Elemzés a CPU-fejlesztés irányváltásáról

Hardver

"Sok más iparághoz hasonlóan az IT szakmában is divat-irányzatok váltják egymást: outsourcing-insourcing, nagyvasak-clusterek, vastag kliens-vékony kliens, stb... A CPU tervezés világában a '80-as években a RISC megoldások nyomultak, ahol a kevesebb többet jelentett: az egyszerűbb utasításkészlet egyszerűbb és hatékonyabb magokat eredményezett. Ez egy remek példája a KISS-elvnek - Keep It Simple Stupid (kb. "tartsd holt-egyszerűen"), bár a RISC magok azért nem voltak ennyire egyszerűek.

A '90-es évektől kezdve a fő csapásirány az ILP (Instruction Level Parallelism, utasításszintű párhuzamosság) és az órajel növelése lett, aminek eredményeképpen a processzorok bonyolultsága jelentősen megnőtt. E cikk célja, hogy bevezessen a processzorok tervezésének új irányvonalába."Avagy miért is kezdett hirtelen az összes gyártó többmagos, még több thread párhuzamos futtatására alkalmas processzor fejlesztésébe.

A cikk itt olvasható. Érdemes!

( godot v | 2004. 09. 17., p – 21:56 )

Az aszinkron processzoroké a jövő, az órajel növelése több mag /több pipeline stb a legegyszerűbb brute force teljesítménynövelő megoldások. Paradigmaváltás kell, ha tartani akarjuk a tempót...

Üdv

Godot

( Andrei | 2004. 09. 18., szo – 13:00 )

Diszkreten kozbeszurnam, hogy ez nem divatkerdes, hanem meroben technologiai szuksegszeruszeg volt. A mainstream RISC processzorok sikere egyebkent egyertelmuen a 90-es evekre esik (RS6000, Alpha, SPARC....), addig csak nagyon ezoterikus gepekben lehetett RISC procikat talalni, mert csak specialis feladatokra voltak alkalmasak.

A RISC-nek van egy komoly hatranya, jelesul az, hogy a leforditott objectek nagyon nagyok. A 70-es ill. 80-as evekben meg draga volt a memoria, ezert csak high-end gepekben lehetett alkalmazni. Ezzel szemben a CISC gepeknek voltak rovid utasitasaik is tovabba egy utasitas tobb dolgot meg tudott csinalni (1 CISC utasitas akar 5-10 RISC utasitast is kivalthatott). A CISC architekturakra viszont baromi nehez volt forditoprogramot irni. Ezert igazan hatekomyan csak assemblyben lehetett programozni, iszonyatos verhugyozas aran.

A 90-es evekben fordult a kocka. Olcso lett a memoria es a nepek mar egyaltalan nem akartak assemblyben programozni. Igy maradt a RISC mint fejlodesi irany. Kevesen tudjak, de a Pentium PRO-tol felfele mar az Intel processzorok is RISC gepek belso mukdoesuket tekintve, csak megtartottak a regi utasitaskeszletet, es felbontja a proci oket RISC jellegu utasitasokra. Az Itanium keszul vegleg eldobni ezt a regota vonszolt koloncot.

A VLIW illetve ILP irany mar megint echnikai szuksegszeruseg, mert nem boldogulnak az orajel novelesevel (amit eleve a RISC design tett lehetove), igy csak ugy tudjak emelni a teljesitmenyt, ha tobb vegrehajtoegyseget tesznek a procikba. Vagy jonnek a tobbmagos, tobbszalu processzorok....

Andrei

Mikor jar egy AMD proci 3.6 GHz-en? Az orajel novelesenek ketes erteku trofeaja egyertelmuen az Intel-t illeti. Amig ment nekik a szeker uton utfelen probaltak sulykolni, hogy orajel==teljesitmeny. Eleg melyrol indultak, es sikerult az elre torniuk. A Pentium procik meg 200MHz korul jartak, amikor az Alpha 21164 mar 500MHz felett nyomult.

Ez leginkabb a NetBurst (Pentium 4) architektura + fejlett gyartastechnologia miatt volt lehetseges. A proci egyes reszei marha egyszeruek lehettek, ha ilyen magas orajelet kepesek voltak tartani. Ez jol jott bizonyos esetekben (pl. encoding-rendering-matekolas), de nagyon buntetheto volt bizonyos programokkal (pl. jatekok). Ez viszont mar lassan a multe az Intel kijelolte a kovetendo iranyt es ez a Dothan es az Itanium lesz, valami Xeon-derival 64bites prociaval kiegeszitve. Mind a Dothan, mind az Itanium 2 GHz alatt van jelenleg.

Az puder, hogy a Pentium CISC processzor. CISC processzort nem lehet ilyen magas orajelen jaratni. A Pentium PRO architektura fontos resze egy Reservation Station (RS) nevu egyseg, amely a CISC utasitasok felbontasaval nyert RISC opkodokat tarolja. Ez az alapja az utasitas szintu parhuzamositasnak es a spekulativ vegrehajtasnak is, es innen kerulnek a vegrehajtoegysegekhez az utasitasok.

Andrei