В обзоре использованы материалы четырех независимых источников, и материалы московского представительства Intel (в частности, о процессорах Klamath и Merced).
Не прошло и месяца после появления Pentium с технологией MMX, а компьютерный мир уже обсуждает перспективы новых поколений процессоров Intel.
Когда и как завершится развитие архитектуры Intel и произойдет ли это вообще, пока неизвестно. Финансовая мощь позволяет фирме не только совершенствовать свои продукты, но и продвигать их на рынок. Известно, что Intel разрабатывает одновременно несколько поколений процессоров. Так, например, когда она анонсировала i486, в стенах исследовательских лабораторий компании уже существовали первые образцы процессора Pentium, впоследствии та же история повторилась с кристаллом, который сегодня известен как Pentium Pro.
В прошлом году Intel столкнулась с проблемой: ее производственные линии не успевали выполнять все заказы. Отчасти, причиной тому стал высокий спрос на ЦП Pentium Pro: Intel явно не ожидала, что после известий о недостаточной производительности нового процессора им всерьез заинтересуются и пользователи и реселлеры. В результате Intel была вынуждена ввести "распределительный" режим на поставки Pentium Pro, в первую очередь обслуживая крупных OEM-партнеров. Реселлеры "второго плана" были вынуждены довольствоваться "остатками", причем некоторые из ведущих изготовителей ПК не упустили возможность заработать, "сбросив" по весьма выгодной для них цене "излишки" этих дефицитных изделий. В результате "серый" рынок получил дополнительный импульс для развития, а цена на "полулегальные" процессоры возросла почти на 50%. Сегодня, когда со дня на день ожидается появление новых процессоров Intel, еще более привлекательных для потребителей, напрашивается вопрос: а не повторится ли история полугодичной давности? Сумеет ли Intel обеспечить бесперебойные поставки?
Представители Intel определяют несколько направлений развития своих процессоров: увеличение количества транзисторов на кристалле, уменьшение размера кристалла и ширины проводников микросхемы, архитектурные изменения. Утверждается, что к 2006 г. первая величина достигнет едва ли не 350 млн. (в Pentium Pro - 5,5 млн. транзисторов). Intel уже давно ведет работы по внедрению "тонких" технологий (0,35 мкм и менее), и, по утверждению Альберта Ю, старшего вице-президента и генерального менеджера группы микропроцессорных продуктов Intel, ширину проводника удастся довести до 0,1 мкм. Производительность процессоров 2000 г. достигнет 250 баллов по тестам iSPEC95 (Pentium Pro с тактовой частотой 200 МГц по этому тесту оценивается в 10 баллов).
Пока ответственные сотрудники Intel живописуют перспективы затянувшейся "микропроцессорной революцией", корпорация выпускает все новые и новые процессоры, причем некоторые из них могут стать большим сюрпризом для реселлеров, которые работают с продукцией Intel.
Строго говоря, Intel не скрывает информацию о производственных планах от своих партнеров по бизнесу: например, почти год назад она распространила подробное техническое описание необъявленного в то время процессора Pentium с технологией MMX, а за несколько месяцев до его официального выпуска OEM-партнеры Intel получили образцы новой микросхемы, но... партнеры бывают разные. Среди них крупные компании, выпускающие десятки и сотни тысяч компьютеров, и относительно небольшие фирмы. Если первым заранее предоставляется не только исчерпывающая (в известной мере) техническая информация, но и образцы многих новинок, то последние, как правило, узнают о них только из официальных анонсов компании.
Кроме того, при составлении любых прогнозов необходимо учитывать, что перспективные разработки - очень и очень динамичная область. Так, например, во время подготовки данного материала к печати стало известно, что Intel официально продемонстрировала один из новых процессоров (предположительно новейшую модификацию Klamath), тактовая частота которого достигает 400 МГц (независимые источники утверждают, что и это не предел, кристалл способен функционировать и при 450 МГц). С одной стороны, очевидно, что используемая Intel сегодня технология 0,35 мкм еще не исчерпала своих ресурсов. С другой - о способности ЦП Intel работать на более высоких тактовых частотах, чем указано в сопроводительных документах, известно еще со времен процессора 8086 и пока неясно, какое решение примет Intel, "запуская" кристалл в производство: как и ожидалось, принять в качестве стандарта, по крайней мере на первое время, тактовую частоту 300/333 МГц или "разогнать" ЦП до 400 МГц. В пользу первого предположения говорит то обстоятельство, что Intel вложила немало средств в оптимизацию существующего технологического процесса изготовления Pentium и Pentium Pro, в том числе и по экономическим показателям. Увеличение тактовой частоты неизбежно повлияет на процент выхода годных изделий (который, согласно независимым источникам, сегодня составляет от 50 до 60%), а следовательно, и на себестоимость кристалла. В пользу второго - факт, о котором сообщают бета-испытатели новых процессоров Intel. Согласно их отчетам, быстродействие будущего "флагмана" Intel, ЦП Klamath, оказалось не таким высоким, как ожидалось. Так что Intel вполне может принять решение увеличить производительность, повысив тактовую частоту, благо прецедент имеется: в свое время аналогичные проблемы возникли в связи с выпуском процессора Pentium Pro. Предполагалось, что архитектурные усовершенствования позволят ему обогнать Pentium по всем показателям, как в 32-разрядной, так и в 16-разрядной среде, а "стандартные" значения тактовой частоты составят от 150 до 166 МГц. Когда выяснилось, что производительность Pentium Pro не соответствует первоначальным предсказаниям, тактовая частота "увеличилась" до 200 МГц.
