Файл: Організація віртуальної пам’яті в процесорах сімейства Nehalem.rtf
Добавлен: 02.09.2026
Просмотров: 15
Скачиваний: 0
В архітектурі Core доступ до пам'яті приводив до ряду обмежень по продуктивності. Процесор був оптимізований для доступу до адрес пам'яті, вирівняним по 64-байтним кордонів, тобто за розміром однієї строчки кеша. Для невирівняні даних доступ був не тільки повільний, але і виконання невирівняні інструкцій зчитування або запису було більш накладними, ніж у випадку вирівняних інструкцій, незалежно від реального вирівнювання даних пам'яті. Причина полягала в тому, що ці інструкції приводили до генерації декількох мікрооперацій на декодерах, що знижувало пропускну спроможність з даними типами інструкцій. У підсумку компілятори уникали генерувати інструкції подібного типу, підставляючи замість них послідовність інструкцій, які менш накладні.
Так, читання з пам'яті, при якому відбувався перехлест двох
рядків кеша, сповільнювався приблизно на 12 тактів, в порівнянні з 10 тактами
для запису. Інженери Intel оптимізували подібний тип звернень, щоб він
виконувався швидше. Почнемо з того, що тепер немає падіння продуктивності при
використанні невирівняні інструкцій читання / запису у випадках, коли дані вирівняні
в пам'яті. В інших випадках Intel теж оптимізувала доступ, знизивши падіння
продуктивності в порівнянні з архітектурою Core.
1.6 Більше блоків попередньої вибірки з більш ефективною роботою
віртуальний пам'ять intel процесор
В архітектурі Conroe Intel особливо пишалася апаратними блоками передбачення. Як ви знаєте, блок пророкування - це механізм, який стежить за характером доступу до пам'яті і намагається передбачити, які дані будуть потрібні через кілька тактів. Мета полягає в тому, щоб випереджувальним чином завантажити дані в кеш, де вони будуть розташовуватися ближче до процесора, і разом з тим максимально використовувати доступну пропускну спроможність тоді, коли процесору вона не потрібна.
Дана технологія дає чудові результати з більшістю настільних додатків, але в серверній середовищі вона часто приводила до втрати продуктивності. Є кілька причин подібної неефективності. По-перше, доступи до пам'яті часто складніше передбачити в серверних застосуваннях. Доступ до бази даних, наприклад, аж ніяк не лінійний - якщо в пам'яті запитується небудь елемент даних, то це не означає, що наступним буде сусідній елемент. Це обмежує ефективність блоку попередньої вибірки. Але основною проблемою була пропускна здатність пам'яті в многосокетних конфігураціях. Як ми вже говорили раніше, вона вже була "вузьким місцем" для декількох процесорів, але, крім цього, блоки попередньої вибірки приводили до додаткового навантаження на цьому рівні. Якщо мікропроцесор не виконує доступ до пам'яті, то включалися блоки попередньої вибірки, намагаючись використовувати пропускну здатність, по їх припущенню, вільну. Однак блоки не могли знати, чи потрібна ця пропускна спроможність другому процесора. Це означало, що блоки попередньої вибірки могли "відбирати" у процесора пропускну здатність, яка і так була "вузьким місцем" в таких конфігураціях. Щоб вирішити цю проблему, Intel не знайшла нічого кращого, як відключити блоки попередньої вибірки в таких ситуаціях - навряд чи найоптимальніше рішення.
Як стверджує Intel, ця проблема вже вирішена, проте компанія
не дає ніяких деталей з приводу роботи нових механізмів попередньої вибірки.
Все, що компанія говорить: тепер не потрібно відключати блоки для серверних
конфігурацій. Втім, навіть Intel нічого не змінила, переваги від нової організації
пам'яті і, внаслідок цього, більша пропускна здатність повинні нівелювати
негативний вплив блоків попередньої вибірки.став серйозним фундаментом для
нових процесорів, і Nehalem побудований якраз на ньому. Тут використовується
така ж ефективна архітектура, але тепер вона набагато більш модульна і
масштабована, що повинно гарантувати успіх в різних ринкових сегментах. Ми не
говоримо про те, що Nehalem революціонізував архітектуру Core, але новий
процесор революціонізував платформу Intel.
