Conroe - anatomia sukcesu

Pobrania na zapas

Systemy pobrań wyprzedzających, pozwalające na umieszczenie w pamięci cache danych, które będą potrzebne dopiero za chwilę, zaimplementowane są we wszystkich współczesnych procesorach. Podobnie jest z systemami predykcji (przewidywania) rozgałęzień kodu. Jednak skuteczność tych systemów jest bardzo zróżnicowana. Spośród wcześniejszych konstrukcji niedoścignionym ideałem był system predykcji stosowany przez AMD w procesorach K6. Niestety, w K7 i K8 zastosowano znacznie prostszy i mniej skuteczny system predykcji. Tymczasem Intel został zmuszony, na skutek długiego potoku wykonawczego architektury NetBurst, do opracowania dla tej architektury maksymalnie skutecznego systemu predykcji i pobrań wyprzedzających. Mogłoby się wydawać, że lepiej niż w Pentium 4 już się tego zrobić nie da i Conroe otrzyma ten sam system predykcji. Tymczasem w Conroe znajdujemy system pobrań wyprzedzających, który "stawia na baczność" każdego orientującego się w architekturze procesorów. Każde z jąder dysponuje trzema układami pobrań wyprzedzających, obsługującymi cache L1 - dwoma dla danych i jednym dla instrukcji. Pamięć cache L2 ma własny, dwudrogowy system pobrań. Szanse na to, by potrzebne dane nie znalazły się na czas w pamięci cache, zmuszając procesor do oczekiwania, są praktycznie zerowe.

Po co szybsza szyna?

Szyna FSB w Conroe taktowana jest częstotliwością 1066 MHz, która w Pentium 4 zarezerwowana była dla układów Extreme Edition. Przewidywane jest także jej przyspieszenie aż do 1,33 GHz. Po co, skoro architektura Conroe nie jest tak bardzo zależna od szybkości szyny, jak miało to miejsce w architekturze NetBurst? Rozwiązanie daje do myślenia tym bardziej, że im szybciej jest taktowana szyna, tym lepszej jakości musi być płyta główna. Wyjaśnienie znajdujemy w dalszych planach Intela. Na rok 2007 zaplanowano konstrukcję o nazwie Kentsfield - umieszczone na wspólnym podłożu dwa układy Conroe, połączone ze sobą w SMP. Oczywiście połączone na poziomie szyny FSB. Powrót SMP to oczywiście powrót do problemu spójności cache i jego obsługi na poziomie szyny FSB, a im szybsza szyna, tym mniejsza będzie strata czasu przy uzgadnianiu danych. Szyna procesorów Kentsfield będzie więc taktowana częstotliwością 1,33 GHz. Możemy co najwyżej współczuć producentom płyt głównych...

O ile lepszy?

Przyglądając się architekturze Conroe widzimy wyraźnie, że procesor ten powinien mieć znaczną przewagę wydajności zarówno nad układami NetBurst, jak i nad swoim najgroźniejszym rywalem, czyli AMD K8. Jak wielka będzie ta różnica? Athlon 64 ma przewagę tylko w jednym punkcie - pod względem sprawności dostępu do pamięci RAM, obsługiwanego przez wbudowany kontroler. Ale wielka, czteromegabajtowa pamięć cache Conroe, współpracująca z systemem pobrań wyprzedzających, całkowicie niweluje tę przewagę, tym bardziej że system cache w Conroe jest prawie dwukrotnie szybszy niż w K8 - czasy dostępu do danych w cache są krótsze, a szyna komunikacyjna dwukrotnie szersza. Na poziomie cache Conroe zyskuje więc sporą przewagę, która praktycznie ujawni się przy wykonywaniu zadań, których kod i dane mieszczą się w systemie cache - straty czasu na skoki i rozgałęzienia okażą się krótsze niż w K8. Ale podsystem cache przynosi Conroe mimo wszystko dość drobne zyski. Najistotniejszym dla finalnej wydajności elementem zawartym w Conroe jest system makro- i mikrofuzji. Jak już wcześniej wyjaśniliśmy, w Conroe możemy oczekiwać współczynnika IPC na poziomie 3,5, podczas gdy Athlon 64 może się poszczycić wartością IPC mniejszą niż 2,5. I co najmniej tak właśnie ułoży się praktyczna różnica wydajności - w zadaniach arytmetyczno-logicznych przewaga Conroe nad K8 przy pracy z tą samą częstotliwością zegara wyniesie co najmniej 40%. Nie koniec na tym - dzięki trzem jednostkom SSE, pracującym w jednym cyklu, Conroe zyskuje nad K8 co najmniej 30% przewagi w tym typie operacji. Zauważmy, że instrukcje SSE są najczęściej wykorzystywane przede wszystkim w grach - K8 straci więc ewidentnie pozycję procesora dla graczy. Na jak długo? AMD przygotowuje obecnie ripostę w postaci układu K8L. Jak skuteczna będzie? Niedługo i o tym napiszemy.

Autor od wielu lat publikuje swoje artykuły na łamach magazynu