معماري Intel Core2 در مقابل AMD Athlon 64 (قسمت 1)
 

نزديك به يك سال پيش در همايش IDF 2005، اينتل رسما جايگزيني معماري NetBrust پردازنده هاي پنتيوم 4 خود را با معماري قدرتمند ديگري به نام Core™ اعلام كرد، اين معماري جديد به تدريج به كليه پردازنده هاي اين شركت از پردازنده هاي كامپيوترهاي همراه گرفته تا پردازنده هاي سرورهاي Xeon نفوذ خواهد كرد. از ماه آپريل سال 2001 كه پردازنده هاي پنتيوم 4 معرفي شدند، معماري NetBrust تنها معماري پردازنده هاي حوزه كامپيوتر‌هاي «روي‌ميزي» اينتل به شمار مي رفت، با وجود اينكه اين معماري در مقابل معماري K8 به كار گرفته شده در پردازنده هاي Athlon 64 شركت AMD (برای مطالعه بیشتر دراین مورد به سایر مقالات سایت میکرو رایانه مراجعه نمایید) ضعف هاي متعددي داشت، اصرار شركت اينتل بر حكم فرمايي آن به روي پردازنده هاي پنتيوم 4 بخش بسيار بزرگي از بازار پردازنده ها را به شركت AMD با معماري موفق K8 خود اهدا كرد.

معماري جديد Core™ كه تا چند ماه ديگر در پردازنده هاي Core2 Duo و Core2 Extreme تجلي پيدا خواهد كرد، آغاز يكه تازي مجدد اينتل در بازار پردازنده ها خواهد بود. در اين مقاله ابتدا ساختار CPU و معماري آن به طور ساده بيان خواهد شد سپس به بررسي نوآوري هاي معماري Core™ و تفاوت هاي آن با معماري K8 خواهيم پرداخت و در انتها عملكرد پردازنده هايCore2 را بررسي خواهيم كرد.


نسل بعدي پردازنده هاي اينتل

از زمان نسل اول پردازنده هاي اينتل كه با معرفي پردازنده 8086 در سال 1978 آغاز شد تا كنون تنها مجموعه اي از دستورالعمل هاي آن زنده باقي مانده و هنوز در اكثر نرم افزارها از آنها استفاده مي شود، هرچند نسل هاي جديد محدوده اين دستورالعمل ها را كه به نام دستورالعمل هاي x86 شناخته مي‌شوند گسترده تر كردند ، اما سازگاري با دستورالعمل‌هاي نسل‌هاي پيشين هرگز در طراحي معماري نسل‌هاي بعدي فراموش نشد.

معماري نسل ششم پردازنده‌هاي اينتل كه از «پنتيوم پرو» تا «پنتيوم III» را در برمي گرفت يكي از موفق ترين معماري هاي اينتل به شمار مي رود، اين معماري كه P6 نام دارد توانست به پردازنده هاي اينتل آن چنان قدرتي بخشد كه مدتها رقيبي براي آنها پيدا نمي شد، اما پس از آن، معماري NetBrust به كار برده شده در پردازنده هاي «پنتيوم 4»، ديگر نتوانست به يكه تازي هاي اينتل در بازار پردازنده هاي كامپيوترهاي شخصي ادامه دهد.

معماري نسل آينده پردازنده هاي اينتل كه Core™ نام گرفته است، آن چنان متفاوت است كه شركت اينتل تصميم گرفته نام پردازنده هايي كه از اين معماري در آنها بهره برده شده ديگر «پنتيوم» نباشد، با اين كه پيش بيني مرگ «پنتيوم» در سيزدهمين سال حياتش چندان دور از انتظار نبود.

لوگو و شعار جدید اینتل

نام تجاري جديدي كه از اين پس بر روي كليه پردازنده هاي اينتل گذاشته خواهد شد، بسيار به معماري آنها نزديك است: Core2. تا كنون عرضه دو خانواده پردازنده هاي Core2 Duo براي كامپيوتر هاي ميان قيمت و Core2 Extreme براي كامپيوترهاي گرانقيمت در حوزه كامپيوترهاي روي ميزي قطعي شده و در ماه هاي آينده شاهد حضور آنها در بازار خواهيم بود، هر دو اين پردازنده ها با هسته Conroe تجهيز شده اند كه از پيكر بندي دوهسته بهره مي‌برد. در حوزه كامپيوترهاي همراه نيز هسته Merom و در حوزه كامپيوترهاي سرويس دهنده، هسته Woodcrest معرفي شده اند اما هنوز جزئيات دقيقي در مورد پردازنده هايي كه اين هسته ها در آن به كار گرفته خواهد شد داده نشده است.

