Кеш-пам'ять сучасних мікропроцесорів фірм Intel і AMD

Реферат з дисципліни: "Основи побудови комп'ютерів" виконав Р. Велетнів.

Інститут Транспорту та Зв'язку

Рига, 2004.

Вступ

Як елементної бази основної пам'яті в більшості ЕОМ використовуються мікросхеми динамічних ОЗУ, на порядок поступаються за швидкодією центрального процесора. В результаті, процесор змушений простоювати кілька періодів тактової частоти, поки інформація з ІМС пам'яті встановиться на шині даних ЕОМ. Якщо ж ОП виконати на швидких мікросхемах статичної пам'яті, вартість ЕОМ зросте дуже суттєво.

Економічне прийнятне рішення цієї проблеми можливо при використанні дворівневої пам'яті, коли між основною пам'яттю і процесором розміщується невелика, але швидкодіюча буферна пам'ять або кеш-пам'ять. Разом з основною пам'яттю вона входить в ієрархічну структуру і її дію еквівалентно швидкому доступу до основної пам'яті. Використання кеш-пам'яті дозволяє уникнути повного заповнення всієї машини швидкої RAM пам'яттю. Звичайно програма використовує пам'ять будь-якої обмеженої області, зберігаючи потрібну інформацію в кеш-пам'яті, робота з якої дозволяє процесору обходитися без всяких циклів очікування. У великих універсальних ЕОМ, основна пам'ять яких має ємність близько 1-32 Гбайт, зазвичай використовується кеш-пам'ять ємність 1-12 Мбайт, тобто ємність швидкодію в 5-10 разів вища швидкодії основної пам'яті. Вибір обсягу кеш-пам'яті - завжди компроміс між вартісними показниками (порівняно з ОП) та її ємністю, яка повинна бути досить великою, щоб середній час доступу в систему, що складається з основної і кеш-пам'яті, визначалося часом доступу до останнього. Реальна ефективність використання кеш-пам'яті залежить від характеру вирішуваних завдань і неможливо визначити заздалегідь, який обсяг її буде дійсно оптимальним.

Не всяка кеш-пам'ять рівнозначна. Велике значення має той факт, як багато інформації може містити кеш-пам'ять. Чим більше кеш-пам'ять, тим більше інформації може бути в ній розміщено, а отже, тим більша ймовірність, що потрібний байт буде міститися в цій швидкої пам'яті. Очевидно, що найкращий варіант - це коли об'єм кеш-пам'яті відповідає обсягу всієї оперативної пам'яті. У цьому випадку вся інша пам'ять стає не потрібною. Вкрай протилежна ситуація - 1 байт кеш-пам'яті - теж не має практичного значення, тому що ймовірність того, що потрібна інформація виявиться в цьому байті, прямує до нуля.

У процесі роботи такої системи в буферну пам'ять копіюються ті ділянки ОП, до яких здійснюється поводження з боку процесора. Виграш досягається за рахунок властивості локальності, зважаючи на велику ймовірність звернення процесором до команд, які лежать у сусідніх комірках пам'яті.

Кеш-пам'ять, що складається з m слів, зберігає копії не менше, ніж m-слів з усіх слів основної пам'яті. Якщо копія, на адресу якої був виконаний доступ ЦП, що існує в кеш-пам'яті, то зчитування завершується вже при доступі до кеш-пам'яті. Відзначимо, що використання кеш-пам'яті грунтується на принципах просторової і тимчасової локальності. У випадку просторової локальності основна пам'ять розбивається на блоки з фіксованим числом слів і обмін даними між основною пам'яттю і кеш-пам'яттю виконується блоками. При доступі до деякого адресою центральний процесор повинен спочатку визначити чи містить кеш-пам'ять копію блоку за вказаною адресою, і якщо є, то визначити, з якого адреси кеш-пам'яті починається цей блок. Цю інформацію ЦП отримує за допомогою механізму перетворення адрес.

Стратегія розміщення.

На складність цього механізму істотний вплив робить стратегія розміщення, що визначає, в який місце кеш-пам'яті слід помістити кожен блок з основної пам'яті.

