Введение
Уже не в первый раз конкуренты Intel на x86 создают очень хороший продукт. Мы помним несколько случаев объявления процессоров других компаний, которые заставляли нас поверить в их неплохую перспективу. Однако мы не помним, чтобы сторонние продукты превосходили high-end процессоры Intel по производительности, часто они даже до них не дотягивали.
Объявление AMD об их грядущем процессоре K7 на Microprocessor Forum 98 в Сан Хосе стало ознаменованием важной перемены x86 процессорного рынка в 1999 году. K7 уверенно обойдет по производительности Pentium II (Deschutes) и скорее всего даже грядущий продукт Intel, Katmai, не сможет достойно соревноваться с K7.
Но это еще не все. AMD очень скоро начнет поставку K6-2 на 400 МГц. Этот процессор будет основываться не на хорошо известном ядре K6-2, работающем на 400 МГц, а на новом переработанном ядре, которое должно увеличить производительность системы. Благодаря этому K6-2 400 МГц вряд ли будет отставать от Pentium II по тактовой частоте.
Затем у нас есть Sharptooth, процессорное ядро, которое будет использоваться в будущем K6-3. Это будет первое ядро AMD с встроенным L2 кэшем, который уже присутствует в процессорах Intel Celeron 300A и Celeron 333 (Mendocino). 256 кб L2 кэша будут работать на частоте процессора, что поможет значительно увеличить производительность ядра K6-2, в результате чего процессор должен обогнать Pentium II на той же тактовой частоте. Дополнительная прелесть Sharptooth заключается в том, что процессор может работать на любой Super7 плате, то есть его можно использовать для эффективной модернизации. Впервые в истории платформы на Socket7 будут быстрее, или, по крайней мере, обеспечивать ту же скорость, что и Slot 1 платформы. Поэтому пока есть серьезные причины не забрасывать Socket 7! Sharptooth – это не наивная мечта или пустое обещание, процессор уже существует и работает. Единственная причина, по которой AMD пока еще не поставляет процессоры – OEM хотят получить процессор к рождественскому рынку, да и AMD пока что пытается выпросить от OEM более высокую цену за свой существенно улучшенный продукт, и по этому поводу пока продолжаются переговоры. Поставки Sharptooth начнутся в первом квартале 1999 года, может чуть раньше, и процессор будет поставляться с тактовыми частотами до 450 МГц. Довольно обидно, что мы не видим Sharptooth сейчас, однако K6-3 определенно замедлит переход с Socket 7 на Slot 1.
Как вы понимаете, AMD уже имеет сильные позиции, предлагая высокопроизводительные решения для платформ Socket 7. А следующий факт покажет, почему у владельцев Socket 7 платформ нет поводов беспокоиться о переходе на Slot 1. Возможно, даже некоторые владельцы платформ Slot 1 оставят Slot 1 для получения более высокой производительности. Дело в том, что AMD переходит на Slot A, и процессоры, которые будут работать с этим слотом, носят имя K7.
Презентация Дирка Мейера (Dirk Meyer) по поводу функций K7 на Microprocessor Forum 13 октября 1998 года явилась одной из самых впечатляющих презентаций в разделе процессоров. Дирк загрузил аудиторию большим количеством терминологии, причем он читал свою речь с высокой скоростью. Вряд ли кто-нибудь смог следовать за его мыслью. Мы были одними их тех счастливчиков, кому повезло взять у Дирка интервью через несколько часов, вместе с Даной Крелле (Dana Krelle), вице-президентом AMD по маркетингу. Многое для нас в K7 пока остается непонятным, но основные идеи мы уловили.
Почему AMD K7 станет самым серьезным конкурентом Intel?
- Шина процессора
Как известно, K7 и Slot A не используют протокол шины Intel P6 GTL+. Вместо этого применяется протокол шины Digital Alpha EV6. EV6 имеет множество архитектурных преимуществ перед GTL+, включая технологию точка-точка для многопроцессорных систем, к тому же шина работает на 200 МГц. То есть K7 станет первым процессором, который сможет использовать высокую пропускную способность памяти современных видов типа RDRAM и DDR SDRAM. Intel GTL+ работает на 100 МГц, что дает пиковую пропускную способность 800 Мбайт/с, а 133 МГц дает 1066 Мбайт/с, поэтому несколько удивительно, зачем следующий чипсет Intel для Katmai будет поддерживать RDRAM память. Direct RDRAM, равно как DDR SDRAM на 100 МГц обеспечивают пиковую пропускную способность 1,6 Гбайт/с и эта пропускная способность может быть в полной мере нагружена только K7 на 200 МГц EV6 шине. Мы полагаем, что AMD следует поблагодарить Intel за продвижение RDRAM, поскольку K7 станет, похоже, первым процессором, кому понадобится эта память.