شباهت بسيار زيادي ميان نام پردازنده هاي Core2 با پردازنده هاي Core Duo وجود دارد، Core Duo و برادر ارزانقيمتش Core Solo نام پردازنده هاي مدرن حوزه كامپيوترهاي همراه اينتل مي باشند كه بر پايه معماري P-M (نسخه تكامل يافته معماري P6) با هسته Yonah عرضه مي شوند، اين پردازنده هاي 32 بيتي هم اكنون در اكثر كامپيوترهاي همراه مدرن و iMac‌هاي جديد Apple استفاده مي‌شوند.


از معماري CPU چه مي دانيد؟

پيش از آنكه به بررسي معماري نسل آينده پردازنده هاي اينتل بپردازيم ابتدا اجازه دهيد تا دانستنی هاي ابتدايي كه علم به آن ضروري به نظر مي رسد را تشريح كنيم:

كدهاي اجرايي سيستم عامل و نرم افزارها در آخرين مرحله پيش از ارسال به پردازنده، مي بايست به زبان ماشين و اسمبلي تبديل شود، (دراین موارد مقالات متعددی در سایت میکرو رایانه وجود دارد، به فهرست مقالات رجوع کنید) بالغ بر 50 درصد كدهايي كه پردازنده اجرا مي كند عمليات «Load» (بارگذاري از حافظه به ثبات هاي داخلي پردازنده) و عمليات «Store» (ذخيره‌سازي از ثبات‌هاي داخلي به حافظه كامپيوتر) را ديكته مي کنند، از اين ميان، اكثريت كدها «بارگذاري» و بخش اندكي كد‌هاي «ذخيره‌سازي» هستند. 15 الي 20 درصد كدها مختص دستورالعمل هاي انشعابي مانند if، then و else است كه روال پيش روي برنامه را با شروط مشخصي تعيين مي كنند.

ساير كدها بيشتر شامل دستورالعمل هاي ساده رياضي مانند ADD (جمع) يا MUL (ضرب) مي‌شوند. در اين بين تنها درصد كمي از كدها به دستورالعمل هاي سطح بالاي محاسباتي ديگر مانند DIV (تقسيم) يا SQRT (به توان دو) ترجمه مي‌شود. هر يك از اين دستورالعمل ها براي اجرا به ترتيب وارد يكي از خط‌لوله‌هاي پردازنده مي‌شود، در هر خط لوله به طور استاندارد پنج واحد زير وجود دارد:

• «واحد واكشي»:
در اين واحد دستورالعمل از حافظه اصلي خوانده شده و به ثبات‌هاي داخلي پردازنده منتقل مي‌شود، دستورالعمل واكشي شده الگويي از بيت‌ها به زبان ماشين است كه در بر گيرنده نوع عملگر و آدرس عملوند‌هاي آن است.

• «واحد كدگشايي»:
در اين واحد الگوي دستورالعمل‌ از داخل ثبات پردازنده خوانده شده و با کدگشايي آن واحد اجرايي را براي اجراي محاسبات درخواست شده آماده مي کند.

• «واحد واكشي عملوند»:
اين واحد، داده هايي كه آدرس آنها در دستورالعمل ذكر شده را از حافظه كاشه، به ثبات‌هاي داخلي پردازنده انتقال مي‌دهند.

• «واحد اجرايي»:
پس از حصول اطمينان از موجوديت داده ها در داخل ثبات هاي پردازنده و آماده سازي واحد اجرايي، واحد‌هاي رياضي و منطقي موجود در بخش اجرايي پردازنده (ALU)، محاسبه دستورالعمل را آغاز مي كنند.

• «واحد بازگيري»:
در اين مرحله نتيجه محاسبات كه داخل ثبات هاي پردازنده ذخيره شده به حافظه كاشه يا حافظه اصلي كامپيوتر منتقل مي‌شود.

واحدهاي مذكور به صورت استاندارد در هر پردازنده اي وجود دارند با علم به اين مطلب در ادامه به نوآوري هاي معماري Core™ و مقايسه آن با معماري K8 خواهيم پرداخت.

ادامه...
 

استفاده و نقل از مطالب سایت و مباحث مطرح شده در آن با ذکر منبع، مجاز و بلامانع است.