В залежно від способу розміщення даних основної пам'яті в кеш-пам'яті існує три типи кеш-пам'яті:

кеш з прямим відображенням (розміщенням);

повністю асоціативний кеш;

множинний асоціативний кеш або частково-асоціативний.

Кеш з прямим відображенням (розміщенням) є найбільш простим типом буфера. Адреса пам'яті однозначно визначає рядок кеша, в яку буде поміщений блок інформації. При цьому передбачається, що оперативна пам'ять розбита на блоки і кожному такому блоку в буфері відводиться всього один рядок. Це простий і недорогий у реалізації спосіб відображення. Основний його недолік -- жорстке закріплення за певними блоками ОП одного рядка в кеші. Тому, якщо програма по черзі звертається до слів з двох різних блоків, відображаються на одну й ту ж рядок кеш-пам'яті, постійно буде відбуватися оновлення цього рядка і ймовірність потрапляння буде низькою.

Кеш з повністю асоціативним відображенням дозволяє подолати недолік прямого, дозволяючи завантаження будь-якого блоку ВП в будь-який рядок кеш-пам'яті. Логіка управління виділяє в адресі ОП два поля: поле тега і поле слова. Поле тега збігається з адресою блоку ОП. Для перевірки наявності копії блоку в кеш-пам'яті, логіка управління кеша повинна одночасно перевірити теги всіх рядків на збіг з полем тега адреси. Асоціативне відображення забезпечує гнучкість при виборі рядка для знову записуваного блоку. Принциповий недолік цього способу - в необхідності використання дорогої асоціативної пам'яті.

Множинне-асоціативний тип або частково-асоціативний тип відображення - це один з можливих компромісів, що поєднує переваги прямого і асоціативного способів. Кеш-пам'ять (і тегів і даних) розбивається на деяку кількість модулів. Залежність між модулем і блоками ОП така ж жорстка, як і при прямому відображенні. А ось розміщення блоків по рядках модуля довільне і для пошуку потрібної рядки в межах модуля використовується асоціативний принцип. Цей спосіб відображення найбільш широко розповсюджений у сучасних мікропроцесорах.

Відображення секторів ОП в кеш-пам'яті.

Даний тип відображення застосовується у всіх сучасних ЕОМ і полягає в тому, що вся ОП розбивається на сектори, що складаються з фіксованого числа послідовних блоків. Кеш-пам'ять також розбивається на сектори, що містять таку ж кількість рядків. Розташування блоків в секторі ОП та секторі кешу повністю збігається. Відображення сектора на кеш-пам'ять здійснюється асоціативно, ті будь-який сектор з ОП може бути поміщений у будь-який сектор кеша. Таким чином, у процесі роботи АЛУ звертається в пошуках чергової команди до ОП, в результаті чого, в кеш завантажується (у разі відсутності там блоку, що містить цю команду), цілий сектор інформації з ОП, причому за принципом локальності, за рахунок цього досягається значне збільшення швидкодії системи.

Змішана і розділена кеш-пам'ять.

Внутрішня кеш-пам'ять використовувалася раніше як для інструкцій (команд), так і для даних. Така пам'ять називалася змішаної, а її архітектура - Прінстонський, в якій у єдиної кеш-пам'яті, згідно з класичними принципами фон Неймана, зберігалися і команди і дані.

Порівняно недавно стало звичайним розділяти кеш-пам'ять на два - окремо для інструкцій і окремо для даних.

Перевагою змішаної кеш-пам'яті є те, що при заданому обсязі, їй властива більше висока ймовірність влучень, у порівнянні з розділеною, оскільки в ній автоматично встановлюється оптимальний баланс між інструкціями та даними. Якщо в виконуваному фрагменті програми звернення до пам'яті пов'язані, в основному, з вибіркою інструкцій, а частка звернень до даних відносно мала, кеш-пам'ять має тенденцію заповнення інструкціями і навпаки.