З усіма поліпшенням, зробленими на даному етапі (інтегрований
контролер пам'яті, QPI), не дивно бачити, що зміни виконавчого ядра не такі
значні. Але повернення Hyper-Threading можна вважати серйозною новиною, та й
ряд невеликих оптимізацій теж повинні забезпечити помітний приріст
продуктивності.
2. Технічні характеристики процесорів Intel (Nehalem)
.1 Core i3
i3 (Clarkdale) - двоядерний процесор останнього покоління, призначений для настільних комп'ютерів початкового рівня. Вперше представлений 7 січня 2010 року. Встановлюється в роз'єм LGA1156. Виробляється за 32-нм технології.
Оснащений вбудованим двоканальним контролером оперативної пам'яті DDR3-1066/1333 з напругою до 1,6 В. Модулі, розраховані на більш високу напругу, не будуть працювати з цим чіпом і навіть можуть його пошкодити.
Забезпечений вбудованим контроллером PCI Express 2.0 x16, завдяки якому графічний прискорювач може підключатися безпосередньо до процесора. Для з'єднання з набором системної логіки застосовується шина DMI (Digital Media Interface) c пропускною спроможністю 2 Гбайт / с.
В процесори Core i3 вбудовано графічне ядро GMA HD з дванадцятьма конвеєрами і тактовою частотою 733 Мгц.
Базова тактова частота для всіх моделей Core i3 - 133 МГц, номінальні частоти досягаються застосуванням множників.
Сумісні набори системної логіки: Intel H55 Express, H57
Express, P55 Express, Q57 Express.
2.1.1 Основні технічні характеристики CORE I3
- Мікроархітектура Nehalem
- Два ядра
- Кеш-пам'ять L1 - 64 Кбайт (32 Кбайт для даних і 32 Кбайт для інструкцій) для кожного ядра
- Кеш-пам'ять L2 - 256 Кбайт для кожного ядра
- Вбудований двоканальний контролер оперативної пам'яті DDR3-1066/1333 МГц
- Вбудований контролер PCI Express 2.0 x16
- Вбудований графічний адаптер з тактовою частотою 733 МГц
- Підтримка технології віртуалізації VT
- Підтримка 64-бітних інструкцій Intel EM64T
- Підтримка технології Hyper-Threading
- Набір інструкцій SSE 4.2
- Набір інструкцій AES-NIS
- Антивірусна технологія Execute Disable Bit
- Технологія динамічної зміни частоти Enhanced SpeedStep
Таблиця 2.1.2 МОДЕЛЬНИЙ РЯД
|
Індекс |
Модель |
Частота, ГГц |
Ядер |
HT |
Видео |
L3 |
TDB, Вт |
Макс_T ° С |
Напруга, Вт |
|
SLBMQ |
I3-540 |
3,08 |
2 |
+ |
+ |
4Мб |
73 |
72,6 |
0,64-1,4 |
|
SLBLR |
I3-530 |
2,93 |
2 |
+ |
+ |
4Мб |
73 |
72,6 |
0,63-1,4 |
2.2 Core i5
i5 (Clarkdale або Lynnfield) - двох або чотирьохядерний процесор останнього покоління, призначений для настільних комп'ютерів середнього рівня. Вперше представлений 8 вересня 2009 року. Встановлюється в роз'єм LGA1156. Двоядерні Clarkdale проводиться по 32-нм технології, чотирьохядерні Lynnfield - по 45-нм технології.
Оснащений вбудованим двоканальним контролером оперативної пам'яті DDR3-1066/1333 з напругою до 1,6 В. Модулі, розраховані на більш високу напругу, не будуть працювати з цим чіпом і навіть можуть його пошкодити.
Забезпечений вбудованим контроллером PCI Express 2.0 x16, завдяки якому графічний прискорювач може підключатися безпосередньо до процесора. У моделях з вбудованим графічним ядром GMA HD до чіпу може підключатися одна відеокарта в режимі x16, в моделях без вбудованої графіки - дві відеокарти в режимі x8 кожна.
