Компьютерра PDA N112 (21.05.2011-27.05.2011) - Компьютерра

Так вот. Организм - это биосистема, которая выживает или гибнет, а также участвует в размножении или отстраняется от него как единое целое. Организм - единица естественного отбора!

Сказанное объясняет многие особенности организмов. Именно на этом уровне биосистемы бывают отделены друг от друга самыми отчетливыми границами. На их выживание и размножение "работают" все их компоненты, и именно поэтому мы отождествляем себя с этими системами. И именно смертность любых организмов является залогом биологической эволюции.

Апдайк восхищается "альтруизмом" соматических клеток, проводя аналогию между клетками в организме и организмами в популяции. Эта аналогия достаточно хромая. Гибель организма означает и гибель его клеток. Если, паче чаяния, клетки в организме начнут конкурировать друг с другом за выживание и размножение, целостность организма будет нарушена. Что такое рак? Клон клеток, размножающихся и расселяющихся без контроля организменных систем. Успешное развитие такой части означает гибель целого.

Популяция устроена принципиально иначе. Каждый из ее компонентов стремится выжить и размножиться, увеличить свой вклад в будущее целого. И именно благодаря этому популяция потенциально бессмертна и может приобретать новые свойства.

Существуют и общепопуляционные регуляторные механизмы, но они работают совсем иначе, чем организменные. Обычно они не исключают особей из размножения, а, наоборот, реализуются благодаря их конкуренции. Исключением, более похожим на организмы, являются семьи эусоциальных организмов - пчел, муравьев, термитов, голых землекопов. Однако эти семьи не бессмертны, а бессмертны лишь включающие их относительно "мягкие" популяции.

Увидьте историю земной жизни как ветвящееся дерево потенциально бессмертных популяций. "Стволы" этого дерева разделяются и отходят друг от друга. Они образованы множеством "веточек". Эти "веточки" способны разделяться и сливаться заново. Огромное их большинство гибнет, но на протяжении всей истории биосферы их количество неуклонно увеличивается. Катастрофы планетарного масштаба временами сокращают их число, но они быстро наверстывают утерянное. Мы, человечество, одна группа из таких тесно переплетенных "веточек", потенциально бессмертных, как и другие.

Это они, популяции, населяют Землю, а не мы, организмы!

Путеводитель по процессорам Intel Sandy Bridge (часть 1)

Автор: Олег Нечай

Опубликовано 26 мая 2011 года

В предыдущем "Путеводителе по новым процессорам Intel", опубликованном примерно год назад, мы говорили о микроархитектуре Nehalem, пришедшей на смену Core в конце 2008 года. В этом обзоре речь пойдёт об архитектуре Sandy Bridge, которая в самое ближайшее время должна полностью заменить Nehalem.

На сегодняшний день чипы на базе Sandy Bridge представлены во всех линейках процессоров Intel, включая серверные Xeon, дестопные и мобильные Core i3/35/i7, Pentium и Celeron и "экстремальные" Core i7 Extreme. Незадолго до публикации этой статьи, 22 мая 2011 года, были представлены ещё семь новых процессоров на основе Sandy Bridge.

В чём же заключаются принципиальные отличия Sandy Bridge от Nehalem и в чём состоят особенности и преимущества новой микроархитектуры Intel? Вкратце эти отличия таковы: обновлённое графическое ядро в составе "системного агента" расположено на одном кристалле с вычислительным, предусмотрены новый буфер микрокоманд L0, разделяемый кэш L3, модернизированная технология Turbo Boost, расширенный набор инструкций SIMD AVX и переработанный двухканальный контроллер оперативной памяти DDR3 1333 МГц. Вместе с новой архитектурой появился и новый процессорный разъём LGA 1155.

Одно из главных конструктивных отличий Sandy Bridge от Nehalem - размещение вычислительных ядер и северного моста (системного агента) на одном кристалле. Напомним, что в Nehalem сам ЦП и северный мост располагались под общей крышкой, но фактически размещались на самостоятельных чипах, которые, к тому же, были выполнены по разным технологическим нормам: ЦП - по 32-нм, а северный мост - по 45-нм. В Sandy Bridge это единый кристалл, выполненный по 32-нм техпроцессу, на котором находятся вычислительные ядра, графическое ядро, контроллеры оперативной памяти, PCI Express, электропитания (Power Control Unit, PCU) и блок видеовыхода.