З іншого боку, при роздільній кеш-пам'яті, вибірка інструкцій і даних може виконуватися одночасно, при цьому виключаються можливі конфлікти. Остання особливо істотно в системах, що використовують конвейеризації команд, де процесор витягує команди з випередженням і заповнює ними буфер або конвеєр.

Так, наприклад, у процесорі Intel ® 486 DX2 застосовувалася змішана кеш-пам'ять,

У Intel ® Pentium ® і в AMD Athlon ™ з їх суперскалярної організацією -- роздільна. Більш того, у цих процесорах крім кеш-пам'яті інструкцій і кеш-пам'яті даних використовується також і адресна кеш-пам'ять. Цей вид кешу використовується в пристроях управління пам'яттю, у тому числі для перетворення віртуальних адрес у фізичні.

Завдяки використанню нанотехнологій, для зниження споживаної потужності, збільшення швидкодії ЕОМ (що досягається скороченням часу обміну даними між процесором і кеш-пам'яті) існує можливість, а більш того є реальні приклади того, що кеш-пам'ять реалізують в одному кристали з процесором. Така внутрішня кеш-пам'ять реалізується за технологією статичного ОЗП і є найбільш швидкодіючої. Обсяг її зазвичай складає 64-128 Кбайт, причому подальше збільшення її обсягу зазвичай призводить до зниження швидкодії через ускладнення схем управління і дешифрування адреси.

Альтернативою, широко застосовується в даний час, є другим (зовнішня) кеш-пам'ять більшого обсягу, розташована між внутрішньою кеш-пам'яті та ВП. У цій дворівневої системі кеш-пам'яті, внутрішньої пам'яті відводиться роль першого рівня L1, а зовнішньої - другий L2. ємність L2 зазвичай на порядок і більше вище, ніж L1, а швидкодія і вартість нижча. Пам'ять другого рівня також будується звичайно як статичне ОЗУ. Ємність її може становити від 256 Кбайт до 1 Мбайта і технічно реалізується як у вигляді окремої мікросхеми, однак може розміщуватися і на одному кристалі з процесором.

Найкращі сучасні процесори від найбільших виробників оснащуються сьогодні технології і отримають кеш-пам'яті другого рівня подвоєння обсягу, який складе 1 Мбайт. Intel продовжує широко рекламувати свій "екстремальний" ігровий процесор Pentium 4 Extreme Edition на основі модифікованого серверного ядра Gallatin з тактовою частотою 3,40 ГГц і кеш-пам'яттю третього рівня об'ємом 2 Мбайта. Вона доповнює стандартний нортвудовскій кеш L2 512 Кбайт і теж працює на частоті ядра процесора (щоправда, з більшою рази на два латентністю). Таким чином, у сумі новий Pentium 4 Extreme Edition має кеш-пам'ять об'ємом 2,5 Мбайт.

Додаткова кеш-пам'ять третього рівня веде початок від серверних процесорів Xeon MP на 0,13-мікронному ядрі Gallatin і не має нічого спільного з майбутнім 90-нанометрових Prescott, однак цей кристал (ядро) все ж таки трохи переробили з метою підтримки системної шини 800 МГц, зменшення енергоспоживання і т.д. та упакували в стандартний корпус від поточних Pentium 4. У свою чергу AMD Athlon 64 і AMD Opteron що працюють на більш високій частоті 2200 МГц, виробляються за 0,13-мікронній технології (SOI) і містять 105,9 млн. транзисторів і відрізняються від попередніх Athlon XP новим ядром з 64-бітними можливостями обчислень (поряд з поліпшеними 32-бітними на базі колишнього ядра Athlon XP), кеш-пам'яті другого рівня об'ємом 1 Мбайт (причому кеш у Атлон інклюзивний, тобто повний обсяг з урахуванням 128 Кбайт L1 становить 1152 Кбайт).

При доступі до пам'яті, ЦП спочатку звертається до кеш-пам'яті першого рівня. При промаху провадиться звернення до кеш-пам'яті другого рівня. Якщо інформація відсутня і в L2, провадиться звернення до ОП, і відповідний блок заноситься спочатку в L2, а потім і в L1. Завдяки такій процедурі, часто запитувана інформація може бути легко відновлена з кеш-пам'яті другого рівня.

