InfoCity
InfoCity - виртуальный город компьютерной документации
Реклама на сайте







Размещение сквозной ссылки

 

Развитие платформы Pentium 4

Дмитрий Салихов

Вперед смотрящий да увидит!

Плох тот предприниматель, который, не задумываясь о завтрашнем дне, беспокоится лишь о сиюминутной выгоде. Плох, даже если сфера его деятельности - штампованная одноразовая посуда. Стратегия "наштамповал - продал - наштамповал еще" возможно и подходит для производства одноразовой посуды. Вероятно, возможно она даже будет некоторое время работать, однако в тот момент, когда возникнет необходимость расширения бизнеса на выпуск пластмассовых крышечек, подобная стратегия покажет свою полную несостоятельность.

Стоит ли говорить о том, что в сфере высоких технологий без долговременной, хорошо продуманной и, в то же время, гибкой стратегии, развиваться практически невозможно. Безусловно, здесь, как и во всяком другом бизнесе, можно "словить волну" и добиться разового успеха, угадав скрытые потребности рынка выпуском неожиданного, яркого продукта. Однако долго продержаться на гребне волны только лишь за счет единичного успеха невозможно - пучина серой безвестности затянет обратно того, кто не сумеет закрепить и развить достигнутое.

Выбирая компьютер, рассматривая достоинство и недостатки разнообразных платформ, процессоров, чипсетов, многие пользователи прежде всего обращают внимание на конкретные характеристики того или иного продукта, практически не принимая во внимание его историю и перспективы развития. В наши дни никто уже не верит в сказку о "бесплатном апгрейде" - даже при внешнем сходстве стандартов и разъемов модернизация компьютера, в большинстве случаев, оборачивается полной (ну или практически полной) заменой всех комплектующих.

Возможно, именно поэтому покупатели смотрят кто на производительность, кто на надежность, кто на оснащенность и богатство настроек. Корпоративному клиенту важны вопросы совместимости и стабильности, геймер будет измерять частоту кадров в Quake, а "энтузиаст", для которого компьютер - средство самовыражения, обратит внимание на различные "тонкие штучки", как то разгон и дополнительная функциональность.

Любой добросовестный разработчик аппаратного обеспечения стремится придать выпускаемой продукции максимально полезные и привлекательные черты, выделив его среди прочей массы аналогичных и похожих устройств. Но наивно полагать, что усилия крупной компании-разработчика будут направлены на один лишь модуль, блок, процессор. Нет, для успешного продвижения и позиционирования каждое устройство должно рассматриваться в качестве одного из элементов всей линейки продукции компании, органично дополняющего ее и, в то же время, нацеленного на вполне определенную нишу.

Разработчик аппаратного обеспечения зачастую сталкивается с довольно нестандартной задачей: с одной стороны он стремится внести инновации в новые продукты, а с другой - обеспечить преемственность и постепенную "модернизацию" технологий и стандартов. И первый, и второй аспекты одинаково важны - ведь без новых технологий едва ли будет возможно привлечь новых покупателей, а без обратной совместимости - добиться поддержки IT-индустрии. Впрочем, упомянутая преемственность технологий важна и для самого разработчика: последовательное и грамотное развитие, своевременное внедрение новых элементов - все это обеспечивает стабильность и, в конечном счете, финансовое благополучие. Шараханье же из стороны в сторону и частая смена приоритетов ведут к нестабильности, подрывают доверие партнеров и пользователей и, в конечном счете, приводят к катастрофическим перекосам.

Если же компания-разработчик занимает одну из лидирующих позиций в IT- индустрии, а ее продукция используется в подавляющем большинстве современных компьютеров, то груз ответственности, который ложится на ее плечи, многократно возрастает. Ведь любое ошибочное техническое или маркетинговое решение, не до конца выверенная технология или стандарт могут привести, безо всяких преувеличений, к кризису.

Пульс технологий

Кто-то уже, возможно, догадался, что, говоря о лидере, на котором лежит бремя ответственности, автор этих строк подразумевал корпорацию Intel. Я не склонен доказывать свою правоту тем, кто не согласен с подобными утверждениями, равно как и не собираюсь льстить организаторам конкурса... Достаточно лишь представить, что вдруг, внезапно, корпорация Intel исчезла, а ее технологии и продукты перестали существовать. IT-индустрия, да и не только она, остановится - и в этом нет ни доли преувеличения. Хорошо это или плохо - вопрос, в данном случае, второстепенный.

