Курсовая работа: Архитектура многокристального микропроцессора К10 и К10.5

 

Особенности архитектуры К10

·  Основным отличием процессоров поколения K10 от своих предшественников на базе AMD K8 является объединение четырёх ядер на одном кристалле, обновления протокола Hyper-Transport до версии 3.0, общий для всех ядер кэш L3, а также перспективная поддержка контроллером памяти DDR3. Сами ядра также были модернизированы по сравнению с ядрами AMD K8.

·  Чипы K10 могут выполнять 64-битные SSE-инструкции как одну. Именно поэтому увеличение разрядности SSE-блоков так важно и производительность должна вырасти довольно значительно.

·  Увеличена разрядность интерфейса между SSE-блоками и кэшем данных первого уровня. Теперь за один такт стала возможной загрузка двух 128-битных инструкций за такт против двух 64-битных у K8.

·  Связь между кэшем L2 и контроллером памяти также увеличила разрядность и теперь составляет 128 бит.

·  Поддерживаются инструкции SSE4a, которые, помимо стандартного набора, включают: комбинированный набор инструкций (EXTRQ/INSERTQ) и векторные потоковые инструкции (MOVNTSD/MOVNTSS). 

·  Архитектура K10 позволяет отслеживать гораздо больше переходов и ветвлений, за счет чего повышается точность предсказаний. А чем точнее предсказания переходов, тем более полно процессор способен загрузить работой свои исполнительные блоки.

·  Также вдвое в сравнении с K8 увеличен размер стека возврата. У K8 при выполнении длинной цепочки запросов возможна ситуация, когда места для записи начального адреса в стеке возврата не хватает и тогда предсказания ветвлений становятся невозможными. Теперь вероятность этого значительно снизилась.

·  Позволяет увеличить производительность и эффективность путём прямого соединения контроллера памяти и канала ввода/вывода с ядром.

·  Разработана для одновременного выполнения как 32-битных, так и 64-битных вычислений.

·  Интеграция контроллера памяти стандарта DDR2 (вплоть до режима 533 (1066) МГц, а также с перспективной поддержкой DDR3)

 

Особенности архитектуры К10.5

·  Ширина шины памяти контроллера: 128 бит

·  Поддержка шины Hyper Transport 3.0

·  Частота системной шины: 1800 - 2600 МГц (эффективная 3600 - 5200 МГц)

·  Поддержка технологии AMD64 Technology

·  Поддержка 64-битных вычислений

·  Поддержка технологий AMD Cool'n'Quiet 3.0, AMD CoolCore, Dual Dynamic Power Management

·  Поддержка технологий EVP (Enhanced Virus Protection) и AMD Virtualization Techology

·  Поддержка инструкций SSE, SSE2, SSE3, SSE4a, ABM, MMX, 3DNow!

·  Максимальная температура: 62°С

·  Рассеиваемая мощность (TDP) 125 Вт

 

Сравнение К10 и К10.5

Наиболее примечательной особенностью четырёхъядерных процессоров с микроархитектурой К10 является улучшенная схема управления питанием и тактовой частотой. Теперь каждое процессорное ядро вправе само "решать", на какой частоте ему работать, причём изменение происходит динамически и никак не влияет на частоту работы остальных ядер.

Иначе говоря, чем больше загружен процессор, тем больше ядер участвуют в работе. При этом нагрузка может быть распределена неравномерно, и каждое ядро, в зависимости от своей "участи", будет работать на собственной тактовой частоте, оптимальной с точки зрения производительности. Кроме того, часть ядер может быть попросту отключена, когда их участие в работе процессора не требуется.

Подобная технология была реализована и в более ранних процессорах AMD и Intel и также была призвана снизить среднюю потребляемую мощность. Однако для четырёхъядерных решений AMD проблема тепловыделения стала особенно актуальной, поскольку процессоры могли запросто рассеивать колоссальные 250 Вт тепла. Для сравнения, четырёхъядерные процессоры Intel ограничивались куда более скромным значением в 130 Вт.

Преимущества К10

Увеличение производительности приложений путём сокращения задержек при обращении к памяти.

Распределяет полосу пропускания памяти в зависимости от запросов.

Технология Hyper-Transport обеспечивает соединение на пиковой скорости до 16,0 ГБ/сек для предотвращения задержек.

До 33,1 ГБ/сек суммарной пропускной способности между процессором и системой (с учетом шины Hyper-Transport и контроллера памяти).

В процессорах архитектуры K8, а также Intel NetBurst (Pentium 4) процессор выгружает обработанные данные только после получения новых, что несколько снижает производительность. Часть исполнительных блоков процессора простаивает.

Архитектура K10 дает возможность загружать новые данные до выгрузки обработанных. Подобное отличие существует и между архитектурами NetBurst и Core, но реализация технологии у AMD и Intel разная. Если у Intel используется предсказатель, который предотвращает опережение загрузки данных над их выгрузкой из одной и той же ячейки памяти, то чипы AMD адрес выгрузки рассчитывают, что исключает возможность ошибки. Если подобная ошибка происходит, то данные будут потеряны и выполнение команды придется начинать сначала.

Реализация технологии внеочередной загрузки команд у K10 выглядит привлекательней.

 

Преимущества К10.5

Номинальная частота работы процессора, составляющая 3,7 ГГц, формируется по схеме: множитель 18,5 x шаг 200 МГц.  На кристалле процессора располагаются четыре вычислительных ядра на базе архитектуры x86-64, каждое из которых оснащается индивидуальным кэшем 512 Кб, при этом размер общей для всех четырёх ядер кэш-памяти третьего уровня составляет 6 Мб. Платой за высокую частоту работы является весьма немалое энергопотребление процессора, составляющее 125 Вт. Интегрированный контроллер памяти поддерживает работу с памятью DDR2 и DDR3 в двухканальном режиме. Новый процессор AMD с Socket AM3 обратно совместим с процессорным разъёмом AM2+, что предполагает возможность его использования в материнских платах на базе сокета AM2+. Для связи с чипсетом используется шина HyperTransport с полосой пропускания 41.6 Гт/с.

 

Перспектива развития К10 и К10.5

В июле 2011 года будут выпущены первые гибриды процессоров, созданных по старой технологии К10 и К10.5 – Llano.

Процессоры Llano будут выпускаться по 32 нм технологии с применением материалов, имеющих высокое значение диэлектрической константы (high-k), а также транзисторов с металлическим затвором. Технология "напряжённого кремния" будет соседствовать с соединениями германия и кремния. При производстве процессоров будет задействована технология иммерсионной литографии второго поколения. Как мы уже сообщали, каждое из четырёх процессорных ядер Llano будет иметь площадь 9.69 кв.мм без учёта кэш-памяти второго уровня объёмом 1 Мб, на этой площади разместится более 35 млн. транзисторов.

Процессоры Llano смогут работать на частотах свыше 3 ГГц, уровень энергопотребления будет колебаться от 2.5 до 25 Вт, номинальное напряжение будет лежать в пределах от 0.8 до 1.3 В. Каждое процессорное ядро получит 1 Мб кэша второго уровня, архитектурно ядра Llano будут представлять собой усовершенствованные Phenom II. Встроенное графическое ядро поколения Evergreen с поддержкой DirectX 11 по своим возможностям будет соответствовать бюджетным решениям семейства Radeon HD 5xxx. Графическое и вычислительные ядра будут размещаться на одном кристалле.  микропроцессор архитектура структура

Процессоры Llano будут потреблять очень мало энергии в состоянии покоя, чему будут способствовать продвинутые механизмы управления питанием, внедрённые на уровне процессорного ядра. Предполагается, что вслед за процессорами Thuban поддержку некоего аналога Turbo Boost получат и процессоры Llano. Технология будет позволять динамически повышать или понижать частоту каждого ядра пропорционально уровню нагрузки. Переход из одного энергетического состояния в другое потребует от процессоров Llano в два раза меньших затрат электрической энергии по сравнению с предшественниками.

Заключение

Сочетание превосходной производительности, высокой тактовой частоты, впечатляющей пропускной способности системной шины и надежная конструкция делают процессоры архитектуры К10, К10.5 наиболее оправданным выбором для настольных ПК высокого уровня, рабочих станций и серверов.

Основными принципами стали:

·  Модульность;

·  Масштабируемость;

·  Мобильность;

·  Доступность и открытость;

·  Совместимость и эффективность.

За этим набором слов скрываются большие возможности (согласно планам компании) по построению систем, которые можно переконфигурировать для различных задач с целью достижения более высокой эффективности, возможность линейного увеличения производительности при решении однопоточных и многопоточных задач, применение энергоэффективных технологий для использования в мобильных системах, открытость для внедрения инновационных решений, обратная совместимость и возможность обновления, использование эффективных встроенных систем ввода-вывода.

Данная курсовая работа была подготовлена по материалам интернета.

Список использованной литературы

a)  http://ru.wikipedia.org/wiki/K10

b)  http://www.amd.com/ru/products/Pages/processors.aspx

c)  http://www.computerra.ru/print/338908

d)  http://www.mobimag.ru/Articles/2580/AMD_K10_arhitektura_markirovka_i_drugie_osobennosti_gryadushei_revolyucii.htm

e)  http://www.overclockers.ru/hardnews/27803.shtml

f)  http://www.ixbt.com/news/hard/index.shtml?08/92/09

g)  http://www.overclockers.ru/hardnews/36100/AMD_rasskazyvaet_o_gibridnyh_processorah_Llano.html

h)  http://www.upweek.ru/bulldozer-i-bobcat-novye-arxitektury-amd.html

i)  http://www.3dnews.ru/news/dati-vihoda-amd-bulldozer-i-llano-popali-v-set/