponuje gotowym, dzia│aj▒cym nie╝le rozwi▒zaniem, wspartym w dodatku poka╝n▒ bibliotek▒ narzΩdzi programowych, u│atwiaj▒cych wprowadzenie nowych instrukcji w aplikacjach, Cyrix za╢, jako lider sprzeda┐y na tym segmencie rynku, domaga siΩ uznania swojej pozycji.
Najrozs▒dniej, z racji najs│abszej pozycji, zachowuje siΩ kierownictwo Centaura, gotowe na przyjΩcie rozwi▒zania AMD, pomimo ┐e ich w│asne zapewnia efektywniejsze wykorzystanie prostej architektury WinChipa. Czy rozmowy te przynios▒ rezultaty, zapewne nied│ugo siΩ dowiemy. Nied│ugo, bo czasu nie ma wiele - prace nad now▒ wersj▒ DirectX ju┐ trwaj▒! Szkoda by│oby, gdyby mo┐liwe porozumienie podzieli│o los poprzednich inicjatyw tego rodzaju - porozumienie to ma bowiem bardzo du┐e znaczenie dla przysz│ego rozwoju Standardu PC, umo┐liwiaj▒c prze│amanie standardotw≤rczej roli Intela i stworzenie dwu r≤wnoleg│ych linii rozwoju PC - intelowskiej, z procesorami Pentium II i Slotem 1 oraz nieintelowskiej, z Socket 7 i procesorami alternatywnymi.
Dotychczas jedynym rezultatem "wisz▒cej w powietrzu" wojny procesor≤w jest znacz▒cy spadek cen uk│ad≤w Pentium II. Jest to r≤wnie┐ przygotowanie rynku na nowe procesory Katmai z MMX/2, kt≤re prawdopodobnie pojawi▒ siΩ na rynku wcze╢niej ni┐ by│y zapowiadane, tj. jeszcze w I p≤│roczu. NastΩpne procesory Intela te┐ bΩd▒ ju┐ nied│ugo dostΩpne. ChΩtni do zmiany procesora na kolejny, nowszy, musz▒ jednak uwa┐aµ - intelowski Slot 1 okaza│ siΩ "za kr≤tki" i kolejna generacja procesor≤w Intela wymagaµ bΩdzie p│yty g│≤wnej wyposa┐onej w Slot 2!

Szalej▒ce zegary


procesor≤w to "najprostsza" metoda zwiΩkszania ich wydajno╢ci. Dopracowana technologia 0,25 mikrometra pozwala zwykle zaledwie na przekroczenie 300 MHz. Zwykle, bo s▒ w tej technologii produkowane 500-megahertzowe Alphy, a w warunkach laboratoryjnych mo┐liwe jest uzyskanie przesz│o 1000 MHz. Ulepszanie technologii stwarza mo┐liwo╢µ uzyskiwania szybszych zegar≤w bez konieczno╢ci ogromnych inwestycji, co niedawno udowodniono w laboratoriach IBM, demonstruj▒c wykonany w technologii 0,25 mikrometra procesor, pracuj▒cy z zegarem 1,1 GHz. Nic zatem dziwnego, ┐e producenci, zapowiadaj▒cy nowe procesory, podaj▒ jako ich najni┐sze zegary czΩstotliwo╢µ co najmniej 300 MHz. Taki zegar maj▒ mieµ zapowiadane na pierwsz▒ po│owΩ 1998 roku nowe AMD K6-3D i WinChip C6+. Zapowiedzi Intela s▒ ╢mielsze - w II kwartale mamy siΩ spodziewaµ m.in. Pentium II 400 MHz, a przed ko±cem roku - 450 MHz.

DostΩp do pamiΩci


Coraz szybsze wewnΩtrzne zegary procesor≤w sprawiaj▒, ┐e coraz istotniejsz▒ staje siΩ szybko╢µ przep│ywu danych pomiΩdzy pamiΩci▒ i procesorem, bΩd▒ca pochodn▒ czΩstotliwo╢ci zegara zewnΩtrznej szyny procesora oraz czasu dostΩpu do zastosowanej pamiΩci RAM. Zegar 100 MHz jest ju┐ osi▒galnym (chipset VIA Apollo VPX) standardem najbli┐szej przysz│o╢ci - nawet Intel, do niedawna zarzekaj▒cy siΩ, ┐e nie bΩdzie procesor≤w Pentium z szybszym od 66 MHz zegarem zewnΩtrznym, zmieni│ pogl▒dy: Pentium II 350/100 MHz jest zapowiadany na II kwarta│ 98 roku. Jeszcze ca│kiem niedawno wydawa│o siΩ, ┐e pamiΩci o odczycie synchronicznym SDRAM, kt≤re bez wiΩkszych koszt≤w zdolne s▒ do pracy z zegarem 100 MHz wystarcz▒ na najbli┐sze parΩ lat, jednak architektura AGP oraz perspektywa obs│ugi grafiki 3D przez procesor sprawi│y, ┐e coraz powszechniej prowadzone s▒ prace nad innymi rozwi▒zaniami.
NajwiΩksze nadzieje konstruktorzy wi▒┐▒ z pamiΩciami typu RAMBUS, kt≤re umo┐liwiaj▒ szybko╢µ przep│ywu danych podobn▒ do SDRAM, z mniejszymi ograniczeniami ci▒g│o╢ci blok≤w danych. Mo┐na siΩ spodziewaµ, ┐e ju┐ w nied│ugim czasie na rynku pojawi▒ siΩ pierwsze konstrukcje p│yt g│≤wnych obs│uguj▒cych ten rodzaj pamiΩci. AMD zapowiada inne rozwi▒zanie, maj▒ce na celu usprawnienie dostΩpu do pamiΩci - 3 poziomy pamiΩci podrΩcznej cache (cache L2 umieszczona wewn▒trz struktury procesora "n≤┐kozgodnego" z Socket 7; dotychczasowa cache L2 stanie siΩ L3.

