Оқулық «Желілік және жүйелік әкімшілендіру»

Intel  фирмасының  төрт  ядролы  Kentsfield  процессорлары  бір 
корпустағы 
екі 
Conroe 
процессорын 
бейнелейді. 
Осы 
процессорлардың 
ядросы 
Conroe 
процессорларының 
сипаттамаларына  ие,  бірақ  процессордың  582  млн  транзисторлары 
болады. 
Intel Core туысының процессорларында технологиялық норма — 
45  нм  жүзеге  асырылған.  Екі  ядролы  жəне  кэш-жадысы  6  Мбайт 
болатын процессор модельдерінде 410 млн транзистор болды, ал 12 
Мбайттық  төрт  ядролы  процессор  модельдерінде  —  820  млн 
транзистор  болды.  Процессорлардың  осы  қатары  əр  түрлі  тактілік 
жиіліктермен  (2,1  ...  3,33  ГГц)  жəне  жүйелік  шина  тактіліктерімен 
(800, 1 066 жəне 1 333 МГц) ерекшеленіп отырды. 
Тоғызыншы буын AMD фирмасының процессорлары — Phenom 
туысы  К-10  микроархитектура  базасында  жүзеге  асырылған.  Олар 
65 нм технологиялық норма негізінде жасалды. Бұл процессорлар 
—  төрт  ядролы,  алдыңғыларынан  айырмашылығы  барлық  төрт 
ядролары да бір кристалда орналасқан. Сонымен қатар оларға Intel 
Core  процессорлардағыдай  ендірілген  аналогтық  бірқатар  жаңа 
шешімдер ендірілген. 
Оныншы  буын  процессорларына  Intel  Core  i7  процессорларын 
жатқызады,  олар  45  технологиялық  норма  базасында  орындалған, 
транзисторлар  саны  731  млн  кем  емес.  Intel  фирмасының 
процессорларды  жетілдіру  саласында  келесі  қадамы  жаңа 
технологиялық  нормаға  өту  –  32  нм.  Бұл  процессорлар  жаңа 
атауға— Westmere ие болды. 
AMD  фирмасының  оныншы  буын  процессорлары  Phenom  II, 
Phenom  II  ХА  туысы  атанды  —  45  нм  технологиялық  процесі 
бойынша  орындалған  төрт  ядролы  процессорлар.  Phenom  II  ХА 
процессоры  758  млн  транзисторлардан  тұрады  жəне  үлкейтілген 
үшінші деңгейлік кэш-жады болады (2 ... 6 Мбайт). 
Архитектураны  оңтайландыру  жəне  45  нм  технологиялық 
нормасына  өту  есебінен  AMD  фирмасына  өз  процессорларының 
тактілік  жиіліктерін  3  ГГц  дейін  арттыра  алды,  сонымен  қатар 
төмен энергия тұтынумен қамтамасыз етіп, Intel процессорларының 
бағасы, 
өнімділігі 
мен 
энергия 
үнемдеу 
қатысындағы 
сипаттамаларына жақындауға мүмкіндік жасады. 
Intel фирмасымен жасалған процессорлардың он бірінші буыны 
Sandy  Bridge  жаңа  микроархитектурасының  негізінде  жүзеге 
асырылды.  Процессорлар  32  нм  технологиясы  бойынша 
орындалады. Әр түрлі модификацияларында ядролар саны 1-ден 8- 
ге дейін ауытқиды. 
 
 
56 

Sandy  Bridge  кэш-жадының  үш  деңгейі  болады,  үшінші  деңгей  кэш- 
жадысының көлемі əр түрлі өкілдерінде 1,0 ... 1,5 ден бастап ауытқиды 
(қарапайым  бір  ядролы  Celeron  процессорларының)  20  Мбайт  дейін 
(серверлерге  арналған  8-ядролы  процессорлар).  Процессорларда 
интеграцияланған  жетілдірілген  екі  каналды  жады  контроллері, 
жүйелік  шина  контроллері  (чипқа  кіріктірілген  жүйелік  логика 
жинағының солтүстік көпірі) жəне графикалық контроллері болады. 
Процессордың 
барлық 
элементтері 
(ядролар, 
графикалық 
контроллер,  үш  деңгей  кэші)  256  биттік  компонент  аралық  сақиналық 
шина  көмегімен  біріктірілген.  Шина  төрт  32  байттық  сақиналардан 
тұрады:  деректер  шинасы,  сұраныстар  шинасы,  жағдай  мониторингі 
шинасы  жəне  растау  шинасы.  Сақиналық  шинаның  өнімділігі  96 
Гбайт/с  жетеді,  тактілік  жиілігі  3  ГГц,  ол  алдыңғы  буын 
процессорларының көрсеткіштерінен төрт есе асып кетеді. 
Процессорларда  мультимедиялық  тапсырмаларда  жəне  қалқыма 
нүктесі  бар  жоғары  тезəрекеттілікті  қамтамасыз  ететін  жаңа 
кеңейтілген  векторлар  командасының  жинағы  AVX  (Advanced  Vector 
Extension)  жүзеге  асырылған.  Sandy  Bridge  микроархитектурасының 
негізінде  Ivy  Bridge  процессорлары  жасалды,  олардың  құрылымы  да 
дəл сондай, бірақ 22 нм технологиясы бойынша орындалады. 
АMD фирмасының он бірінші тобының өкілі Bulldozer процессоры 
болып  табылады.  Ол  алдыңғы  буын  AMD  процессорларымен 
салыстырғанда  толықтай  қайта  өңделген  архитектураға  ие  болады,  16 
ядроға дейін, үшінші деңгейлік артылған кэш-жады көлеміне ие. Sandy 
Bridge  процессорлары  сияқты  олар  да  AVX  командалар  жинағын 
сүйемелдейді  жəне  кристалға  интеграцияланған  графикалық  ядросы 
болады.  Процессорларға  төртканалды  шина  HyperTransport  3.0 
негізіндегі деректерді берудің жақсартылған технологиясы енгізілген. 
Процессор типі шешімін табуға ДК қолданылатын тапсырмалармен 
анықталады. 
 
