Procesory a paměti - co dál?

Procesory

AMD a 0,18 ľm

AMD se od uvedení architektury K7 na trh (léto 1999) podařilo získat velký podíl na trhu. O vše se zasloužila dobrá architektura čipu a možná také štěstí v podobě solidní výrobní technologie 0,18 ľm.

Mohli bychom polemizovat, zda to byl výkon procesoru Athlon nebo vynikající frekvence, co umožnilo sesazení Intelu z pozice výrobce nejrychlejšího čipu začátkem roku 2000. Pokud si nevzpomínáte, tak jen lehce připomenu, že ačkoliv byl procesor Pentium III Coppermine tehdy ve většině testů rychlejší než konkurenční Athlon s jádrem K75, Intel zažil jedno z nejhorších období ve své historii co se týče "značky" (a o to jde především). Proč? Protože Pentium III nebylo schopné dosáhnout frekvence 1GHz, zatímco Athlony bez větších problémů ano.

Symbol úspěchu AMD - továrna FAB30

Na tomto příkladě můžeme jasně vidět vyspělost 0,18ľm výroby AMD. Dalším vylepšením byla implementace měděných tranzistorových mezispojů, což jednak zlepšuje signaling, ale pak také měď má výrazně lepší tepelnou vodivost než hliník, což také zlepšuje odvod tepla od tranzistorů směrem k chladiči a umožňuje tak dosažení vyšších frekvencí. Všechny Athlony s frekvencí vyšší než 1GHz jsou vyráběny touto měděnou technologií a pokud se podíváte na dnes dostupné frekvence, můžete vidět úchvatné číslo 1,73GHz.

Je až s podivem, že "hliněné" Durony se velmi těžko dostávají přes frekvence 1,2GHz, zatímco Athlony jsou o půl gigaherzu dál... a to je jejich jádro komplexnější, má o polovinu víc tranzistorů a také víc hřeje.

Intel a 0,18 ľm

Počátek výroby 0,18 ľm technologií u Intelu sahá do roku 1999, kdy bylo uvedeno Pentium III s jádrem Coppermine. Ačkoliv má tento procesor v názvu měď, nemá s ní vůbec nic společného.

Coppermine pro Intel nebyl právě nejúspěšnějším procesorem. Nejdříve prohrál bitvu o magický 1GHz a pak také zapříčinil velké starosti, když model s frekvencí 1,13 GHz (revize C0) musel být stažen z trhu. Trvalo téměř rok než se podařilo optimalizovat výrobu a uvést nový stepping (revize D0), který umožnil stabilní frekvence až 1,3GHz a zároveň znamenal raketový nárůst frekvence Celeronu, což přidělalo AMD hodně starostí vyřešených téměř papírovým uvedení Duronů nad 1GHz.

Dnes je jasné, že architektura P6 započatá Pentiem Pro uvedeným v roce 1995 pomalu, ale jistě dožívá. Dnešní frekvence procesorů jsou na ní příliš. Ani s nejnovější výrobní technologií nejsou Pentia III a Celerony schopné prorazit frekvenci řekněme 1,7GHz, což je velmi slabé, především pak ve srovnání s Athlonem.

Častou kritikou na Pentium 4 je nižší počet IPC (Instruction per clock - instrukcí za hodinový cyklus), který tento procesor má. Toto je natolik vyzdvihovaný nedostatek, že se jím dokonce lidé z AMD chlubí! Architektura Pentia 4 je přeci tak špatná, když jeho IPC je oproti Pentiu III o dvacet procent nižší... po pravdě bych se ani nedivil, kdyby to bylo klidně až o 30 procent. Nic to ovšem nemění na faktu, že Pentium 4 dosáhlo při stejné výrobní technologii o 80 procent vyšší frekvence než Pentium III. A když si tyto dvě čísla dáte dohromady, tak Pentium 4 jasně vítězí. Připočtete k tomu nové instrukce SSE2, novou sběrnici a máme jednoznačně lepší procesor.

Horší to ale je, když porovnáme Pentium 4 s Athlonem. Teď nemluvím o rozdílu výkonu, oba procesory jsou navrženy jinak a po pravdě je architektura Athlonu pro dnešní aplikace lepší. Větší problém je co se týče frekvencí. Dnešní Athlony mají stropovou frekvenci někde kolem 1,8GHz a Pentium 4 Willamette kolem 2,2GHz. Nezdá se vám to dost malý rozdíl? Že má Pentium 4 dvakrát tak dlouhou pipeline a přesto se mu Athlon frekvenčně téměř vyrovná? Ano, to je velký problém a opět svědčí o vyspělosti 0,18ľm výroby AMD.

Budoucnost = vše 0,13 ľm

Bude tomu rok, kdy Intel poprvé začal využívat novou výrobu pomocí 0,13 ľm. Procesory se mimo jiné dočkaly také měděných mezispojů. Výsledek? Pentium III je už ztraceno, není konkurenceschopné, ale Pentium 4 zvýšilo svou stropovou frekvenci na úctyhodných 3,5GHz (myslím samozřejmě potencionální, vzduchem chlazené procesory po aplikaci několika dalších stepping jádra).

Nelze pochybovat, že 0,13 ľm se Intelu opravdu povedl (narozdíl od první varianty 0,18 ľm). Navíc se vše podařilo zrealizovat natolik rychle před konkurencí, že tím firma mohla získat značnou výhodu na trhu.

A jaká je odpověď AMD? Paradoxně se mi zdá, že AMD je se svou 0,13 ľm ve velkém průšvihu a teď se snaží zachránit situaci, jak se dá. Není tajemstvím, že AMD spolupracovalo na vývoji s Motorolou...

... a že z tohoto snažení měla vzniknout zcela revoluční technologie Silicon on insulator (křemík na izolantu), která efektivně snižuje kapacitu tranzistoru a činí ho tak méně energeticky "hladovým".