Сегодня можно смело говорить о том, что корпорация Intel - один из флагманов компьютерной индустрии, своеобразный локомотив, который тянет за собой тысячи вагончиков. Не буду отрицать - этот локомотив подчас делает ненужные крюки и остановки, но основной вектор развития остается неизменным. Прекрасной иллюстрацией продуманности и последовательности стратегии Intel является пусть недолгая, но уже история развития платформы Pentium 4. Именно платформы, а не отдельного процессора.

Рождение Pentium 4

Читатель, знакомый с компьютером не первый год, без труда вспомнит конец года двухтысячного, когда компания Intel представила новый процессор Pentium 4 и его новую платформу. Без преувеличения, это событие привлекло внимание всей компьютерной индустрии - ведь была анонсирована не просто новая модификация или ревизия уже существующего решения, не просто модернизированный чип с рядом улучшений или нововведений, а новая архитектура, подразумевающая целый ряд инноваций, как аппаратной, так и программной части.

Новый процессор Intel Pentium 4, основанный на архитектуре NetBurst, обладал довольно необычными характеристиками:

  • Вычислительный конвейер насчитывал 20 стадий - почти в два раза больше, чем у Pentium III. Этот подход теоретически позволял значительно увеличить тактовую частоту, но при этом был чреват простоями - в случае, если блок предсказаний ветвлений процессора делал "неверный" выбор, конвейер полностью сбрасывался, и его приходилось заполнять заново.
  • Блок предсказания ветвлений был переработан, внутренние буферы увеличены - все это для того, чтобы минимизировать вышеупомянутые простои.
  • Блок мультимедийных инструкций был значительно расширен - в него вошли 76 новых инструкций, ориентированных на обработку массивов чисел с плавающей точкой, образовавших SSE II модуль. Ставка была сделана на то, что разработчики ПО будут активнее использовать SSE II, предпочитая его традиционному модулю FPU, что позволило бы в ряде случаев существенно увеличить скорость вычислений.
  • Была переработана структура кэш-памяти первого уровня; а кэш-память второго уровня объемом 256 Кб, помещенная на чип, работала на полной частоте процессора.

Процессор Pentium 4 стартовал с частоты 1.4 ГГц. Он изготовлялся с применением норм 0.18 мкм техпроцесса и требовал довольно массивную охлаждающую систему. Впрочем, довольно скоро применение таких систем охлаждения стало нормой.

Одновременно с процессором Intel объявил о выпуске чипсета i850, обеспечивал передачу данных по шине Quad Pumped Bus с результирующей частотой 400 МГц (4 блока за такт). i850 работал с памятью Rambus DRAM.

Предстартовый отчет

Старт Pentium 4 трудно назвать успешным. Сказались одновременно несколько факторов:

  • Высокая цена. Поначалу, и сам процессор, и материнские платы для него, и память RDRAM стоили значительно дороже, чем традиционные платформы для Pentium III и Athlon, работавшие с более дешевой памятью SDR SDRAM. К тому же, для Pentium 4 необходим был блок питания c дополнительным разъемом и, в ряде случаев, корпус - все это еще больше увеличивало цену.
  • Недостаточная, на первых порах, поддержка производителей ПО. Ничего удивительного, на внедрение в код соответствующих оптимизаций необходимо время.
  • Наконец, неубедительное преимущество систем на базе Pentium 4 над системами на основе процессоров Pentium III и Athlon. Да, в некоторых приложений Pentium 4 обгонял соперников, в других же - наоборот, отставал. Качественного скачка производительности при переходе на платформу Pentium 4 не было. Да и откуда ей было взяться без оптимизированных приложений и при частоте 1.4 ГГц, которой все же было недостаточно для эффективного функционирования конвейера длиной в 20 стадий.

Неудивительно, что в первое время продажи Pentium 4 шли ни шатко, ни валко - изначально платформа Pentium 4 получилась дорогой и не слишком убедительной с точки зрения производительности. Ожидали ли инженеры и маркетологи Intel подобного развития событий?

Думаю, да. Ожидали, были готовы и имели в запасе целый ряд мер, направленных на ускорение, удешевление и, в конечном счете, популяризацию платформы Pentium 4. Оставив в стороне маркетинговые усилия Intel - для их обсуждения нужно писать отдельную статью - сконцентрируемся на технической стороне дела, проследив, каким образом Intel удалось раскрыть потенциал платформы Pentium 4.

Пуск! Набор высоты

Первый способ увеличения производительности, который приходит в голову - наращивание частоты. Неправда ли, логично ожидать от нового процессора частотного роста, тем более, если его архитектура изначально ориентирована на работу на высоких частотах?