K│opot z notebookami!


O ile zmiana procesora na nowszy wymaga od u┐ytkownika komputera stacjonarnego co najwy┐ej wymiany p│yty g│≤wnej, o tyle w│a╢ciciele notebook≤w maj▒ nieco gorzej - w bardziej zaawansowanych konstrukcjach procesory s▒ obecnie montowane w technice powierzchniowej, z hermetyzacj▒ bezpo╢rednio na p│ycie. Taki monta┐ w spos≤b oczywisty uniemo┐liwia wymianΩ procesora w inny spos≤b jak z ca│▒ p│yt▒, czyli praktycznie z po│ow▒ notebooka, a i to tylko pod warunkiem, ┐e p│yta z nowym procesorem bΩdzie pasowaµ do poprzedniej obudowy i urz▒dze± peryferyjnych. Aby umo┐liwiµ posiadaczom i producentom notebook≤w mniej kosztowny udzia│ w wy╢cigu mocy, Intel zaproponowa│ bardzo rozs▒dne rozwi▒zanie: modu│ MMO, zawieraj▒cy w sobie procesor, pamiΩµ cache L2 oraz bezpo╢rednio zwi▒zan▒ z architektur▒ procesora czΩ╢µ chipsetu - tzw. northbridge, obs│uguj▒c▒ pamiΩµ i szynΩ PCI. Przy zastosowaniu modu│≤w MMO reszta konstrukcji notebooka mo┐e pozostawaµ niezmienna - wymiana procesora na nastΩpn▒ generacjΩ to tylko wymiana MMO.
Opr≤cz wy╢cigu mocy w konstrukcjach procesor≤w trwa r≤wnie┐ wy╢cig cen - w mediach zachodnich pojawia siΩ coraz czΩ╢ciej has│o

Tani komputer


Procesorem dla tej klasy urz▒dze± ma byµ w swoich za│o┐eniach WinChip Centaura, ale, jak na razie, na polu walki o najni┐sz▒ cenΩ za najwiΩksz▒ wydajno╢µ, niekwestionowanym liderem jest Cyrix. Procesor Media GX, zawieraj▒cy r≤wnie┐ grafikΩ w architekturze UMA (tj. wykorzystuj▒c▒ jako pamiΩµ obrazu fragment pamiΩci RAM) i ca│kiem niez│y uk│ad d╝wiΩkowy, doczeka│ siΩ ju┐ rozszerzenia MMX i w wersjach 180 czy 200 MHz mo┐e stanowiµ jednostkΩ centraln▒ bardzo taniego i wcale nie najgorszego komputera (test p│yty z tym procesorem zamieszczamy w dziale Laboratorium str. 78). Ale niewiele wiΩcej od p│yt z Media GX kosztuje p│yta w architekturze UMA z 200 MHz WinChipem, oferuj▒ca wiΩksz▒ moc procesora. Tyle tylko, ┐e trzeba j▒ jeszcze wyposa┐yµ w d╝wiΩk...
Mo┐liwo╢µ praktycznej, ekonomicznie op│acalnej realizacji wszystkich wymienionych nowo╢ci wynika bezpo╢rednio z rozwoju technologii p≤│przewodnik≤w.
Obecnie wszyscy producenci procesor≤w stosuj▒ ju┐ prawie wy│▒cznie technologiΩ 0,25 mikrometra. Czy szybko mo┐emy siΩ spodziewaµ nastΩpnego kroku miniaturyzacji? Chyba nie bardzo - ka┐de kolejne zwiΩkszenie gΩsto╢ci upakowania wymaga kilkakrotnie wiΩkszych inwestycji. Na uprzywilejowanej pozycji znajduje siΩ Cyrix - procesory tej firmy produkowane s▒ przez IBM, dysponuj▒cy obecnie technologi▒ CMOS 7, z miedzianymi ╢cie┐kami 0,19 mikrometra. Czy pojawi siΩ w tym roku 500-megahertzowy procesor Cyrixa w tej technologii? Nie by│oby to specjalnym zaskoczeniem, ale mog│oby spowodowaµ ogromne zamieszanie na rynku.

