ทิ้งทวนศตวรรษที่ 20

Intel Pentium !!! ( Coppermine )

Intel ได้ปล่อยตัว CPU Pentium !!! รุ่นใหม่ ที่เรียกว่า Pentium !!! Coppermine โดยมีการปรับปรุงสถาปัตยกรรมภายในอีกไม่ใช่น้อย เพื่อเป็นการแก้ตัวจากการที่รีบปล่อย Pentium !!! Katmai มากเกินไป จนทำให้ Katmai ที่ออกมา ผิดจาก Spec ที่เคยกล่าวไว้บ้างพอสมควร จุดเด่นต่างๆ ของ Pentium !!! ที่ใช้เทคโนโลยีการผลิตแบบ 0.18 ไมครอน ( หรือ Coppermine Core ) ก็มีดังนี้
ลดขนาดของช่องทางการเชื่อมต่อระหว่างทรานซิสเตอร์ภายในให้น้อยลง ทำให้ติดต่อกันได้เร็วขึ้น
ใช้ Fluorine-Doped SiO2 ( SiOF ) เป็นขั้วไฟฟ้า Dielectric ทำให้มีความเร็วในการทำงานที่ดีขึ้น
มีชั้นโลหะมากขึ้น สำหรับส่งผ่านข้อมูลจำนวนมากๆ ช่วยส่งผลให้ Interface ของ Cache ระดับ 2 ที่อยู่บน CPU สามารถทำงานด้วยความเร็วเดียวกันกับ CPU
ทำงานด้วยศักย์ไฟฟ้าต่ำลง คือลดลงมาอยู่ในระดับ 1.1 - 1.7 Volt
กินไฟต่ำ ( ใช้พลังงานไฟฟ้าต่ำ ) ทำให้เกิดความร้อนน้อย
ขนาดของแผ่น Die ลดลงจาก 128 ตารางมิลลิเมตร ( Katmai Core ) เหลือเพียง 106 ตารางมิลลิเมตร แต่บรรจุทรานซิสเตอร์ได้มากขึ้นเป็น 28.1 ล้านตัว
มี Cache ระดับ 2 ที่อยู่บนตัว CPU ขนาด 256 KB ( Integrated On-Die L2 Cache )
6 Metal Layer Process เทคโนโลยีใหม่ๆ ที่เป็นอาวุธลับอีก 2 ชิ้น ที่ทาง Intel กล่าวว่า จะช่วยให้ Pentium !!! ที่ใช้ เทคโนโลยีการผลิต 0.18 ไมครอนนี้ ให้ประสิทธิภาพเหนือกว่า Katmai Core เดิม ในทุกๆด้าน ถึง 20% เมื่อเทียบกันที่ความเร็วของสัญญาณนาฬิกาที่เท่ากันที่ 600 MHz ก็คือ Advanced Transfer Cache ( ATC ) และ Advanced System Buffering ( ASB ) ซึ่งจากเทคโนโลยีใหม่ที่เพิ่มขึ้นมาอีก 2 อย่างนี้ ทาง Intel ก็ได้อ้างว่า มันจะทำให้ Pentium !!! ที่ใช้ Coppermine Core มีประสิทธิภาพที่เหนือกว่า Katmai Core อยู่ถึง 20% นอกจากนี้ ทาง Intel ยังได้เผยบรรจุภัณฑ์แบบใหม่ของ Pentium !!! คือ FC-PGA หรือ Flip-Chip Pin Grid Array ซึ่งสามารถใช้ Plug เข้ากลับ Socket แบบ 370 pin ได้อีกด้วย โดยให้ความเห็นว่า เป็นการลดขนาดของ CPU เพื่อให้ต่อๆไป ผู้ผลิต PC สามารถออกแบบ Case หรือเครื่องคอมพิวเตอร์ให้มีรูปทรงกระทัดรัด หรือ แปลกใหม่ได้ง่ายขึ้น จากการที่ CPU Pentium !!! รุ่นใหม่ที่เปิดตัวขึ้นมานี้ บางรุ่น ก็มีระดับความเร็วที่เท่ากับรุ่นเดิม ( Katmai ) ซึ่งก็อาจสร้างความสับสนให้กับทั้งผู้ซื้อ และ ผู้ขายได้ ดังนั้นทาง Intel จึงได้กำหนดให้ใช้ตัวอักษร E และ B กำกับไว้หลังตัวเลขแสดงความเร็วเพื่อบ่งบอกถึงคุณสมบัติเหล่านี้ ดังนี้
