Страница: 2/11
ектирование систем на базе Р6. Р6 - первый предназначенный для
массового производства микропроцессор, содержащий два чипа в од-
ном корпусе.
Кристалл ЦПУ в Р6 содержит 5,5 миллионов транзисторов; крис-
талл кэш-памяти второго уровня - 15,5 миллионов. Для сравнения,
последняя модель Pentium включала около 3,3 миллиона транзисто-
ров, а кэш-память второго уровня реализовывалась с помощью внеш-
него набора кристаллов памяти.
Столь большое число транзисторов в кэше объясняется его ста-
тической природой. Статическая память в P6 использует шесть тран-
зисторов для запоминания одного бита, в то время как динамической
памяти было бы достаточно одного транзистора на бит. Статическая
память быстрее, но дороже.
Хотя число транзисторов на кристалле с вторичным кэшем втрое
больше, чем на кристалле процессора, физические размеры кэша
меньше: 202 квадратных миллиметра против 306 у процессора. Оба
кристалла вместе заключены в керамический корпус с 387 контактами
("dual cavity pin-drid array"). Оба кристалла производятся с при-
менением одной и той же технологии (0,6 мкм, 4- слойная ме-
талл-БиКМОП, 2,9 В). Предполагаемое максимальное потребление
энергии: 20 Вт при частоте 133 МГц.
Первая причина объединения процессора и вторичного кэша в
одном корпусе - облегчение проектирования и производства высокоп-
роизводительных систем на базе Р6. Производительность вычисли-
тельной системы, построенной на быстром процессоре, очень сильно
зависит от точной настройки микросхем окружения процессора, в
частности вторичного кэша. Далеко не все фирмы-производители
компьютеров могут позволить себе соответствующие исследования. В
Р6 вторичный кэш уже настроен на процессор оптимальным образом,
что облегчает проектирование материнской платы.
Вторая причина объединения - повышение производительности.
Кзш второго уровня связан с процессором специально выделенной ши-
ной шириной 64 бита и работает на той же тактовой частоте, что и
процессор.
Первые процессоры Рentium с тактовой частотой 60 и 66 МГц
обращались к вторичному кэшу по 64-разрядной шине с той же такто-
вой частотой. Однако с ростом тактовой частоты Pentium для проек-
тировщиков стало слишком сложно и дорого поддерживать такую час-
тоту на материнской плате. Поэтому стали применяться делители
частоты. Например, у 100 МГц Pentium внешняя шина работает на
частоте 66 МГц (у 90 МГц Pentium - соответственно 60 МГц). Penti-
um использует эту шину как для обращений к вторичному кэшу, так и
- 4 -
для обращения к основной памяти и другим устройствам, например к
набору чипов PCI.
Использование специально выделенной шины для доступа к вто-
ричному кэшу улучшает производительность вычислительной системы.
Во-первых, при этом достигается полная синхронизация скоростей
процессора и шины; во-вторых, исключается конкуренция с другими
операциями ввода-вывода и связанные с этим задержки. Шина кэша
второго уровня полностью отделена от внешней шины, через которую
происходит доступ к памяти и внешним устройствам. 64-битовая
внешняя шина может работать со скоростью, равной половине, одной
третьей или одной четвертой от скорости процессора, при этом шина
вторичного кэша работает независимо на полной скорости.
Объединение процессора и вторичного кэша в одном корпусе и
их связь через выделенную шину является шагом по направлению к
методам повышения производительности, используемым в наиболее
мощных RISC-процессорах. Так, в процессоре Alpha 21164 фирмы "Di-
gital" кэш второго уровня размером 96 кб размещен в ядре процес-
сора, как и первичный кэш. Это обеспечивает очень высокую произ-
водительность кэша за счет увеличения числа транзисторов на крис-
талле до 9,3 миллиона. Производительность Alpha 21164 составляет
330 SPECint92 при тактовой частоте 300 МГц. Производительность Р6
ниже (по оценкам "Intel" - 200 SPECint92 при тактовой частоте 133
МГц), однако Р6 обеспечивает лучшее соотношение стоимость/произ-
водительность для своего потенциального рынка.
При оценке соотношения стоимость/производительность следует
учитывать, что, хотя Р6 может оказаться дороже своих конкурентов,
большая часть других процессоров должна быть окружена дополни-
тельным набором чипов памяти и контроллером кэша. Кроме того, для
Реферат опубликован: 5/02/2009