Потенційна економія за рахунок застосування L2 залежить від імовірності влучень як в L1, так і L2. Однак, досвід Intel і AMD показує, що використання кеш-пам'яті другого рівня суттєво покращує продуктивність. Саме тому у всіх проанонсірованих виробниками новітніх версіях процесорів застосовується дворівнева і навіть трирівнева організація кеш-пам'яті.

Деякі дані по популярних і новітніх процесорів від Intel і AMD:

Pentium III

Процесор Intel ® Pentium ® III -- процесор архітектури P6, включає в себе: динамічне виконання команд, системну шину з множинними транзакціями і технологію Intel MMX ™ для обробки даних мультимедіа. Технологія виготовлення з роздільною здатністю 0.25 мікрон дозволяє розмістити на кристалі більше 9.5 мільйонів транзисторів. Процесор містить 32 Kб неблокіруемой кеш-пам'яті першого рівня (16Кб/16Кб) і уніфіковану неблокіруемую кеш-пам'яті другого рівня ємністю 512 Кб, що функціонує на вдвічі меншою частотою, ніж ядро. Процесор Intel ® Pentium ® III підтримує кешування пам'яті з об'ємом адресного простору 4 Гб, і дозволяє створювати масштабовані системи з двома процесорами і фізичної пам'яттю об'ємом до 64 Гб.

Pentium IV

Процесор Pentium 4 встановлює новий рівень продуктивності надпотужних мікропроцесорів.

- Системна шина з частотою 800 МГц: 3,06 Ггц, 2,80 Ггц, 2,66 Ггц, 2,53 Ггц, 2,40 B ГГц, 2,26 ГГц

-- Технологія гіперконвейерной обробки

- Механізм прискореної обробки команд

-- Кеш-пам'ять першого рівня з відстеженням виконання команд

-- Кеш-пам'ять з поліпшеною передачею даних

-- Удосконалена система динамічного виконання команд

-- Покращений блок обчислень з плаваючою комою та обробки мультимедіа

- Набір команд потокових SIMD-розширень 2.

- У Intel Pentium 4 на ядрі Northwood - 512 Кбайт кеш-пам'яті L2.

AMD-K6 ®-III

Процесор AMD-K6 ®-III, кодове ім'я Sharptooth, в ньому задіяна вбудована швидкодіюча кеш-пам'яті другого рівня (L2). В кристал процесора інтегровано 256 Кб кеш-пам'яті другого рівня, що працює на повній тактовою частотою процесора.

Процесор AMD-K6 ®-III містить 21.3 мільйони транзисторів і проводиться по 0.25-мікронній технології на тактові частоти 350, 380, 400 і 450 МГц. Обсяг кеш-пам'яті першого рівня (L1), як у всього сімейства K6, дорівнює 64Кб. Процесор AMD-K6 ®-III можна встановлювати в ті ж системні плати Super7 ™, що і AMD-K6 ® -2, при цьому що знаходиться на системній платі зовнішня кеш-пам'ять 2 рівня перетворюється в кеш-пам'яті 3 рівня (L3), з якою процесор може спілкуватися із зовнішньою частотою 100 МГц.

AMD Athlon.

В даний час процесор AMD Athlon є найшвидшим процесором у світі. Процесор має наступні особливості:

Мікроархітектура: Особливість процесора AMD Atlon ™ - це девятіпоточная суперскалярна архітектура оптімізованная для високих частот. AMD Athlon ™ містить дев'ять виконуваних потоків: три для адресних операцій, три для цілочисельних обчислень, і три для виконання команд x87.

Архітектура кеш-пам'яті: AMD Athlon ™ має найбільший для платформ x86 кеш L1 (128KB) - в чотири рази перевершує L1 кеш процесора Pentium III (32KB). AMD Athlon ™ також включає високошвидкісний, 64-бітний контролер кеш пам'яті другого рівня (L2), що підтримує об'єм кеш-пам'яті другого рівня від 512Kб до 8Mб.