Сегодня "Intel подтверждает существование двух проектов - Klamath (версия Pentium Pro с технологией MMX) и Merced - новый 64-разрядный процессор, в котором будет реализована архитектура IA64", - сказал Всеволод Предтеченский, инженер по внедрению продуктов Intel (field application engineer).
В то же время представители компании отказались комментировать информацию об остальных продуктах, сославшись на их "необъявленность". Итак, что же происходит сегодня в исследовательских лабораториях Intel?
Pentium II (Klamath)
Да-да, именно такое имя получил процессор, ранее известный под кодовым названием Klamath. Это модификация ЦП Pentium Pro, в которой реализована технология MMX. Ожидается, что он будет работать с тактовой частотой от 233 до 266 МГц, однако некоторые источники заявляют, что в отдельных случаях этот параметр может достичь и 333 МГц. При этом системная шина ПК по-прежнему будет работать с тактовой частотой 66 МГц, поскольку в Klamath использован стандартный прием - умножение частоты. Например, в 233-МГц версии этого процессора тактовая частота системной шины умножается на 3, 5, а в 266-МГц модели - на 4 (для кэш-памяти первого уровня эти значения составляют 1,75 и 2 соответственно).
Вскоре после утверждения спецификации ATX Intel объявила о разработке еще одного стандарта на конструкцию системных плат. Новый форм-фактор называется NLX и предназначен для компьютеров с уменьшенными размерами корпуса. Стандарт определяет такие характеристики системной платы, как размер гнезда под процессор, габаритные размеры платы, варианты расположения элементов (разъемов для карт ввода/вывода, источника питания и прочее). NLX представляет собой открытый стандарт, созданный совместными усилиями Intel и IBM. На сегодня его уже признали такие компании, как Hewlett-Packard, Digital, Sony, NEC-Packard Bell, Toshiba, AST, Gateway 2000, Micron Electronics и другие. Главная особенность NLX - компактность. Если форм-фактор ATX предназначался для полноразмерных настольных ПК, то, создавая NLX, Intel стремилась стандартизовать "малогабаритные" ПК, изготовители которых, как правило, используют собственные оригинальные разработки, что отрицательно влияет на совместимость комплектующих. Введение нового форм-фактора позволит обеспечить единообразие в секторе этих систем, а кроме того, сократить расходы на разработку и производство компьютеров. При разработке спецификации NLX Intel сочла, что пока нет никакой необходимости учитывать требования будущих микропроцессоров, в частности Klamath, поэтому разъем для установки дочерней платы нового процессора пока отсутствует. Ожидается, что первые системные платы, соответствующие спецификации NLX, появятся в середине 1997 г.
В Klamath не будет кэш-памяти второго уровня, которой его предшественник, Pentium Pro, был обязан своей прямоугольной формой. Отказ от интегрированной в корпусе процессора кэш-памяти объясняется экономической неэффективностью подобного решения - если в процессе изготовления ЦП выясняется, что один из компонентов (неважно, ядро процессора или микросхемы кэш-памяти) имеет дефекты, то отбраковывается все изделие. Емкость кэш-памяти первого уровня, как и в P55C, будет увеличена до 32 Кбайт (16 - для команд и 16 - для данных).
Первые модели Klamath будут производиться по технологии 0,35 мкм. На первых порах Intel планирует использовать уже освоенный технологический процесс (известный под кодовым обозначением P854), однако впоследствии ожидается переход к более "тонким" технологиям 0,25 мкм.
