О современных конфигурациях ПК

Хорошо ли, плохо ли, но времена, когда речь можно было вести о компьютере в "стандартной конфигурации", прошли. Алфавитно-цифровая строка, где перечисляютс тип процессора, объемы оперативной и дисковой памяти, тип монитора и т. д., становится все длиннее, но по-прежнему описывает отнюдь не все.

Быстродействие центральных процессоров возрастает устрашающими темпами. Однако в подавляющем большинстве случаев фирмы - изготовители компьютеров до сих пор идут по "экстенсивному" пути, переходя к новому процессору, они ограничиваются лишь незначительными усовершенствованиями системной платы. Наиболее известные исключения составляют такие фирмы, как CLR, Dell и Micron, которые первыми осознали, что новое вино в старых мехах никогда не становится лучше.

В самом деле, подключение ЦП класса Pentium и даже 486 к динамической памяти с временем цикла 60-70 нс влечет за собой увеличение числа тактов ожидания, возникающих в результате того, что память не поспевает за процессором. Классическое решение возникающей проблемы состоит в том, чтобы установить в компьютер внешнюю кэш-память, статическое ОЗУ (СОЗУ) с циклом длительностью 15 или 20 нс. Однако и это решение становится неэффективным, ибо уже для процессора Pentium/66 один период тактовой частоты при обменах с шиной памяти составляет всего 15,2 нс, что слишком близко к 15-нс циклу памяти.

Следующий шаг состоит в том, чтобы применять синхронные СОЗУ, которые называют еще конвейерными. Идея состоит в том, чтобы за цикл памяти выполнять более одной операции. Для компьютера с тактовой частотой 50 МГц длительность такта составляет 20 нс. За это время требуется передать адрес в кэш-память, извлечь нужную информацию из памяти и передать ее обратно в процессор. На передачу информации туда и обратно требуется не менее 5 нс, в результате на работу собственно кэша - 15 нс. Казалось бы, достаточно, но что если тактовая частота 100 МГц? Для пересылки адресов и данных по-прежнему необходимы 5 нс, а дл кэша остается всего 5 нс. Таким образом, при тактовых частотах 100 МГц и выше даже кэш-память становитс узким местом. В любом СОЗУ затребованные процессором данные сохраняются в регистре. Но в конвейерных СОЗУ в то время, когда процессор принимает информацию из этого регистра, память может уже извлекать данные из следующего адреса. В результате на первое обращение требуются те же два такта, что и в асинхронном СОЗУ, но все последующие будут занимать всего один такт. Таким образом, в групповом режиме скорость обмена удаетс довести до 100 Мбайт/с. Новейшие ковейерные СОЗУ имеют быстродействие 10 нс. Неудивительно, что некоторые фирмы, в частности CLR, сделали конвейерные СОЗУ стандартным элементом всех компьютеров на базе процессоров Pentium и более мощных.

Не остается в стороне от прогресса и нормальна оперативная память. Здесь для повышения быстродействи используют два подхода: это память со встроенным множественно-ассоциативным кэшем и память с расширенным периодом доступности данных (EDO). Пока лучшие результаты дает применение памяти EDO - множественно-ассоциативный кэш позволяет сэкономить до 15-20% времени, но собственное быстродействие памяти с расширенным периодом доступности примерно вдвое выше, чем у традиционной. Оптимальным было бы решение, где применялась бы и усовершенствованная оперативная память одного из упомянутых типов, и конвейерный кэш, но беда в том, что большинство изготовителей компьютеров, стремясь снизить себестоимость, применяют либо кэш, либо усовершенствованное ОЗУ. Себестоимость снижается - но снижается и производительность.

Как уже указывалось, пока наиболее перспективной представляется память с увеличенным периодом доступности. Принцип ее действия очень похож на используемый в конвейерном кэше: часть времени, которую занимает считывание информации, используется дл обращения к следующим адресам. Работа с такой памятью, естественно, требует применения несколько иных алгоритмов управления, нежели для традиционной динамической памяти. К счастью, комплект микросхем Triton фирмы Intel обеспечивает реализацию этих алгоритмов. Применение EDO-ОЗУ в сочетании с конвейерным кэшем обеспечивает общий выигрыш в производительности не менее 20%.

Почти все сказанное относительно оперативной памяти можно отнести и к видеосистеме. От видеопамяти требуется не меньшая производительность. Правда, кроме усовершенствования собственно памяти, в этом случае можно использовать еще и двухпортовую организацию, но пока это обходится значительно дороже. Здесь вновь можно упомянуть фирму CLR, которая в числе первых применяет в своих системах и видео- и оперативную память, построенные с использованием новейших принципов.

Об авторе: Джордж Какавос,вице-президент компании Compulinc Research.