|
علیرضا حقدوست ۴ فروردين ۱۳۸۶ haghdoost@sakhtafzar.com پیشگفتار : اگر در دنياي واقعي قدرت در واژه «انرژي هستهاي» خلاصه شده باشد، در دنياي كامپيوترها قدرت در واژه «دوهستهاي» تجلي يافته. تحولات اخير موجب به هم خوردن تمام معادلات استراتژيك در اين دنياي مجازي شده و سوالات متعددي را در ذهن كاربران ايجاد كرده است. اين تحولات چيست و از كجا نشأت گرفتهاند؟ معادلات جديد در دنياي پردازندههاي دوهستهاي چگونه است و كدام خانواده از دوهستهايها ابرقدرت دنياها گشته است؟ فهرست بخش های مقاله : مقدمه پردازندههاي دوهستهاي رايج بررسی کارایی پردازنده های دو هسته ای قابليت پردازش 64 بيتي Core 2 Duo دسترسي به حافظه در Core 2 Duo سخن آخر مقدمه : ورود Core 2 Duo به دنياي پردازندههاي دوهستهاي
13 جولاي سال 2006 بيشك يكي از روزهاي تاريخي در دنياي كامپيوتر است كه در آن پردازندههاي نسل جديد اينتل با معماري تحول يافته Core معرفي شدند. اين رويداد بر بازار پردازندهها و سير تكاملي آنها تاثير غيرقابل انكاري داشته و معادلات استراتژيك را برهم زده است. تاثيري مشابه با آنچه كه در23 سپتامبر سال 2001 شاهد آن بوديم، زماني كه AMD به صورت رسمي از پردازندههاي Athlon 64 پردهبرداري كرده و خود را به عنوان قدرت برتر در توسعه تكنولوژي پردازنده هاي مطرح نمود.
پس از آن زمان، تقلاي اينتل به عنوان بزرگترين شركت توليدكننده و توسعه دهنده پردازنده كامپيوترهاي شخصي، براي ارتقا دادن معماري پردازنده هاي «پنتيوم 4» (موسوم به NetBurst) در حد و اندازهاي كه بتواند برتريهاي اين شركت را مجددا به همگان اثبات كند، طي سالها بينتيجه باقي ماند. اين موضوع مهندسين اينتل را بر اين واداشت تا پردازنده نسل بعد اينتل را مبتني بر معماري موفق P6 كه از Pentium Pro تا Pentium III يكه تازي در بازار پردازندهها را براي اينتل به ارمغان آورده بود، توسعه دهند و معماري NetBurst را در برگهدان تاريخ رها سازند.
معماري جديد به نام Core كه به پردازندههاي Duo Core 2 قدرت بخشيده است تركيبي از ويژگيهاي اصلي معماري P6،گذرگاه FSB قدرتمند NetBurst و ابداعات مهندسين اينتل ميباشد.
پائول اُتليني، مديرعامل انيتل در حال معرفي Core 2 Duo
در مقاله «رويارويي معماريها» تكتك ويژگيهاي نوين معماري جديد را بررسي و آنها را با ساير معماري هاي امروزي در پردازندههاي كامپيوترهاي شخصي مقايسه كرديم. در اين مقاله قصد داريم تا به پردازندههاي Core 2 Duo كه جايگزين قدرتمندي براي پردازنده هاي «پنتيوم» تلقي ميشوند بپردازيم و آنها را با ديگر پردازندههاي دوهستهاي موجود مقايسه نماييم. پردازندههاي دوهستهاي رايج : تاثير Core 2 Duo بر بازار پردازندهها
عرضه پردازندههاي Duo Core 2 بازار پردازندهها را به شدت تحت تاثير قرار داده است، اين پردازندههاي دوهستهاي با كارايي فوق العاده و قيمت مناسب، عرصه رقابت را براي AMD بسيار محدود كردهاند، هرچند AMD بيكار ننشته و در حال ارتقا معماري پردازندههاي Athlon 64 (موسوم به K8) است، اما براي جلوگيري از كاهش فروش محصولات فعلي خود و از دست دادن بخش گستردهاي از بازار، قيمت پردازندههاي خود را به طور ميانگين تا 47 درصد كاهش داده است، اين كاهش قيمت بيسابقه تنها جهت قابل رقابت نمودن Athlon 64 در مقابل Core 2 رخ داده و موجب شده است كه پردازندههاي قدرتمند و رويايي Athlon 64 X2 هم اكنون با قيمت بسيار اندك و پايين تر از ارزش واقعي خود به فروش برسند. به عنوان مثال پردازنده Athlon 64 X2 3800+ كه تا چندي پيش در بازار ايران با قيمت 260 هزارتومان به فروش ميرسيد بر مبناي آخرين قيمت گذاري AMD در سوم آگوست تا 152 دلار كاهش قيمت پيدا كرده است. اين موضوع ما را بر اين واداشته است تا مجددا به بازار پردازنده هاي دو هسته اي كه عرضه Duo Core 2 آن را به شدت متاثر كرده، نگاهي بياندازيم.
