esfandiyar2002
مدیر بازنشسته
پرهام ايزدپناه
ماهنامه شبکه -
اشاره :
AMD در سال 2003 اولين پردازنده 64 بيتي دسكتاپ و سرور را معرفي كرد. در همان سال اپل با معرفي كامپيوترهاي G5 كه از پردازندههاي 64 بيتي ساخت IBM استفادهميكردند رقابت در دنياي 64 بيتي را تشديد كرد.
گوردن مور قانون مشهور خود را در مورد افزايش سرعت پردازندهها در سال 1965 اعلام كرد. و از آن زمان تاكنون سرعت و كارايي پردازندههاي مركزي كامپيوترها، كم و بيش به تبعيت از آن قانون افزايش مييابد. طبق قانون مور كارايي پردازندهها هر 18 ماه دو برابر ميشود.
با اين حال طي يك دوره زماني چند ساله اين روند رو به كندي نهاد. مطابق تحقيقات به عمل آمده در فاصله زماني ميان سالهاي 1985 تا 1996 ميلادي كارايي پردازندهها به طور ميانگين در هر سال 58 درصد افزايش يافته است. براساس همين تحقيقات، طي هفت سال بعدي (1996 - 2004) ميانگين افزايش كارايي، سالانه 41 درصد رشد داشته است كه ميان سالهاي نخست قرن بيست و يكم ميلادي با ميانگين افزايش كارايي سالانه تقريباً 25 درصدي روند نزولي بيشتري داشتهاند.
همين موضوع بزرگان صنعت تراشهسازي را بر آن داشت تا براي حل اين مشكل دست به دامان شيوههاي جديدي شوند. حاصل اين تفكر در حوزه كامپيوترهاي شخصي يعني جولانگاه اينتل و AMD، باعث اولين تحول عمده در اين حوزه در سال 2003 ميلادي شد. AMD در اين سال اولين پردازنده 64 بيتي دسكتاپ و سرور را معرفي كرد. در همان سال اپل با معرفي كامپيوترهاي G5 كه از پردازندههاي 64 بيتي ساخت IBM استفادهميكردند رقابت در دنياي 64 بيتي را تشديد كرد.
اينتل نيز اگر چه با تأخير (اوايل سال 2004 ميلادي) به جمع توليدكنندگان پردازندههاي 64 بيتي اضافه شد و به هر حال به واسطه سلطه خود در دنياي كامپيوترهاي شخصي، نقش عمدهاي در روشنكردن آينده توسعه پردازندهها ايفا كرد. به اين ترتيب مشخص شده بود كه افزايش سرعت كلاك، يعني موضوعي كه اينتل سالها بر روي آن تأكيد و تبليغ ميكرد، از اين پس مهمترين معيار افزايش كارايي پردازندهها نخواهد بود. توسعه پردازندههاي 64 بيتي موضوع جديدي نيست و در واقع از نخستين سالهاي دهه 1990 ميلادي به صورت محدود توسعه داده ميشدند و مورد استفاده قرار ميگرفتند. اما توسعه پردازندههاي 64 بيتي براي حوزه دسكتاپ و حتي موبايل تولدي تازه براي اين نوع پردازندهها به شمار ميآمد.
مبناي حركت به سوي رايانش 64 بيتي در اين حوزهها مجموعهاي از بسطو الحاقاتي هستند كه توسط AMD براي معماري 86 X توسعه يافته است. AMD در زمان توسعه اين فناوري آن را 64-86x ميناميد. اما سرانجام نام آن را به AMD 64 تغيير داد. اين تغييرنام بيحكمت نبود. چرا كه اينتل مجبور ميشد براي تعبيه چنين ويژگيهايي در پردازندههاي خود از چنين عباراتي استفاده كند: <و اكنون سازگار با 64>AMD !
اينتل البته مرتكب چنين خطايي نشد و بهرغم تقليد از فناوري AMD آن را
Extended memory 46 Technology) EM 46T) ناميد. در حقيقت تنها تفاوت اين دو فناوري در نامگذاري آنهاست؛ كدهاي كامپايل شده براي AMD 64 بدون هيچ مشكلي بر روي يك پردازنده مبتني برEM 46T اجرا ميشوند و برعكس.