ตัวอักษร E หมายถึง CPU Pentium !!! ที่ใช้เทคโนโลยีในการผลิตแบบ 0.18 ไมครอน และมี Cache ระดับ 2 อยู่บน Die เดียวกันกับ CPU ทำงานด้วยความเร็วเท่ากันกับ CPU ( ซึ่งก็รวมถึงมี Advance Transfer Cache ด้วย )
ตัวอักษร B หมายถึง CPU Pentium !!! รุ่นที่ใช้ FSB เป็น 133 MHz เพราะฉะนั้นรุ่นที่มีทั้งตัว E และ ตัว B ก็จะหมายถึง CPU Pentium !!! Coppermine ที่ใช้เทคโนโลยีการผลิตแบบ 0.18 มี On-Die Full Speed L2 Cache และใช้ FSB 133 MHz ส่วนรุ่นที่มีความเร็วมากกว่า 650 MHz ขึ้นไป จะใช้การผลิตแบบ 0.18 ไมครอน มี On-Die Full Speed L2 Cache และมี FSB 133 MHz ทั้งหมด ดังนั้นจึงไม่จำเป็น ต้องมีตัวอักษร E หรือ B กำกับไว้ AMD Athlon ( K7 )
ความพยายามของ AMD ที่พยายามจะหนีให้พ้นจากเรื่องที่ถูกมองว่ามีเทคโนโลยีตามหลัง Intel อยู่เสมอ ดูเหมือนจะถึงจุดสิ้นสุดแล้ว เมื่อทาง AMD ได้เปิดตัว CPU ตระกูลใหม่ สายพันธุ์ที่ 7 ของตน ที่ชื่อว่า Athlon โดยสลัดคราบสถาปัตยกรรมเดิมที่มีมาจนถึงรุ่นที่ 6 จนหมดสิ้น เหลือไว้เพียงชุดคำสั่ง 3DNow! เท่านั้น ที่ยังคงมีอยู่ แต่ก็ได้มีการปรับปรุง และเพิ่มเติมชุดคำสั่งนี้ใหม่ เรียกว่า เป็น Enhance 3DNow! โดยสถาปัตยกรรมหลักคร่าวๆ ของ Athlon เป็นดังนี้
เป็น Superpipeline 9 สาย
เป็นส่วนของหน่วยประมวลผลทางทศนิยม ที่เป็นแบบ Out-Of-Order และ Superscalar 3 สาย
เป็นส่วนของหน่วยประมวลผลเลขจำนวนเต็ม ที่เป็นแบบ Out-Of-Order และ Superscalar 3 สาย
เป็นส่วนของหน่วยคำนวนหาตำแหน่งสำหรับการประมวลผลอีก 3 สาย
ชุดคำสั่ง Enhanced 3DNow! ที่รวมเอาชุดคำสั่งเดิม 21 คำสั่ง และอีก 19 คำสั่งสำหรับการจัดการด้าน Cache และ ช่วยในการประมวลผลเลขจำนวนเต็ม และอีก 5 คำสั่งสำหรับการประมวลผลด้าน DSP ( Digital Singal Processing )
ใช้ Alpha EV6 Bus ที่ความเร็ว 200 MHz โดย EV6 Bus นี้ใช้เทคโนโลยี DDR ( Double Data Rate ) ทำให้ มีความเร็ว MHz สูงกว่า FSB อยู่เท่าตัว
Cache ระดับ 1 ขนาด 128 K และมี Cache ระดับ 2 อยู่ใน Package เดียวกันกับ CPU ( แต่ไม่ได้อยู่บน Die เดียวกัน )
ใช้ Interface แบบ Slot A ในการ Plug เข้ากับ Mainboard
แผ่น Die มีขนาด 184 ตารางมิลลิเมตร ใช้เทคโนโลยีขนาด 0.25 ไมครอน และมีจำนวน Transistor 22 ล้านตัว
