Čipy, desky, procesory na prahu roku 2003

Jak procesorová jednička Intel, tak jeho největší rival AMD směřují
nezadržitelně ke třígigahertzovým procesorů. Další z řady „magických“ hranic

však bude jedním z mnoha menších milníků, které nás ke konci letošního a v

průběhu příštího roku čekají.





Procesory



Posledních zhruba 5 let se procesorové technologie měnily spíše pozvolna, s

využitím malých technologických krůčků. Těchto evolučních změn byla ale celá

řada, takže postupně zasáhly jak výrobní technologie, tak samotnou architekturu

čipů. CPU, jako základní stavební součást, jakési centrum počítače, zůstal, ale

už na něj nejsou kladeny stejné nároky jako dříve. Je to způsobeno jednak tím,

že výkon roste rychleji, než jak akcelerují požadavky softwaru, a pak též

vlivem převedení značné části výpočetních potřeb do speciálních čipů. V tomto

případě jde zejména o grafický procesor, který je srdcem moderních grafických

karet.



Jak Intel, tak společnost AMD se intenzivně snaží přepracovávat jádra svých

procesorů tak aby byla výkonná, a především aby zaručila možnost budoucího

zvyšování frekvence bez větších nároků na změnu architektury. To je hlavní

důvod, proč Intel uvedl a následně také prosadil původně ne zcela dobře

přijatou architekturu NetBurst z Pentia 4. V prvních modelech, které neměly

ještě příliš vysokou frekvenci, se výsledný výkon počítače vybaveného v té době

novým Pentiem 4 pouze srovnával s nejvýkonnějšími typy předchozí generace

procesorů Pentium III. Až poté, co Intel úspěšně konvertoval výrobu na

technologii 0,13 mikronu se ukázalo, že výkonový potenciál čeká na palivo v

podobě vysoké frekvence. To, že třígigahertzové čipy nejsou ničím nemožným,

dokázali už poměrně dávno nadšenci, kteří dřívější modely Pentia 4 byli schopni

s využitím chlazení tekutým dusíkem přetaktovat až na tři a nedávno dokonce na

čtyři GHz.



AMD má zatím k dispozici prověřenou, ale už postarší technologii jádra Athlonu

XP, který prošel zeštíhlovací kůrou na 0,13 mikronu, a i jeho příkon a tepelné

vyzařování jsou na velmi dobré úrovni. Přestože je právě nyní prováděn přechod

na rychlejší sběrnici tikající na 333 MHz (166 MHz DDR), je jasné, že to do

budoucna stačit nebude. I přes nesporně vysoký výkon má Athlon XP své meze a

není pochyb, že frekvenční válku s Pentiem 4 by prohrál. V současnosti to sice

není takový problém, protože AMD má do konkurenčního boje proti Pentiu 4 co

nabídnout, ale příští rok by už tak růžový být nemusel. Právě možnost vyšších

frekvencí a další škálovatelnost byly jedním z důvodů proč AMD začátkem

příštího roku uvede zcela nový procesor s jádrem Hammer.





Hammer, Opteron a Athlon64



S architekturou procesorů, které byly dříve označovány jako Clawhammer a

Sledgehammer a ještě dříve čistě kódem architektury K8, seznamuje AMD partnery,

novináře a také své zákazníky už více jak rok. Od samého počátku bylo zřejmé,

že v nových procesorech označovaných jako Opteron a (zřejmě) Athlon64, nepůjde

o nějakou malou inovaci, o prodloužení řetězce rozpracovaných instrukcí uvnitř

jádra procesoru (pipeline), ale bude radikálně přepracován koncept celé páteře

počítače. Změn, které budou mít vliv na koncového uživatele, je hned několik a

dají se rozdělit do oblasti důležité pro zákazníky z řad menších a středních

firem a korporátní klienty.