Первыми действиями Intel, нацеленными на увеличение производительности платформы Pentium 4, стало постепенное наращивание частоты. Pentium 4 довольно быстро дошел до отметки 1.8 ГГц, а спустя некоторое время - и до отметки 2 ГГц.

Одновременно совершенствовалось производство, оттачивался технологический процесс, увеличивался процент выхода годных чипов. В итоге на фоне роста частоты падала цена процессоров...

i845: Расширение ореола

Однако, вплоть до середины 2001 года платформа Pentium 4 все еще оставалась в секторе hi-end систем. Для популяризации Pentium 4 компании Intel требовался относительно дешевый набор системной логики, способный работать с памятью SDR SDRAM.

И решение было найдено - индустрия получила связку i845 + PC133, которая сразу же значительно удешевила платформу Pentium 4. Да, сделано это было в ущерб производительности, однако теперь покупатель получил возможность выбора - либо дорогая и быстрая комбинация Pentium 4 + i850 + RDRAM, либо менее быстрая, но дешевая система на основе Pentium 4 + i845 + SDRAM. Так Intel преодолел ценовой барьер, расширив сферу применения Pentium 4 на так называемый "mainstream" сегмент.

DDR SDRAM: В ногу с индустрией

В середине 2001 года уже было ясно, что память стандарта DDR вскоре займет доминирующее положение. Без системной логики, ориентированной на DDR SDRAM, дальнейшее развитие Pentium 4 было немыслимо. И вот, в конце 2001 года был представлен чипсет i845D, способный работать с памятью DDR SDRAM PC2100. Этот момент можно считать поворотным в нашей истории - Pentium 4, заручившись, если так можно выразиться, поддержкой DDR памяти, смог еще более закрепиться в упомянутом mainstream сегменте. Пользователи, наконец, получили быструю, перспективную и не очень дорогую платформу.

Вдобавок, к этому времени разработчики ПО представили целый ряд продуктов, оптимизированных под использование инструкций SSE2. Это еще более упрочило позиции Pentium 4.

Стратегический рубеж...

К концу 2001 года процессор Pentium 4, выпускавшийся, напомним, по 0.18 мкм техпроцессу, достиг верхней частотной планки 2 ГГц. Для дальнейшего увеличение частоты требовалось новое решение...

И тут, удивительно вовремя, Intel сумел успешно внедрить более тонкий 0.13 мкм технологический процесс и перевести производство процессора Pentium 4 на его основу. Внешняя легкость, с которой был осуществлен переход с 0.18 мкм на 0.13 мкм лучшим образом свидетельствует о глубокой продуманности развития платформы Pentium 4?

... и скорость

С новым техпроцессом Intel получил сразу два рычага для увеличения производительности:

  • С 256 Кб до 512 Кб был увеличен объем кэш-памяти второго уровня. Это сразу же обеспечило прирост производительности порядка 10% в различного рода приложениях.
  • Стало возможным дальнейшее увеличение частоты. Всего за несколько месяцев Pentium 4 дорос до отметки 2.4 ГГц. А ведь высокая частота как воздух нужна процессору Pentium 4 с его длинным вычислительным конвейером.

Казалось бы - Intel мог бы постепенно наращивать частоту и только лишь за счет этого эффективно противостоять конкурентам. Однако частота - не единственный аргумент. Постепенно, прирост производительности при увеличении тактовой частоты процессора становится все меньше - система "упирается" в другие модули, связующие шины и т.п.

Работа над шинами

И вот, в мае 2002 года Intel дает еще один импульс развитию платформы Pentium 4, увеличивая эффективную частоту системной шины с 400 МГц до 533 МГц (т.е. физическая частота возросла с 100 МГц до 133 МГц). Этот шаг дает еще 10-15% прироста производительности Pentium 4... Более того, новые чипсеты (i845E, i845G) обеспечивают работу с периферийными устройствами USB 2.0. Впрочем, это уже детали.

И вновь переход на новую шину происходит непринужденно. Такое впечатление, что Intel играючи поднимает частоты, делая это в самый удобный для себя момент, по собственному желанию, а не под давлением извне. Ведущие разработчики материнских плат "единогласно" поддерживают нововведения Intel - материнские платы на новых чипсетах появляются буквально в день анонса Intel.

Что же дальше? Расширив полосу пропускания шины, связывающей процессор и память, и, тем самым, ликвидировав наметившуюся угрозу "бутылочного горлышка", Intel продолжает наращивать частоту процессора. Появляется Pentium 4 2.53 ГГц, 2.6 ГГц, 2.8 ГГц. Одновременно Intel расширяет платформу Pentium 4 на low-end сегмент, где налаживается выпуск процессоров Celeron, основанных на архитектуре NetBurst.

