AMD Athlon 64 — Национальная библиотека им

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

  • Главная
  • Рубрикация
  • Указатель А — Я
  • Порталы
  • Произвольно
  • Журнал
  • Редакторам
    • Ссылки сюда
    • Связанные правки
    • Загрузить файл
    • Спецстраницы
    • Версия для печати
    • Постоянная ссылка
    • Сведения о странице
    • Цитировать страницу
    • Читать
    • Просмотр
    • История

AMD Athlon 64

  • Slot A
  • Socket A
  • Socket 754
  • Socket 939
  • Socket 940
  • Socket AM2
  • Socket AM2+
  • Socket F

Athlon 64 — один из самых первых 64 битных процессоров для домашних компьютеров и мобильных устройств от компании AMD. Этот процессор был представлен 23 сентября 2003 года. Athlon 64 построен на архитектуре AMD 64 и относится к восьмому поколению процессоров (K8).

О начале разработки архитектуры процессоров восьмого поколения впервые было заявлено компанией AMD в 1999 году. Процессоры, основанные на данном ядре, должны были стать первыми 64-битными процессорами AMD, полностью совместимыми со стандартом x86.

Процессор существует в 3 вариантах: Athlon 64, Athlon 64 FX и двухъядерный Athlon 64 X2. Athlon 64 FX. Так как все данные процессоры построенные на архитектуре AMD64, они способны работать с 32-битным x86, 16-битным и AMD64 кодом.

В 2006 году AMD объявила о прекращении выпуска всех процессоров на Socket 939,всех одноядерных socket AM2 процессоров и всех 2×1 MB X2-процессоров (за исключением FX-62). Уже к концу 2009 года AMD полностью свернула производство всех оставшихся одноядерных процессоров типа Athlon 64. На смену им пришло новое поколение двухъядерных процессоров. [Источник 1] .

Содержание

  • 1 Свойства
  • 2 Разновидности
    • 2.1 Athlon 64 (Clawhammer/K8)
    • 2.2 Athlon 64 (Newcastle/K8)
    • 2.3 Athlon 64 (Winchester/K8)
    • 2.4 Athlon 64 (San Diego/K8)
    • 2.5 Athlon 64 (Venice/K8)
    • 2.6 Athlon 64 FX-60 (Toledo)
    • 2.7 Mobile Athlon XP-M (Dublin)
    • 2.8 Mobile Athlon 64 (ClawHammer)
    • 2.9 Mobile Athlon 64 (Newark)
    • 2.10 Athlon 64 (Venice/K8)
  • 3 Выход линейки Athlon 64 на рынок процессоров для ноутбуков
    • 3.1 Athlon Neo
  • 4 Сравнение технологии SSE и 3DNow
  • 5 Тестирование и сравнение
    • 5.1 Интерактивная работа в трёхмерных пакетах
    • 5.2 Финальный рендеринг трёхмерных сцен
    • 5.3 Упаковка и распаковка
    • 5.4 Кодирование аудио
    • 5.5 Компиляция
    • 5.6 Математические и инженерные расчёты
    • 5.7 Растровая графика
    • 5.8 Векторная графика
    • 5.9 Многозадачное окружение
    • 5.10 Итого
  • 6 Достоинства и недостатки
  • 7 Ссылки/литература
  • 8 Источники
  • 9 Примечания

Свойства

Основным качеством процессоров Athlon 64 является интегрированный в ядро контроллер памяти, чего не было в предыдущих поколениях ЦПУ. Не только то, что данный контроллер работает на частоте ядра процессора, но также и то, что из связки процессор-память исчезло лишнее звено — северный мост, позволило существенно уменьшить задержки при обращении к ОЗУ.

Translation Lookaside Buffer (TLB) был также увеличен, одновременно были уменьшены задержки и улучшен модуль предсказания переходов. Эти и другие архитектурные расширения, в особенности поддержка расширений SSE, увеличение количества выполняемых инструкций за такт (IPC), увеличили производительность по сравнению с предыдущим поколением — Athlon XP. Для облегчения выбора и понимания производительности AMD разработала для маркировки процессора Athlon 64 так называемую систему индексов производительности (PR rating (Performance Rating)), которая нумерует процессоры в зависимости от их производительности по сравнению с процессорами Pentium 4. То есть если ставится маркировка Athlon 64 3200+, то это означает, что данный процессор имеет производительность, схожую с производительностью процессора Pentium 4 на частоте 3,2 ГГц. [Источник 2] .

