Sběrnice procesoru

Hoďte desetiválec Dodge Viperu o 450 koních do vašeho veteránu Škoda 100, a budete mít největší žihadlo široko dal...


Hoďte desetiválec Dodge Viperu o 450 koních do vašeho veteránu Škoda 100, a
budete mít největší žihadlo široko daleko. Je to tak? Možná ano pokud se
neroztaví převodovka, nerozpadnou se nápravy a díly karoserie neodletí jako
střecha ze stodoly při tornádu.
Zkušení počítačoví uživatelé stejně tak vědí, že pouhé zapojení špičkového
mikroprocesoru do nevyladěného počítačového systému nezaručí požadované
zlepšení celkového výkonu. A podíváme-li se dále pod kryt, zjistíme že rychlost
a efektivita CPU do velké míry závisí na front side sběrnici (FSB front side
bus), jejíž podporu tvůrci začlenili do čipsetu, neboť způsob propojení CPU a
ostatních čipů je předem daný.
Rozhodujícím hlediskem skutečného výkonu CPU je rychlost front side sběrnice,
kterou CPU používá ke komunikaci s ostatními částmi systému. Nové FSB, které
pracují až s taktem 400 MHz (v Pentiu 4), přenášejí data tam a zpět rychlostí
třikrát vyšší než v případě front side sběrnice v Pentiu III s taktem 133 MHz.
Naopak, back side sběrnice, která se omezuje pouze na přenos dat do a z cache,
ve skutečnosti běží rychlostí stejnou, jako je taktovací kmitočet CPU. V
historických dobách (cca polovina 90. let) byla back side sběrnice stěžejním
prvkem zajišťujícím pohyb dat. Pentium II a Pentium Pro od Intelu používaly
takzvanou off-chip cache, kdy nejvíce používaná data byla umístěna blíže k
centrální procesorové jednotce (z hlediska vzdálenosti i času potřebného k
přístupu k datům) než data, která byla uložena v konvenční paměti. S touto
pamětí druhé úrovně (Level 2 cache) byla CPU spojena rychlostí odpovídající
jejich taktovací frekvenci. Konkurenti Intelu, jako Advanced Micro Devices
(AMD), začali brzy používat stejnou taktiku.

On-chip a off-chip
Metoda off-chip cache však byla kompromisním řešením. Náklady na výrobu dvou
čipů byly vyšší než na výrobu jednoho a oba tyto oddělené elementy zabíraly
velký prostor na základní desce. Navíc první systémy Pentium, které začaly
používat řešení back side sběrnice, používaly pro cache upravenou a velice
drahou statickou paměť RAM.
O něco později udělali návrháři mikroprocesorů další logický krok ve vývoji
komunikace mezi CPU a cache: integrovali L2 cache na vlastní křemíkovou
destičku CPU. Snížily se prostorové požadavky celé procesorové jednotky,
zmenšily se náklady, a to umožnilo vývojářům přejít na levnější
vysokofrekvenční statickou paměť RAM. Než aby tvůrci čipů museli k propojení
CPU a paměti použít externí spojení, mohli nyní vsadit back side sběrnici do
křemíku.
"Téměř všechny běžně používané typy procesorů mají dnes cache druhé úrovně na
čipu," říká Kevin Krewell, analytik Micro Design Resources, vydavatelské a
konzultační firmy z Kalifornie, která se specializuje na trendy ve vývoji čipů.
"Back side sběrnice je nyní součástí čipu; už to není přímo typická sběrnice."
Ale diskrétní back side sběrnice ještě nemá své dny docela sečteny. Procesory
PowerPC G4 na 400 a 500 MHz, které pracují například v počítačích Power Mac G4,
Cube a v notebooku Titanium od Apple Computer, nadále spoléhají na back side
sběrnici. Procesor v G4 používá 1MB L2 cache na procesoru a 64bitovou back side
sběrnici, která spolupracuje se 100MHz front side sběrnicí k docílení
maximálního přenosového výkonu 800 Mb/s. Intel a Compaq Computer (HP) také
neopustily back side sběrnici. Zdokonalené čipy, které poskytují cache třetí
úrovně (Level 3 cache), obsahují 64bitový procesor Itanium od Intelu i Alpha
EV8 od Compaqu a s tímto uspořádáním sběrnic k zajištění toku dat se počítá i
nadále.
Navíc, jednotlivé cache otevírají cestu k efektivnějšímu paralelnímu zpracování
na PC nebo na serverech, které mají více než jeden procesor. Kdyby každý
procesor neměl vlastní cache, musel by neustále přistupovat do centrálního
paměťového poolu sdíleného s ostatními CPU, a to by snížilo celkovou výkonnost
systému, protože by se procesory musely mezi sebou budou přít o rozdělení
tohoto vzácného zdroje.
1 0969 / pen









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.