درحال حاضر سه خانواده پردازندههاي دوهستهاي ويژه كامپيوترهاي شخصي در بازار رايج است كه در ادامه به معرفي تك تك آنها ميپردازيم .
جدول شماره (1) مدلهاي رايج Core 2 Duo
همانطور كه مشاهده ميكنيد دو مدل ارزانتر اين خانواده داراي حافظه كاشه L2 دو مگابايتي ميباشند، علاوه بر اين كليه پردازندههاي اين خانواده با مادربردهاي سوكت 775 كه استاندارد VRM11 در مدار تغذيه ولتاژ آنها لحاظ شده باشد، سازگار هستند. تفاوت Core 2 Extreme با Core 2 Duo تنها در فركانس كاري بالاتر خلاصه نميشود، ضريب فركانسي X6800 بر خلاف ساير مدلهاي اين خانواده قفل نيست و ميتوان فركانس كاري آن را به سادگي با تغيير ضريب كم يا زياد كرد، از اين ويژگي براي محكزدن كارايي حافظه كاشهDuo Core 2 در بررسيهايمان استفاده كردهايم. پردازندههاي Core 2 با دو هسته متفاوت به نامهاي Conroe و Allendale معرفي شدهاند، كه هسته Allendale به مدلهاي ارزان قيمت با 2 مگابايت حافظه كاشه L2 اختصاص دارد. ساير مشخصات كليدي اين خانواده از پردازندههاي دوهستهاي اينتل در جدول شماره (2) ذكر شده است.
پردازندههاي «پنتيوم D » سري 800 و سري 900: اين پردازندهها مدت زمان زيادي است كه به بازار رخنه كردهاند و پس از 13 جولاي قيمت آنها را به شدت كاهش يافت تا برتري پردازندههاي Duo Core 2 محفوظ بماند، از ميان مدلهاي متنوع اين خانواده، تنها مدل هاي 805، 820، 915 و945 در حال حاضر توليد ميشوند و توليد ساير مدلها يا به كلي متوقف شده يا بر مبناي برنامههاي اعلام شده توسط اينتل در آينده نزديك متوقف خواهد شد، به همين دليل ما در بررسي پردازندههاي دوهستهاي خود مدلهايي كه موجوديت آنها در بازار تضمين شده نيست شركت ندادهايم، همچنين مدل 805 كه ارزانترين پردازنده دوهستهاي موجود به شمار ميرود، كارايي كاملا مشخصي با توجه به قيمت پايين خود دارد به همين دليل از بررسي آن خود داري كردهايم. مدل 965 نيز كه قويترين مدل پردازندههاي دوهستهاي نسل پيش اينتل به شمار ميرود، علارغم اينكه ديگر توليد نحواهد شد، در بررسيهاي ما حضور دارد تا بتوانيم به كمك آن كارايي خانواده «پنتيوم D» را به خوبي با ساير خانوادهها مقايسه كنيم. ساير مشخصات كليدي پردازندههاي اين خانواده را ميتوانيد در جدول شماره (2) ملاحظه كنيد.
جدول شماره (2) مشخصات پردازندههاي دوهستهاي اينتل
پردازنده هاي Athlon 64 X2 : اين پردازندهها در حال حاضر با دو سوكت AM2 و 939 عرضه ميشوند، با توجه به اين كه سوكت AM2 به سرعت جايگزين سوكت 939 خواهد شد، در بررسيهاي امروز ما تنها پردازندههاي دوهستهاي AMD كه از حافظه DDR2 پشتيباني ميكنند حضور دارند، همچنين پردازندههاي Athlon 64 X2 با دو مگابايت حافظه كاشه كه اخيرا توليد آنها متوقف شده نيز در بررسيهاي ما حضور ندارند.