Athlon 64 также обладает технологией изменения тактовой частоты процессора, названной Cool’n’Quiet. Если пользователь запускает приложения, не требующие от процессора большой вычислительной мощности, то процессор самостоятельно понижает свою тактовую частоту, а также напряжение питания ядра. Применение данной технологии позволяет снизить тепловыделение при максимальной нагрузке с 89 Вт до 32 Вт (степпинг C0, частота ядра понижена до 800 МГц), и даже до 22 Вт (степпинг CG, частота ядра снижена до 1 ГГц).

Технология No Execute bit (NX bit), поддерживаемая операционными системами Windows XP Service Pack 2, Windows XP Professional x64 Edition, Windows Server 2003 x64 Edition и ядром Linux 2.6.8 и старше, предназначена для защиты от распространённой атаки — ошибки переполнения буфера. Аппаратно установленные уровни доступа являются гораздо более надёжным средством защиты от проникновения с целью захвата контроля над системой. Это делает 64-битные вычисления более защищёнными. [1]

Процессор Athlon 64 производится по технологическому процессу 130 нм и 90 нм SOI. Все последние ядра (Winchester, Venice и San Diego) производятся по 90 нм техпроцессу. Ядро Venice и San Diego также производятся с использованием технологии Dual Stress Liner, разработанной совместно с IBM.

Разновидности

Athlon 64 (Clawhammer/K8)

Процессоры Clawhammer основаны на новой архитектуре AMD K8, которая является существенным улучшением и расширением архитектуры AMD K7. Добавлен новый режим 64-х битной целочисленной и адресной арифметики x86-64, добавлены новые режимы адресации оперативной памяти, добавлена поддержка инструкции Intel SSE2. Значительно улучшен механизм предсказания ветвлений. Кеш второго уровня большей ёмкости. Значительно переработаны декодеры, что позволило убрать ряд неприятных задержек при исполнении присущих K7. Число стадий конвейера увеличилось до 12, против 10 у K7. Кеш L2 стал двухпортовым: его соединяет с ядром 64 бит шина записи + 64 бит шина чтения. Также процессоры K8 отказались от использования FSB (Front Side Bus). Вместо этого контроллер памяти интегрирован на ядро процессора, что существенно снижает задержки при обращении к ОЗУ. [Источник 3] .

Фактически Clawhammer состоит из трёх частично асинхронных блоков, соединённых в единое целое специальным коммутатором (X-bar): собственно ядро архитектуры K8 с 1 Мб кеша L2; контроллер памяти, обеспечивающий использование одноканальной или двухканальной памяти DDR; контроллер ввода-вывода, обеспечивающий работу высокоскоростных последовательных шин HyperTransport, служащих для связи с другими процессорами и чипсетом. Ядро Clawhammer имеет три 16 бит когерентные шины HyperTransport, работающие на частоте 800 МГц (1600 мегатрансферов в с), что обеспечивает ПСП в 3,2 ГБ/с на передачу+ 3,2 ГБ/с на приём одновременно по каждой из шин. Фактически поддерживается объединение до 8-ми процессоров по архитектуре NUMA («Non-Uniform Memory Access») с непосредственными связями между процессорами. Процессор Athlon 64 также снабжен теплораспределительной крышкой, подобной той, что использует Pentium 4. В процессорах на ядре K8 используется новая технология Cool’n’Quiet, призванная уменьшить энергопотребление процессора в моменты простоя.

Athlon 64 (Newcastle/K8)

Первые модели на основе этого ядра вышли в апреле 2004 года. По сути, Newcastle представляет собой всё тот же Clawhammer, подвергнувшийся небольшой модернизации. В данном ядре появилась функция NX-бит, которая служит для предотвращения выполнения произвольного кода при возникновении ошибок, связанных с переполнением буфера (переполнение буфера очень часто используется вирусами, чтобы проникнуть на компьютер жертвы). Кеш память у всех процессоров, основанных на этом ядре, составляет 512 Кб. Напряжение питания ядра равно 1,5 В, число транзисторов, входящих в ядро, равно 68,5 млн, площадь кристалла ядра равна 144 мм². Процессоры на данном ядре выпускались как для Socket 754 (Athlon 64 2600+, 2800+, 3000+, 3200+, 3400+) и имели одноканальный контроллер памяти DDR400, все остальные процессоры выпускались для Socket 939, имели двухканальный контроллер памяти DDR400 и отличались от аналогичных процессоров для Socket 754 заниженной на 200 МГц тактовой частотой. При работе на максимальной частоте потребляет 57,4 А и рассеивает 89,0 Вт тепла. Были выпущены процессоры Athlon 64 со следующими рейтингами (в скобках указана рабочая частота в МГц): 2600+ (1600), 2800+ (1800), 3000+ (2000), 3000 (1800), 3200+ (2200), 3200+ (2000), 3400+ (2400), 3400+ (2200), 3500+ (2200), 3800+ (2400). [2]

Athlon 64 (Winchester/K8)

Первые модели процессоров, основанные на данном ядре, вышли в сентябре 2004 года. Ядро представляет собой Newcastle, изготавливаемый по 90 нм техпроцессу. Характеризуется тем же числом транзисторов, таким же объёмом кеш-памяти (за исключением модели Athlon 64 3700+, оснащённой 1024 Кб L2). Все модели процессоров, выпущенных на этом ядре, предназначены для Socket 939 и оснащены 2-х канальным контроллером памяти DDR400. Напряжение питания у этого ядра 1,4 В, площадь кристалла, за счёт использования новейшего техпроцесса, уменьшилась до 84 мм². При работе на максимальной частоте потребляет 54,8 А и рассеивает 67,0 Вт тепла. Были выпущены процессоры Athlon 64 со следующими рейтингами (в скобках указана рабочая частота в МГц): 3000+ (1800), 3200+ (2000), 3500+ (2200), 3700+ (2200).

Athlon 64 (San Diego/K8)

Первые модели вышли в апреле 2005 года. Данное ядро представляет собой переработанное ядро Winchester-Newcastle. Были добавлены новые инструкции, обеспечивающие совместимость с инструкциями Intel SSE3. Был обновлён контроллер памяти: по официальной информации он теперь способен работать в двухканальном режиме с памятью типа DDR433, DDR466 и DDR500. Процессор выпускается только для Socket 939 (по крайней мере, пока не было замечено Athlon’ов, основанных на этом ядре, для Socket 754). Кеш L2 имеет объём 1024 Кб, кроме Athlon 64 3500+, в котором кеш L2 равен 512 Кб. Напряжение ядра составляет 1,35—1,4 В (variable CPU core voltage). Ядро включает в себя 114 млн транзисторов и имеет площадь 115 мм². При работе на максимальной частоте потребляет 57,4 А и рассеивает 89,0 Вт тепла. Были выпущены процессоры Athlon 64 со следующими рейтингами (в скобках указана рабочая частота в МГц): 3500+ (2200), 3700+ (2200), 4000+ (2400).

Athlon 64 (Venice/K8)

Первые модели вышли в апреле 2005 года. По сути, ядро Venice (Венеция) представляет собой San Diego с 512 Кб кеш-памяти L2. Число транзисторов, входящих в ядро, составляет 76 млн, площадь кристалла ядра равна 84 мм². При работе на максимальной частоте потребляет 57,4 А и рассеивает 89,0 Вт тепла. Тепловой пакет составляет 65°C, макс. 70°C. Были выпущены процессоры Athlon 64 со следующими рейтингами (в скобках указана рабочая частота в МГц): 3000+ (1800) 512 Кбайт L2, 3200+ (2000) 1024 Кбайт L2 overclockers, 3400+ (2200), 3500+ (2200), 3800+ (2400). А также был выпущен: 3000+ (2000) на Socket 754.

Athlon 64 FX-60 (Toledo)

Модель вышла в январе 2006 года. Это первый двухъядерный процессор серии FX. Объём кеш-памяти равен 1024 Кб для каждого ядра. В целом он идентичен процессорам Athlon 64 X2, основанным на ядре Toledo. Тактовая частота процессора — 2600 МГц.

Mobile Athlon XP-M (Dublin)

Первая модель вышла в мае 2004 года. Ядро базируется на основе ядра K8. Было выпущено всего две модели Mobile Athlon XP-M 2800+ и 3000+, первая имеет кеш L2, равный 128 Кб, вторая — 256 Кб. Напряжение питания ядра равно 1,4 В в нормальном режиме и 0,95 В в энергосберегающем (технология «PowerNow!»). Процессоры предназначены для Socket 754 и имеют тип корпуса OmPGA. Число транзисторов составляющих ядро равно 68,5 млн, площадь кристалла ядра — 144 мм², процессор изготовлялся по 130 нм техпроцессу. Тактовая частота обоих процессоров равна 1600 МГц в нормальном режиме и 800 МГц в энергосберегающем. При работе на максимальной частоте потребляет 42,7 А и рассеивает 62 Вт тепла.

Mobile Athlon 64 (ClawHammer)

Первые модели представлены в сентябре 2003 года. Представляет собой ядро ClawHammer с энергосберегающей технологией PowerNow!. Процессор предназначен для Socket 754 и имеет корпус OmPGA. Объём кеша L2 равен 1024 Кб. Число транзисторов, составляющих ядро, равно 105,9 млн, площадь кристалла ядра — 193 мм². Было выпущено несколько различных видов процессоров, основанных на этом ядре:

  • Mobile Athlon 64 DTR (Desktop replacement). Напряжение питания ядра равно 1,5 В в нормальном режиме и 1,1 В в энергосберегающем. При работе на максимальной частоте потребляет 52,9 А и рассеивает 81,5 Вт тепла. Были выпущены процессоры Mobile Athlon 64 DTR со следующими рейтингами (в скобках указана рабочая частота в МГц): 2800+ (1600), 3000+ (1800), 3200+ (2000), 3400+ (2200), 3700+ (2400);

Mobile Athlon 64. Напряжение питания ядра равно 1,4 В в нормальном режиме и 0,95 В в энергосберегающем. При работе на максимальной частоте потребляет 24,7А и рассеивает 62,0 Вт тепла. Были выпущены процессоры Mobile Athlon 64 со следующими рейтингами (в скобках указана рабочая частота в МГц): 2800+ (1600), 3000+ (1800), 3200+ (2000), 3400+ (2200). Mobile Athlon 64 (Odessa)[править | править вики-текст] Первые модели представлены в апреле 2004 года. Представляет собой ядро Newcastle с энергосберегающей технологией PowerNow!. Процессор предназначен для Socket 754. Объём кеша L2 равен 512 Кб. Число транзисторов, составляющих ядро, равно 68,5 млн, площадь кристалла ядра — 144 мм². Было выпущено несколько различных видов процессоров, основанных на этом ядре:

Mobile Athlon 64 (Newark)

Первые модели представлены в апреле 2005 года. Представляет собой ядро San Diego с энергосберегающей технологией PowerNow!. Процессор предназначен для Socket 754. Объём кеша L2 равен 1 Мб. Число транзисторов, составляющих ядро, равно 114 млн, площадь кристалла ядра — 115 мм². Напряжение питания ядра равно 1,35 В. При работе на максимальной частоте процессор рассеивает 62 Вт тепла. Были выпущены процессоры Mobile Athlon 64 со следующими рейтингами (в скобках указана рабочая частота в МГц): 3000+ (1800), 3200+ (2000), 3400+ (2200), 3700+ (2400), 4000+ (2600), 4400+ (2800).

Athlon 64 (Venice/K8)

  • Socket 754 — бюджетная линейка Athlon 64, 64-битный интерфейс памяти (одноканальный режим);
  • Socket 939 — производительная линейка Athlon 64, Athlon 64 X2, некоторые модели Opteron и новые Athlon 64 FX, 128-битный интерфейс памяти (двухканальный режим);
  • Socket 940 — Opteron и старые Athlon 64 FX, 128-битный интерфейс памяти, требуют регистровой памяти DDR;
  • Socket F, 1207 контактов — высокопроизводительные Opteron;
  • Socket AM2, 940 контактов (но не совместим с Socket 940) — двухъядерные Athlon 64 X2/Sempron, требует использования DDR2 SDRAM.