Ti, kteří čekají vyšší výkon a nové možnosti, budou určitě spokojeni, nový

procesor přinese nejen vyšší frekvence, inovovanou výrobní technologii, ale

také větší hrubou výpočetní sílu. Technologie SOI (silicon on insulator) bude

jedním z faktorů, jež ovlivní snadnější zvyšování pracovního kmitočtu a tím i

výkonu, minimálně stejně přínosné budou také změny v jádru čipu garantující

rychlejší zpracování a provádění instrukcí. Důležitou změnou je implementace

řadiče paměti a technologie HyperTransport přímo do procesoru, což výrazně

změní naše chápání procesoru a jeho funkce v počítači, a současně se to velmi

citelně dotkne také struktury základních desek.



Doposud byla architektura čipů na základní desce taková, že k procesoru býval

připojený northbridge, zaručující komunikaci s pamětí a grafickým AGP portem, a

dále pak nějakou proprietární sběrnicí (dříve PCI) spojený southbridge, čili

kontrolér periferií. Ten se staral o komunikaci s dalšími rozšiřujícím kartami,

ovládal pevné disky, modemy, porty atd. Integrovaný řadič paměti v Opteronu a

Athlonu64 bude řešit přímé spojení s paměťovými obvody a tím bude odstraněno

velmi exponované místo dřívější architektury FSB (front side bus), tedy

sběrnice mezi procesorem a northbridgem.



Stejně tak další součásti počítače, v klasickém řešení připojované přes

southbridge, budou mít v nových procesorech zcela odlišnou cestu pro svá data.

Opteron a Athlon64 budou využívat nové spojení prostřednictvím HyperTransport

protokolu, nové vysokorychlostní univerzální sběrnice.





HyperTransport a 64 bitů výhody pro každého



Sběrnice HyperTransport (HT) přináší do stojatých vod důležitých spojů mezi

funkčními bloky počítače velmi svěží vítr. Běžný způsob propojování takových

částí je širokou skupinou spolu svázaných vodičů, které mají relativně pevně

danou rychlost přenosu dat. Tyto sběrnice se dají jednak velmi obtížně

škálovat, a pak také vyžadují, aby se přenos věnoval pouze jednomu typu dat z

jednoho zdroje, a až po přenesení určitého bloku byl přenášen další typ dat.



Oproti tomu HyperTransport využívá úzký proud a velmi rychlý přenos

jednotlivých paketů dat. Výhodou tohoto řešení je jednodušší konstrukce

základní desky, kde není třeba rezervovat místo pro široké skupiny vodičů, ale

stačí jednoduchá a přímá cesta k nejbližšímu bodu. Tyto bloky jsou přímo

připojené k HyperTransport sběrnici a vytvářejí tak tzv. tunely. Pomocí tunelu

se rezervuje určitá datová kapacita, která je pak garantována na úrovni

HyperTransportu, ale pro další zařízení je tato změna zcela transparentní.

Grafická karta AGP tak tedy ani nebude „vědět“ o tom, že není připojena na AGP

port northbridge, ale je tunelována skrz HT.



Dalším důležitým blokem v nové čipové sadě pro Opterony a Athlony64 bude tunel

pro PCI-X sběrnici, který dovolí připojovat zejména do serverů s Opterony karty

gigabitového Ethernetu, řadiče SCSI standardu Ultra320 a další vysoce výkonné

periferie. A konečně neméně důležitým bude i periferní hub zastupující dnešní

funkci southbridge, tedy spojení s klasickými klávesnicemi, USB zařízeními a v

podstatě také PCI sběrnicí.



Novým rysem architektury Opteronu a Athlonu64, která bude zřejmě zanedlouho

zmiňovaná nejvíce, je 64bitová technologie x86–64. 64bitové procesory už tu

dříve byly, dokonce i Intel má své Itanium a Itanium 2, ale AMD jde na to

trochu z jiné strany. 64bitů je určitě do budoucna nejlepším řešením, o tom

není sporu, ale uživatelé a zvláště zákazníci z řad velkých firem nemohou být

nuceni k radikálnímu přechodu na 64bitovou platformu okamžitě. Za prvé není a

ještě nějakou dobu nebude dostatek 64bitových aplikací, a pak si také přechod

na zcela novou architekturu vynucuje řadu dalších investic do lidského

potenciálu, výrazně vyšší počáteční náklady na správu takového systému atd.