يكي از مهمترين مزاياي فناوري 64 بيتي، رفع مشكل قديمي محدوديت حافظه است. در پردازندههاي 32 بيتي سيستمعامل ميتواند از يك سيستم آدرسدهي حافظه 32بيتي، استفاده كند. به اين ترتيب ظرفيت حافظه به دو بهتوان 32 يا چهار گيگابايت محدود ميشود. اما در دنياي 64 بيتي از نظر تئوري يك سيستمعامل ميتواند از يك آدرسدهي 64 بيتي استفاده كند كه به اين ترتيب ظرفيت حافظه به 2 بهتوان 64 يا شانزده اگزابايت افزايش خواهد يافت. در عمل سيستمهاي عامل امروزي كه براي پردازندههاي 64بيتي امروزي توسعهيافته و يا بهينه شدهاند، از يك سيستم آدرسدهي 40 بيتي استفاده ميكنند تا ظرفيت حافظه به 16 ترابايت برسد.
شوك دوم دو سال بعد يعني در سال 2005 ميلادي ايجاد شد. اينتل، AMD و IBM با عرضه پردازندههاي دو هستهاي براي كامپيوترهاي شخصي بازار اين كامپيوترها را تكان دادند. دو هستهاي شدن پردازندهها نيز موضوع جديدي نيست و چندين سال پيش از عرضه نمونههاي ويژه كامپيوترهاي شخصي، در سرورها مورد استفاده قرار گرفته بودند. اولين پردازنده دو هستهاي به نام Power 4 در سال 2001 توسط IBM عرضه شد.
با اين حال اينتل اولين شركتي بود كه براي كامپيوترهاي شخصي چنين پردازندههايي را توليد كرد. اساس طراحي پردازندههاي دو هستهاي، تعبيه دو هسته اجرايي بر روي يك die (قطعه سيليكون) است. با اين حال اينتل در اولين نسل پردازندههاي دو هستهاي خود هر يك از هستهها را بر روي يك die جداگانه تعبيه كرد.
(در واقع دو پردازنده Pentium 4 را براي يك تراشه عرضه كرد). البته اينتل بعدها اعتراف كرد كه اين شيوه صرفاً براي پيشيگرفتن از رقبا به كار گرفته شده و در واقع يك روش موقتي براي جبران عقبماندگي اين شركت در مقابل AMDاز نظر افزايش كارايي پردازندهها بوده است. اما نكته مهمتر اين است كه دو هستهاي شدن پردازندهها فقط شروع جديد براي سريعتركردن پردازندهها است. بزرگان تراشهسازي در نظر دارند در آيندهاي نه چندان دور پردازندههاي چهار، شش و هشت هستهاي توليد كنند و اين روند همچنان ادامه پيدا كند.
در حوزه سرورها، رقابت بسيار داغتر از حوزه دسكتاپ است. در اين حوزه IBM و سان با پردازندههاي مبتني بر معماري RISC خود در حال رقابت با اينتل و AMD هستند. IBM با معماري پيشرفته پردازندههاي خود رقباي ديگر را تهديد ميكند و سان با سرمايهگذاري سنگين به توسعه پردازندههايSparc ميانديشد. اينتل و AMD نيز با پردازندههاي مبتني بر معماري x86 خود در اين حوزه، يعني زئون و اينتل، در تلاشند سهم بزرگتري از بازار سرورها را از آن خود كنند.
در حالي كه صاحب نظران اين عرصه عنوان ميكنند كه پردازندههاي x86 مبتني بر معماري CISC به پايان راه خود نزديك شدهاند، اينتل و AMD همچنان كارايي پردازندههاي خود را افزايش ميدهند. البته اينتل از سالها قبل معماري كاملاً متفاوت و پيشرفتهاي را به عنوان جايگزين x86 دنبال ميكند.
اين شركت توسعه اين معماري 64 بيتي را كه IA-64 ناميده ميشود از سال 1994 با مشاركت HP آغاز كرده است. اولين پردازنده مبتنيبر اين معماري ايتانيوم نام دارد كه در سرورهاي رده بالا مورداستفاده قرار ميگيرد. با اين حال بهرغم همه تلاشهاي اينتل، ايتانيوم به جايگاه چندان مناسبي در سرورها دست نيافته است و اين شركت بهواسطه مشكلاتي چون ناسازگاري با نرمافزارهاي x86 در گسترش آن ناكام مانده است.