К моменту презентации Athlon 64, в сентябре 2003 года, были доступны только Socket 754 и Socket 940 (для Opteron). Интегрированный контроллер памяти не был готов для работы с небуферной (нерегистровой) памятью в двухканальном режиме к моменту релиза; временными мерами являлись внедрение Athlon 64 на Socket 754 и предложение энтузиастам продуктов для Socket 940, подобных Intel Pentium 4 Extreme Edition, с точки зрения позиционирования на рынке в качестве решения высшей производительности.

В июне 2004 года AMD представила Socket 939 Athlon 64 для массового рынка, с двухканальным интерфейсом памяти, оставив Socket 940 для серверных решений (Opteron), и перевела Socket 754 в сегмент бюджетных решений, для Semprons и не очень производительных версий Athlon 64. В конечном счёте Socket 754 заменил Socket A для Sempron.

Выход линейки Athlon 64 на рынок процессоров для ноутбуков

В конце существования линейки процессоров Athlon 64 вышла их «ноутбуковская» версия. А именно в 2009 году под названием Athlon Neo. Это процессор основан на той же архитектуре, что и другие Athlon 64, но Neo отличается тем, что имеет сравнительно небольшую площадь по меркам 2009 года.

Athlon Neo

Отличительная особенность Athlon Neo — это его размеры. Размеры процессора 27 × 27 мм и толщена всего 2,5 мм. Благодаря чему Athlon Neo использует пакет под названием «ASB1», по сути, это всё тот же пакет BGA, для уменьшения занимаемой площади, что позволило AMD изготавливать ноутбуки меньшего размера и снижать стоимость. Тактовая частота процессоров значительно ниже, чем у настольных компьютеров и других мобильных устройств, что позволяет достичь низкого значения TDP (англ. thermal design power) — всего порядка 15 Вт. Тактовая чистота самого процессора, как и его единственного ядра составляет 1.6 ГГц. Процессоры Athlon Neo оснащены 512 КБ кэш-памяти L2 и HyperTransport 1.0, работающими на частоте 800 МГц. Выпуск начат в январе 2009 года и вскоре прекращён.

Сравнение технологии SSE и 3DNow

3DNow — дополнительное расширение MMX для процессоров AMD, начиная с AMD K6 3D. Причиной создания 3DNow! послужило стремление завоевать превосходство над процессорами производства компании Intel в области обработки мультимедийных данных. SSE — это SIMD набор инструкций, разработанный Intel и впервые представленный в процессорах серии Pentium III как ответ на аналогичный набор инструкций 3DNow! от AMD, который был представлен годом раньше.

Одно из наиболее заметных отличий SSE по сравнению с 3DNow, это добавление 8 новых 128bit «векторных» регистров. В отличие от реализации SIMD, в 3DNow, когда используются 8 существующих FP/MMX 64bit регистров, SSE имеет свой собственный набор выделенных регистров для минимизации переключений между режимами и максимизации параллельности исполнения FP, MMX и SIMD инструкций. Приложения, активно использующие MMX и SIMD одновременно, получат значительный выигрыш от применения новых регистров.

Т.к. SIMD работает по принципу запаковки максимально возможного количества 32bit FP чисел (двух в случае 3DNow и четырех в случае SSE) в регистры (или память) и последующего исполнения операций над этими регистрами, очевидно, что 3DNow может исполнять только две нормальных операции с плавающей запятой за одну команду. С другой стороны, SSE может выполнить четыре операции с плавающей запятой за одну команду. Однако особенности реализации 3DNow в процессорах AMD позволяют выполнить две 2 SIMD операции за один такт. Это означает, что пиковые производительности SSE и 3DNow одинаковы и составляют четыре команды за такт. Проблема же в реализации 3DNow в том, что две команды SIMD, исполняемые параллельно, не могут быть, к примеру, одновременно сложениями или одновременно умножениями. После исследования документации Intel выяснилось, что SSE не имеет ограничение на парность команд (т.е. какие две команды должны исполняться вместе для достижения максимальной производительности). Это имеет значение, т.к. модуль SSE не может исполнять две SIMD команды за один такт. Таким образом, для увеличения качества программирования под текущую реализацию 3DNow необходимы как ручная, так и машинная (в компиляторах) оптимизация кода с учетом парных ограничений.