Зведена таблиця за обсягами, принципам організації і тактовим частотах кеш-пам'яті у процесорів від Intel і AMD:

Порівняння деяких новинок від Intel і AMD :

За утилітам у Pentium 4 Extreme Edition чітко видно кеш-пам'ять третього рівня об'ємом 2 Мбайт, хоча на місці і всі колишні атрибути Northwood.

Аналогічна інформація показана для Athlon 64. Цікаво, що в нового Pentium 4 Степінг менший, ніж у останніх Northwood, - 5 проти 9. За графіком тесту латентності пам'яті для Pentium 4 Extreme Edition можна зробити висновок, що кордон кеш-пам'яті L3 лежить на 2 Мбайт, L2 - на 512 кбайт.

Отже, для двох нових процесорів Intel і AMD характерна перш за все величезна кеш-пам'ять, що врешті-решт, і повинна підняти продуктивність кожного з них.

Порівняємо процесори:

-AMD Athlon 64 FX-51 (тактова частота 2200 МГц).

-AMD Athlon XP 3200 + (частота 2200 МГц, FSB 400 МГц).

-Pentium 4 (Northwood) з частотою 3,2 ГГц (FSB 800 МГц).

Pentium 4 Extreme Edition c частотою 3,2 ГГц (FSB 800 МГц).

У даному випадку абсолютна порівняння частот процесорів позбавлена сенсу, оскільки їх мікроархітектури суттєво відрізняються (і навіть переслідують різні цілі): у Pentium 4 продуктивність повинна забезпечуватися переважно високою тактовою частотою (для цього і збільшили до двадцяти стадій обчислювальний конвеєр), а в Athlon упор робиться на інші особливості, часом на шкоду тактовою частотою.

Різні підходи в мікроархітектурі не дозволяю?? адекватно порівнювати процесори на однаковою тактовою частотою.

І приклад тому - різний межа частот при однакових технологічних нормах виробництва: для технології 0,13 мкм масовим межею ядра Pentium 4 є частота 3,2-3,4 ГГц, а в Athlon - 2,2-2,4 ГГц. Тому коректніше порівнювати процесори за межі їх частоти для тієї чи іншої технології виробництва - у даному випадку 3,2 і 2,2 ГГц.

За смузі пропускання двоканальної пам'яті попереду, безумовно, процесор AMD.

Хоча Пентіума відстають від нього помітно менше, ніж Athlon XP 3200 + (всі вони використовують двоканальну DDR400). Athlon 64 FX найближче підійшов до теоретичного межею 6,4 Гбайт/с - на 86%, Пентіума показують приблизно три чверті в штатних режимах роботи (в режимах прискорення чіпсета/пам'яті ефективність зростає до більш ніж 80%), а Athlon XP утилізує менше половини (з-за вузької системної шини). По швидкості читання вимірювання - потоки трохи «застряють» у великому кеші L3), а Athlon 64 FX і Зате по швидкості запису в пам'ять Pentium 4 Extreme Edition на голову випереджає всіх, включаючи Athlon 64 FX. Мабуть, завдяки саме хорошого і «Великим» кешування. Зате по латентності пам'яті Athlon 64 FX показує просто фантастичні результати - усього 56 нс. Цікаво також, що суворо синхронний чіпсет NVIDIA nForce2 забезпечує часом кращу латентність, ніж Intel 875P. Разом з тим, у чіпсетів Intel 875/865 може бути латентність в районі 66 нс - якщо вони працюють у спеціальних (нештатних) нізколатентних режимах.

Навіщо збільшувати кеш?

Первинна причина збільшення обсягу вбудованого кеша може полягати в тому, що кеш-пам'ять в сучасних процесорах працює на тій же швидкості, що й сам процесор. Частота процесора в цьому випадку ніяк не менше 3200 MГц. Більший обсяг кеша дозволяє процесору тримати великі частини коду готовими до виконання. Така архітектура процесорів сфокусована на зменшення затримок, пов'язаних з простоєм процесора в очікуванні даних. Сучасні програми, в тому числі ігрові, використовують великі частини коду, який необхідно витягати з системної пам'яті на першу вимогу процесора. Зменшення проміжків часу, що йдуть на передачу даних від пам'яті до процесора, - це надійний метод збільшення продуктивності додатків, що вимагають інтенсивної взаємодії з пам'яттю. Кеш L3 має трохи більш високий час очікування, ніж L 1 і 2, це цілком природно. Хоч він і повільніше, але все-таки він значно більш швидкий, ніж звичайна пам'ять. Не всі програми виграють від збільшення обсягу або швидкості кеш-пам'яті. Це сильно залежить від природи програми.