Rozw≤j technologi procesorowej (1971-1998)


  • 1971 - 4004, 108 KHz, 10 mikrometr≤w, 2300 tranzystor≤w
  • 1972 - 8008, 200 KHz, 10 mikrometr≤w, 3500 tranzystor≤w
  • 1974 - 8080, 2 MHz, 6 mikrometr≤w, 6000 tranzystor≤w
  • 1976 - 8085, 5 MHz, 3 mikrometry, 6500 tranzystor≤w
  • 1978 - 8086, 10 MHz, 3 mikrometry, 29000 tranzystor≤w
  • 1979 - 8088, 8 MHz, 3 mikrometry, 29000 tranzystor≤w (pierwszy 8-bitowy IBM PC)
  • 1982 - 80286, 6 MHz, 1,5 mikrometra, 134000 tranzystor≤w)
  • 1985 - Intel386 DX, 16 MHz, 1,5 mikrometra, 275000 tranzystor≤w
  • 1989 - Intel486 DX, 25 MHz, 0.8 mikrometra, 1.2 mln tranzystor≤w
  • 1993 - Pentium, 60/66 MHz, 0.8 mikrometra BiCMOS, 3.1 mln tranzystor≤w
  • 1994 - IntelDX4, 75 - 100 MHz, 0.6 mikrometra, 1.6 mln tranzystor≤w
  • 1994 - Pentium, 75 MHz, 0.6 mikrometra BiCMOS, 3.2 mln tranzystor≤w
  • 1995 - Pentium, 120 MHz, 0.6 i 0.35 mikrometra BiCMOS, 3.2 mln tranzystor≤w
  • 1995 - Pentium Pro, 166 MHz, 0.35 mikrometra, 5.5 mln tranzystor≤w
  • 1995 - Pentium, 133 MHz, 0.35 mikrometra BiCMOS, 3.3 mln tranzystor≤w
  • 1997 - Pentium MMX 166 MHz, 0.35 mikrometra CMOS, 4.5 mln tranzystor≤w
  • 1997 - Pentium II, 233 MHz, 0.35 mikrometra, 7.5 mln tranzystor≤w
  • 1998 - Pentium II, 333 MHz, 0.25 mikrometra, 7.5 mln tranzystor≤w
Za przyk│ad pos│u┐y│y procesory firmy Intel.

Nie da siΩ "przeczekaµ"


Coraz czΩ╢ciej obserwujemy, ┐e u┐ytkownicy zamierzaj▒cy zmodernizowaµ posiadany komputer, usi│uj▒ "przeczekaµ" obecny okres bardzo szybkiego rozwoju technologicznego. Jest to ze wszech miar uzasadnione - nowo╢ci s▒ zwykle bardzo kosztowne, a starzej▒ siΩ w przera┐aj▒cym tempie. Tym niemniej, je╢li chcemy, by nasz komputer by│ "na czasie", musimy przestrzegaµ do╢µ uwa┐nie nastΩpuj▒cych zasad:

  • "na czasie" jest maszyna z procesorem o jeden model ni┐szym od najnowszego, z zegarem ok. 2/3 maksymalnego;
  • miesi▒c do trzech po pojawieniu siΩ nastΩpnego modelu to okres, w kt≤rym jeszcze jest szansa na pozbycie siΩ starego procesora, p≤╝niej stanie siΩ on zbyt stary, by mo┐na by│o pr≤bowaµ go sprzedaµ;
  • procesor o dwa modele wcze╢niejszy jest nie tylko zbyt przestarza│y, by siΩ da│ sprzedaµ, ale czΩsto r≤wnie┐ zbyt s│aby dla nowo powstaj▒cych, zasobo┐ernych aplikacji.
Dlatego "przeczekiwanie" niesie w sobie pewne ryzyko. Oczywi╢cie uwagi te dotycz▒ tylko tych u┐ytkownik≤w, kt≤rzy musz▒ liczyµ siΩ z kosztami - ale przecie┐ takich jest zdecydowana wiΩkszo╢µ. Niezbyt wymagaj▒cy u┐ytkownicy mog▒ co prawda, wzorem autora, zwiΩkszyµ skalΩ przeczekiwania na mierzon▒ ju┐ nie w modelach, a w generacjach, "przesiadaj▒c siΩ" w najbli┐szym czasie z "486" na K6-3D 300 MHz czy Deschutes 450 MHz - wi▒┐e siΩ to co prawda z wymian▒ p│yty g│≤wnej i pamiΩci, ale ile┐ modernizacji da│o siΩ unikn▒µ po drodze. Tyle tylko, ┐e znaczna czΩ╢µ tej drogi to by│o uje┐d┐anie "konika garbuska", jakiego puchlina oprogramowania zrobi│a z przyzwoitej "486-ki"

(c) Copyright LUPUS