به هر حال در حال حاضر اينتل، AMD ،IBM و سان فعالترين شركتها در عرصه توليد پردازندههاي مركزي هستند. تلاشهاي اين چهار شركت در اين حوزه تنها به افزايش سرعت پردازندهها محدود نميشود، بلكه آنها با اضافه كردن قابليتهاي جديدي چون تعبيه ويژگيهاي امنيتي درون تراشهاي، فناوري مجازيسازي و ... نيز توانايي محصولات خود را افزايش ميدهند.
در پروندهاي كه پيشرو داريد تلاش كردهايم آخرين تحولات صنعت ساخت پردازندههاي مركزي را مورد بررسي قرار دهيم. نخستين مقاله از پرونده ويژه به معرفي يكي از كليديترين ويژگيهاي نسل جديد پردازندهها يعني مجازيسازي (Virtualization) اختصاص دارد كه به واسطه اهميت اين موضوع در مقالهاي مجزا به آن پرداخته شده است. دومين مقاله اين پرونده به بررسي حركتهاي جسورانه شركت سان مايكروسيستمز براي توسعه پردازندههاي خود اختصاص دارد. در مطلب سوم با جديدترين پردازندههاي اينتل آشنا شده و از تصميمات اين شركت براي توليد پردازندههاي جديد مطلع خواهيد شد.
دو مقاله بعدي به بررسي مفصل پردازندههاي كنوني AMD و معرفي طرحهاي آتي اين شركت اختصاص دارند. در ششمين مقاله اين مجموعه تلاشهاي IBM براي توسعه پردازندههاي خود در حوزههاي مختلف از جمله كنسولهاي سرگرمي مورد بررسي قرار گرفته است.
در نهايت و در آخرين مقاله اين پرونده در خواهيد يافت كه توانايي واحدهاي پردازش گرافيكي يا GPUها در انجام محاسبات چندمنظوره به جايي رسيده است كه ميتوان آنها را رقيبي براي پردازندههاي مركزي ناميد.
ماهنامه شبکه -
اشاره :
AMD در سال 2003 اولين پردازنده 64 بيتي دسكتاپ و سرور را معرفي كرد. در همان سال اپل با معرفي كامپيوترهاي G5 كه از پردازندههاي 64 بيتي ساخت IBM استفادهميكردند رقابت در دنياي 64 بيتي را تشديد كرد.
گوردن مور قانون مشهور خود را در مورد افزايش سرعت پردازندهها در سال 1965 اعلام كرد. و از آن زمان تاكنون سرعت و كارايي پردازندههاي مركزي كامپيوترها، كم و بيش به تبعيت از آن قانون افزايش مييابد. طبق قانون مور كارايي پردازندهها هر 18 ماه دو برابر ميشود.
با اين حال طي يك دوره زماني چند ساله اين روند رو به كندي نهاد. مطابق تحقيقات به عمل آمده در فاصله زماني ميان سالهاي 1985 تا 1996 ميلادي كارايي پردازندهها به طور ميانگين در هر سال 58 درصد افزايش يافته است. براساس همين تحقيقات، طي هفت سال بعدي (1996 - 2004) ميانگين افزايش كارايي، سالانه 41 درصد رشد داشته است كه ميان سالهاي نخست قرن بيست و يكم ميلادي با ميانگين افزايش كارايي سالانه تقريباً 25 درصدي روند نزولي بيشتري داشتهاند.
همين موضوع بزرگان صنعت تراشهسازي را بر آن داشت تا براي حل اين مشكل دست به دامان شيوههاي جديدي شوند. حاصل اين تفكر در حوزه كامپيوترهاي شخصي يعني جولانگاه اينتل و AMD، باعث اولين تحول عمده در اين حوزه در سال 2003 ميلادي شد. AMD در اين سال اولين پردازنده 64 بيتي دسكتاپ و سرور را معرفي كرد. در همان سال اپل با معرفي كامپيوترهاي G5 كه از پردازندههاي 64 بيتي ساخت IBM استفادهميكردند رقابت در دنياي 64 بيتي را تشديد كرد.