Как было отмечено ранее, Интеловская реализация SSE имеет практически вдвое больше регистров, чем реализация 3DNow в процессорах AMD. Это значит, что операции регистр-регистр могут быть выполнены с использованием SSE намного более эффективно, без необходимости постоянной перепаковки данных в регистрах. Например задача по пересчету списка вершин, используя матрицу 4 x 4. Сохранение такой матрицы вызовет нехватку регистров в 3DNow. Это означает, что все манипуляции с регистрами будут использовать регистры, уже занятые для хранения матрицы. Что в свою очередь означает необходимость постоянной перепаковки матрицы, с соответствующей потерей времени. [Источник 4] .

Тестирование и сравнение

Традиционно, все тесты разбиваются на некоторое количество групп, и приводится на диаграммах средний результат по группе тестов/приложений. Результаты на диаграммах приведены в баллах, за 100 баллов принята производительность референсной тестовой системы iXBT.com образца 2011 года. Основывается она на процессоре AMD Athlon II X4 620, ну а объем памяти (8 ГБ) и видеокарта (NVIDIA GeForce GTX 570 1280 МБ в исполнении Palit) являются стандартными для всех тестирований «основной линейки» и могут меняться только в рамках специальных исследований.

Интерактивная работа в трёхмерных пакетах

Однопоточный тест. Наблюдается проблема с миграцией процесса по ядрам, свойственная многоядерным процессорам без общей кэш-памяти. Athlon быстрее равночастотного Sempron аж на 20%, да и дальнейшее увеличение L2 тоже почти 10% прибавляет. На первый взгляд это кажется несущественным на фоне прироста от увеличения тактовой частоты, но не забываем, что 3000+ и 3500+ разделяет целых 400 МГц. [Источник 5] .

НОУТБУКИ И КПК

Мобильные 64-битные вычисления: ноутбук на Athlon64

64-битная мощь в ноутбуке: Mobile Athlon64 3000+

После многочисленных задержек первые 64-битные процессоры для массового рынка Athlon64 FX-51 и Athlon64 3200+ всё же вышли в конце сентября.

Затем, после дебюта настольных процессоров AMD Athlon64, производители ноутбуков получили возможность протестировать мобильный вариант Athlon64 — Mobile Athlon64 3000+.

Процессор Mobile Athlon64, подобно настольной модели, базируется на архитектуре x86 с 64-битными расширениями. Поэтому процессор Mobile Athlon64 обладает преимуществом — он поддерживает как обычные 32-битные операционные системы и приложения, так и будущие 64-битные операционные системы/приложения.

И на сегодняшний день это единственный мобильный процессор для ноутбуков с интегрированным контроллером памяти (не считая Transmeta Crusoe, конечно). В зависимости от приложения, архитектура обещает ощутимый прирост производительности, поскольку интегрированный контроллер памяти ускоряет время доступа по сравнению с традиционным дизайном.

В нашу лабораторию поступила одна из первых моделей ноутбуков на базе Mobile Athlon64 — Q8M Power64 XD от Yakumo, и мы не упустили возможность протестировать его в лаборатории.

Процессор Mobile Athlon64 в сравнении с настольным Athlon64 и конкурентами

Подобно предшественнику Athlon XP-M, процессор Mobile Athlon64 является производной настольного процессора.

Если мобильный Athlon 64 и использует Socket 754, то, в отличие от настольного процессора, он не оснащён распределителем тепла. Оба варианта используют различные механизмы защиты ядра от перегрева, что предотвращает повреждение кристалла при отказе системы охлаждения. На аппаратном уровне процессор поддерживает немедленное завершение работы при подаче сигнала THERMTRIP#. Процессор использует этот механизм для предотвращения тепловых повреждений — он просто отключается, если температура кристалла достигнет определённого значения. Кроме того, мобильный Athlon64 использует троттлинг. Как вы знаете, эта технология позволяет существенно снизить тактовую частоту процессора, что обеспечивает сохранение температуры кристалла на приемлемом уровне. Наверное, не стоит и упоминать, что при троттлинге производительность существенно снижается.

Два названия одной и той же технологии: PowerNow и Cool & Quiet

Довольно интересно, что и Mobile Athlon64, и настольный Athlon64 используют одинаковый механизм регулировки энергопотребления, чтобы обеспечить минимальное потребление энергии и, в зависимости от температуры, низкий уровень шума. Эта технология называется PowerNow для мобильного процессора и Cool&Quiet для его настольного эквивалента.

