אני ממש לא מבין את זה, אני מתכנן לקנות AMD 64 3200 בשקע 939, ושהסתכלתי בדף היצרן רשום שם שהוא רץ בתדר של 2.0GHz. אז אני לא מבין איך המעבד הזה מתפקד יותר טוב מ- Pentium 4 3.2GHz שרץ בתדר הרבה יותר גבוה, מישהו מוכן להאיר אור על הבורות שלי בבקשה?

קודם כל, עובדה.

כדי להבין צריך לדעת קצת יותר על אופן
הפעולה של של מיקרו מעבדים, מהירות
השעון היא רק גורם אחד מתוך מספר גורמים
ולא החשוב שבהם.

מהירות השעון היא מדד לביצועים רק בין
מעבדים זהים לגמרי, אי אפשר להוות ביצועי
מעבדים שונים על בסיס מהירות שעון, זאת
פשוט טעות גסה שנובעת משנים של שטיפת
מוח של פירסומי אינטל.

אינטל משיקולים יחצניים שיווקיים הנחתה את
מפתחי המעבדים שלה לייצר מעבדים עם
מהירות שעון גבוהה (עקב האופן בו שווק המוצר,
מחשב 2 גיגה הרץ ?!?!?!?! WOW) למרות
שראשי הפיתוח באינטל הזהירו שזוהי דרך ללא
מוצא - כיום אינטל תקועה עם תנורי הפרסקוט
ובמהלך חרום עוברת לארכיטקטורות אחרות.

רק אזכיר לך שגם לאינטל יש מעבדים בעלי
ביצועים טובים יותר או שקולים לפנטיום 4 עם
מהירויות שעון נמוכות בהרבה , הפנטיום M
למשל (סנטרינו עלק) בגרסות באניאס ודותן
(שפותחו באינטל חיפה).

כמו כן אפשר להזיכר גם מעבדים אחרים
כמו ה G5 של יבמ/אפל, איטניום, כולם פועלים
במהירויות שעון פחותות מ 2 גיגה הרץ.

האמת היא בעצם שהפנטיום 4 הוא החריג והמוזר
בשוק המעבדים כיום - אבל זה לא כל כך מעניין
משום שאינטל החליטה על חיסולו לאחר שנכשלה
בנסיון להמשיך להעלות את מהירות השעון שלו,
רק לפני חצי שנה שנה אינטל פינטזה בקול רם
על מעבדי פנטיום 4 של 10 גיגה הרץ, כיום אינטל
הודיעה שלא יהיה לעולם פנטיום 4 4 גיגה הרץ,
ה 3.8 גיגה הרץ הוא הנציג האחרון למשפת תנורי
הפרסקוט.

בעתיד הקרוב (שנה) כאשר יצאו מעבדים כפולי ליבות,
מהירות השעון תישאר מתחת ל 2 גיגה הרץ אבל
ברור שיחד עם תוכנה מתאימה לריבוי מעבדים
הביצועים יגיעו לגבהים חדשים, די דומה ל SLI
של NVIDIA.

הבנתי... תודה רבה על ההסבר... אז זה אומר שאינטל תפסיק ליצר מעבדים למחשבים ביתיים? ותידבוק במעבדים למחשבים נישאים? או שהם מתכננים לשדרג את המעבדים שלהם שיתאימו למעבדי אתלון שלAMD?

אינטל כיום מספקת 80% מהשוק העולמי, אינטל
רק נוטשת את תפיסת הפיתוח של הפנטיום 4
(לאחר שזו היתרסקה) ועוברת לתפיסת פיתוח
אחרת שמבוססת על הפנטיום M.

זה לא שדרוג, זה שינוי כיוון עקרוני.

בכל מקרה, AMD ממעמד של יצרנית תואמי
אינטל עברה ב 5-6 שנים האחרונות למובילת
השוק מבחינה טכנולוגית וזה אמור להימשך לפחות
עד סוף 2006 אם לא יותר וטוב שכך.

פקודות בשפת מכונה (אסמבלי) מגיעות אל המעבד נכנסות לצינורות עיבוד (כן כן .. כמו בכרטיסי מסך) ומבוצעות (בד"כ לפי סדר הגעתן) ע"י המעבד, בתחילת ימי המחשב היו מעבדי RISK אלו היו מעבדים שביצעו בכל פעימת שעון פקודת מכונה אחת, טכנולוגיה זו הפסידה במאבק הכוחות ואנחנו נשארו עם מעבדים שפקודת מכונה בודדת יכולה לקחת מספר רב של פעימות שעון.
ככל שתיקח יותר פקודות מסובכות ותפרק אותן לתת פעולות פשוטות ומהירות יותר כך תוכל להגדיל את "מהירות" המעבד וכל זאת מבלי לתת שום ייתרון בביצועים... ז"א אם במעבד X כל פעולה לקחה בממוצע 2 פעימות שעון והמעבד עבד ב100MHZ אזי תוכל בפירוק שכזה לבנות מעבד Y שבו כל פעולה לוקחת בממוצע 4 פעימות שעון המעבד יעבוד ב200MHZ והמשתמש המבסוט מעצמו יגיד שיש לו מעבד חזק פי 2 אך למעשה הוא יעיל בדיוק באותה מידה.

במשך שנים אינטל קידמה את המעבדים שלה בדרך זו, כמובן שהייתה גם הרבה התקדמות אך במקביל להתקדמות אמיתית היו הרבה התקדמיות מדומות שהסתמכו על קצב המעבד במקום על יעילותו.

