Archive for July 7th, 2008

Od powstania pierwszego mikroprocesora minęło już trochę czasu, a zmagania inżynierów nadal zmierzają do tworzenia coraz to nowszych, szybszych, wydajniejszych jednostek, zajmujących jak najmniejszą powierzchnię, co zresztą jest logiczne. Jednak procesorów wykonanych w technologii krzemowej nie można bez końca miniaturyzować. W końcu naukowcy napotkają taką barierę, którą nie będą mogli przekroczyć, nie będą mogli stworzyć mniejszego tranzystora. Niedawno naukowcy z koncernu IBM przeprowadzili ciekawy eksperyment. Mianowicie skonstruowali bramkę logiczną (podstawowy element logiczny procesora, składający się co najwyżej z czterech tranzystorów) o średnicy 30 nanometrów ( nanometr = 1/1.000.000.000 metra) Niestety, okazało się, że w tej skali nie udało się uzyskać poprawnej komunikacji między poszczególnymi elementami logicznymi. Oznacza to, że niezwykle trudne będzie zbudowanie układu wykonanego w technologii na przykład 0,05 mikrona. Z kolei w grudniu 2000 r. Intel opracował najszybszy i najmniejszy na świecie tranzystor typu CMOS (ang. Complementary Metal Oxide Semiconductor, to określenie technologii opierającej się na zjawisku zmiany właściwości elektrycznych krzemu pod wpływem działającego na nie światła co wykorzystywane jest przy przetwarzaniu obrazów na postać cyfrowa. Światłoczule matryce CMOS stosuje się np. w aparatach cyfrowych i kamerach internetowych co znacznie redukuje ich rozmiary i koszty produkcji).. Tranzystor będzie wykorzystywany do produkcji na skale masową w 2005 r. Dzięki takiemu procesorowi będzie można za 5-10 lat stworzyć procesor zbudowany z ponad 400 milionów tranzystorów, taktowany zegarem 10 GHz i zasilany napięciem nie większym niż 1V ! Tak Intel pisze o swoim wynalazku: „Tranzystor jest tak szybki, że w (dosłownym) mgnieniu oka dokonuje 400 milionów obliczeń lub przeprowadza 2 miliony operacji w czasie, w którym wystrzelona kula przelatuje zaledwie 2,5 centymetra. Jego długość wynosi 30 nanometrów, a grubość trzy warstwy atomowe. Tranzystory są tak małe, że gdyby ułożyć 300 jeden na drugim, uzyskano by grubość kartki papieru.” Co taki szybki procesor nam da ? Dzięki takim układom m.in. „w przyszłości turyści podróżujący do innych krajów będą mogli się swobodnie porozumiewać wykorzystując elektroniczne urządzenia, które “na bieżąco” tłumaczą ich mowę na języki obce”. Jeśli jesteśmy już przy innowacjach intela warto wspomnieć o jeszcze jednym odkryciu, które korporacja ta opublikowała na początku marca tego roku, mianowicie naukowcy odkryli nową technologię, która pozwoli produkować układy z pięciokrotnie większą szybkością niż obecne procesory. Technologia ta opiera się na opracowaniu specjalnej fotomaski, którą będzie można wykorzystać w nowoczesnym procesie litografii EUV (Extreme Ultraviolet). Dzięki tej technologii będzie można produkować układy w technologii 0,07 mikrona. Technologia litografii EUV może już niedługo zastąpić stosowaną obecnie litografię DUV (Deep Ultraviolet) i pozwolić na produkcje układów taktowanych zegarami o częstotliwości 10 GHz. Opracowane właśnie fotomaski umożliwiają stosowanie światła ultrafioletowego podczas procesu “drukowania” na krzemowych płytkach przy produkcji procesorów. Patrząc na osiągnięcia Intela można się zastanawiać czym AMD nas zaskoczy

Kolejnym procesorem był K6-3 3DNow! (1998/99 r.). Już pierwsze wyniki testów pokazały, że była to najbardziej wydajna jednostka z pośród dostępnych na rynku procesorów zgodnych z x86. Tym co pozwoliło mu uzyskać taką wydajność było zastosowanie pamięci drugiego poziomu – 256 Kb w jednej strukturze z procesorem, dodatkowo pracującej z pełną szybkością zegara, a także kontynuowanie technologii 3DNow!. Mógł opcjonalnie także wykorzystywać pamięć L3, która zawarta była na płytach głównych. Zastosowanie technologii 0,25 mikrona, pozwalało na upakowanie 21,3 miliona tranzystorów.