اينتل نيز اگر چه با تأخير (اوايل سال 2004 ميلادي) به جمع توليدكنندگان پردازندههاي 64 بيتي اضافه شد و به هر حال به واسطه سلطه خود در دنياي كامپيوترهاي شخصي، نقش عمدهاي در روشنكردن آينده توسعه پردازندهها ايفا كرد. به اين ترتيب مشخص شده بود كه افزايش سرعت كلاك، يعني موضوعي كه اينتل سالها بر روي آن تأكيد و تبليغ ميكرد، از اين پس مهمترين معيار افزايش كارايي پردازندهها نخواهد بود. توسعه پردازندههاي 64 بيتي موضوع جديدي نيست و در واقع از نخستين سالهاي دهه 1990 ميلادي به صورت محدود توسعه داده ميشدند و مورد استفاده قرار ميگرفتند. اما توسعه پردازندههاي 64 بيتي براي حوزه دسكتاپ و حتي موبايل تولدي تازه براي اين نوع پردازندهها به شمار ميآمد.
مبناي حركت به سوي رايانش 64 بيتي در اين حوزهها مجموعهاي از بسطو الحاقاتي هستند كه توسط AMD براي معماري 86 X توسعه يافته است. AMD در زمان توسعه اين فناوري آن را 64-86x ميناميد. اما سرانجام نام آن را به AMD 64 تغيير داد. اين تغييرنام بيحكمت نبود. چرا كه اينتل مجبور ميشد براي تعبيه چنين ويژگيهايي در پردازندههاي خود از چنين عباراتي استفاده كند: <و اكنون سازگار با 64>AMD !
اينتل البته مرتكب چنين خطايي نشد و بهرغم تقليد از فناوري AMD آن را
Extended memory 46 Technology) EM 46T) ناميد. در حقيقت تنها تفاوت اين دو فناوري در نامگذاري آنهاست؛ كدهاي كامپايل شده براي AMD 64 بدون هيچ مشكلي بر روي يك پردازنده مبتني برEM 46T اجرا ميشوند و برعكس.
يكي از مهمترين مزاياي فناوري 64 بيتي، رفع مشكل قديمي محدوديت حافظه است. در پردازندههاي 32 بيتي سيستمعامل ميتواند از يك سيستم آدرسدهي حافظه 32بيتي، استفاده كند. به اين ترتيب ظرفيت حافظه به دو بهتوان 32 يا چهار گيگابايت محدود ميشود. اما در دنياي 64 بيتي از نظر تئوري يك سيستمعامل ميتواند از يك آدرسدهي 64 بيتي استفاده كند كه به اين ترتيب ظرفيت حافظه به 2 بهتوان 64 يا شانزده اگزابايت افزايش خواهد يافت. در عمل سيستمهاي عامل امروزي كه براي پردازندههاي 64بيتي امروزي توسعهيافته و يا بهينه شدهاند، از يك سيستم آدرسدهي 40 بيتي استفاده ميكنند تا ظرفيت حافظه به 16 ترابايت برسد.
شوك دوم دو سال بعد يعني در سال 2005 ميلادي ايجاد شد. اينتل، AMD و IBM با عرضه پردازندههاي دو هستهاي براي كامپيوترهاي شخصي بازار اين كامپيوترها را تكان دادند. دو هستهاي شدن پردازندهها نيز موضوع جديدي نيست و چندين سال پيش از عرضه نمونههاي ويژه كامپيوترهاي شخصي، در سرورها مورد استفاده قرار گرفته بودند. اولين پردازنده دو هستهاي به نام Power 4 در سال 2001 توسط IBM عرضه شد.
با اين حال اينتل اولين شركتي بود كه براي كامپيوترهاي شخصي چنين پردازندههايي را توليد كرد. اساس طراحي پردازندههاي دو هستهاي، تعبيه دو هسته اجرايي بر روي يك die (قطعه سيليكون) است. با اين حال اينتل در اولين نسل پردازندههاي دو هستهاي خود هر يك از هستهها را بر روي يك die جداگانه تعبيه كرد.
