VIA EPIA EX15000G – maleńka ślicznotka, ale nie dla nas...

Spis treści

Procesor – odrobina egzotyki

Próżno byśmy szukali na płycie podstawki pod procesor, a i sam procesor niełatwo znaleźć – płyty dostarczane są z wlutowanymi na stałe procesorami VIA C7 1,5 GHz lub VIA C7 1,0 GHz. Cóż to jest takiego? Dowiedzmy się więcej o tym niezbyt popularnym, za to interesującym układzie.

Zacznijmy może od tego, że pokazany obok obrazek ilustruje w przybliżeniu naturalne wymiary układu – 21x21 mm. Niewielki, prawda? VIA C7 jest 32-bitowym procesorem zgodnym z x86, zaprojektowanym jako układ prosty, tani w produkcji i energooszczędny – na tę ostatnią cechę producent zwraca szczególną uwagę. Architektura C7 nie zapowiada szczególnej wydajności – pojedynczy 16-fazowy potok wykonawczy, pracujący w trybie In-Order Execution (bez przemieszczania instrukcji w potoku w celu optymalizacji wykonania), zbyt wiele nie może, tym niemniej radzi sobie z kodem x86 bez problemów, łącznie z rozszerzeniami SSE, SSE2 i SSE3. W procesorze zaimplementowano również obsługę bitu NX (No eXecute).

System pamięci cache zawiera dwie 64-kilobajtowe pamięci pierwszego poziomu oraz 128 KB pamięć cache L2, pracującą w trybie Exclusive Cache (dane są przenoszone z L2 do L1 i odwrotnie bez pozostawiania kopii). Szyna FSB C7 jest funkcjonalnie zgodna z szyną Quad Pumped Bus procesorów Intela, jednak VIA używa na jej określenie własnej nazwy – VIA V4.

Udostępniany przez producenta schemat nie wyjaśnia zbyt wiele szczegółów, pokazując przede wszystkim rozmieszczenie poszczególnych jednostek na niewielkim, liczącym 30 milimetrów kwadratowych chipie. Dość zaskakującym elementem jest relatywnie duża jednostka Data Cache Unit, zarządzająca pamięciami cache, obsługą trybu Exclusive oraz... protokołem MESI zapewniającym spójność zawartości cache w przypadku dwuprocesorowej konfiguracji SMP. To dopiero niespodzianka!

Kolejną niespodziankę stanowi blok funkcjonalny VIA Padlock Security Engine – jednostka, jakiej próżno szukać w innych procesorach klasy x86. Służy ona do wspomagania szyfrowania i deszyfrowania danych. Podstawowe jej funkcje to:

• generowanie liczb losowych – dwa generatory wytwarzają ciągi przypadkowych bitów z szybkością 20 Mb/s; warto zauważyć, że przypadkowość nie jest algorytmiczna, a, jak to określa VIA, kwantowa – liczby generowane są na podstawie tzw. szumu białego powstającego w złączu P/N;
• szyfrowanie AES – jednostka szyfrująca ma wydajność do 25 GB/s;
• wspomaganie szyfrowania i deszyfrowania w algorytmach wykorzystujących klucz publiczny (np. RSA) przez sprzętowy mnożnik Montgomery’ego;
• generowanie i kontrola znaczników Secure Hash w algorytmach SHA-1 i SHA-256.

Taka mała ENIGMA na chipie – rozwiązanie bardzo pożyteczne, jeśli weźmiemy pod uwagę, że procesor jest stosowany w rozwiązaniach wbudowanych, w takich konstrukcjach jak bankomaty, punkty sprzedaży itp., wymagających pełnej poufności operacji.

Procesor produkowany jest przez IBM w zakładach w East Fishkill, w 90-nanometrowej technologii SOI, zapewniającej mu energooszczędność. Pracujący z zegarem 1,5 GHz C7 ma moc TDP zaledwie 12 W, układ 1,8 GHz – 15 W, zaś najszybszy spośród C7, z zegarem 2,0 GHz, zadowala się mocą tylko 20 W.

W układzie zaimplementowano oryginalne rozwiązanie, pozwalające na częste dokonywanie przełączeń pomiędzy stanem oszczędzania energii a stanem pełnej wydajności. Jest nim TwinTurbo - podwójny układ PLL, generujący równocześnie dwie częstotliwości zegarowe – taka konstrukcja umożliwia przełączenie trybu pracy procesora w ciągu jednego cyklu zegara, podczas gdy w konwencjonalnych rozwiązaniach przy każdej zmianie częstotliwości praca procesora jest wstrzymywana na co najmniej kilkanaście, a częściej kilkadziesiąt cykli, ze względu na to, że PLL potrzebuje czasu na ustabilizowanie pracy po zmianie częstotliwości.