Существующие версии процессора (степпинг A-1 и В-0) способны взаимодействовать с набором микросхем Natoma, однако этот процессор нельзя установить на системные платы, созданные на его основе. Ожидается, что для Klamath потребуются специальные системные платы: ведь самое главное отличие нового процессора - новое конструктивное исполнение корпуса. В нем использована так называемая "упаковка с единственной кромкой", Single Edge Contact (SEC). Intel отказалась от стандартного гнезда Pin Grid Array (PGA) в пользу небольшой "дочерней" платы, на которой будет размещен процессор и кэш-память второго уровня емкостью 256 или 512 Кбайт. Эта плата подключается через специальный разъем, которого на большинстве современных системных плат, разумеется, нет.
Изготовители системных плат также столкнутся с необходимостью обеспечить несколько вариантов напряжения питания для ПК на базе Klamath. Если компьютеры с процессором Pentium Pro требуют трех различных напряжений (5 В для системной шины ввода-вывода, 3, 3 В для управляющих микросхем и 2,45 В для интерфейса между ядром ЦП и модулем кэш-памяти), то в Klamath может быть и того больше. Предполагается, что он потребует "умных" источников питания, способных "общаться" с процессором, принимая от него специальный код, указывающий необходимое напряжение. Кроме того, изготовителям системных плат придется решать проблему рассеивания мощности (эту "болезнь" Klamath унаследовал от своего предшественника - Pentuim Pro).
Предполагается, что новый процессор будет объявлен либо в марте (на выставке Comdex), либо немного позже (согласно некоторым источникам, 1 апреля). Klamath будет стоить приблизительно на 250 долл. дешевле Pentium Pro отчасти потому, что его себестоимость существенно меньше (отсутствие кэш-памяти второго уровня, интегрированной непосредственно в корпус процессора, как уже говорилось, позволяет увеличить процент выхода годных микросхем). Цена модели с тактовой частотой 233 МГц и кэш-памятью 512 Кбайт составит 750-800 долл. при поставке партии не менее 1000 штук.
Pentium Pro с 1 Мбайт кэш-памятью второго уровня
Следующим будет Pentium Pro с 1 Мбайт кэш-памяти второго уровня, размещенной в процессоре. Это не новый ЦП и пока неизвестно, появится ли он вообще, поскольку вполне возможно, что к этому времени (предположительно июнь 1997 г.) на рынке воцарится Klamath.
Tillamook
Модификация уже обычного ЦП Pentium с технологией MMX, предназначенная для использования в портативных компьютерах. Как известно, наиболее быстродействующая модель "мобильного" процессора сегодня имеет тактовую частоту 166 МГц и предполагается, что Tillamook выйдет в двух модификациях, с тактовой частотой 200 и 233 МГц.
В Tillamook будет использована так называемая MMO-технология "упаковки" кристалла. В одном 280-штырьковом модуле будут собраны процессор, кэш-память емкостью до 512 Кбайт и набор микросхем 430TX. Предполагается, что Tillamook будет производиться по 0,35 мкм КМОП-технологии, той же, по которой производится нынешний фаворит Intel - P55C. По сути Tillamook - это оптимизированная версия P55C, сохраняющая все его отличительные признаки: технологию MMX, 32-Кбайт кэш-память первого уровня, более длинный конвейер и т. п.
Как известно, прошлым летом Intel столкнулась с проблемами рассеивания тепла в "мобильных" версиях процессоров. Выпуская Pentium с тактовой частотой 150 МГц, фирма решила переложить решение проблемы повышенного тепловыделения на плечи изготовителей ПК и не стала оптимизировать его с точки зрения тепловыделения. Однако многие фирмы-изготовители портативных компьютеров предпочли вовсе "пропустить" очередную ступень "эволюции" процессоров и не использовали 150-МГц Pentium, чтобы избежать значительной переработки конструкции своих ПК. В Tillamook Intel попытается решить эту проблему своими силами, но тем не менее тепловыделение нового процессора составит от 10 до 12 Вт (для 150-МГц Pentium аналогичный параметр составляет 8 Вт).
Предполагается, что Intel выпустит Tillamook во второй половине 1997 г., однако, учитывая множество технических проблем, нельзя исключать, что сроки могут измениться. Цена этого процессора пока, естественно, не известна.
Deschutes
Представитель следующего поколения процессора Pentium Pro. Конструктивно он мало отличается от Klamath: технология MMX, удвоенная кэш-память второго уровня и проч., однако в отличие от Klamath Deschutes будет производиться по технологии 0,25 мкм, что позволит увеличить тактовую частоту до 350 МГц (Intel планирует выпустить также 300-, 325- и 333-МГц версии). Первоначально процессор будет производиться по 0,28-мкм технологии (P854), которая позволяет получать проводники той же ширины, что и 0,35, но обеспечивает более плотное размещение транзисторов. Размеры кристалла также сократятся с 196 мм2 (Pentium Pro) до 120 мм2. Кроме того, Deschutes потребует меньшего напряжения питания, что откроет ему дорогу на рынок ЦП для ПК. Deschutes будет производиться в двух конструктивных исполненияx: SEC и MMO.