Якщо великий обсяг вбудованого кешу - це добре, тоді що ж утримувало Intel і AMD від цієї стратегії раніше? Простим відповіддю є висока собівартість такого рішення. Резервування простору для кеша дуже дорого. Стандартний 3.2GHz Northwood містить 55 мільйонів транзисторів. Додаючи 2048 КБ кеша L3, Intel йде на збільшення кількості транзисторів до 167 мільйонів. Простий математичний розрахунок покаже нам, що EE -- один із самих дорогих процесорів.

Сайт AnandTech провів порівняльне тестування двох систем, кожна з яких містила два процесори - Intel Xeon 3,6 ГГц в одному випадку і AMD Opteron 250 (2,4 ГГц) - в іншому. Тестування проводилося для додатків ColdFusion MX 6.1, PHP 4.3.9, і Microsoft. NET 1.1. Конфігурації виглядали таким так:

AMD

- Dual Opteron 250;

- 2 Гб DDR PC3200 (Kingston KRX3200AK2);

- системна плата Tyan K8W;

- ОС Windows 2003 Server Web Edition (32 біт);

- 1 жорсткий IDE 40 Гб 7200 rpm, кеш 8 МБ

Intel

- Dual Xeon 3.6 ГГц;

- 2 Гб DDR2;

- материнська плата Intel SE7520AF2;

- ОС Windows 2003 Server Web Edition (32 біт);

- 1 жорсткий IDE 40 Гб 7200 rpm, кеш 8 МБ

На додатках ColdFusion і PHP, не оптимізований під ту чи іншу архітектуру, трохи швидше (2,5-3%) виявилися Opteron'и, зате тест с. NET продемонстрував послідовну прихильність Microsoft платформі Intel, що дозволило парі Xeon'ов вирватися вперед на 8%. Висновок цілком очевидний: використовуючи ПЗ Microsoft для веб-додатків, є сенс брати процесори Intel, в інших випадках кілька кращим вибором буде AMD.

Найкращі свіжі новини від провідних виробників процесорів (жовтень 2004 року):

Американська компанія AMD офіційно представила нові 64-розрядні процесори для настільних комп'ютерів Athlon 64 FX-55 і Athlon 64 4000 +. Чіпи виготовляються за нормами 130-нанометровій технології та оснащуються 1 Мб кеш-пам'яті другого рівня. Як відзначається в прес-релізі, кристали Athlon 64 FX-55 орієнтовані на використання, перш за все, у потужних мультимедійних системах, тоді як процесори Athlon 64 4000 + позиціонуються як бази для створення рішень бізнес-класу.

Процесор Athlon 64 FX-55 працює на тактовій частоті 2,6 ГГц, тактова частота чіпів Athlon 64 4000 + складає 2,4 Ггц.

Чіпи Athlon 64 FX-55 і Athlon 64 4000 + дозволяють працювати як зі стандартними 32-розрядними додатками, так і з 64-бітними програмами. Кристали підтримують технологію Cool'n'Quiet, призначену для зниження рівня шуму при роботі комп'ютера, а також антивірусний захист EVP (Enhanced Virus Protection) для роботи якої буде потрібно операційна система Microsoft Windows XP Service Pack 2 або Windows XP Media Center Edition 2005.

Про намір випускати комп'ютери на базі процесорів представлених оголосили такі відомі виробники як Alienware, Voodoo, Hypersonic PC Systems, Shuttle, Systemax, Totally Awesome, Velocity Micro, Vicious PC, Falcon Northwest і деякі інші. Постачання процесорів вже почалися.