جدول شماره (3): مدلهاي رايج Athlon 64 X2
جدول شماره (4) مشخصات پردازندههاي دوهستهاي AMD بررسی کارایی پردازنده های دو هسته ای : بررسي كارايي حافظه كاشهي Core 2 Duo : پردازندههاي Core 2 Duo E6300 و E6400 مبتني بر هسته Allendale بر خلاف مدلهاي رده بالاتر داراي حافظه كاشه L2 دو مگابايتي هستند، اين موضوع اين سوال را در ذهن ما ايجاد كرد كه دو مگابايت حافظه كاشه كمتر تا چه حد كاهش كارايي در برنامهها ايجاد ميكند؟ براي پاسخ به اين سوال ضريب فركانسي پردازنده Core 2 Extreme X6800 را پايين آورديم تا فركانس كاري آن با Core 2 Duo E6300 برابر شود، سپس دو پردازنده را (كه هم اكنون تنها ميزان حافظه كاشه L2 آنها متفاوت است) در برنامههاي مختلف مورد آزمايش كارايي قرار داديم ، نتيجه اين آزمايشها در جدول شماره 5 نشان داده شده است:
جدول شماره (5) بررسي كارايي حافظه كاشه 4 مگابايتي
در ميان آزمايشهاي صورت گرفته، اختلاف كارايي اندكي در برنامه فشردهسازي WinRAR مشاهده ميشود چرا كه اين برنامه مستقيما بر روي جريان دادهها كار ميكند، همچنين در بازي F.E.A.R نيز اختلاف كارايي اندكي ميان دو پردازنده مشابه با حافظه كاشه L2 متفاوت ديده ميشود. در ساير آزمايش ها اختلاف كارايي بسيار اندك است. در نتيجه ميتوان گفت كه اختلاف كارايي ميان مدلهاي Core 2 Duo بيشتر به فركانسكاري آنها وابسته است تا به ميزان حافظه كاشه آنها. مقايسه كارايي پردازندههاي دوهستهاي براي مقايسه عملكرد و كارايي پردازندههاي دوهستهاي كه در ابتداي مقاله معرفي شدند، 14 پردازنده در 28 برنامه متفاوت محك زده شدهاند، هر يك از اين آزمايشها ما را در يافتن كارايي دقيق پردازندهها و مقايسه عملكرد آنها با سايرين ياري خواهد كرد، گوناگوني آزمايشهاي صورت گرفته به اين دليل است كه كاربرد مشخصي براي كامپيوترهاي شخصي تعريف نشده و برنامههايي كه كاربران بر روي آن اجرا ميكنند طيف بسيار گستردهاي دارد، آزمايشهاي ما در 6 گروه زير صورت گرفته است:
با توجه به گستردگي آزمايشهاي صورت گرفته و محدوديت فضايي كه در اختيار مقاله داده شده است، نتيجه هر يك از آزمايشها و توضيح و تفسير مربوط به عملكرد پردازندهها در آن آزمايش به صورت مجزا در بخش دوم مقاله قرار داده شده، در صورتي كه مايل هستيد عملكرد 14 پردازندهي دو هسته را در گروه خاصي از آزمايشها يا برنامه ويژهاي كه كاربري اصلي شما از كامپيوتر ميباشد، مشاهده كنيد ميتوانيد به صفحات پاياني مراجعه كنيد.
ميانگين نتايجي كه هر پردازنده در 28 آزمايش صورت گرفته اخذ كرده است، در تصوير شماره (1) نشان داده شده، سه خانواده پردازندههاي دوهستهاي كه در ابتدا معرفي شدند، در اين تصوير از يكديگر تفكيك شدهاند، به طور ميانگين در 28 آزمايش صورت گرفته پردازندههاي خانواده Core 2 Duo برتري خود را به اثبات رساندهاند، قدرتمندترين پردازنده AMD، كه تا چندي پيش بالغ بر يك ميليون تومان قيمت داشت، به طور ميانگين كارايي برابر با پردازنده 316 دلاري Core 2 Duo E6600 دارد، همچنين ارزانترين عضو خانواده پردازندههاي جديد Core 2 Duo، ميانگين كارايي مشابه با قدرتمندترين پردازنده دوهستهاي نسل قبل Intel يعني Pentium D 965 از خود نشان داده است.