בנוסף לנושא זה ישנם נושאים רבים ומעניינים (באמת !) כמו למשל אלגוריתמים לחיזוי הפקודות הבאות בצינור שזה אחד הנושאים החמים ביותר היום בתעשיה, תחשבו על זה שהצינורות רק מתארכים מדור מעבדים אחד למשנהו. עכשיו נניח יש צינור באורך 16 פקודות והוא כולו טעון בפקודות והפקודה שמגיעה אל המעבד היא פקודה מספר 1095 וכתוב בה "קפוץ לפקודה 2458" מה קורה עכשיו ? הפקודות הבאות אחריה (פקודות 1096,1097 וכך הלאה 16 פקודות) צריך "לשטוף" אותן החוצה מצינור העיבוד ואז במשך 16 פעימות שעון לטעון מחדש את הפקודות הבאות לביצוע (2458,2459 וכ"ו 16 פקודות)עד שהמעבד יוכל להמשיך לעבוד. זה "עונש" לא קטן שקורה המון פעמים , ובהמון פעמים אני מתכוון שסביבות כל 10 פקודות אסמבלי יש פקודת קפיצה כזו או אחרת, וטובי המומחים עובדים ומשפרים בהמון ביצועי מעבד עם אלגוריתמים שמנסים לחזות מראש פקודות כאלה.
עוד נושאים שהמעבד נמדד בהם זה טיפול בהעברת מידע (שזה לאט לאט עובר לטיפול של לוח האם [ע"ע UDMA]) מעבר מתוכנית לתוכנית ופעולות אחרות שבאות להקל על התוכנה או לבצע פעולות שמתבצעות תדירות בתוכנה בחומרה (אין מה לעשות חומרה תמיד תהיה מהירה יותר מהרצה של תוכנה).

מה שרציתי להגיד בסה"כ זה שהמעבד הוא משהו הרבה יותר מורכב מסתם רכיב שמייצר תדר קבוע ושהדרך הכי טובה לבדוק את האיכות של המעבד זה בנצ'מרקינג ז"א להריץ עליו את התוכנות שסביר להניח שאתה תריץ יום יום ולראות איזה מעבד מעלה את התוכנה מהר יותר, מריץ את המשחק חלק יותר. תזכור שהשם של המעבד והמספר שכתוב עליו הם סתם כינויים, מה שחשוב זה איך המעבד מתפקד במבחני ביצועים.

אני מניח שאתה מדבר על RISC = Reduced Instruction Set Computer, הם לא נעלמו מהעולם, עדיין משתמשים בהם בתעשיה, והם לא ביצעו כל הוראה במחזור שעון אחד, הם פרשו כל הוראה על פני כמה פעימות שעון, כמו כל מעבד.

מנהל פורום חומרה

The only certainty in life is that there are no certainties.

רק שהמעבד לא פורש שום פקודה, המעבד עצמו מבצע כל פעולה בפעימת שעון אחת. הקומפיילר מפרש פקודות מורכבות לתת פקודות פשוטות יותר (למשל פקודת הכפל מפורשת ל4 תת-פקודות,צא ומצא כמה פעימות שעון המעבד הבייתי שלך מבזבז על פעולת כפל).
מידע נוסף בנושא : http://cse.stanford.edu/class/sopho.../risc/risccisc/

זה היה קיים בהתחלה, עזבו אותו לטובת ה Multicycle Datapath.
ואתה מבלבל בין כמה דברים:

א. Pseudo Instructions - אלה הוראות שלא באמת קיימות בשפת מכונה, והם קיימות אך ורק בשביל הנוחיות של המתכנת. האסמבלר מפרק אותן לכמה הוראות מכונה אמיתיות כדי לבצע אותן. למשל bgt היא הוראה שמשתמשת ב slt ו beq.
ב. ביצוע הוראה ב Multicycle Datapath. מכיוון שהבינו שאם ניתן למעבד לבצע כל הוראה במחזור שעון אחד, הביזבוז יהיה עצום (שכן אורך זמן המחזור של השעון צריך להיות ארוך כאורך ההוראה הכי ארוכה), הכניסו את ה Multicycle Datapath לשימוש, שבו בעצם כל חלק של הוראה מתבצע במחזור שעון אחד. ההוראות, כולן אם אינני טועה, צריכות לעשות חלק מכמה פעולות בסיסיות (כמו להביא את ההוראה מהזיכרון, לחשב פעולה מסויימת ב ALU, לכתוב חזרה לזיכרון וכו'), וכל פעולה כזו מתבצעת במחזור שעון אחד בלבד. למשל אם נאמר בפשטות שהפקודה lw צריכה:

• להביא הוראה מהזיכרון.
• להוציא ערכים מה Register File.
• לחשב כתובת ב ALU.
• לשלוף תוכן של כתובת שחושבה מהזיכרון.
• לכתוב את התוכן הזה ברגיסטר יעד.

אזי הפעולה lw תצרוך 5 מחזורי שעון.
הפקודה jump לעומת זאת תצרוך 2 מחזורים, בערך (צריך רק לשלוף הוראה מהזיכרון ולחשב כתובת יעד.)
כל זה דוגמא פשוטה.

ה Multicycle Datapath הוא קונצנזוס כבר עשרות שנים, אף אחד לא חושב להשתמש ב Single Cycle Datapath, ביזבוז זמן ה CPU בו הוא עצום.

מנהל פורום חומרה

The only certainty in life is that there are no certainties.