ใช้เทคโนโลยีการผลิตแบบ 6 Metal Layer AMD Athlon เป็น CPU ในรุ่นที่ 7 ของ AMD ซึ่งนับเป็นเจ้าแรก ที่เข้าสู่ยุคที่ 7 เพราะแม้ว่า Intel จะมี Pentium !!! Coppermine ออกมา แต่ก็ยังจัดว่าเป็นรุ่นที่ 6 อยู่ เรื่อง FPU ของ AMD ที่เคยด้อยกว่า Intel เพราะทาง AMD นั้นใช้ Low Latency FPU ในรุ่นก่อนๆ มารุ่นใหม่นี้ ทาง AMD ก็ได้หันมาใช้แบบ Pipeline แล้ว และได้ใช้ Pipeline สำหรับประมวลผลด้านทศนิยมถึง 3 สาย รวมถึงการเพิ่มขนาดของ Cache ระดับ 1 ถึง 128K เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพอีกด้วย

นอกจากนี้ ทาง AMD ยังได้เปิดโรงงานผลิตแห่งใหม่ที่ Dresden ที่เรียกว่าเป็น Fab 30 ( Fab = Fabrication เป็นลักษณะของโรงงานวิจัย และ ผลิต ส่วนเลข 30 หมายถึง AMD ได้ก่อตั้งมาเป็นเวลา 30 ปีแล้ว ซึ่งไม่ได้หมายถึงว่าเป็นโรงงานผลิตสาขาที่ 30 แต่อย่างใด ) ในไตรมาสสุดท้ายของปี 1999เพื่อ ใช้เป็นที่ผลิต และ พัฒนา Copper Athlon แล้วยังรวมไปถึงการค้นคว้าวิจัยในวงจรอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องอีกด้วย Fab 30 ที่ Dresden นี้ ตั้งอยู่บนพื้นที่ขนาด 75 เอเคอร์ ที่ทางเหนือของ Dresden ในรัฐ Saxony ประเทศเยอรมณี โดยจะใช้เป็นโรงงานผลิตหลักสำหรับ AMD Athlon ที่ใช้เทคโนโลยี HiP6L หรือก็คือเทคโนโลยี Copper ขนาด 0.18 ไมครอน ภายใต้ ข้อตกลงร่วมกับทาง Motorola และคาดว่าจะเริ่มทำการผลิต Copper Athlon เพื่อส่งออกสู่ท้องตลาด ในช่วงครึ่งหลังของปี 2000
เปรียบเทียบเทคโนโลยี 3DNow! ตัวใหม่ที่ใช้กับ Athlon กับ ชุดคำสั่ง Intel SSE
Functionality
Enhanced 3DNow!
SSE
Conclusion
SIMD floating point functionality
21
50
สำหรับเรื่องนี้ ทาง AMD อ้างว่า ตนนั้นเป็นผู้ริเริ่ม SIMD FPU เป็นเจ้าแรก โดยเทคโนโลยีด้านนี้ของทาง AMD และ Intel ต่างก็สนับสนุนการประมวลผลด้านทศนิยมทีละ 4 คำสั่ง ต่อสัญญาณนาฬิกา และต่างก็สามารถทำได้ถึงระดับ 2.4 GFlops ที่ระดับความเร็ว 600 MHz เท่าๆกัน ่ในด้านของชุดคำสั่ง AMD จะใช้ชุดคำสั่งที่น้อยกว่า และ เรียบง่ายกว่า ( เป็นลักษณะของ RISC ) แต่การทำงานที่สลับซับซ้อน ก็จำต้องเขียน Code สำหรับการ Optimize เอาเอง ส่วนทาง Intel จะใช้ชุดคำสั่งที่มากกว่า และ สลับซับซ้อนกว่า ( เป็นลักษณะของ CISC ) ซึ่ง ในการเรียกใช้งานจะทำได้ง่ายกว่า แต่ในการทำงานอาจจะต้องเสียเวลาในการรอถึง 2 สัญญาณนาฬิกา เพราะจำต้องใช้การควบคุมของ MMX เข้ามาเกี่ยวข้องด้วย
MMX (integer) augmentation and data movement
19
20
ทั้งคู่ ต่างก็มีชุดคำสั่งสำหรับการจัดการ Cache และ ชุดควบคุม Streaming Control โดยทาง AMD ได้เพิ่มชุดคำสั่งเข้ามาจาก 3DNow! เดิมอีก 19 คำสั่ง ส่วนทาง Intel SSE นั้นมีอยู่ 20 คำสั่ง โดย 12 คำสั่ง จะทำงานร่วมกับชุดคำสั่ง MMX เดิม และอีก 8 คำสั่ง จะช่วยในการจัดการของ Cache
