Pentium III Tualatin: история продолжается
Процессоры семейства Intel P6 долгое время были основой платформы персональных компьютеров. Родоначальник, 32-разрядный суперскалярный процессор Pentium Pro, появился в конце 1995 года. Он выпускался по 0.35 мкм технологии, состоял из 21, 36.5 или 68 млн. транзисторов, имел кэш второго уровня 256, 512 или 1024 Кб в одном корпусе с ядром, устанавливался в разъем Socket-8. За прошедшие шесть лет процессоры этого семейства сменили несколько ядер и стали в несколько раз компактнее, экономичнее, быстрее. Но рано или поздно любая технология исчерпает свой потенциал. Это случилось сегодня с процессорами Pentium-III: при существующей архитектуре дальнейшее увеличение тактовой частоты становится очень сложным делом, и, кроме того, медленная процессорная шина уже стала «узким местом» всей системы в целом. Поэтому Intel решила прервать жизненный цикл семейства Pentium-III и заменить его Pentium-4.
Это решение было принято в тот момент, когда следующее ядро из семейства P6 уже находилось в разработке. Полностью зачеркнуть результаты проделанной работы было бы неразумно, поэтому Intel принимает решение выпускать обновленные Pentium-III, но при этом сделать все для того, чтобы пользователю было выгоднее при очередном апгрейде переходить на Pentium-4. Процессоры на ядре Tualatin оказались не совместимыми со старыми материнскими платами и чипсетами, и к тому же они будут вдвое дороже Pentium-4 с аналогичной частотой.
В этой статье я расскажу о том, почему Tualatin не будут работать на уже выпущенных материнских платах, и постараюсь прояснить ситуацию с будущим платформы Socket-370, на которой Intel фактически уже поставила крест.
Отличия: ядро…
Самое главное отличие нового ядра Tualatin от прежнего Coppermine – в новой технологии производства. Использование 0.13 мкм с медными проводниками вместо 0.18 мкм с алюминиевыми позволило сократить площадь кристалла со 106 кв. мм до 81, а потребление энергии – с 33 Ватт (Coppermine 1 ГГц) до 29.9 (Tualatin 1.2 ГГц). Все остальное осталось без изменений: те же 16+16 Кб кэша первого уровня, те же конвейеры, регистры, шины и т.п. За исключением одной детали: Tualatin имеет дополнительный блок, названный Data Prefetch Logic. Он реализует механизм предвыборки данных, позволяющий загружать в кэш второго уровня данные с упреждением, т.е. до того, как они будут запрошены ядром процессора. Нечто подобное умеет делать Pentium-4, а также новый AMD Athlon-4 (Palomino). Однако если упомянутые процессоры способны использовать блок предвыборки для эффективной загрузки своих шин, то Pentium-III он не особенно помогает, так как его FSB и так имеет невысокую пропускную способность.
Кэш второго уровня у Tualatin будет таким же, как у Coppermine: 256-битная шина BSB, частота – как у ядра процессора, блочно-ассоциативный с восемью блоками, диапазоны хранимых данных пересекаются с кэшем первого уровня. Объем кэша L2: 128 Кб – Celeron, 256 Кб – настольный или мобильный Pentium-III, 512Кб – серверный вариант. Понятно, что тем самым Pentium-III будут разделены на три семейства: настольные, мобильные (Pentium-III-M) и серверные (Pentium-III-S).
Ядро Tualatin получит новый идентификатор CPUID – 6B1h. Это нужно знать на тот случай, если вам понадобится отличить его от предыдущих версий, не заглядывая внутрь компьютера.
… шина AGTL вместо AGTL+,..
Как известно, нынешние процессоры Pentium-III и Celeron используют системную шину AGTL+ (Assisted Gunning Transceiver Logic). Новые процессоры будут поддерживать другую шину – AGTL (без «плюса»). Основное различие между ними – в напряжении на сигнальных линиях, которое для AGTL составляет 1.25 В, а для AGTL+ – 1.5 В. Все выпущенные до этого чипсеты для процессоров Intel обеспечивают работу шины AGTL+, но не AGTL. Поэтому процессоры Tualatin не могут корректно работать на старых материнских платах, которые выдают напряжение на 20% выше необходимого (так как уровень напряжения, подаваемый на входы процессора, должен иметь разброс не более ±9%). Модернизированные чипсеты, о которых пойдет речь ниже, поддерживают оба типа системной шины, то есть являются универсальными и подходят как для Tualatin, так и для Coppermine.
… два тактовых сигнала вместо одного,..
Еще одно существенное отличие двух системных шин – способ задания тактовой частоты. AGTL+ использует только один стробирующий сигнал – BCLK. Именно по его фронту тактируется эта шина. AGTL работает с двумя сигналами – BCLK и инверсным BCLK#, рассматривая тактовый импульс как разность между этими сигналами. Процессор Pentium-III Tualatin способен автоматически определять активность сигнала #BCLK и принимать решение, какой из механизмов тактирования нужно использовать.
... с терминатором внутри,..
Шины AGTL+ и AGTL используют полевые транзисторы с открытым стоком, поэтому для их работы необходимо, чтобы на концах сигнальных линий были установлены оконечные сопротивления – терминаторы. Они также нужны для предотвращения отражения сигнала. В новых процессорах резисторы находятся внутри, в ядре, а не снаружи, на плате, как это было раньше. То есть процессорная шина начинается прямо из процессора, и устанавливать резисторы на плате нет необходимости. Следовательно, новые материнские платы, лишенные терминаторов, не смогут поддерживать старые процессоры.