Для з'єднання з набором системної логіки застосовується шина DMI (Digital Media Interface) c пропускною спроможністю 2 Гбайт / с.
У двоядерних моделях (серія 6хх) вбудований графічний адаптер GMA HD і реалізована технологія Hyper-Threading, в чотирьохядерних (серія 7xx) графіки і Hyper-Threading немає. У моделях, номер яких закінчується на 1, тактова частота графіки становить 900 МГц, в моделях, номер яких закінчується на 0, графічне ядро працює на частоті 733 МГц.
У всіх Core i5 реалізована технологія автоматичного підвищення тактової частоти Turbo Boost в ресурсномістких завданнях.
Базова тактова частота для всіх моделей Core i5 - 133 МГц, номінальні частоти досягаються застосуванням множників.
Сумісні набори системної логіки: Intel H55 Express, H57 Express, P55 Express, Q57 Express.
.2.1 основні технічні характеристики Core i5
- мікроархітектура Nehalem
- Два або чотири ядра
- Кеш-пам'ять L1 - 64 Кбайт (32 Кбайт для даних і 32 Кбайт для інструкцій) для кожного ядра
- Кеш-пам'ять L2 - 256 Кбайт для кожного ядра
- Кеш-пам'ять L3 - 4 або 8 Мбайт, спільна для всіх ядер
- Вбудований двоканальний контролер оперативної пам'яті DDR3-1066/1333 МГц
- Вбудований контролер PCI Express 2.0 (одна лінія x16 або дві x8 в моделях без інтегрованої графіки)
- Вбудований графічний адаптер з тактовою частотою 733 або 900 МГц
- Підтримка технології віртуалізації VT
- Підтримка 64-бітних інструкцій Intel EM64T
- Підтримка технології Hyper-Threading в двоядерних моделях
- Підтримка технології Turbo Boost
- Набір інструкцій SSE 4.2
- Набір інструкцій AES-NIS
- Антивірусна технологія Execute Disable Bit
- Технологія динамічної зміни частоти
Enhanced SpeedStep
Таблиця 2.2.2 Модельный ряд
|
Індекс |
Модель |
Частота, ГГц |
TurboBoost |
Ядер |
HT |
L3 |
TDB, Вт |
Макс_T ° С |
Напруга, Вт |
|||||||||||
|
SLBLH |
I5-7505 |
2,40 |
3,2 |
4 |
- |
- |
8 |
82 |
76,7 |
0,65-1,4 |
||||||||||
|
SLBLC |
I5-750 |
2,66 |
3,2 |
4 |
- |
- |
8 |
95 |
72,7 |
0,65-1,4 |
||||||||||
|
SLBTM |
I5-680 |
3,6 |
3,86 |
2 |
+ |
+ |
4 |
73 |
н.д |
0,65-1,4 |
||||||||||
|
SLBLT |
I5-670 |
3,56 |
3,73 |
2 |
+ |
+ |
4 |
73 |
72,6 |
0,65-1,4 |
||||||||||
|
SLBNE |
I5-661 |
3,33 |
3,6 |
2 |
+ |
+ |
4 |
87 |
69,8 |
0,65-1,4 |
||||||||||
|
SLBLV |
I5-660 |
3,33 |
3,6 |
2 |
+ |
+ |
4 |
73 |
72,6 |
0,65-1,4 |
I5-650 |
3,20 |
3,46 |
2 |
+ |
+ |
4 |
73 |
72,6 |
0,65-1,4 |
2.3 Core i7
i7 (Bloomfield, Lynnfield або Gulftown) - чотирьох або шестиядерний процесор останнього покоління, призначений для настільних комп'ютерів вищого класу. Вперше представлений в листопаді 2008 року. Чотирьохядерні Bloomfield і Lynnfield проводиться по 45-нм технології, шестиядерні Lynnfield - по 32-нм технології.
