Курсов проект на тема Тенденции в развитието на съвременните компютърни системи изготвил



Дата15.10.2018
Размер94.13 Kb.
#88162


СТОПАНСКА АКАДЕМИЯ “Д. А. ЦЕНОВ” - СВИЩОВ

КУРСОВ ПРОЕКТ
на тема
Тенденции в развитието на съвременните компютърни системи


ИЗГОТВИЛ:

Име: Ненчо Пойчев

Ф №: 22213

Спец: Счетоводство и контрол

Курс: втори

Група: 33




Свищов

2009
Тенденции в развитието на съвременните компютърни системи




Компютърните системи и технологии са най-бързо развиващите се технологии през последните няколко десетилетия. Законът на Гордън Мур, изказан през далечната 1965г. за процесорите, важи и до днес, с малки изключения, в обобщения си вариант за всички компоненти на компютърната система, а именно: “На всеки две години компютърните компоненти удвоява производителността си”.

Производителността на компютърната система зависи от всички нейни компоненти, но най-вече от процесора, рам-паметта, видеокартата, твърдите дискове и дънната платка. За постигане на максимална производителност, за дадена цена, трябва да се подберат оптимални компоненти като се избягват слаби звена в системата. Под слабо звено се разбира компонент, който по параметри не се съчетава добре с останалите компоненти и значително отстъпва от тях по производителност. Например ако вземете много бързи процесор, видеокарта, дискове и дънна платка, но сложите малко рам-памет, работеща на ниска честота и с големи тайминги, то ефектът от това ще е много бавна система, която не може да се възползва от бързите компоненти. За да се постигне добър подбор и добро съчетаване на компонентите в една система е необходимо да се познават параметрите им.
ПРОЦЕСОР

Започваме прегледа на компонентите със сърцето на компютърната система – централният процесор. Основните тенденции в развитието на съвременните процесори са: многоядреност – наличие на две или повече ядра; увеличаване на скоростта на системната шина; повече L1 и L2 кеш памет и добавяне на L3 кеш; увеличаване на разрядността на процесора – съвременните процесори са 64-битови, но могат да работят и в 32-битов режим и така са съвместими с по-старите 32-битови процесори; ниско енергопотребление (ниско TDP), вграждане на контролера на паметта в процесора, увеличаване на тактовата честота на процесора, вграждане на графично ядро в процесора. Всичко това се постига с използването по-съвършен технологичен процес. Съвременните процесори са направени по 45nm1 и 65nm технологичен процес, а по старите са по 90nm технологичен процес. Тенденцията е през 2010/2011г. да се премине към 32nm технологичен процес.

До преди няколко години основните фирми произвеждащи процесори се стремяха към постигане на по-висока тактова честота на процесора, с цел да привлекат вниманието на клиентите към себе си, но тези процесори имаха високо енергопотребление и високо топлоотделяне, което ги правеше трудни за охлаждане, а производителността не се покачи много. В допълнение получавахте една бързо загряваща и шумна система поради високите обороти на процесорния вентилатор. Оказа се че има много по-добри начини за повишаване на производителността на процесора. Сега се набляга на увеличаване на броя на ядрата на процесора.

Най-големият производител на процесори в света е Интел, а последните и следователно най-добрите му процесорни архитектури, които са достъпни в момента на пазара са “core 2” и “core i7”. Другият голям производител на процесори е AMD, който предлага съвременни процесори от фамилиите Athlon II и Phenom II. Сега ще разкажем по-подробно за тези процесорни архитектури.



ИНТЕЛ – core 2

Процесорите от фамилията core 2 се появяват през 2006г под кодовото име Conroe и се произвеждат по 65nm технологичен процес. Те се усъвършенстват и през 2007г излиза Penryn – 45nm вариант на Conroe.

Поради новия 45-нанометров производствен процес увеличаването на броя на транзисторите при Penryn на 410 милиона не води до увеличаване на площта на процесора, а обратно – намалява до 107 mm2, за разлика от Conroe, при който площта беше 147 mm2. Отново заради 45-нанометровата технология Penryn работи при по-ниско напрежение: 0,85-1,36V.