AMD tento problém řeší tak, že nové procesory na jádru Hammer budou schopny

zpracovávat velmi rychle jak stávající 32bitové aplikace, tak nové 64bitové

programy. To dá šéfům IT oddělení velkých firem dostatek času na to, aby

postupně podle potřeby konvertovali své servery na 64bitové operační systémy a

klíčové aplikace. A druhá věc bude cena Opterony jako serverové procesory budou

oproti konkurenčním procesorům výrazně levnější a levnější bude také

infrastruktura pro jejich zapojení, jako jsou desky a další komponenty.





Co na to Intel



Ze strany Intelu zatím žádné zprávy o reakcích na Hammer/Opteron/Athlon64

nepřicházejí. Pokud půjde vše podle doposud zveřejněných plánů, bude do

příštího roku vstupovat Pentium 4 na frekvenci vyšší než 3 GHz a nedá se

očekávat, že by v nastoupeném tempu nějak polevovalo. Zhruba v polovině

příštího roku Intel opět ukáže svou technologickou dominanci a nový procesor,

dnes známý pod kódovým označením Prescott, už bude vyrábět na 0,09mikronovém

výrobním postupu. AMD bude zřejmě s konverzí následovat v průběhu druhého

pololetí příštího roku, i když reálná dostupnost produktů na nových jádrech je

otázkou. Stejně jako letos jsou problémy se skutečnými dodávkami uváděných

procesorů, bude tato situace s největší pravděpodobností pokračovat i nadále.



Jako jedna z možných odpovědí na Hammer technologii od AMD se spekuluje o

procesoru Intel Yamhill. Ten by měl podobně jako nové čipy od AMD integrovat v

sobě jak 32bitové, tak 64bitové funkce a uživatel by tak nebyl nucen k rychlému

a bolestnému přechodu na 64bitové aplikace. Zatím ale žádné bližší informace

nejsou k dispozici, takže musíme počkat, co přinese čas.





Základní desky a čipové sady



Také v deskách se očekává velké množství změn. Pokud pomineme doslova revoluci,

která je daná zcela odlišnými požadavky Opteronu/Athlonu64 na čipovou sadu,

stále nám zde zbývají čipsety, jež budou do budoucna tvořit drtivou většinu.

Jako první je třeba zmínit intelovské novinky i845PE, i845GE a i845GV. Ty budou

vycházet ze svých obdobně pojmenovaných předchůdců, ale jejich výhodou bude

podpora pamětí DDR333, tedy PC2700. Nová revize čipsetu Intel 850E už oficiálně

přinese podporu také pamětí Rambus PC1066, když už u starší byla také možná,

jen ji nabízeli pouze někteří výrobci desek. Ačkoliv ještě není známá

dostupnost příslušných paměťových modulů ani jejich cena, je to z pohledu

Intelu v podstatě nutný krok, neboť nové paměti DDR400, které jsou novými

základními deskami pro procesory AMD podporovány, mohou dosahovat výkonů až

nepříjemně blízkých standardním RDRAM PC800.



VIA stále pokračuje ve své cestě postupných inovací a přináší do svých čipových

sad jako standardní rozhraní Serial ATA a 400 MHz paměti DDR. I přes (nebo

možná právě kvůli) současné ekonomické problémy tohoto tchajwanského gigantu

jsou základní desky s novými čipsety stále lacinější a významné cenové poklesy

se týkají nejen méně značkových, ale i těch nejvýkonnějších a

nejexkluzivnějších modelů.



Vzhledem k velmi zajímavým cenám procesorů i desek není nutné případný

předvánoční nákup příliš odkládat, i když otázkou zůstávají ceny pamětí. V

horizontu následujícího měsíce se očekává jejich mírný pokles a tak snad i

letošní hardwarové vánoce budou příjemné a hlavně laciné.