Випускаються в двох модифікаціях: серія 9хх (для роз'єму LGA1366) з вбудованим трьохканальним контролером пам'яті і шиною QPI і серія 8xx (для роз'єму LGA1156) c двоканальним контролером пам'яті, вбудованим контролером PCI Express 2.0 і шиною DMI) Підтримується оперативна пам'ять DDR3-1066/1333 з напругою до 1,6 В. Модулі, розраховані на більш високу напругу, не будуть працювати з цим чіпом і навіть можуть його пошкодити.
Процесори для роз'єму LGA1366 оснащуються швидкісний шиною QPI, що працює на частоті 2,4 ГГц (до 4,8 Гбайт / с) в звичайних i7 і на частоті 3,2 ГГц (6,4 Гбайт / с) в модифікаціях Extreme (до них відносяться i7-965, i7-975 і i7-980X.
Чіпи для роз'єму LGA1156 забезпечені вбудованим контроллером PCI Express 2.0 x16, завдяки якому графічний прискорювач може підключатися безпосередньо до процесора. Для з'єднання з набором системної логіки тут застосовується шина DMI (Digital Media Interface) c пропускною спроможністю 2 Гбайт / с.
У всіх Core i7 реалізовані технологія автоматичного підвищення тактової частоти Turbo Boost в ресурсномістких завданнях, а також технологія Hyper-Threading.
Базова тактова частота для всіх моделей Core i7 - 133 МГц, номінальні частоти досягаються застосуванням множників. У модифікаціях Core i7 Extreme множник розблоковано, що дозволяє безперешкодно підвищувати тактову частоту процесора.
Сумісні набори системної логіки: серія 8xx - Intel H55 Express, H57 Express, P55 Express, Q57 Express, серія 9xx - Intel X58 Express.
.3.1 основні технічні характеристики Core i7
- Микроархитектура Nehalem
- Четыре или шесть ядер
- Кэш-память L1 - 64 Кбайт (32 Кбайт для данных и 32 Кбайт для инструкций) для каждого ядра
- Кэш-память L2 - 256 Кбайт для каждого ядра
- Кэш-память L3 - 8 или 12 Мбайт, общая для всех ядер
- Встроенный двухканальный (LGA1156) или трёхканальный (LGA1366) контроллер оперативной памяти DDR3-1066/1333 МГц
- Шина QPI, работающая на частоте 2,4 ГГц (4,8 Гбайт/с) или 3,2 ГГц (6,4 Гбайт/с) на моделях для LGA1366
- Шина DMI (2 Гбайта/с) на моделях для LGA1156
- Встроенный контроллер PCI Express 2.0 (одна линия x16 или две x8 в моделях без интегрированной графики) на моделях для LGA1156
- Поддержка технологии виртуализации VT
- Поддержка 64-битных инструкций Intel EM64T
- Поддержка технологии Hyper-Threading
- Поддержка технологии Turbo Boost
- Набор инструкций SSE 4.2
- Набор инструкций AES-NIS для модели i7-980X
- Антивирусная технология Execute Disable Bit
- Технология динамического изменения частоты Enhanced SpeedStep
Таблиця 2.3.2 модельний ряд
|
Індекс |
Модель |
Частота, ГГц |
Turbo Boost |
Ядер |
Розьем |
L3 |
TDB, Вт |
Макс_T ° С |
Напруга, Вт |
|
SLB |
I7-983X |
3,33 |
3,6 |
6 |
1366 |
12 |
130 |
67,9 |
0,8-1,375 |
|
SLB |
I7-975 |
3,33 |
3,6 |
4 |
1366 |
8 |
130 |
67,9 |
0,8-1,375 |
|
SLB |
I7-965 |
3,2 |
3,46 |
4 |
1366 |
130 |
67,9 |
0,8-1,375 |
|
|
SLB |
I7-960 |
3,20 |
3,46 |
4 |
1366 |
8 |
130 |
67,9 |
0,8-1,375 |
|
SLB |
I7-950 |
3,06 |
3,32 |
4 |
1366 |
8 |
130 |
67,9 |
0,8-1,375 |
|
SLB |
I7-940 |
2,93 |
3,2 |
4 |
1366 |
8 |
130 |
67,9 |
0,8-1,375 |
|
SLB |
I7-930 |
2,8 |
3,06 |
4 |
1366 |
8 |
130 |
67,9 |
0,8-1,375 |
|
SLB |
I7-920 |
2,66 |
2,93 |
4 |
1366 |
8 |
130 |
67,9 |