(در واقع دو پردازنده Pentium 4 را براي يك تراشه عرضه كرد). البته اينتل بعدها اعتراف كرد كه اين شيوه صرفاً براي پيشيگرفتن از رقبا به كار گرفته شده و در واقع يك روش موقتي براي جبران عقبماندگي اين شركت در مقابل AMDاز نظر افزايش كارايي پردازندهها بوده است. اما نكته مهمتر اين است كه دو هستهاي شدن پردازندهها فقط شروع جديد براي سريعتركردن پردازندهها است. بزرگان تراشهسازي در نظر دارند در آيندهاي نه چندان دور پردازندههاي چهار، شش و هشت هستهاي توليد كنند و اين روند همچنان ادامه پيدا كند.
در حوزه سرورها، رقابت بسيار داغتر از حوزه دسكتاپ است. در اين حوزه IBM و سان با پردازندههاي مبتني بر معماري RISC خود در حال رقابت با اينتل و AMD هستند. IBM با معماري پيشرفته پردازندههاي خود رقباي ديگر را تهديد ميكند و سان با سرمايهگذاري سنگين به توسعه پردازندههايSparc ميانديشد. اينتل و AMD نيز با پردازندههاي مبتني بر معماري x86 خود در اين حوزه، يعني زئون و اينتل، در تلاشند سهم بزرگتري از بازار سرورها را از آن خود كنند.
در حالي كه صاحب نظران اين عرصه عنوان ميكنند كه پردازندههاي x86 مبتني بر معماري CISC به پايان راه خود نزديك شدهاند، اينتل و AMD همچنان كارايي پردازندههاي خود را افزايش ميدهند. البته اينتل از سالها قبل معماري كاملاً متفاوت و پيشرفتهاي را به عنوان جايگزين x86 دنبال ميكند.
اين شركت توسعه اين معماري 64 بيتي را كه IA-64 ناميده ميشود از سال 1994 با مشاركت HP آغاز كرده است. اولين پردازنده مبتنيبر اين معماري ايتانيوم نام دارد كه در سرورهاي رده بالا مورداستفاده قرار ميگيرد. با اين حال بهرغم همه تلاشهاي اينتل، ايتانيوم به جايگاه چندان مناسبي در سرورها دست نيافته است و اين شركت بهواسطه مشكلاتي چون ناسازگاري با نرمافزارهاي x86 در گسترش آن ناكام مانده است.
به هر حال در حال حاضر اينتل، AMD ،IBM و سان فعالترين شركتها در عرصه توليد پردازندههاي مركزي هستند. تلاشهاي اين چهار شركت در اين حوزه تنها به افزايش سرعت پردازندهها محدود نميشود، بلكه آنها با اضافه كردن قابليتهاي جديدي چون تعبيه ويژگيهاي امنيتي درون تراشهاي، فناوري مجازيسازي و ... نيز توانايي محصولات خود را افزايش ميدهند.
در پروندهاي كه پيشرو داريد تلاش كردهايم آخرين تحولات صنعت ساخت پردازندههاي مركزي را مورد بررسي قرار دهيم. نخستين مقاله از پرونده ويژه به معرفي يكي از كليديترين ويژگيهاي نسل جديد پردازندهها يعني مجازيسازي (Virtualization) اختصاص دارد كه به واسطه اهميت اين موضوع در مقالهاي مجزا به آن پرداخته شده است. دومين مقاله اين پرونده به بررسي حركتهاي جسورانه شركت سان مايكروسيستمز براي توسعه پردازندههاي خود اختصاص دارد. در مطلب سوم با جديدترين پردازندههاي اينتل آشنا شده و از تصميمات اين شركت براي توليد پردازندههاي جديد مطلع خواهيد شد.
دو مقاله بعدي به بررسي مفصل پردازندههاي كنوني AMD و معرفي طرحهاي آتي اين شركت اختصاص دارند. در ششمين مقاله اين مجموعه تلاشهاي IBM براي توسعه پردازندههاي خود در حوزههاي مختلف از جمله كنسولهاي سرگرمي مورد بررسي قرار گرفته است.
در نهايت و در آخرين مقاله اين پرونده در خواهيد يافت كه توانايي واحدهاي پردازش گرافيكي يا GPUها در انجام محاسبات چندمنظوره به جايي رسيده است كه ميتوان آنها را رقيبي براي پردازندههاي مركزي ناميد.