تصوير شماره (2) كارايي بر فركانسكاري پردازندههاي دوهستهاي
در اين تصوير پردازندههاي هر خانواده تقريبا نسبت يكساني دارند اين موضوع ما را قادر ميسازد تا به سادگي كارايي خانواده پردازندههاي دوهستهاي را با يكديگر مقايسه كنيم. براي دستيابي به سطح عملكرد پردازندههاي Core 2 Duo فركانسكاري پردازندههاي دوهستهاي Athlon 64 X2 حدود 20 درصد بايد افزايش يابد، و پردازندههاي «پنتيوم D» نيز ميبايست حدود 90 درصد فركانسكاري خود را افزايش دهند. قابليت پردازش 64 بيتي Core 2 Duo : پس از عرضه پردازندههاي جديد بحثهاي متعددي حول قابليتهاي 64 بيتي آن از جمله شايعاتي مبني بر اينكه پردازندههاي جديد به خوبي حالت 32 بيتي، قادر نيستند در حالت 64 بيتي ايفاي نقش كنند مطرح شد. با توجه به آينده قريب الوقوع همهگير شدن برنامهها و سيستم عاملهاي 64 بيت، آيا اين شايعات صحت دارند؟
تصوير شماره(3) برگي از مستندات معماري Core
در اين تصوير كه برگي از مستندات معماري Core منتشر شده توسط اينتل است، محدوديت معماري Core را در بكاري گيري دستورالعملهاي 64 بيتي در حالت EM64T زرد رنگ كرده ايم، در ايدهآل ترين حالت موجود با فراهم نمودن تمامي شرايط لازم براي تركيب دو دستورالعمل در پايان هر پنج دستورالعمل x86 ، «همجوشي Macro-op» حدود 25 در صد افزايش كارايي را به ارمغان خواهد آورد، با اين حال در واقيت شرايط لازم براي تركيب همواره فراهم نيست، در نتيجه مهندسين اينتل ميزان بهبود عملكرد ممكن براي اين تكنولوژي را در حالت كلي بين 3 تا 5 درصد تخمين زدهاند، به همين خاطر هيچ دليلي براي نگراني فقدان تكنولوژي «همجوشي Macro-op» در حالت 64 بيتي وجود ندارد.
دسترسي به حافظه در Core 2 Duo : يكي از نقاط قوت معماري K8 پردازندههاي Athlon 64 X2 نسبت به معماري Core، كنترلر حافظه مجتمع با هسته پردازنده است، در حالي كه كنترلر حافظه پردازنده هاي Core 2 Duo همانند پردازندههاي «پنتيوم» در تراشه «پلشمالي» مادربرد گنجانده شده و اين تراشه واسطه دستيابي پردازنده به حافظه است.
پردازنده Core 2 Duo به همراه تراشههاي «پل شمالي» و «پل جنوبي»
در مقاله «رويايويي معماريها» به برخي از تكنولوژيهاي معماري Core براي دسترسي سريعتر به حافظه و كم كردن تاخير آن اشاره كرديم، اين تكنولوژيها تا چه حد موثر بوده اند؟
تصوير شماره (4) نتيجه آزمايش تاخير دسترسي به حافظه
پردازنده Core 2 X6800 به كمك تكنولوژيهاي متعدد بهينهسازي دسترسي به حافظه توانسته است با كنترلر حافظه سنتي خود دسترسي با تاخير بسيار كمتري از پردازنده Athlon 64 FX-62 با كنترلر حافظه مجتمع و بي واسطه، ثبت كند. اين موضوع نشان ميدهد تكنولوژيهاي بهينه سازي دسترسي به حافظه كه در مقاله گذشته به تفصيل تكتك آنها را بررسي كرديم در معماري Core موثر واقع شده و توانسته است تاخير دسترسي به حافظه را كاهش دهد.
برخلاف تاخير، پهناي باند دسترسي به حافظه در پردازندههاي Athlon 64 بيشتر است، در واقع مهمترين مزيت معماري پردازندههاي مجتمع با كنترلر حافظه، پهناي باند حافظه دست نيافتني آنها است. از طرف ديگر كنترلر حافظه DDR2 پردازندههاي Athlon 64 با قرار دادن حافظههاي سريعتر مانند DDR2-667 و DDR2-800 كارايي بهتري از خود نشان ميدهد، در حالي كه اين موضوع براي پردازندههاي Core 2 Duo صادق نيست و اختلاف كارايي ميان حافظههاي DDR2-533 با DDR2-667 بسيار اندك است. با توجه به همزمان بودن «گذرگاه حافظه» DDR2-533 و گذرگاه FSB كامپيوترهاي مبتني بر پردازندههاي Core 2 Duo، مقرون به صرفهترين نوع حافظه براي اين پردازندهها، حافظههاي DDR2-533 ميباشند. سخن آخر : اينتل با پردازندههاي Core 2 Duo گام بزرگي برداشته است و حقيقتا با معماري Core توانسته است برتري خود را به اثبات برساند، اين معماري نه تنها در حوزه پردازندههاي كامپيوترهاي شخصي بلكه در حوزه سرور با پردازندههاي Xeon سري 5100 و در حوزه كامپيوترهاي همراه با پردازندههاي Core 2 Duo سري T نيز بسيار خوش درخشيده است.
در بخش دوم این مقاله، شاهد نتایج حاصل از اجرای برنامه های مختلف محک زن خواهید بود.
این مقاله در ماهنامه کاربر نیز چاپ شده است. استفاده از تمامی یا بخشی از این مقاله تنها با کسب اجازه رسمی از سایت سخت افزار ایران مجاز می باشد. این مقاله از آدرس اینترنتی http://www.sakhtafzar.com/article/dual-core-s-battle-in-proccessor-s-world-part-1-1.html ذخیره شده است. |