- •Лекция 1 Знания. Способы представления знаний
- •Понятие «знания»
- •Представление знаний
- •Способы представления знаний
- •Лекция 2 Управление знаниями
- •Корпоративная память
- •Корпоративный портал знаний
- •Семантический Веб
- •Лекция 3 Эволюционные методы вычислений. Синергетика
- •Достоинства и недостатки эволюционных вычислений
- •Генетические алгоритмы
- •Синергетика
- •Лекция 4 Направления развития элементной базы вычислительной техники. Наноэлектроника
- •Несколько фактов о технологиях, стоящих уже на пороге
- •Лекция 5 Направления развития микропроцессоров
- •5.1. Стратегия развития процессоров Intel
- •5.2. Особенности микроархитектуры Sandy Bridge
- •Усовершенствования вычислительного ядра
- •Лекция 6 Графический процессор
- •Кольцевая шина
- •Кэш-память последнего уровня
- •Системный агент
- •Тенденции развития суперкомпьютеров
- •Лекция 7 Энергосберегающие технологии, используемые в компьютерах
- •Ресурсосберегающие технологии, применяемые в серверах
- •Лекция 8 Ресурсосберегающие технологии, применяемые в цоДах
- •Управление неоднородной виртуально-физической ит-инфраструктурой
Кэш-память последнего уровня
Кеш-память L3 обозначается как «кеш последнего уровня», то есть, LLC - Last Level Cache. В микроархитектуре Sandy Bridge кеш L3 распределён не только между четырьмя процессорными ядрами, но, благодаря кольцевой шине, также между графическим ядром и системным агентом, в который, среди прочего, входит модуль аппаратного ускорения графики и блок видеовыхода. При этом специальный трассировочный механизм упреждает возникновение конфликтов доступа между процессорными ядрами и графикой.
В целях ускорения работы каждое из четырёх процессорных ядер имеет прямой доступ к «своему» сегменту кэша L3, при этом каждый сегмент кэша L3 предоставляет половину ширины своей шины для доступа кольцевой шины данных, при этом физическая адресация всех четырёх сегментов кэша обеспечивается единой хэш-функцией. Каждый сегмент кэша L3 обладает собственным независимым контроллером доступа к кольцевой шине, он отвечает за обработку запросов по размещению физических адресов. Кроме того, контроллер кэша постоянно взаимодействует с системным агентом на предмет неудачных обращений к L3, контроля межкомпонентного обмена данными и некешируемых обращений, то есть системный агент производит общее управление кэш-памятью.
Системный агент
Ранее вместо определения System Agent в терминологии Intel фигурировало так называемое «Неядро» - Uncore, то есть, «всё, что не входит в Core», а именно кеш L3, графика, контроллер памяти, другие контроллеры вроде PCI Express и т.д. Мы же по привычке частенько называли большую часть этого элементами северного моста, перенесённого из чипсета в процессор.
Системный агент микроархитектуры Sandy Bridge включает в себя контроллер памяти DDR3, модуль управления питанием (Power Control Unit, PCU), контроллеры PCI-Express 2.0, DMI, блок видеовыхода и пр. Как и все остальные элементы архитектуры, системный агент подключен в общую систему посредством высокопроизводительной кольцевой шины.
Встроенная в процессор шина PCI Express соответствует спецификации 2.0 и насчитывает 16 линий для возможности увеличения мощности графической подсистемы при помощи мощного внешнего 3D-ускорителя. В случае использования старших наборов системной логики и согласования лицензионных вопросов эти 16 линий могут быть разделены на 2 или 3 слота в режимах 8х +8х или 8х +4х+4х 4х соответственно для NVIDIA SLI и/или AMD CrossFireX.
Для обмена данными с системой (накопителями, портами ввода-вывода, периферией, контроллеры которых находятся в чипсете) используется шина DMI 2.0, позволяющая прокачать до 2 ГБ/с полезной информации в обоих направлениях.
Двухканальный контроллер памяти DDR3 отныне «вернулся» на кристалл (в чипах Clarkdale он располагался вне процессорного кристалла) и, скорее всего, теперь будет обеспечивать значительно меньшую латентность.
Расположенный в системном агенте контроллер управления питанием отвечает за своевременное динамичное масштабирование напряжений питания и тактовых частот процессорных ядер, графического ядра, кэшей, контроллера памяти и интерфейсов. Что особенно важно подчеркнуть, управление питанием и тактовой частотой производится независимо для процессорных ядер и графического ядра.
Можно отметить, что для питания новых процессоров нужно трёхкомпонентный стабилизатор питания (или двух, если встроенное видеоядро останется неактивным) – отдельно для вычислительных ядер, системного агента и интегрированной видеокарты.
Каждое из четырёх ядер Sandy Bridge может быть при необходимости независимо переведено в режим минимального энергопотребления, графическое ядро также можно перевести в очень экономичный режим. Кольцевая шина и кеш L3, в силу их распределения между другими ресурсами, не могут быть отключены, однако для кольцевой шины предусмотрен специальный экономичный ждущий режим, когда она не нагружена, а для кеш-памяти L3 применяется традиционная технология отключения неиспользуемых транзисторов, уже известная нам по предыдущим микроархитектурам. Таким образом, процессоры Sandy Bridge в составе мобильных ПК обеспечивают длительную автономную работу при питании от аккумулятора.
Модули видеовыхода и мультимедийного аппаратного декодирования также входят в число элементов системного агента. В отличие от предшественников, где аппаратное декодирование было возложено на графическое ядро, в новой архитектуре для декодирования мультимедийных потоков используется отдельный, гораздо более производительный и экономичный модуль, и лишь в процессе кодирования (сжатия) мультимедийных данных используются возможности шейдерных блоков графического ядра и кеш L3.
В соответствии с современными веяниями, предусмотрены инструменты воспроизведения 3D-контента: аппаратный модуль декодирования Sandy Bridge способен без труда обрабатывать сразу два независимых потока MPEG2, VC1 или AVC в разрешении Full HD.