Процессоры восьмого поколения

Пока фирма Intel занималась усовершенствованием своего процессора Pentium 4, фирма AMD разработала принципиально новые 64-разрядные процессоры, совместимые с системой команд всех предыдущих процессоров х86. Это процессоры К-8 Athlon и Opteron, появившиеся в 2003 г. Новая архитектура процессоров получила название х86−64.

МП, выполненный по 0,13 мкм технологии, стал иметь девять конвейерных блоков для операций с целыми и вещественными числами, а также три декодера команд, улучшенный блок предсказания ветвлений — до 16 000 адресов переходов. Длина конвейера по сравнению с К-7 была увеличена с 10 ступеней до 12. Удвоено число регистров общего назначения, ставших 64-битными. Одна из инноваций МП — встроенный контроллер памяти, который позволил существенно ускорить процессы обращения МП к ОЗУ.

Преимущества процессоров К-8 стали проявляться при работе с большими базами данных и системами САПР (CAD-системы). По сравнению с 32-битной адресацией в 4 Гбайт памяти, при 64-битной адресации компьютер получает в свое распоряжение 16 Тбайт. Сегодня большие базы данных уже значительно превысили объем в 4 Гбайт. Процессоры могут работать как в режиме совместимости с 32-битными программными приложениями, так и с 64-битными. Однако для полной реализации преимуществ МП К-8 потребовалась новая 64-битная операционная система Windows.

Очень важным преимуществом МП К-8 стала возможность организации высокопроизводительной многопроцессорной структуры благодаря новому трехшинному высокоскоростному интерфейсу HyperThransport, через который процессоры связываются между собой.

Процессоры Athlon 64 были предназначены для использования в персональных компьютерах, a Opteron — в серверах. Благодаря совместимости с системой команд х86 процессоры Opteron быстро заняли сектор производства серверов.

Отметим, что ранее, в мае 2001 г., фирма Intel совместно с фирмой Hewlett Packard разработала свой 64-разрядный процессор Itanium, предназначенный для использования в серверах, но он был несовместим с системой команд х86. Сама фирма Intel обозначила его как представителя новой архитектуры IA64 (Intel Architecture 64 bit). Однако этот проект был признан неудачным. Проблема заключалась в том, что огромное число самых различных программных комплексов и приложений было ориентировано именно на традиционную систему команд х86. Для эффективного использования процессора Itanium требовалась разработка специального программного обеспечения. Для того, чтобы процессор можно было использовать в системе команд х86, были разработаны программные средства адаптации. Хотя в режиме IA64 это был самый быстрый процессор для вычислений с плавающей точкой, в целочисленных вычислениях он лишь немного превосходил процессоры равной частоты с системой команд х86. А при выполнении неоптимизированного под процессор программного кода х86 его производительность была в восемь раз меньше, чем у традиционных процессоров на той же частоте. Вследствие этого продажи процессора оказались гораздо менее успешными, чем предполагалось.

Свой ответ в области 64-разрядных процессоров, совместимых с системой команд х86, фирма Intel сделала только весной 2004 г. — процессор Pentium 4 °F. Право использования архитектуры х86−64 фирма Intel получила на основе кросслицензионного соглашения с фирмой AMD, согласно которому обе фирмы должны передавать друг другу инновационные решения в области архитектуры и систем команд процессоров (это было выгодно обеим фирмам). Эта архитектура получила название ЕМ64Т — 64-разрядная технология с расширенной памятью (Extended Memory 64 Technology). В дальнейшем технология ЕМ64Т стала неотъемлемой частью всех последующих процессоров, выпускаемых фирмой Intel.