Сталі відомі чергові подробиці про плани Intel. Так, прояснилася ситуація з виходом двоядерних процесорів Smithfield, які будуть поєднувати в собі два 0,09 мкм ядра, кожне з яких буде мати 1 Мб кеша другого рівня. Таким чином, загальна кеш-пам'яті буде становити 2 Мб. Процесори будуть мати підтримку не тільки антивірусної технології Intel EDB (Execute Disable Bit, біт захисту від виконання), але 64-бітні розширення EM64T. Їх вихід планується на третій квартал 2005 року.

Модельний ряд процесорів Smithfield буде представлений трьома моделями:

x20 - частота 2,8 ГГц, 2 Мб кеша, шина 800МГц, LGA 775, підтримка XD і EM64T;

x30 - частота 3,0 ГГц, 2 Мб кеша, шина 800МГц, LGA 775, підтримка XD і EM64T і Enhanced SpeedStep;

x40 - частота 3,2 ГГц, 2 Мб кеша, шина 800МГц, LGA 775, підтримка XD і EM64T і Enhanced SpeedStep;

Примітно, що тільки старші моделі будуть мати підтримку технології Enhanced SpeedStep, що дозволяють динамічно змінювати частоту процесора в залежності від виконуваного завдання.

Також трохи прояснилася ситуація з виходом процесорів Intel Pentium 6XX. Так, вони з'являться в першому кварталі наступного року, але масового постачання слід чекати не раніше другої чверті 2005 Процесори будуть мати 2Мб кеша другого рівня і шину 800МГц.

Кожне ядро двоядерних процесорів AMD Opteron і Intel Montecito, які повинні з'явитися на ринку в 2005 році, буде мати свою власну кеш-пам'ять. Це випливає з заяви Камерона Макнейрі, дослідника корпорації Intel, і Маріуса Эверса, співробітника AMD.

Використання декількох ядер в одному процесорі дозволяє підвищити обчислювальну потужність чіпа при одночасному обмеження споживаної ним енергії. Раніше передбачалося, що кристали Intel Itanium нового покоління (кодова назва Montecito) отримають 24 Мб загальної кеш-пам'яті. Теоретично, наявність єдиного кешу збільшує обсяг даних, до яких може звертатися процесорний ядро. Проте розподіл кешей істотно спрощує роботу з проектування кристалів і, відповідно, скорочує час, необхідний для виведення кінцевих продуктів на ринок.

Найвірогідніше за все, кожне ядро Montecito буде оснащено 1 Мб кеша другого рівня і 12 Мб кеша третього рівня. Згодом ці кеші можуть бути об'єднані. Аналогічно має намір вчинити і компанія AMD.

Слід помітити, що роздільні кеші для різних ядер використовує і компанія Sun в своїх чіпах UltraSparc IV.

Висновки.

Аналіз викладеного вище матеріалу дозволяє зробити висновок, що відповідно до канонічними теоріями, сучасні виробники Intel і AMD широко використовують кеш-пам'ять при побудові своїх новітніх процесорів. Багато в чому, їх чудові характеристики за швидкодією досягаються саме завдяки застосуванню кеш-пам'яті другого і навіть третього рівня. Цей факт підтверджує теоретичні викладки Гарвардського університету про те, що з огляду на дії принципу локальності інформації в сучасних комп'ютерах застосування кеш-пам'яті змішаного типу дозволяє досягти чудових результатів у продуктивності процесорів і знижує частоту необхідних звернень до основної пам'яті.

У наявності широкі перспективи подальшого застосування кеш-пам'яті в машинах нового покоління, однак існуюча проблематика неможливість нескінченного збільшення кешу, а також висока собівартість виготовлення кешу на одному кристалі з процесором, ставить перед конструкторами питання про якийсь якісному, а не кількісному видозміні або стрибок у принципах, або огранізації кеш-пам'яті в процесорах майбутнього.

До жаль, жодної довідкової або рекламної інформації про використання дискової кеш-пам'яті від Intel і AMD виявити не вдалося, тому даного підрозділу в роботі не приділено достатньої уваги.