Въпреки че Penryn изглежда само като смален вариант на Conroe, това не е точно така поради няколко факта: нови SSE инструкции – вариант 4 (SSE4), добавено ново състояние на енергоспестяване, повишена честота на системната шина (FSB) , както и оптимизации по самото ядро. Penryn има повече кеш от второ ниво – 6 MB, системната шина може да работи на 1600 MHz QDR (400 MHz).

Стана дума че Penryn ще предложи ново състояние на енергоспестяване, което ще носи името C6 state и ще предложи най-ниското възможно състояние на процесора, за което да можем да кажем, че все пак го държи под напрежение. Докато при C3 и C4 имаме поне активни в някаква степен L1 и L2 кеш и времето за събуждане на процесора не е много голямо, то при C6 положението е следното: изключена процесорна честота, изключен PLL генератор, както и двете ядра на кеш паметта. В този случай към ядрото ще се подава съвсем минимално напрежение.

C6 състоянието ще се предлага с мобилните Penryn чипове в определени конфигурации.

Пониженото работно напрежение и оптимизациите по ядрото ще доведат до следните термални пакети, които Интел в момента обявява: двуядрените чипове ще се предлагат във варианти от 40W и 65W, както и с възможност за 80W варианти (Extreme Edition2). Четириядрените процесори ще са по-топли: 50W за моделите с ниско напрежение, 80W – средния клас, и най-сериозните - 120W. Въпреки че стойностите не се отличават от познатите в момента за процесорите Conroe, нека се има предвид че сега говорим за по-високи работни честоти и споменатите промени по кеш архитектурата и обема и – 50% повече кеш за Penryn спрямо Conroe.

Към новостите на Penryn трябва да добавим и технологията EDATEnhanced Acceleration Technology3. С две думи, това е начинът Интел да представи възможност, чрез която двете (или повече) ядра да се използват по-ефективно. Така например при еднонишкови операции, когато се натоварва едното ядро, EDAT може да понижи честотата и напрежението на свободното ядро и да увеличи честотата на заетото. Така при многонишкови операции всички ядра ще работят на по-ниска честота, но разтоварвайки някое от ядрата от задачи, честотата на останалите може да се повиши, с което и производителността при обработка на конкретни задачи нараства.

Друго предимство на архитектурата core 2 се нарича Wide Dynamic Execution. Това е добавянето на повече обработващи блокове и увеличаване на броя на инструкциите, които се изпълняват за един цикъл. До сега предишните чипове можеха да изпълняват до 3 х86 базирани инструкции за един цикъл, докато core 2 има възможност да пресметне 4 инструкции за един цикъл.

Ето някои двуядрени модели от фамилията Penryn:



  • E8600 – номинална тактова честота 3,33GHz = 333MHz x 10
    bus/core ratio множител: 10, bus speed FSB: 1333MHz (333MHz)
    L1 cache: 64KB, L2 cache: 6144KB
    voltage: 1,2 (0,85-1,36), Thermal Design Power (TDP): 65W
    package type (socket): LGA775

  • E8500 – номинална тактова честота 3,16GHz = 333MHz x 9,5
    bus/core ratio множител: 9,5, bus speed FSB: 1333MHz (333MHz)
    L1 cache: 64KB, L2 cache: 6144KB
    voltage: 1,2 (0,85-1,36), Thermal Design Power (TDP): 65W
    package type (socket): LGA775

  • E8400 – номинална тактова честота 3,00GHz = 333MHz x 9
    bus/core ratio множител: 9, bus speed FSB: 1333MHz (333MHz)
    L1 cache: 64KB, L2 cache: 6144KB
    voltage: 1,2 (0,85-1,36), Thermal Design Power (TDP): 65W
    package type (socket): LGA775

  • E7600 – номинална тактова честота 3,06GHz = 266MHz x 11,5
    bus/core ratio множител: 11,5, bus speed FSB: 1066MHz (266MHz)
    L1 cache: 64KB, L2 cache: 3072KB
    voltage: 1,2 (0,85-1,36), Thermal Design Power (TDP): 65W
    package type (socket): LGA775

  • E7500 – номинална тактова честота 2,93GHz = 266MHz x 11
    bus/core ratio множител: 11, bus speed FSB: 1066MHz (266MHz)
    L1 cache: 64KB, L2 cache: 3072KB
    voltage: 1,2 (0,85-1,36), Thermal Design Power (TDP): 65W
    package type (socket): LGA775

  • E7400 – номинална тактова честота 2,80GHz = 266MHz x 10,5
    bus/core ratio множител: 10,5, bus speed FSB: 1066MHz (266MHz)
    L1 cache: 64KB, L2 cache: 3072KB
    voltage: 1,2 (0,85-1,36), Thermal Design Power (TDP): 65W
    package type (socket): LGA775

  • E7300 – номинална тактова честота 2,66GHz = 266MHz x 10
    bus/core ratio множител: 10, bus speed FSB: 1066MHz (266MHz)
    L1 cache: 64KB, L2 cache: 3072KB
    voltage: 1,2 (0,85-1,36), Thermal Design Power (TDP): 65W
    package type (socket): LGA775


Четириядрени (Quad Core) модели от фамилията Penryn:

  • Q9650 – номинална тактова честота 3,00GHz = 333MHz x 9
    bus/core ratio множител: 9, bus speed FSB: 1333MHz (333MHz)
    L1 cache: 256KB, L2 cache: 12MB
    voltage: 1,2 (0,85-1,36), Thermal Design Power (TDP): 95W
    package type (socket): LGA775

  • Q9550 – номинална тактова честота 2,83GHz = 333MHz x 8,5
    bus/core ratio множител: 8,5, bus speed FSB: 1333MHz (333MHz)
    L1 cache: 256KB, L2 cache: 12MB
    voltage: 1,2 (0,85-1,36), Thermal Design Power (TDP): 95W
    package type (socket): LGA775

  • Q9550S – номинална тактова честота 2,83GHz = 333MHz x 8,5
    bus/core ratio множител: 8,5, bus speed FSB: 1333MHz (333MHz)
    L1 cache: 256KB, L2 cache: 6MB
    voltage: 1,2 (0,85-1,36), Thermal Design Power (TDP): 65W
    package type (socket): LGA775

ИНТЕЛ – core i7 (Nehalem)

Nehalem4 е доста радикална промяна в идеята за процесор на Интел като цяло. Казано с няколко думи, Nehalem представлява 45-нанометров нативен четириядрен процесор, изграден на базата на 731 милиона транзистори, към които освен четирите ядра трябва да добавим и контролера на паметта, I/O блоковете, новата L3 кеш, SSE4.2 и QPI шината. Цялата архитектура се базира не само на множество нововъведения, но и на стремежа да бъде удобна за лесно добавяне на повече ядра, като същевременно се запазят оптималната консумация и топлоотделяне.

Чрез Nehalem и съпътстващия го чипсет Интел се отказва от използването на добре познатата FSB шина, или така наречената опорна шина. Новата шина наречена QPI (Quick Path Interconnect) дава възможност за директно комуникиране между ядрата и паметта, при скорости, надвишаващи сериозно най-бързите системи в момента. За сравнение може да се даде следния пример: сървърен Xeon процесор, работещ на 3 GHz, използващ 1600 MHz QDR FSB и 800 MHz FB-DDR2 памет, може да достигне около 10 GB/s трансфер. При архитектурата Nehalem чрез използване на QPI и триканалната DDR3-1066 MHz се достига около 33 GB/s, а при DDR3-1333 MHz – до 40 GB/s. Добре се вижда че разликата е доста сериозна.

Въвеждането на QPI ще съдейства и за понижаване на латентността при комуникацията между процесора и паметта.

Възможностите на QPI ще бъдат доста сериозни – при максималните 6,4 GT/s (гигатрансфера в секунда) една QPI връзка ще може да предложи 25,6 GB/s реален трансфер. Това е едно доста по-добро предложение спрямо FSB, още повече когато говорим за комуникация между процесори в сървърна машина. За момента всеки един процесор Nehalem може да поддържа до 4 QPI връзки, което дава като резултат над 100 GB/s теоретична скорост на трансфер.