Еще раз повторим: K7 EV6 имеет прекрасную многопроцессорную поддержку и более высокую пропускную способность шины по сравнению с GTL+. - L1 кэш
K7 будет иметь 128 кб L1 кэша, разделенных на 64 кб кэш данных и 64 кб кэш инструкций. Pentium II сегодня оборудован в четыре раза меньшим кэшем, а по слухам Katmai будет иметь 2×32 кб, то есть в два раза меньший размер кэша, чем K7. Больший кэш L1 – одно из необходимых условий для достижения высоких тактовых частот процессора, и K7 специально для этого и разработан. - L2 кэш
K7 будет оснащен задним (backside) L2 кэшем, известным по архитектуре Intel P6. AMD довольно гибко подошла к L2 кэшу. Процессор K7 будет иметь внутреннюю теговую память (tag RAM) достаточную для 512 кб L2 кэша, но AMD также планирует выпуск K7 версий с кэшем от 2 Мб 8 Мб, используя дополнительную внешнюю теговую память, как и Intel в случае с P6. Скорость L2 кэша будет изменяться от 1/3 до скорости процессора, причем планируется использовать как обычную, так и DDR SRAM память для L2 кэша. Гибкий дизайн L2 кэша поможет AMD сделать те же вещи, что и Intel. Выйдет несколько версий K7, различающихся размером кэша L2 и скоростью: массовая, для серверов и для рабочих станций. K7 сможет адресовать 64 Гб, как и ядро Intel Deschutes, однако Slot A будет ограничен 4 Гб адресуемого пространства, как и в случае с Slot 1. K7 может кэшировать все адресное пространство, то есть 64 Гб. - Тактовые частоты
Дирк Мейер, главный инженер AMD K7, раньше работал в Alpha. Вряд ли кто-то из вас будет удивлен тому, что K7 был разработан с учетом высоких тактовых частот. Он уже работает на 500 МГц. Но к моменту запуска K7 в первом квартале 1999 года, мы должны получить тактовые частоты намного выше. K7 имеет очень глубокие буферы для достижения высоких тактовых частот, обеспечивая до 72 x86 инструкций “на лету”. - Блок с плавающей запятой
Не Intel ли научила нас тому, насколько важны операции с плавающей запятой за последние годы? Вполне очевидно, что K7 “поджарит” Intel P6 FPU. K7 обеспечивает не менее трех (!) внеочередных полностью параллельных конвейера операций с плавающей запятой. Старый недостаток процессоров конкурентов Intel, относящийся к низкой производительности FPU, благодаря K7 останется в истории. В будущем седьмом поколении процессор AMD будет выполнять задачи по проектированию или рендерингу быстрее процессоров Intel. Мы стоим практически на пороге революции. - Целочисленная микроархитектура K7
Мы догадываемся, что перечисление новых возможностей процессора AMD K7 уже несколько вас утомило, но позвольте назвать еще несколько. Три параллельных декодера x86 инструкций преобразовывают x96 инструкции в макро-операторы (Macro-Ops) фиксированной длины, которые отсылаются в 72-местный блок управления инструкциями K7. Каждый макро-оператор состоит из одной или двух операций. В процессоре присутствует два различных конвейера декодирования, которые выполняют эту работу, “direct path” очень быстро декодирует общие инструкции и “vector path” занимается сложными x86 инструкциям в ROM макрокода или MROM. Блок управления инструкциями отсылает макро-операторы на целочисленный планировщик или блок FPU/мультимедиа. Целочисленный планировщик может обрабатывать до 15 входящих макро-операций, то есть 30 операций одновременно. Его работа заключается в распределении до трех независимых операций на три параллельные целочисленные исполнительные устройства, каждое из которых дополняется блоком генерации адреса. Блок генерации адреса отвечает за эффективное выполнение инструкций чтения/записи, с помощью оптимизации данных L1 и L2 кэша, равно как обращений к основной памяти.
Презентация Дирка
Мы предлагаем вашему вниманию слайды презентации Дирка, если вы желаете более подробно ознакомиться с архитектурой K7.