2.6.3. Көпядролы процессорлар 
 
CMP  (Core  Multi  Processor)  көпядролы  процессорларға  көшу  идеясы 
1960-шы  жылдары  ақпараттық  технология  саласындағы  мамандарға 
тиесілі  болды,  əлемдегі  алғашқы  суперкомпьютерді  жасап  шығарған 
Сеймур  Крей  бірнеше  процессорлы  ядролардың  біреуінің  алдында 
негіздеп қана қойған жоқ, ол CDC 6600 суперкомпьютеріне өз идеясын 
жүзеге  асырды.  Бірақ  сол  уақытта  микроэлектрониканың  жеткіліксіз 
жоғары  технологиясындағы  CPU  архитектурасында бұл  нұсқа  дамуын 
таппады. 
 
57 

Заманауи 
технологиялық 
деңгейде 
микропроцессорларда 
көпядролық  идеясының  туындауымен  1990-шы  жылдардың  екінші 
жартысында  Digital  Equipment  корпорациясының  инженерлері 
айналыса  бастады.  Іскерліктің  мынадай  бағытының  алғышарттары 
болып  Digital  Equipment  тəжірибемен  тексерілген  процессорларға 
таралатын 
заңдылықтары 
табылады. 
Біріншіден, 
монолиттік 
(бірядролы)  процессорлардың  өнімділігінің  сызықтық  өсімі  үшін 
транзисторлардың  санының  квадраттық  өсімімен  қамтамасыз  ету 
керек.  Екіншіден,  сызықтық  емес  түрде  жəне  маңыздылығы  кем  емес 
жобалау  күрделілігі  артады.  Бірнеше  ядролардың  өнімділігінің 
жинақтау  аз  транзисторлары  бар  бір  ядро  беретіндей  жиынтық 
өнімділігін  береді.  Жеке  ядролардың  қуатының  бірігу  жобасын  жасап 
шығару  қажеттілігі  туындады.  Транзисторлардың  көп  бөлігі  басқару 
схемаларына  берілгенде  жəне  арифметикалық  жəне  логикалық 
операцияларды  орындауға  біршама  аз  болғанда  оларды  пайдаланудың 
төмен 
тиімділігі 
жоғары 
энергия 
пайдалану 
көпядролы 
процессорларды құру жолында басты тежеуішке айналды. 
Көпядролы  процессорлар  идеясы  көппроцессорлы  жүйелер 
базасында  пайда  болды.  Көппроцессорлы  жүйелерді  құру  нұсқалары 
көп. Сонымен қатар олардың ортақ жіктелуі бар: 
1. 
SMP-жүйелер  (Symmetrical  Multi  Processor  systems)  (2.12-сурет, 
a). 
Жүйе бірнеше біртекті процессорлардан жəне жалпы жады 
массивінен  (əдетте  бірнеше  тəуелсіз  блоктардан)  тұрады.  Барлық 
процессорлардың бірдей жылдамдықты жадының кез келген нүктесіне 
қол  жеткізе  алады.  Процессорлар  жадыға  ортақ  шина,  немесе 
коммутатор көмегімен қосылған. Мұндай жүйелер үшін бағдарламалық 
жабдықты  жасап  шығару  ерекше  қиындықтармен  байланысты  емес, 
себебі компьютер архитектурасымен байланысты арнайы ерекшеліктер 
туындамайды. Бірақ ұқсас жүйелерді құру экономикалық мақсатқа сай 
емес. 
2. 
NUMA-жүйелер  (Non-Uniform  Memory  Access  systems)    (сур. 
2.12, б). 
Жүйе  бірнеше  процессорлар  мен  жады  блогынан  тұратын  біртекті 
базалық  модульдерден  (тақталардан)  құралады.  Модульдер  жоғары 
жылдамдықты  коммутатор  көмегімен  біріктірілген.  Бірыңғай  адрестік 
кеңістік  қолданыс  табады,  алыстанған  жадыға,  яғни  басқа  модульдер 
жадысына қолжетімділік аппараттық түрде қолданыс табады. Сонымен 
қатар  жергілікті  жадыға  қолжетімділік  алыстағы  жадыға  қарағанда 
бірнеше есе жылдамырақ. 
 
 
 
58