Новый набор SIMD-инструкций в чипах Sandy Bridge получил название AVX - Advanced Vector Extensions, то есть "расширенные векторные инструкции". Фактически это очередное поколение SIMD-инструкций (Single Instruction, Multiple Data - "одиночный поток команд, множественный поток данных" SSE5, альтернативная набору x86, разработанному в AMD. Разрядность регистров XMM в инструкциях AVX увеличен вдвое с 128 до 256 бит, появились 12 новых инструкций с поддержкой четырёхоперандных команд. Поддерживаются технология аппаратного шифрования Advanced Encryption Standard (AES) и система виртуализации Virtual Machine Extensions (VMX).

Несмотря на схожую конструкцию, у чипов Sandy Bridge больше исполнительных блоков, чем у Nehalem: 15 против 12 (см. блок-схему). Каждый исполнительный блок подключён к планировщику инструкций через 128-битный канал. Для выполнения новых инструкций AVX, содержащих 256-разрядные данные, одновременно используются два исполнительных блока.

Чипы Sandy Bridge cпособны обрабатывать до четырёх инструкций за такт благодаря четырём декодерам, встроенным в блоки выборки команд. Эти декодеры преобразуют инструкции x86 в простые RISC-подобные микроинструкции.

Важнейшее нововведение в процессорах Sandy Bridge - это так называемый "кэш нулевого уровня" L0, в принципе отсутствовавший в процессорах предыдущего поколения. Этот кэш способен хранить до 1536 декодированных микроинструкций: его смысл заключается в том, что когда исполняемая программа входит в кольцевой цикл, то есть повторно выполняет одни и те же инструкции, не требуется заново декодировать одни и те же инструкции. Такая схема позволяет заметно повысить производительность: по оценкам специалистов Intel, L0 используется в 80% машинного времени, то есть в подавляющем большинстве случаев. Кроме того, при использовании L0 отключаются декодеры и кэш-память первого уровня, а чип потребляет меньше энергии и выделяет меньше тепла.

В связи с появлением в чипах Sandy Bridge "кэша нулевого уровня" часто вспоминают трассировочный кэш (trace cache) "ветеранов гонки гигагерц" - процессоров Pentium 4 на базе архитектуры NetBurst. Между тем, эти буферы работают по-разному: в трассировочном кэше инструкции записываются точно в таком порядке, в каком они исполнялись, поэтому в нём могут несколько раз повторяться одни и те же инструкции. В L0 хранятся единичные инструкции, что, разумеется, более рационально.

Претерпел заметные изменения блок предсказания ветвлений, получивший буфер предсказания результата ветвлений (branch target buffer) удвоенного объёма. Кроме того, в буфере теперь используется специальный алгоритм сжатия данных, благодаря чему блок способен подготавливать большие объёмы инструкций, тем самым повышая производительность расчётов.

Подсистема памяти в Sandy Brigde была также оптимизирована для работы с 256-битными инструкциями AVX. Напомним, что в Nehalem использовались выделенные порты загрузки, хранения адресов и хранения данных, привязанные к отдельным дисптчерским портам, что означает возможность загрузки 128 бит данных из кэш-памяти L1 за такт. В Sandy Brigde порты загрузки и хранения при необходимости могут изменять назначение и одновременно выступать в роли пары портов загрузки или хранения, что позволяет работать с 256 битами данных за такт.

Для связи компонентов чипа, то есть вычислительных ядер, кэш-памяти L3, графического ядра и системного агента (контроллеров памяти, PCI Express, питания и дисплея), Sandy Bridge используется кольцевая шина (ring interconnect). За основу была взята скоростная шина QPI (Quick Path Interconnect, пропускная способность до 6,4 Гбайт/с на частоте 3,2 ГГц), впервые реализованная в чипах Nehalem Lynnfield (Core i7 9xxx для Socket LGA1366), адресованных энтузиастам.

По сути кольцевая шина в Sandy Bridge представляет собой четыре 32-байных кольца: шины данных, шины запросов, шины подтверждения и шины мониторинга. Обработка запросов осуществляется на частоте работы вычислительных ядер, при этом при тактовой частоте 3 ГГц пропускная способность шины достигает 96 Гбайт в секунду. При этом система автоматически определяет кратчайший путь передачи данных, обеспечивая минимальную латентность.

Использование кольцевой шины позволило иным способом реализовать кэш-память третьего уровня L3, которая в Sandy Bridge получила название LLC (Last Level Cache, то есть "кэш последнего уровня"). В отличие от Nehalem, здесь LLC не является общим для всех ядер, но при этом он может при необходимости распределяться между всеми ядрами, а также графикой и системным агентом. Важно отметить, что хотя для каждого вычислительного ядра выделен свой сегмент LLC, этот сегмент не привязан жёстко к "своему" ядру и его объём может посредством кольцевой шины распределяться между другими компонентами.