DSP communication extensions
5
ไม่มี
เป็นชุดคำสั่งใหม่ของทาง AMD ที่ใช้สถาปัตยกรรม SIMD กับการประมวลผลด้าน DSP ( Digital Signal Processing ) สำหรับใช้กับ Soft Modem , Soft ADSL , การคำนวนทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน , MP3 และ Dolby Digital
จำนวนชุดคำสั่งใหม่ทั้งหมด
45
70
- หมายเหตุ ตารางนี้ ใช้ข้อมูลอ้างอิงกับทาง AMD แต่ได้มีการแก้ไขและเพิ่มเติมข้อมูลในส่วนของทาง Intel ใหม่แล้ว AMD พลาดท่าไปมากกับการเปิดตัว Athlon ซึ่งหมายจะย้ำแค้นให้กับทาง Intel แต่ไม่เป็นดังคาด เพราะแม้จะมีการเปิดตัว Athlon ไปตั้งแต่กลางๆ ปีแล้ว มี CPU ขายแล้ว แต่กลับไม่มี Mainboard ให้ใช้ ที่มีออกมา ก็กลับมีปัญหาจนต้องเรียกกลับคืน และกว่าจะมี Mainboard มารองรับมากขึ้นก็ปาเข้าไป ช่วงไตรมาสสุดท้ายของปีซะแล้ว ... แถมยังประสบปัญหาจากการที่ไต้หวันเกิดแผ่นดินไหวอีกด้วย ทำให้งานนี้ AMD เจ็บตัวอยู่ไม่น้อย แต่ก็ใช่ว่า จะเจ็บเป็นอยู่อย่างเดียว เพราะอย่างไร ประสิทธิภาพของ Athlon ที่ออกมา ความเร็วเป็น MHz ที่ออกมาข่ม Intel เป็นระยะๆ และ ราคาของ Athlon ที่ถูกกว่า Intel Pentium !!! ที่ระดับความเร็วเท่าๆ กัน ก็สร้างความกดดันให้กับ Intel บ้าง ไม่ใช่น้อยๆ ... ยังไงก็นับว่า "Athlon นี้เป็นอาวุธชิ้นสุดท้ายของ AMD ที่ใช้อัด Intel Pentium !!! ทิ้งทวน อำลาศตวรรษที่ 20 " รวมถึง Fab 30 ที่เพิ่งเปิดตัว โดยทาง AMD หมายจะใช้เป็นกองกำลังหลักในปี 2000 สำหรับการพัฒนา และ ผลิต Athlon ที่ใช้ทองแดงในการเชื่อมต่อ ( Copper Interconnect ) กับ CPU ความเร็วในระดับ GHz ก็นับเป็น " ความหวังใหม่ของทาง AMD ในศตวรรษที่ 21" Intel เอง ก็พลาดท่ากับการที่เปิดตัว Coppermine แล้ว แต่กลับไม่มีสินค้ามาวางขาย อีกทั้งยังประสบปัญหาในด้าน Chipset ตัวใหม่ๆ ที่หมายจะเอา มาใช้กับ Pentium !!! Coppermine ทำให้ทาง Intel ก็ประสบปัญหาไม่แพ้ทาง AMD เช่นกัน ... ก็ดูเหมือนว่าทาง Intel จะยอมรับว่าประสิทธิภาพ ของ Pentium !!! ( Katmai ) นั้นจะแพ้ Athlon ที่ระดับความเร็ว MHz เท่าๆ กัน ในหลายๆด้าน ดังนั้น "Pentium !!! Coppermin นี่ก็คือ อาวุธชิ้นสุดท้าย ของทาง Intel ที่จะใช้ต่อกรกับทางหมายจะเอามาโต้กลับ AMD Athlon คืน" ละครับ รวมถึง Chipset ใหม่ๆ ที่จะเอามาใช้กับ Pentium !!! Coppermine ซึ่งจะรวมเอา เทคโนโลยีใหม่ๆ ความสามารถใหม่ๆ เช่นการรองรับ RAMBUS , AGP 4X และ UDMA/66 ที่จะช่วยทำให้ Pentium !!! Coppermine แสดงประสิทธิภาพได้อย่างเต็มที่ ก็นับว่าเป็น "ความหวังใหม่ของ Intel ที่จะช่วยเสริมฐานบัลลังก์ให้มั่นคงกว่าเดิม" เช่นเดียวกันครับ
รายละเอียดเพิ่มเติม
Advanced Transfer Cache ( ATC ) เทคโนโลยีนี้เป็นเทคโนโลยีของการนำเอา Cache ระดับ 2 ขนาด 256 KB มาฝังไว้ในตัว CPU เลย ( Integrated On-Die 256 KB L2 Cache ) และได้ขยายความกว้างของระบบบัสที่ใช้ในการติดต่อกับ Cache ระดับ 2 ที่จากเดิมใช้เพียง 64 Bit มาเป็น 288 Bit ( 256 Bit Data + 32 Bit ECC ) นอกจากนั้นยังได้เปลี่ยนเทคนิคการเข้าถึงข้อมูลแบบสุ่มของ Cache จาก 4 ทาง เป็น 8 ทาง ( 8 - Way Associative ) และยังมีช่วงจังหวะรอในการ รับส่งข้อมูลต่ำ ( Low Latency ) ทำให้มีความเร็วในการทำงานของ Cache เพิ่มขึ้นอย่างน้อย 4 เท่า เมื่อเทียบกับความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลของ Katmai Core สรุปจุดเด่นของ ATC ได้ดังนี้
มีขนาด 256K บน Die เดียวกันกับ CPU ทำงานด้วยความเร็วเท่าๆ กับ CPU
มีการเข้าถึงแบบสุ่มได้ 8 ทาง ( 8-Way Set Associative, 1024 sets , 32 Byte line + 4 Byte ECC , 36 Bit Physical Address )
มีความเร็วในการทำงานของ Cache เพิ่มขึ้นอย่างน้อย 4 เท่า เมื่อเทียบกับ Katmai Core
มีความกว้างของระบบบัสที่ใช้ในการติดต่อรับส่งข้อมูลกับ Cache ระดับ 2 ขนาด 288 Bit ( เป็นข้อมูล 256 Bit และ เป็น การตรวจสอบความผิดพลาด หรือ ECC 32 Bit )
มี Back-To-Back Throughtput 2 ช่วงสัญญาณนาฬิกา
Advanced System Buffering ( ASB ) เทคโนโลยีใหม่อีกประการหนึ่ง เป็นเทคโนโลยี ที่มีการเพิ่มขนาดของ Buffer ( หรือที่พักข้อมูล ) ให้มีจำนวนมากขึ้น โดยทาง Intel ได้กล่าวว่า ปริมาณที่เพิ่มขึ้นนี้ ได้ทำการทดสอบแล้วว่า เป็นขนาดที่สมดุล และช่วยให้ใช้ประโยชน์ของ FSB 133 MHz ได้อย่างเต็มที่แล้ว ซึ่งเทคโนโลยีนี้ ช่วยทำให้หน่วยประมวลผลกลาง หรือ CPU สามารถเข้าถึงหน่วยความจำหลัก หรือ Main Memory ได้เร็วขึ้น ASB นี้จะช่วยลดปัญหาคอขวด ( Bottleneck ) ให้ลดน้อยลง โดยการเพิ่มขนาดของ Fill Buffer จาก 4 เป็น 6 หน่วย ทำให้การทำงานของ Cache ด้าน Concurrent Non-Blocking Data เพิ่มขึ้นอีก 50% และ เพิ่มขนาดของ Bus Queue Entry จาก 4 ไปเป็น 8 หน่วย ทำให้มีการทำงานประสานกัน ระหว่าง Outstanding Memory กับระบบบัส มากขึ้น นอกจากนี้ ยังได้เพิ่มขนาดของ Writeback Buffer จาก 1 เป็น 4 อีกด้วย ซึ่งทำให้ลดการ Block ระหว่างขั้นตอน Cache Replacement ลง ละยังทำให้เวลาในการ Deallocation ในการ Fill Buffer เร็วขึ้นอีกด้วย