Принцип работы технологии прост и уже показал себя в «старом» Athlon XP-M. Для ноутбука или ПК максимальная производительность нужна далеко не всегда. Поэтому в некоторых случаях, при низкой нагрузке на процессор, вполне разумно снижать тактовую частоту и напряжение питания. Подобный подход помогает экономить энергию и увеличивает время автономной работы ноутбука.

Помимо выбора схемы энергопотребления, поведение процессора в работе автоматически регулируется операционной системой и BIOS без вмешательства пользователя. В то же время, операционная система измеряет нагрузку на процессор и, через драйвер, связывается с процессором для выполнения динамических изменений значений частоты и напряжения.

Из таблицы рабочих состояний сразу же становится очевидной «дыра» в 800 МГц между нижней рабочей точкой 800 МГц/1,1 В и следующей точкой 1600 МГц/1,4 В. Затем, после точки 1600 МГц, мы наблюдаем увеличение частоты на 200 МГц. Это означает, что Mobile Athlon64 обладает только четырьмя рабочими точками, названными P-состояниями. Мы можем только предполагать, почему Mobile Athlon64 имеет такое небольшое количество рабочих точек по сравнению со своим предшественником Mobile Athlon XP. Возможно, это связано с тем, что частые переключения между максимумом в девять средних состояний невозможны, поскольку, по требованиям операционной системы, частота, которая должна следовать за переключением между различными рабочими точками, превышает технически достижимую частоту между двумя точками (около 2 кГц). К тому же, как показало наше тестирование, частое переключение не слишком хорошо сказывается на времени автономной работы.

Возможно, выбор небольшого числа рабочих точек для Mobile Athlon64 связан с тем, что в прошлом, как мы знаем, разработчики BIOS не всегда программировали все рабочие точки Mobile Athlon XP. Из всех протестированных нами ноутбуков только половина соответствовала технически возможным уровням процессора.

Но между PowerNow и Cool&Quiet всё же существует различие. В соответствии со спецификациями AMD, процессор в настольном ПК изначально загружается, как требует Cool&Quiet, в максимальном P-состоянии, то есть он работает на максимальной частоте ядра. Мобильный процессор в ноутбуке, с другой стороны, загружается на минимальной частоте ядра (800 МГц).

Если сравнить Pentium 4-M или Pentium-M с Mobile Athlon64, то 4-M, подобно AMD Mobile Athlon64, можно встретить в ноутбуках класса «замена настольного ПК» с 1,7 ГГц. Но мы выбрали для сравнения процессор Pentium-M, благодаря кэшу L2, также объёмом 1 Мбайт, и сходной тактовой частоте (1,8 ГГц у Mobile Athlon64 3000+).

Большой кэш L2 — это ещё не всё

Взгляд на теоретическое максимальное тепловыделение при максимальной тактовой частоте даёт следующую картину:

У Mobile Athlon64 3000+ оно в три раза выше, чем у Pentium-M с тактовой частотой 1,7 ГГц. На первый взгляд этот факт может удивить, поскольку оба процессора работают на сходных напряжениях питания (1,50 В/1,484 В) и сходных частотах (1,8 ГГц/1,7 ГГц).

Но следует учитывать следующую формулу:

Это выражение описывает связь между тактовой частотой процессора, напряжением питания, общей ёмкостью и энергопотреблением P.

Если вы примете во внимание, что Athlon64 имеет почти 106 миллионов транзисторов, на 38% больше, чем у Pentium-M, то станет понятно — по энергопотреблению Mobile Athlon64 находится позади. Чем больше транзисторов, тем больше затворов, тем больше ёмкость.

Также следует помнить, что кэш L2 у Pentium-M использует специальный механизм переключения — тогда станет понятно, почему максимальное рассеяние энергии у Mobile Athlon64 настолько более высокое. У Pentium-M всего лишь 1/32 часть кэша L2 постоянно активна, в то время как у Mobile Athlon64 всегда активен весь кэш L2.

http://ru.bmstu.wiki/AMD_Athlon_64
http://www.thg.ru/mobile/20031218/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *