پنتيوم

[آبجی]

نسل پنجم پردازنده های شرکت اينتل دارد به آرامی به پايان خود نزديك می شود!
پنتيوم که در سال 1993 پس از پردازنده های 486 به بازار معرفی شد در ابتدا قرار بود 586 نام بگيرد ولی به دليل اينكه از نظر حقوقی ثبت اعداد به عنوان نام تجاری ممکن نيست و اينتل نمي خواست رقبا بتوانند نام گذاری مشابهی برای محصولات خود داشته باشند نام آن را به پنتيوم تغيير داد. (که اين کار موجب شد رقيب بزرگ اينتل يعني AMD نام محصولات خود را به K5,K6 و Athlon تغيير دهد).
مهم ترين تغيير پنتيوم نسبت به 486 شامل معماری ابر اسکالار -Superscalar- (که به پردازنده اجازه می دهد در يك چرخه بيش از يك دستور العمل را اجرا کند)، باند 64 بيتي اطلاعات و مجموعه دستور العمل های MMX بود. پنتيوم عملا سالهاست که تنها پردازنده CISC مطرح جهان است و اين در حالی است که تمامی رقبای آن يعني Sparc , Mips , Alpha , PowerPC از معماری مدرن تر RISC استفاده می کنند
البته پنتيوم های مدرن نيز در هسته اصلی خود دستور العمل ها را از CISC به RISC تبديل می کنند. پنتيوم نقطه ضعف های ديگري نيز نسبت به رقبای خود دارد که از جمله مي توان مصرف بالا، توليد حرارت زياد، استفاده از دستورالعمل های 32 بيتي (رقبا همگی 64 بيتي هستند) و نياز به فرکانس بالا برای رقابت با ساير پردازنده های هم نسل خود را نام برد.
اين که پنتيوم به سرعت به پايان زندگی خود نزديك می شود کاملا قابل پيش بيني بود. در واقع سالهاست که اينتل پردازنده های مدرن 64 بيتي خود به نام ايتانيوم را به عنوان جايگزين پنتيوم و برادر پرقدرت تر آن یعنی -Xeon- را به مشتريان پيشنهاد می کند. پس اين سوال به ذهن مي رسد که خوب پس حالا که مردم به زودی پنتيوم های خود را به ايتانيوم ارتقا خواهند داد و همه چيز به خوبی تمام خواهد شد چه جای نگرانی است ؟
پاسخ خيلي ساده است:
اگر به اطراف خود نگاه كنيد هيچ اثری از پردازنده های ايتانيوم نمي بينيد. در واقع فروش ايتانيوم نیز همانند قدرت محاسباتی و بازده آن بسيار پايين تر از سطح انتظار بوده است. پروژه ايتانيوم از زمان تولد تا به حال دچار مشکلات زيادي بوده به شکلی که اگر اينتل ايتانيوم را هم رها کند جای تعجب زيادي نخواهد بود. سوای فروش ضعيف و قدرت پردازش ناکافی نه تنها در مقايسه با رقبای مانند Ultra Sparc و PowerPC، حتی در برابر محصولات خود شرکت ی Pentium IV و Xeon نيز قابل قبول نبوده است،
اينتل اولين ضربه را از رقيب هوشمند خود؛ يعني AMD ؛ زمانی خورد که مجبور شد معماری 64 بيتي خود را رها کند و پردازنده هايش را با معماری موسوم به AMD64, Advanced Micro Devices بسازد. در اين مورد خاص کلک هميشگي گمراه کردن مردم و رسانه ها با نامگذاری های پيچيده نيز موثر نبود. مانند آنچه که در ماجرای پردازنده های Pentium M و Centrino اتفاق افتاد و باعث شد بيشتر مردم فکر کنند سنتريو يك پردازنده است. البته امروزه عموم جامعه IT می دانند که معماری EM64T اينتل درواقع همان AMD64 ای.ام.دی است که نامش عوض شده تا کسی متوجه نشود که اينتل دارد عملا از تکنولوژی شرکت رقيب اش درس می گيرد.

ضربه دوم کاری به پردازنده ايتانيوم شکست فروش آن در بازار ايستگاه های کاری بود و اين در زمانی اتفاق افتاد که HP ايستگاه های کاری ايتانيوم خود را از بازار خارج کرد. (برای اينكه متوجه عمق فاجعه شويد توجه شما را به این نکته جلب می کنم که 90 در صد فروش ايتانيوم متعلق به HP بود) شکست های پی در پی ايتانيوم در برابر موفقيت های پی در پی AMD که عملا از زمانی که پردازنده های Athlon را وارد بازار کرده تا به حال تغيير استراتژی خاصی نداشته بسيار قابل توجه است خصوصا اگر "نقشه راه" پردازنده های پنتيوم را نگاه كنيد تا متوجه شويد اينتل چند بار در معماری پردازنده های خود تغيير عقيده داده است:

استراتژی اول اينتل :

از Pentium Pro به Pentium III به Pentium M (مي توان آن رامسير Centrino نام گذاری کرد).

اين مسير پردازنده های خنک، با فرکانس پايين و کم مصرف اينتل است. (توجه كنيد که چطور اينتل دارد پردازنده های سرور و LapTop خود را يكي می کند.)

استراتژی دوم اينتل:

از 386 به 486 به Pentium I و II به Pentium IV (که می توان آن را مسير Pentium IV نام گذاری کرد).

اين مسير پردازنده های پر مصرف، گرم و با فرکانس های بالا اينتل است که با رسيدن به سقف 4GHZ از رده خارج خواهد شد.

استراتژی سوم اينتل:
ايتانيوم 1، ايتانيوم 2، ايتانيوم 3

خلاصه اينكه پردازنده های مربوط به استراتژی 2 به بن بست فنی رسيده اند و عملا PentiumV يا Pentium IV بالای 4 گيگا هرتزي ديگر به بازار نخواهد آمد و يااگر بيايد تنها نام تجاری آن پنتيوم است. استراتژی 3 اينتل ، که پر خرج ترين پروژه تاريخ IT پس از پروژه (موفق) IBM 360 است بسيار به کندی پيش می رود. (منتقدان پروژه ايتانيوم را "ايتانيك" نام گذاری کرده اند) و عملا چيزي که باقی می ماند استراتژی فعلی اينتل يعني سنتريو است که قطعا در برابر رقبايي مانند Ultra Sparc، Aptron و PowerPC حرفی برای گفتن ندارد.


پس در آينده بايد چه پردازنده ای بخريم ؟

پردازنده های ايتانيوم به دليل ساختار 64 بيتي شان توانايي اجرای نرم افزار های 32 بيتي فعلی را به صورت مستقيم ندارند و تنها راه اجرای برنامه مورد نياز شما بر روی اين پردازنده آن است که صبر كنيد تا نسخه 64 بيتي آن نوشته شود (مثلا PhotoShop 64 بيتي به بازار بيايد) يا اينكه از نرم افزار های شبيه ساز استفاده كنيد.
خوب چون آمدن نسخه های 64 بيتی نرم افزار ها مدت زيادي به طول خواهد انجاميد پس بايد به سراغ شبيه سازی برويم. هر شبيه سازی موجب افت بازده پردازنده خواهد شد، محققان اعلام کرده اند ايتانيوم با نرم افزار شبيه سازی شده هم سرعت يك پردازنده Xeon با سرعت مشابه خواهد بود. در حالی که اين موضوع برای محققان ممکن است هيجان انگيز باشد، قطعا شما علاقه ای نداريد که پول خود را برای پردازنده ای بسيار مدرن خرج كنيد و سپس سرعت آن را با شبيه سازی پايين بياوريد. اين مانند خريدن يك پورشه و تبديل آن بازدن كليد به فولکس واگن است چون فرضا برای پورشه شما هنوز جاده ای ساخته نشده است.

يك نکته کوچک قابل ذکر ديگر درباره ايتانيوم سخت افزار آن است، تمام کسانی که با سيستم عمل ويندوز تجربه کاری دارند به خوبی به خاطر می آورند که مهاجرت از پردازنده های 16 بيتي اينتل به پردازنده های 32 بيتي چه ضرر های جبران نا پذيري از نظر مالی و زمانی برای مديران شبکه به ارمغان آورد. حالا خودتان را تصور كنيد که در حال جستجو برای درايور 64 بيتي برای کارت گرافيك يا کارت صوتی تايواني كامپيوتر خود هستيد تا بفهميد چرا هيچكس علاقه اي با ايتانيوم نشان نمي دهد .

حالا شما خواهيد گفت که اين استراتژی کند مهاجرت به ايتانيوم چيز جديدي نيست و اينتل و مايكروسافت همانطور که توانسته اند بخش اعظم بازار IT را ده ها سال عقب مانده تر از بقيه بخش های بازار نگه دارند اين بار هم می توانند با يك استراتژی 20 ساله به آرامی سخت افزار و نرم افزار 64 بيتي را به جامعه IT بفروشند. متاسفانه يا خوشبختانه اين گزينه نيز ديگر شنيدني نيست، به دليل اينكه اين بار رقباي اينتل و مايكروسافت نه بر روی PlatForm های بسته و کوچک خود مانند MAC، Digital، SGI ، بلکه در بازار x86 و ويندوز در حال رقابت سخت با اينتل و مايكرو سافت هستند.( يعني مردم نيازي ندارند برای نسخه 64 بيتي ويندوز يا پردازنده بعدی اينتل صبر کنند و می توانند به جای آنها از پردازنده های اپترون يا از Linux ، MAC OS يا Solaris استفاده کنند).

بيشترين خطر بازار اينتل را زمانی تهديد می کند که "سوخت" پردازنده های كلاسيك پنتيوم به پايان برسد در حالی که از پردازنده های جديد تر 64 بيتي هنوز خبری نيست. اينجا دقيقاً جاييست که فرصت مجال به پردازنده هاي رقيب يعني Aptron می دهد که در عين 64 بيت بودن می توانند بدون شبيه سازی نرم افزار های 32 بيتي موجود را استفاده کنند. اينتل اين روز ها در تدارک تولید پردازنده ای از خانواده xeon است که دارای امکان پشتيباني 64/32 بيتي به طور همزمان می باشد و اين می تواند حضور اينتل را در بازاری که خودش 30 سال پيش به وجود آورد دوباره معنی دار کند.


دو شرکت بسيار معروف توليد كننده ی CPU هستند که دنيا را به تصرف در آورده اند. البته شرکت های ديگري همچون IBM نيز هستند که در تولد CPU و LAP TOP شرکت دارند.شرکت اينتل ابتدا پردازنده ی Pentium I يا همان Pentium را توليد کرد (هم زمان با ورود ويندوزهاي 1 و 2) و بعد با سرعتی بهتر و بالاتر Pentium II را وارد بازار کرد. اينتل تا Pentium II 500 پيش رفت و تصميم به ساخت پردازنده ی Pentium III با كيفيت بالاتر کرد.
هم زمان با اين تراشه، AMD دست به کار شد و محصول Athlon را وارد بازار کرد که با Pentium III مقابله می کرد. اين دو شرکت با هم بسيار رقابت کردند. طوری که اينتل برای توليد تراشه های 1200 به بالا از پردازنده ی ديگر به نام Pentium IV استفاده کرد که بسيار سرعت بالايي داشت. AMD هم بيكار نماند و پردازنده ی Athlon XP را روانه ی بازار کرد. خيلي ها طرفدار اينتل و خيلي ها طرفدار AMD هستند و به راستی نمی توان گفت که کدام بهترند. چون همين که Intel پردازنده ای جديد می دهد AMD دست به کار شده و بالاتر آن را می دهد. و همين طور آن ها در حال رقابتند. هر دو شرکت محصولی را که از تراشه ی Pentium III و Athelon قوی تر و از Pentium IV و Athelon XP ضعيف تر باشد را برای کسانی که توانايي خريد تراشه های خيلي بالا را ندارد ارائه می کنند. اين محصول در اينتل، Celeron و در AMD نيز، Duron ناميده می شود که اين دو نيز در جای خود در حال رقابتند

[آبجی]

pentium Pro
پردازنده پنتيوم پرو كه در سال 1995 ارائه شد، يكي از قويترين پردازنده هاي اينتل در زمان خود بود كه براي استفاده در كامپيوتر هاي سرور كه به حجم محاسبات زيادي نياز داشت، طراحي شده بود. تعداد ترانزيستور هاي اين پردازنده از حدود 3 ميليون ترانزيستوري كه در پردازنده هاي پنتيوم قبلي مورد استفاده قرار گرفته بود، به حدود 5.5 ميليون ترانزيستور افزايش يافت.
در واقع اواخر سال 1995 يكي از مقاطع حساس شركت اينتل بود. بحث ها حاكي از اين بود كه مجموعه دستور العمل هاي X86 اينتل با طول متغير و اجراي ترتيبي شان كه ناشي از طراحي CISC آنها بود، راهي براي پيشرفت ندارند. ضمن اينكه در همان زمان، شركتهاي MOTOROLA، IBM و APPLE كه از غولهاي بزرگ كامپيوتري دنيا هستند، پردازنده بسيار قوي POWER PC را به بازار عرضه كردند كه با ساختار RISC خود قابليت هاي بسيار بيشتري از پردازنده هاي پنتيوم اينتل داشت. به همين دليل، اينتل در پردازنده پنتيوم پرو، با استفاده از تكنيك هاي جديد، طراحي خود را بهبود بخشيد.
براي از بين بردن محدوديت هاي CISC اينتل ابتدا Pipe Lining پنج مرحله اي پنتيوم را به دوازده مرحله افزايش داد. ضمن اينكه اينتل در اين پردازنده، از ويژگي جديد تخمين انشعاب (Branch Prediction) براي اولين بار استفاده كرد كه در طراحي پردازنده هاي بعدي نيز اين ايده مورد استفاده قرار گرفت. همچنين اينتل براي اولين بار در اين پردازنده از ساختار RISC-CISC استفاده كرد. اين پردازنده داراي يك بلوك Decode (رمز گشا) در ابتداي Pipeline بود كه دستورالعمل هاي پيچيده X86 را به يك سري دستورالعمل هاي كوچك تبديل مي كرد و اين دستورالعمل هاي كوچك، مي توانستند سريعتر اجرا شوند.
ممكن است اين سؤال بيايد كه چرا اينتل به جاي قرار دادن يك هسته سريع RISC در داخل يك رابط CISC، به طور كامل از مجموعه دستورالعمل هاي RISC استفاده نكرد. پاسخ اين سؤال، مساله سازگاري با پردازنده هاي قبلي است. موفقيت بسيار بزرگ اينتل در بازار، به علت ميليون ها برنامه اي است كه با استفاده از مجموعه دستور العمل هاي 80X86 نوشته شده است و اگر پردازنده جديد اينتل مي خواست با اين مجموعه دستورالعمل هاي CISC سازگار نباشد، در مقابل پردازنده هاي قدرتمندي مثل Power Pc، حرفي براي گفتن نداشت. اما با اين روش و ايجاد سازگاري ميان يك هسته CISC و دستورالعمل هاي RISC، پردازنده پنتيوم پرو هم مي توانست از كارايي مربوط به طراحي RISC بهره گيرد و هم از نرم افزار هاي تحت DOS استفاده كند.
شركتهاي رقيب اينتل مانند AMD و Cyrix نيز در طراحي پردازنده هاي بعدي خود از همين ايده استفاده كردند. يكي ديگر از عوامل كليدي كارايي بسيار بالاي پردازنده پنتيوم پرو كه نام تجاري آن P6 مي باشد، عدم اجراي متوالي دستورات است كه يكي از نقايص طراحي CISC بود.
پنتيوم پرو داراي ابعاد بزرگتر و تعداد پين بيشتري نسبت به پردازنده هاي پنتيوم قبلي بود. زيرا هم تعداد ترانزيستور ها افزايش يافته بود و هم حافظه Cache ثانويه كه معمولاً روي مادر برد قرار داده مي شد، به داخل پردازنده منتقل شد. البته حافظه Cache اوليه كه L1 Cache ناميده مي شد و مقدار آن كمتر بود، قبلاً نيز در پردازنده پنتيوم به كار مي رفت، اما حافظه Cache ثانويه كه L2 Cache ناميده مي شد، بسيار بزرگتر بود. مثلاً در پردازنده پنتيوم پرو كه در سال 1995 ارايه شد، مقدار اين حافظه تا 512 KB رسيد. يك حافظه Cache ثانويه 512 KB، حدوداً از 31 ميليون ترنزيستور استفاده مي كرد كه باعث افزايش حجم و تعداد پين هاي CPU مي شد. استفاده از اين حافظه هاي Cache ثانويه داخلي، باعث شد كه پردازنده هاي پرو 180 و 200 مگا هرتزي، داراي سرعتي معادل 3 برابر سرعت پردازنده هاي پنتيوم مشابه خود باشند.
هر چند پردازنده پنتيوم پرو قابليتهاي فني بسيار زيادي داشت، اما معماري آن به طور خاص براي برنامه هاي 32 بيتي طراحي و بهينه سازي شده بود و در نتيجه براي استفاده در ويندوز NT، بسيار مناسب بود. ضمن اينكه اينتل اين امكان را فراهم كرده بود كه بتوان به طور هم زمان از چندين پردازنده پنتيوم پرو استفاده كرد. اما پنتيوم پرو نمي توانست كد 16 بيتي را با همان كارايي پردازش كند و در نتيجه كارايي اين پردازنده تحت DOS و ويندوز 95، چندان بالا نبود. همچنين ساخت حافظه Cache ثانويه در داخل پردازنده بسيار مشكل بود و در نتيجه عرضه اين پردازنده ها به بازار، با كندي و محدوديت صورت گرفت و اين امر قيمت آن را بالاتر مي برد. در ضمن وجود يك حافظه Cache بزرگ، افزايش هر چه بيشتر سرعت كلاك را دشوار مي ساخت. به همين دليل، پردازنده پنتيوم پرو براي همه كاربرد ها مناسب نبود و بيشتر براي سرور ها و كاربرد هاي حرفه اي به كار مي رفت به همين دليل در اين زمان شركتهاي AMD و Cyrix به عنوان رقباي بسيار جديد براي شركت اينتل مطرح شدند و در واقع پردازنده هاي پنتيوم 2 اينتل بود كه بار ديگر موقعيت اينتل را در بازار تثبيت كرد.

[آبجی]

پنتيوم II

پردازنده پنتيوم II كه در سال 1997 به بازار عرضه گرديد باعث شد، كه اينتل بار ديگر از رقباي نزديك خود يعني شركتهاي AMD و Cyrix، فاصله بگيرد. كمپاني اينتل در طراحي پنتيوم II، از تمام تجارب قبلي در طراحي پردازنده هاي پنتيوم پرو و پنتيوم MMX استفاده كرد.
پنتيوم II از هسته RISC و روش اجراي غير متوالي دستورالعملها در پنتيوم پرو استفاده كرد و در كنار آن قابليتهاي MMX پردازنده هاي پنتيوم MMX را نيز بكار گرفت. ضمن اينكه حافظه Cache اوليه مربوط به داده ها و دستورالعملها نيز دو برابر شد و مجموع آنها به 32KB رسيد. در نتيجه اين تغييرات سرعت پردازنده هاي پنتيوم II بنحو چشمگيري افزايش يافت.
پردازنده پنتيوم II، برخلاف پردازنده پنتيوم پرو كه با ولتاژ 3.3V كار مي كرد، با ولتاژ 2.8V كار مي كرد و بهمين دليل ضمن افزايش سرعت Clock، توان كمتري نيز مصرف مي كرد.
همانطور كه اشاره شد، ايده استفاده از حافظه Cache ثانويه داخلي، كماكان مورد استفاده قرار گرفت. اينتل از يك طرح كارتريجي به عنوان بسته بندي پنتيوم II استفاده كرد كه در آن، پردازنده، حافظه Cache ثانويه و فن CPU همه به صورت يك Package در آمدند. اين طرح رابط اتصال تك لبه يا SEC ناميده مي شود. اين كارتريج به طور عمودي بر روي اسلات Socket 1 مادربردهاي پنتيوم II، جاي ميگيرد. در داخل اين كارتريج تك لبه، حافظه Cache ثانويه جدا از پردازنده قرار گرفته و با يك گذرگاه مخصوص كه با نصف سرعت CPU كار مي كند، به CPU متصل مي شود. اينتل اين طراحي ويژه را استفاده از دو گذرگاه مجزا يا DIB ناميده است.
اينتل با طراحي كارتريج تك لب، سه هدف را مد نظر داشت:
1- با جدا شدن حافظه Cache ثانويه از پردازنده، هم هزينه ي ساخت آن پايين مي آمد و هم امكان افزايش هر چه بيشتر سرعت CPU فراهم مي آمد.
2- حافظه Cache ثانويه، هر چند در داخل خود پردازنده نبود، اما با گذرگاهي اختصاصي كه از گذرگاه مادربرد بسيار سريع تر بود، به CPU متصل مي شد.
3- اسلات Socket 1، اسلات اختصاصي اينتل است و انحصار ثبت (Trade mark) آن را دارد. بدين ترتيب، رقبایی همچون AMD و Cyrix كه فاصله خود را با اينتل بسيار كم كرده بودند، نمي توانستند پردازنده هائي سازگار با پردازنده پنتيوم II به بازار عرضه كنند. ساختار مدلهاي Slot 1 اين پردازنده ها، كاملاً مشابه پردازنده هاي قبلي پنتيوم II بود. بعداً مدلهاي Slot 2 اين پردازنده كه براي كامپيوترهاي سرور طراحي شده بودند، به بازار عرضه شدند و قيمت آنها بطور قابل ملاحظه اي بيشتر از پردازنده هاي Slot 1 بود.
در سال 1998، اينتل پردازنده هاي پنتيوم II مدل XEON را نيز به بازار عرضه كرد كه همانند پنتيوم پرو، براي سرور ها و كاربرد هاي حرفه اي طراحي شده بودند. حجم اين پردازنده تقريباً دو برابر يك پردازنده پنتيوم معمولي و قيمت آن بطور قابل ملاحظه اي بيشتر از پردازنده هاي پنتيوم II معمولي بود.