Компьютерные сети

1.3.7 Что означает термин «сверхмасштабный»

Рассуждая о том, насколько компьютеры каждого нового поколения быстрее своих предшественников, производители часто упоминают о сверхмасштабной (superscalar) производительности. Что же означает это загадочное слово?

Грубо говоря, это означает, что если частоты часов старого и нового PC одинаковы, то новый PC все равно будет работать быстрее старого. Если частота часов нового PC в два раза больше, то новый PC будет работать более чем в два раза быстрее старого. То есть, производительность растет не пропорционально частоте, а быстрее, отсюда и приставка «сверх».

Причин у сверхмасштабностй несколько. Обычно она достигается усовершенствованием внутренней структуры процессора, а именно, встраиванием дополнительных исполняющих модулей, увеличением размера конвейера инструкций, улучшением кэша L1 и. т. д. Другая причина сверхмасштабной производительности — это умение процессора «мыслить» на несколько ходов вперед, т. е. умение специально выполнять инструкции, очередь которых еще не настала, в надежде на то, что они понадобятся в дальнейшем. Если в дальнейшем дело действительно доходит до этих инструкций; то процессор пролетает их на повышенной скорости, не теряя времени на их выполнение. Есть еще один способ повысить производительность, не трогая частоту — поставить на материнскую плату дополнительный процессор.

Независимо от причин, термин «сверхмасштабный» (иногда используют не вполне удачную кальку суперскалярный) обозначает компьютер, работающий быстрее, чем можно было подумать. Это конечно здорово, но нет здесь той запутанности, мистичности (или техничности), которых можно было ожидать от расшифровки столь загадочно звучащего термина.

1.3.8 Тенденции развития микропроцессоров семейств INTEL-AMD.

Зачем изучать историю? – Это неинтересно! Зачем знать, в каком году был выпущен тот или иной микропроцессор? Скажете Вы. И будете не правы. Ибо, только изучая историю можно понять и предугадать будущее. Обратите внимание- процессор с 16-ти разрядной шиной данных i8086 появляется на год раньше процессора с 8-ми разрядной шиной данных i8088. Случайность – скажете Вы. А появление 32-х разрядного i80386DX на год раньше 16-ти разрядного i80386SX? А появление 486 SX позже 486DX? Просто на момент появления i8086 не существовало 16-ти разрядных приложений. Другими словами у появившегося процессора попросту не было потребителя на тот момент. Точно также большинству задач для 486 процессора не требовался сопроцессор. Таким образом, налицо тенденция развития рынка микропроцессоров – сначала появляется новый процессор, а затем более дешевый упрощенный его вариант, совместимый с существующими программными продуктами и аппаратным обеспечением. Вторая тенденция- это «поддержка программного и аппаратного обеспечения сверху вниз». Это означает, что любой новый процессор, например PENTIUM IV или DURON должен поддерживать весь набор инструкций более ранних процессоров, например i8088. Это связано со стремлением разработчиков «привязать» потребителя к конкретной платформе. И пусть этот набор инструкций морально устарел, зато потребителю не приходится переходить на другое программное обеспечение. Обратная сторона этой медали – невозможность кардинальных перемен, ведущих к значительному улучшению архитектуры процессоров.

Вообще, производительность процессора можно повысить тремя способами: увеличивая разрядность, повышая тактовую частоту, совершенствуя архитектуру. Разрядность микропроцессоров (РС совместимых) в настоящее время достигла стабильных величин – шины адреса 32 (4 Гб адресного пространства), шины данных 64. Действительно, пока сложно представить себе компьютер с более чем 4 Гб оперативной памяти. Работы в области увеличения тактовых частот процессоров ведутся очень активно, но это экстенсивный путь развития: повышение частоты в 2 раза при прочих равных увеличивает производительность на 70%, и имеет физический и технологический пределы. Например, на сегодняшний (или уже вчерашний) день это 1,5 –2 ГГц. Следовательно, основной путь развития – оптимизация структуры процессора, и за счет этого, увеличение производительности. Тенденций здесь несколько: