II Xeon. 
Архітектура мікропроцесорів

З початку липня 1998 року по всьому світу проходила серія заходів, присвячених представленню самого потужного процесора архітектури х86 корпорації Intel. Задовго до цього з інформації, розміщеної на Web-сайтах Intel стало відомо його назву і призначення. Особливо підкреслювалося, що слово Xeon ніжно вимовляти як"Зеон", але російське представництво прийняло рішення підпорядкувати цю назва нормам російської (і грецької) мови. Так що в Росії ми будемо мати справу з"Ксеоном", — адже є ж у нас Ван Кліберн і Мехіко. Новий процесор, до речі, став подарунком компанії-виробника самій собі з нагоди тридцятиріччя.

Перше, що кидається в очі, — незвично великий розмір процесорного картриджа який «пакується» Xeon. Він призначений для установки в роз'єм нової конструкції Slot 2. За словами розробників, це пов’язано з збільшенням ємності кеш-пам'яті другого рівня. На даний момент процесори Xeon з єдиною тактовою частотою поставляються в двох варіантах: з 512 Кбайт і 1 Мбайт кеша L2. Але вже в поточному році планується довести ємність кеш-пам'яті другого рівня до 2 Мбайт і підвищити тактову частоту до 450 МГц. Нагадаю, що старий Pentium II комплектувався лише 512 Кбайт. Але ще більший інтерес викликає той факт, що конструктори змогли «змусити» L2-кеш працювати на тактовій частоті процесорного ядра. Нагадаю, що та ж концепція була реалізована в Pentium Pro, але при цьому розробники «зіткнулися» на стадії виробництва (відсоток виходу двох якісних кристалів виявився нижче запланованого), і процесор виявився досить дорогим. Можливо, саме тому Pentium II спочатку створювався з" поділом" кристалів (основного і кеша L2), за що довелося розплачуватися «половиною» тактової частоти кеш-пам'яті другого рівня. Висока частота роботи кеша спровокувала збільшення тепловіддачі процесорного блоку, тому знадобилося використання масивного поглинача тепла пластини, що, в свою чергу, призвело до збільшення ваги і габаритів модуля. В кожному модулі Slot 2 три спеціальних області даних: доступна тільки для читання, область для читання/запису і динамічна інформація про температуру всередині процесорного модуля. В області першого типу поміщена інформація про версії процесора, дані про покрокові налагодження і вказана гранично допустима температура. У другу область пам’яті користувачі можуть вводити свою інформацію. Доступ до динамічних даних про зміну температури дає можливість керуючим програмами сповіщати адміністратора про небезпечні системні події. мікропроцесор компьютер розрядність Збільшення ємності кеша другого рівня підвищує пропускну здатність системи завдяки миттєвому доступу процесорів до часто використовуваних даних і інструкцій, що зберігаються в швидкій кеш-пам'яті. За заявою Intel, збільшення ємності кеша з 512 Кбайт до 1 Мбайт призводить іноді до 20% зростання загальної продуктивності системи.

Для пояснення цього явища доречно провести аналогію з холодильниками, використовувану Intel: зберігання запасу продуктів в холодильнику позбавляє кухарів ресторану від необхідності їздити по магазинах, купуючи харчі. Чим більше холодильник, тим краще, особливо в годину пік, коли кількість клієнтів в ресторані різко зростає. Так от, у випадку з сервером «холодильник» — це кеш-пам'ять другого рівня, а «магазин» (де доступні ті ж продукти) — в принципі більш повільна системна пам’ять. Великий кеш L2 значно підвищує загальну продуктивність багатопроцесорних конфігурацій в системах, що працюють з великими масивами незіставних даних. За інформацією Intel, проведені корпорацією тести ZD ServerBench показали майже пропорційне зростання продуктивності системи по мірі встановлення додаткових процесорів з мегабайтним кешем.

Удосконалена архітектура Xeon, допускає 36-розрядну адресацію фізичної пам’яті, теоретично дозволяє процесору отримувати доступ до системної пам’яті ємністю до 64 Гбайт. Новий механізм посторінкового обміну Page Size Extension — 36 залишиться практично непомітним для очей користувача і розробників додатків. В даний час PSE-36 підтримують операційні системи Windows NT, SCO UnixWare і Sun Solaris. Для інших операційних систем оновити драйвер блоку управління пам’яттю. Intel 450NX PCIset став першим мікросхемним набором, оптимізованим для Pentium II Xeon. Він випускається в двох варіантах, Basic і Full, відповідно для серверних hi-end і систем середнього рівня. Вони мають однакову структуру ядра, але відрізняються продуктивністю і ціною. Basic PCIset підтримує до двох роз'ємів 32-розрядний PCI, один 64-розрядний і до 4 Гбайт оперативної пам’яті типу EDO. Його більш досконалий «родич» Full PCIset підтримує до чотирьох слотів типу EDO. Ці чіпсети об'єднує функціонування на 100-мегагерцовій частоті системної шини і можливість підтримки багатопроцесорних (до чотирьох Xeon) конфігурацій. 64-розрядна шина PCI здатна істотно підвищити загальну продуктивність системи з урахуванням оптоволоконної технології обміну даними з дисковими масивами, використання високопродуктивних мережевих магістралей на основі АТМ, Gigabit Ethernet та інших. Підвищується, по суті, синхронізація потужності процесора і продуктивності підсистеми вводу-виводу.

Xeon, як я вже зазначала, призначений не тільки для серверів, але і для робітників і графічних станцій, для яких одним з найважливіших параметрів є продуктивність відеопідсистеми. Для них розроблено чіпсет Intel 440GX AGPset на базі відомого мікросхемного набору 440BX. 440GX керує роботою порту AGP в режимі 2х. Режим подвоєної продуктивності реалізується завдяки так званій технології подвійного накачування — дані передаються як по передньому, так і по задньому фронтах тактових імпульсів (у звичайної AGP — тільки по передньому), при цьому смуга пропускання досягає значення 533 Мбайт/с. Фізичні параметри інтерфейсу AGP залишаються колишніми. Ще однією особливістю набору чіпсету 440GX стала можливість звернення до пам’яті ємністю до 2 Гбайт, що в два рази більше, ніж у його наступника. Незважаючи на той факт, що в даний момент поняття багатопроцесорності асоціюється у Intel лише з чотирма пристроями на одній платі, ведуться роботи щодо створення симетричних мультипроцесорних систем, що підтримують до восьми «Ксеонів». Розробки восьмиканального чіпсету для Xeon ведуться фірмою Corollary, дочірньою компанією Intel. І, само собою, можливі кластерні рішення, скажімо, на основі архітектури розподіленої пам’яті (NUMA). В обох випадках, як правило, не потрібно «переписувати» прикладні програми (щоправда, операційна система вимагає деякої оптимізації). В процесорної шини чіпсету Intel 450NX PCIset передбачений так званий роз'єм кластерного з'єднання, що спрощує побудову кластерного з'єднання на основі стандартних чотирипроцесорних вузлів. Ще одним перспективним напрямком є кластер з передачею повідомлень. Суть її полягає у відсутності поділу ресурсів. Окремо стоять вузли кластера обмінюються даними, наприклад, тактовими імпульсами, що сигналізують при нормальному стані системи. І хоча LAN-з'єднання залишається працездатним, існує необхідність в мережі нового типу — так званої SAN (System area Network).