Выпуская этот процессор, Intel планирует ввести еще одно чрезвычайно важное изменение: Deschutes будет работать с системной шиной, тактовая частота которой составит 100 МГц, что позволит ему выйти и на рынок "серверных" процессоров.
Появление Deschutes намечено на конец 1997 - начало 1998 гг.
Katmai
Katmai представляет собой одну из самых "темных лошадок" в серии новых процессоров. Это очередная инкарнация Pentium Pro, в которой снова будет увеличена тактовая частота: после его появления обычным значением должно стать 400 МГц, кроме того, выпуская его, Intel планирует окончательно перейти к технологии 0,25 мкм. Однако самое главное отличие Katmai - многочисленные архитектурные изменения. В нем будет реализован набор команд, известный как MMX2, переработаны блок декодирования инструкций и внутренние подсистемы кэширования. Ожидается, что этот процессор превзойдет по производительности Klamath почти на 50% (хотя бы благодаря более высокой тактовой частоте). MMX2 - это первый шаг Intel к полному отказу от собственного блока обработки чисел с плавающей запятой, который в недалеком будущем предполагается окончательно трансформировать в модуль исполнения команд MMX. Кроме того, в MMX2 предполагается еще раз расширить систему команд - на этот раз за счет инструкций, предназначенных для ускорения обработки трехмерной графики (создавая нынешную версию, Intel ориентировалась главным образом на полноэкранное видео). Как ожидается, способность ускорять "визуальные" вычисления позволит укрепить позиции технологии MMX в корпоративном секторе. Выход процессора ожидается в начале 1998 г.
Willamette
Процессор Willamette, также известный под кодовым обозначением P68, - это "Deschutes для Katmai", следующая версия Pentium Pro с технологией MMX2, функционирующая с тактовой частотой до 500 МГц на 100-МГц системной шине. При изготовлении процессора будет использована технология 0,25 мкм. Пока неясно, будет ли это по-прежнему 32-разрядный процессор или Intel реализует элементы 64-разрядной архитектуры, но, согласно некоторым источникам, новый кристалл предназначен для того, чтобы заполнить рыночные ниши, которые возникнут к тому времени, и подстраховать Intel на случай неожиданных технических проблем с последним известным процессором Intel - Merced. Выпуск Willamette намечен на лето 1998 г.
Merced (Tahoe)
"Процессор XXI века" Merced, прежде известный как Tahoe или P8, - конечный этап эволюции процессоров Intel. Эта совместная разработка Intel и Hewlett-Packard впервые будет соответствовать спецификации IA64. Технические подробности пока еще неизвестны, однако архитектура будущего ЦП активно обсуждается уже сегодня. Существует несколько версий анатомии Merced: совместимая с системой команд x86 RISC-архитектура, VLIW (Very Large Instruction Word) и проч. Впрочем, все прогнозы объединяет одно - мало кто из экспертов сомневается, что главной особенностью IA64 станет высокая степень параллелизма. Иными словами, поток команд x86 будет разбиваться на множество микроопераций, которые можно выполнять независимо и параллельно. При этом увеличивается "глубина" конвейера и кэш-памяти, хранящей код исполняемой в данный момент программы, но возникает проблема разработки надежных алгоритмов анализа и "распараллеливания" команд, а также точности предсказания ветвлений. В частности, такой подход требует разработки особых методов компиляции, которые позволят получать машинный код, максимально пригодный для параллельной обработки.
Предполагается, что в этом процессоре будет использован новый блок обработки значений с плавающей запятой, позаимствованный из архитектуры процессоров PA-RISC (Precesion Architecture) компании Hewlett-Packard и, разумеется, MMX2. Тактовая частота ЦП, который будет анонсирован в конце 1997 г., а выпущен в начале 1999 г., достигнет 600 МГц.
Только параноики выживают?
Известные планы Intel очень напоминают некогда очень популярные в нашем отечестве обязательства типа "выполним пятилетку за три (два/один/etc.) года!", а "гонка вооружений", которую мы наблюдаем последние пять лет, похоже, будет продолжаться и в следующем тысячелетии. Ответственные сотрудники Intel неоднократно (и в официальных заявлениях и в мемуарах) заявляли: "В нашем бизнесе выживают только параноики". Именно поэтому до начала XXI в. (т. е. уже менее чем за три года) Intel намерена выпустить не менее пяти различных поколений процессоров - почти столько же, сколько создала за предыдущие десять лет. #