При архитектурата Nehalem процесорът условно се разделя на две части – Core и Uncore. Първата представлява сборът от всички ядра, с които процесорът разполага (две, четири или повече), а втората е съчетанието на QPI връзката, контролера на паметта, IO блоковете, кеша от трето ниво, клок генераторите и тези които управляват мощността. Четирите ядра в чипа комуникират помежду си посредством L3 кеш памет, която всъщност не е новост в случая. Nehalem разполага с изключително бърза L2 кеш (латентност само около 10 такта) за увеличаване на възможността за съхраняване на данни близки до ядрото и понижаване на нуждата от използване на L3 кеша и обръщение към още по-бавната рам-памет.

Така всяко от ядрата на Nehalem или Core i7 има на разположение 64 KB L1 (32 KB за данни и 32KB за инструкции), 256 KB L2 кеш и споделена между всички ядра 8 MB L3 кеш памет. При дефинирането на Core и Uncore, L3 остава в Uncore частта, поради което всяко от ядрата на процесора Nehalem разполага със собствени L1 и L2. Типът на L3 е инклузивен, което значи, че информацията от L1 и L2 се копира и в L3. Така от една страна всяко от ядрата ще има достъп до кеш данните на останалите, а наред с това се намалява трафика между ядрата, както и заемането на време за търсене на данните при кеш паметта на другите ядра – ако нужната информация я няма в L3, значи я няма в L1 и в L2 на другите ядра.

Нараснал е и обема на буферите (Load , Store), което увеличава броя на възможните за изпълнение микрооперации за един такт на 128, а при Penryn Core 2 бяха 96.

Безспорно една от най-сериозните промени по ядрото е завръщането на Hyper-Threading, или както го наричат в Интел – SMT (Simultaneous Multi-Threading). Още по времето на Pentium 4 се видя, че ползите от HT не са малко: възможност за изпълнението на две нишки едновременно от едно ядро, ниска цена на добавяне на технологията – не се нуждае от много транзистори за изпълнение. Не е ясно защо тази технология не бе налична при процесорите Core 2. При Core i7 имаме възможност за едновременна обработка на до 8 нишки (Windows рапортува за наличието на 8 процесорни ядра).

Nehalem предлага и допълнение към SSE сета от инструкции, като новите инструкции са събрани под наименованието SSE4.2. Говорим за четири STTNI5 и две ATA6 инструкции. STTNI помага при работата с приложения за разпознаване на текст и парсинг на XML, докато ATA се използва ефективно при CRC32 мрежови проверки.



Въпреки7 че TDP8 на най-бързите чипове отново е 130 W (говорим за честоти 3 GHz и нагоре), имайте предвид, че в тази консумация слагаме и контролера на паметта, L3 кеша, QPI шината, и I/O логиката.


1 nm - манометри

2 Extreme Edition – най-бързи модели

3 Вестник Компютри

4 На 17 Септември, 2008 за първи път инженери от Интел запознаха публиката с Nehalem, но официалното представяне на процесорите core i7 беше по-късно през годината.

5 String & Text New Instructions

6 Application Targeted Accelerators

7 От списание Хардуер

8 Thermal Design Power - енергопотрбление


Каталог: files -> files
files -> Р е п у б л и к а б ъ л г а р и я
files -> Дебелината на армираната изравнителна циментова замазка /позиция 3/ е 4 см
files -> „Европейско законодателство и практики в помощ на добри управленски решения, която се състоя на 24 септември 2009 г в София
files -> В сила oт 16. 03. 2011 Разяснение на нап здравни Вноски при Неплатен Отпуск ззо
files -> В сила oт 23. 05. 2008 Указание нои прилагане на ксо и нпос ксо
files -> 1. По пътя към паметник „1300 години България
files -> Георги Димитров – Kreston BulMar
files -> В сила oт 13. 05. 2005 Писмо мтсп обезщетение Неизползван Отпуск кт


Сподели с приятели:




©obuch.info 2023
отнасят до администрацията

    Начална страница