ПРОЦЕССОР AMD-K7 10/15/98
Автор: Дирк Мейер /Скотт Гленн
Нажмите здесь для начала
Содержание
- Процессор AMD-K7
- Процессорные планы AMD на Microprocessor Forum 1997
- Обзор процессора AMD-K7
- Архитектура процессора AMD-K7
- Архитектура процессора AMD-K7 (продолжение)
- Терминология микроархитектуры
- Конвейер микроархитектуры
- Блочная диаграмма процессора AMD-K7
- Декодеры инструкций x86
- Целочисленные исполнительные устройства
- Суперскалярные мультимедийные исполнительные устройства
- Блок записи/чтения и кэш данных
- Контроллер системного интерфейса
- Системный и L2 кэш интерфейсы
- Инфраструктура процессора AMD-K7
- Итог по AMD-K7
Заключение
Как вы можете заметить, K7 определенно становится серьезной головной болью для Intel. Единственным недостатком K7 является отдельная платформа Slot A. Сегодня вам приходится покупать новую материнскую плату каждые шесть месяцев, если вы пытаетесь оставаться на вершине технологического процесса. Какая разница, будет ли ваша следующая материнская плата Slot A моделью с чипсетом AMD или Slot 1 платой с будущим чипсетом Camino? Slot A и протокол EV6 явно технологически более совершенны. Да и K7 может также превзойти Katmai.
Давайте подведем итог ситуации:
- В данный момент AMD находится очень близко к выпуску улучшенного ядра K6-2, работающего на 400 МГц. Процессор будет нацеливаться на нижний диапазон high-end процессоров Intel, причем он будет работать в Super7 платах. Сегодня Super7 платы вполне надежны и предлагают хорошее отношение цена/качество.
- В ближайшие месяцы AMD запустит Sharptooth, K6-3 с частотами 300-450 МГц. Этот процессор сможет обойти Intel Pentium II на той же тактовой частоте и сможет нормально работать в обычной Super 7 плате. Sharptooth должен удержать владельцев Super7 платформ от перехода на Slot 1. В то же время Intel готова к запуску Katmai. Однако ядро Katmai не должно обладать большими функциями, чем KNI (SSE), и хотя Intel пока еще не делится информацией, Katmai не будет быстрее существующих PII на обычных приложениях. Именно поэтому мы предполагаем, что Katmai будет иметь некоторые новые функции, о которых мы еще не знаем.
- Позже в первой половине 1999 года AMD запустит новый процессор K7. Это будет первый процессор для нового разъема Slot A. Он ознаменует новую веху в истории, позволив владельцам Super7 перейти сразу же к Slot A, не затрагивая Slot 1, поскольку K7 будет превосходить любой существующий процессор Intel. K7 вероятно будет выпущен в версиях 500, 500 и 600 МГц. В худшем для AMD сценарии Intel уже будет к тому моменту иметь Coppermine, 0,18 мкм версию Katmai с встроенным L2 кэшем. Архитектура ядра Coppermine будет очень близка, если не идентична Katmai, поэтому Coppermine сможет обогнать K7 только лишь благодаря высоким тактовым частотам. Да, Intel придется попотеть в июле 1999 года.
Если вы думаете, что KNI (SSE) имеет весомые преимущества против 3DNow!, то учитывайте следующее. AMD уже выпустит миллионы K6-2 процессоров к тому моменту, как начнет продаваться первый Katmai процессор. В результате мы получаем более широкое распространение 3DNow! против KNI (SSE). K6-2 и K6-3 будут продолжать продаваться по более привлекательной цене, чем Katmai, поскольку Katmai будет последним доступный процессором Intel, и потому очень дорогим. В результате база процессоров с поддержкой 3DNow! вырастет еще больше, в то время как рост числа компьютеров с KNI будет довольно медленным. Вряд ли процессоров с KNI будет больше, чем с 3DNow! как только K7 поступит в продажу. Поэтому разработчики наверняка будут поддерживать в играх не только KNI, но и 3DNow!, если их волнует продажа игр. Вряд ли можно сомневаться, что K7 будет продолжать поддерживать 3DNow!, а не KNI.
Наблюдение за ситуацией оставляет прочное чувство уверенности, что AMD наконец-то сделала очень правильный шаг. Она не просто представляет новый процессор, но в этот раз компания имеет очень четкие планы атаки Intel шаг за шагом. Мы знаем, какие трудности приходится перенести при внедрении новой платформы, но мы уверены, что превосходный дизайн AMD завоюет множество покупателей.
Мы хотим поздравить AMD за хороший план и проделанную работу. Нас очень впечатлило продвижение компании, а ведь вы знаете, что нас не так то легко чем-то задеть. Intel придется очень серьезно поработать. Как мы считаем, только очень хороший дизайн нового процессора поможет в борьбе против K7, поэтому компании придется бросить все свои силы на ускорение выпуска Willamette.