0,8-1,375 |
|
SLB |
I7-870 |
2,93 |
3,6 |
4 |
1156 |
8 |
95 |
72,7 |
0,64-1,4 |
|
SLB |
I7-860S |
2,53 |
3,46 |
4 |
1156 |
8 |
76,7 |
0,65-1,4 |
|
|
SLB |
I7-860 |
2,8 |
3,46 |
4 |
1156 |
8 |
95 |
72,7 |
0,65-1,4 |
3. Організація віртуальної пам’яті
.1 Технологія віртуалізації
Фірмова розробка компанії Intel, так само відома під ім'ям Апаратна віртуалізація, дозволяє запускати на одному фізичному комп'ютері (хості) декілька екземплярів операційних систем (гостьових ОС) в цілях забезпечення їх незалежності від апаратної платформи і емуляції декількох (віртуальних ) машин на одній фізичній. Нова операційна Windows 7 версії Professional / Ultimate завдяки підтримці VT дозволяє запускати програми Windows XP в спеціальному режимі сумісності.
.2 Організація віртуальної пам’яті
Глобальний підхід корпорації Intel до віртуалізації привів до створення декількох апаратних технологій підтримки на платформах, що спрощують віртуалізацію і роблять її більш надійною, а також нерідко дозволяють скоротити програмні витрати, пов'язані з віртуалізацією.
Вдосконалена технологія Intel ВІРТУАЛІЗАЦІЯ (Intel ВТ) передбачає апаратну підтримку управління таблицею сторінок, надаючи гостьової ОС більш простий доступ до апаратних засобів. При цьому скорочується число програмних запитів, перетворення яких диспетчером ВМ займає значні ресурси процесора.
.3 Важливість віртуалізації системи введення/виводу
Підхід до віртуалізації пристроїв введення/виводу, заснований на використання ПЗ, забезпечує гнучкість в плані введення/виводу і прозорості апаратного забезпечення. Програмна віртуалізація пристроїв введення/виводу не дозволяє контролювати або відслідковувати прямий доступ пристроїв введення/виводу до фізичної пам'яті, що призводить до виникнення проблем при ізоляції віртуальних машин і призначених для них пристроїв введення/виводу. Однак апаратна підтримка у поєднанні з системним програмним забезпеченням може надати необхідні кошти для ізоляції операцій прямого доступу до пам'яті.
Апаратна підтримка віртуалізації пристроїв введення/виводу дозволяє системному програмному забезпеченню захищено призначати певні пристрої введення / виводу безпосередньо для віртуальних машин. Пряме призначення з апаратною підтримкою дозволяє позбутися від рівня емуляції VMM, що дозволяє підвищити пропускну спроможність віртуальної машини. Коли з'являться пристрої, які зможуть розподіляти свої ресурси між декількома віртуальними машинами, функція прямого призначення буде ще більше розширена, оскільки з'явиться можливість призначати більше число віртуальних машин для одного пристрою.
Технологія Intel VT-d забезпечує необхідну апаратну підтримку, щоб зробити віртуалізацію пристроїв введення/виводу більш безпечною, простою і надійною.
.4 Опис технології віртуалізації ® Intel
Технологія Intel ® Virtualization Technology for Directed I / O (Intel ® VT-d) доповнює асортимент технологій віртуалізації Intel, що забезпечують апаратну підтримку рішень віртуалізації.
Апаратна підтримка Intel VT-d забезпечує можливість зміни адрес, що дозволяє контролювати і відслідковувати адреси DMA, а також дозволяє безпосередньо призначати пристрої введення / виводу під управлінням системного програмного забезпечення.