…новая организация питания…
Процессор с ядром Tualatin предъявляет дополнительные требования к модулю питания VRM (Voltage Regulator Module). Как известно, этот модуль с заданной точностью обеспечивает напряжение, которое процессор сообщает ему посредством выставления нужной комбинации на своих выходах VIDx (или которое вы выставили перемычками или в BIOS Setup). Coppermine использовал четыре VID (VID0-VID3, 16 вариантов), задавая напряжение от 1.05 до 1.85 В с шагом в 0.05 В. Tualatin задействует пятый контакт – VID25mV, тем самым уменьшая шаг вдвое – до 0.025 В. В частности, оба настольных Pentium-III используют напряжение 1.425 В, которое VRM версии 8.4 не способен распознать и сгенерировать. Значит, для Tualatin нужен VRM 8.5, которым будут оснащаться все новые материнские платы.
Еще одно нововведение – сигнал VTT_PWRGD. Он нужен для блокировки процессора на некоторое время при включении системы, когда уровни напряжения на контактах VCC_core (питание процессора), VID и BSEL (выбор частоты процессорной шины) находятся в переходном состоянии и еще не установились.
…и корпус FC-PGA2.
Процессоры Pentium-III Tualatin будут упаковываться в новый корпус - FC-PGA2. Его отличие от прежнего, FC-PGA, состоит лишь в том, что контактная площадка кристалла накрыта металлической пластиной – рассеивателем (Integrated Heat Spreader, IHS). Нечто подобное использовалось в первых процессорах Pentium. Pentium-4 тоже имеет рассеиватель тепла аналогичной конструкции. Необходимость таких мер очевидна: площадь ядра с переходом на 0.13 мкм стала еще меньше, поэтому обеспечить хороший контакт радиатора и процессора без дополнительных мер практически невозможно. AMD, например, прикрепляет к своим процессорам резиновые «ножки», которые препятствуют перекосу кулера, хотя это никак не защищает хрупкую оболочку кристалла. Зато IHS решает две проблемы – защищает ядро и механически, и термически.
Новые чипсеты
Как я уже упоминал, процессоры с ядром Tualatin не будут запускаться на старых материнских платах. Для их поддержки потребуется не только доработать модуль VRM, но и модернизировать чипсет. Все разработчики чипсетов уже начали производство и/или поставки новых версий чипсетов:
- Intel – i815EP step “B” (настольные процессоры), i830M, i830MP, i830MG (мобильные процессоры);
- VIA – Apollo Pro133T (память SDRAM), Pro266T (память DDR SDRAM), PM133T (встроенное видео ProSavage), PLE133T (встроенное видео Trident Blade3D);
- SIS – SIS633T (память SDRAM), SIS635T (память DDR SDRAM);
- ALi – Aladdin Pro 5T (поддержка DDR SDRAM).
Все они поддерживают и старые процессоры, из-за чего процессорные разъемы соответствующих материнских плат называют “Universal FC-PGA” или “FC-PGA (U)”. Поэтому если вы собираетесь покупать компьютер или материнскую плату с процессором Pentium-III либо Celeron, заранее позаботьтесь о том, чтобы в будущем можно было поставить процессор Tualatin. Например, я могу порекомендовать следующие уже доступные платы на чипсете i815EP-B: Gigabyte 6OXET, ASUS TUSL2-C, Micro-Star 815EPT-Pro, ABIT ST6.
Судьба Socket-370
На мой взгляд, Intel специально сделала новый процессор несовместимым с прежними чипсетами. Платформа Socket-370 не должна конкурировать с Socket-478 (Pentium-4). Как известно, для перехода на Pentium-4 нужно сменить не только процессор, но и материнскую плату, корпус или блок питания и кулер, что, безусловно, может отпугнуть многих покупателей. Поэтому Intel не оставила пользователям выбора: замена Coppermine на Tualatin потребует таких же, если не больших затрат, поэтому выбор Pentium-4 становится логичным и обоснованным решением.
Эту мысль косвенно подтверждает информация о планах по выпуску процессоров Tualatin. Их будет всего два: Pentium-III 1.13A и Pentium-III 1.2. Процессоры с более высокими частотами не предвидятся. По крайней мере, с названием Pentium-III. Будут Celeron’ы, но у них либо обрежут половину кэша, либо понизят до 100 МГц частоту шины. Либо и то, и другое, но будем надеяться, что этого не произойдет, иначе покупать Celeron будет бессмысленно.
К концу года место нынешних Pentium-III должны занять Pentium-4, а Socket-370 останется для дешевых Celeron, да и то только до появления «урезанных» версий Pentium-4. Впрочем, тут может возникнуть ситуация, подобная той, что была при переходе от Socket-7 к Slot-1: дело продолжат сторонние фирмы. В частности, VIA имеет далеко идущие планы по выпуску процессоров, совместимых с Tualatin. Так, обновленный C3 (бывший Cyrix-III) на ядре Ezra-T будет работать на частотах до 1 ГГц и стоить примерно столько же, сколько новый Celeron. За ним последует C4 (ядро C5X Nehemiah), полностью переработанный процессор с современной архитектурой и кэшем приличного объема (128+256 Кб), который (будем надеяться) продлит жизнь устаревшей платформе.
За подробностями обращайтесь к официальному datasheet Pentium-III “Tualatin”