DDR 333: и снова вовремя

А тем временем индустрия все активнее говорит о памяти DDR SDRAM PC2700 (DDR333). Комитет по стандартизации JEDEC утверждает соответствующие спецификации. Ответ Intel следует незамедлительно - осенью начат выпуск чипсетов i845PE и i845GE, способных работать с этим типом памяти. И вновь платформа Pentium 4 получает дополнительный импульс, и вновь это происходит спокойно и гладко. Помимо развития DDR-ориентированной ветки системной логики, Intel добавляет новые элементы в RDRAM-ветку. Теперь чипсет i850E способен работать с памятью RDRAM PC1066.

Relax

Некоторое время Intel выжидает. И неудивительно - к этому моменту в секторе настольных ПК платформа Pentium 4, оборудованная процессором с частотой 2.8 ГГц, чипсетом i845PE и памятью PC2700 не имеет равных в плане производительности. А соревноваться с секундомером - неинтересно :-). А если серьезно - наступило время пожинать плоды приложенных усилий. К осени 2002 года корпорация Intel располагает развитой линейкой процессоров и системных чипсетов, способной удовлетворить запросы самых разных категорий пользователей. Есть время немного заработать, передохнуть, приостановив ценовую гонку.

Одновременно - значит быстрее

Но затишье продолжается недолго - в ноябре на сцену выходит Pentium 4 3.06 ГГц с активированной технологией Hyper-Threading, которая, позволяя выполнять два потока инструкций одновременно, превращает один физический процессор в два логических. Очень показательно, что блок, необходимый для ее реализации, присутствовал в Pentium 4 "от рождения", т.е. с самой первой версии Pentium 4 1.4 ГГц. Активирован он лишь сейчас - тогда, когда это удобно Intel, тогда, когда индустрия, по мнению Intel, готова к появлению подобных средств в секторе настольных ПК. И лишь после того, как технология Hyper-Threading успешно прошла "обкатку" в сегменте серверных решений.

И уже в который раз увеличение производительности платформы осуществляется не за счет банального подъема частоты, а за счет оригинальных технический инноваций, пусть и подкрепленных "частотными" аргументами.

В будущем

Что же дальше? Intel располагает значительными резервами для обеспечения дальнейшего гармоничного развития платформы Pentium 4:

  • Запас по частоте. Процессор Pentium 4, выпускаемый по 0.13 мкм техпроцессу, способен работать, по неофициальным оценкам, на частотах до 3.4-3.6 ГГц. Ожидается, что частота 3.6 ГГц будет достигнута во второй половине 2003 года;
  • Новый техпроцесс 0.09 мкм, который будет внедрен в 2003 году, обеспечит дальнейший рост тактовой частоты (по предварительным данным - до 5 ГГц), а также потенциально позволит увеличить объем кэш-памяти;
  • Двухканальные DDR-чипсеты в сегменте mainstream. Уже сейчас Intel предлагает двухканальный набор системной логики E7205, ориентированный на сегмент высокопроизводительных графических станций. Вскоре аналогичные решения появятся и в сегменте mainstream, обеспечив более чем существенное увеличение производительности платформы Pentium 4 в целом.
  • Увеличение результирующей частоты системной шины до 800 МГц. Ожидается, что Intel осуществит переход на 800 МГц шину Quad Pumped Bus в будущем году, одновременно с появлением процессоров Pentium 4, выполненных по 0.09 мкм технологическому процессу. Можно только догадываться, какую прибавку в скорости работы даст применение 800 МГц Quad Pumped шины с физической частотой 200 МГц.

(Вышеприведенные данные основанные на неофициальной информации, публикуемой в различных сетевых и печатных изданиях, и могут служить лишь ориентиром).

Таким образом, остается констатировать, что Intel располагает всеми средствами для того, чтобы продолжить последовательное и взвешенное развитие платформы Pentium 4 - "запас прочности" еще очень велик. С полной уверенностью можно говорить о том, что платформа Pentium 4 проживет еще не один год, и не просто проживет, а проживет бурно и динамично, задавая ритм индустрии в целом. Уверен, технологические и технические инновации Intel, о которых мы говорили, не дадут соскучиться ни разработчикам аппаратного и программного обеспечения, ни конечным пользователям. Наступающий год обещает быть очень интересным и насыщенным!


Реклама на InfoCity

Яндекс цитирования



Финансы: форекс для тебя








1999-2009 © InfoCity.kiev.ua