W połowie 1999 r. pojawił się Athlon (kodowo nazwany K7, później pojawia się wersja K75 ) o częstotliwości 600 MHz. Wyposażono go w 128 Kb pamięci pierwszego poziomu, pamięć L2 pozostawało poza procesorem tak więc było jej 512 Kb. Jednak obecnie najlepiej przedstawia się Athlon w wersji Thunderbird. Posiada 256 Kb zintegrowanej pamięci drugiego stopnia i 128 cache L1, pracuje na szynie 200 MHz. Jednak już pod koniec 2000 r. AMD planował wprowadzić następcę Thunderbirda – Mustanga wyposażonego w wydajniejszą szynę 266 MHz i 1 MB pamięć L2 (w momencie pisania tego artykuły spotkałem już Athlona z 266 MHz szyną pod nazwą K76). Nowatorskim rozwiązaniem w tych układach jest zastosowanie organizacji pamięci o tzw. wykluczającej się architekturze dostępu (exclusive L2 cache memory) dzięki czemu układ niezbędne informacje pobiera z RAM-u w taki sposób, że pamięć L2 zawiera całkowicie inne dane niż cache L1, przez co system zachowuje się tak jakby był wyposażony w pamięć L1 o sumarycznej pojemności L1 + L2 (384 KB), przy tym średni czas dostępu równy jest około 1,5 cyklu zegara. Athlony obsługują pamięć DDR. Moc Athlona tkwi również w wykorzystywanych instrukcjach. Standardowych 21 instrukcji 3DNow!, poszerzono o 25 kolejnych – 19 by poprawić obliczenia stałoprzecinkowe MMX? i zwiększyć transfer danych w aplikacjach internetowych oraz 5 instrukcji DSP dla soft modemu, soft ADSL, Dolby Digital i programów do odtwarzania MP3, oczywiście nadal pozostaje zgodny z instrukcjami x86 i MMX, które rozszerzono o dodatkowe 19. Posiada spore możliwości podkręcania np. udało się na Athlonie 1200 MHz osiągnąć 2000 MHz ( dokładnie 2027,03 MHz) – chłodzono go ciekłym azotem. Nowe Athlony wykonane są w technologii 0,18 mikrona, na 120 mm kwadratowych upakowano 37 mln tranzystorów.

Natomiast dla mniej wymagających i zamożnych wprowadzono w ubiegłym roku Durony (od hiszpańskiego Durate – twarda sztuka). W zamierzeniu Duron to konkurent najnowszych układów Celeron. Okazuje się jednak, że Duron może również konkurować z PIII, okazało się bowiem że Duron 600 MHz w teście PC WorldBench był tylko o 5 punktów słabszy od podobnie wyposażonego komputera z PIII 733 MHz. Kodowa nazwa Durona to. Spitfire. Pracuje na tym samym jądrze co jego wydajniejszy brat Athlon. Posiada 200 MHz szynę systemową, w sumie 192 Kb zintegrowanej pamięci podręcznej ( 64 cache L2, zintegrowanej z jądrem procesora i 128 cache L1). Jednak zaskakująco mała pamięć cache L2 Durona stosunkowo nieznacznie ogranicza wydajność procesora, dzięki zastosowaniu trybu obsługi “exclusive” (patrz Athlon). Spore możliwości podkręcania ( trik z ołówkiem grafitowym, w przypadku zablokowanego mnożnika), ponoć Durona 600 MHz da się podkręcić do 900 MHz, rzecz jasna jaka będzie wtedy jego żywotność to już inna sprawa. Oczywiście niewątpliwym atutem jest jego cena.

grudzień 2000 – Athlon 1.33GHz (266MHz FSB) – ostatni T-bird,
I kw. 2001 – Athlon 1.4GHz ”Palomino”, Duron 850 (jeszcze T-bird),
II kw. 2001 – Athlon 1.5GHz, Duron 900 ”Morgan”,
II połowa 2001 – Athlon 1,7GHz, prawdopodobnie najszybszy ”Palomino”, Duron 1000,
I kw. 2002 – Athlon ”Thoroughbred” w technologii 0,13 mikrona, Duron 1100,
II kw. 2002 – Duron ”Appaloosa” 0,13 mikrona.