हमने क्वार्क का विभाजन किया। नए इंटेल प्रोसेसर का माइक्रोआर्किटेक्चर

क्वार्क एक मूलभूत, अर्थात् एक संरचनाहीन प्राथमिक कण है, जिसे 1964 में सिद्धांत में पेश किया गया था, जिसे अब तक समग्र रूप से वर्णित नहीं किया गया है। इंटेल क्वार्क इंटरनेट ऑफ थिंग्स का प्रोसेसर है, जिसे इंटेल द्वारा 2013 के पतन के बाद से जारी किया गया था, लेकिन अब तक इसकी आंतरिक संरचना के सार्वजनिक विवरण के बिना और इंटेल के बाहर "ब्लैक बॉक्स" के रूप में माना जाता है। "क्या आप एक नौका कहते हैं, यह पाल जाएगा?" लेकिन मैं इसमें विश्वास नहीं करता। बल्कि, जैसा कि आप एक नौका कहते हैं, यह आपको कॉल करेगा (यदि इसमें एक ऑन-बोर्ड कंप्यूटर है)। सामान्य तौर पर, इस पोस्ट में मैं स्थिति को सही करूंगा और आपको बताऊंगा कि क्वार्क कैसे काम करता है।

आधुनिक इतिहास - क्वार्क।

इसलिए, सितंबर 2013 में, इंटेल ने नए इंटेल क्वार्क प्रोसेसर की घोषणा की, जिसे इंटरनेट ऑफ थिंग्स के लिए डिज़ाइन किया गया, साथ ही साथ पहनने योग्य उपकरणों और घरेलू उपकरणों के लिए भी। क्वार्क वास्तव में एक माइक्रोप्रोसेसर है (ग्रीक "माइक्रो" = छोटे से), एटम के लगभग 1/5 (अर्थात, इंटेल एटम, निश्चित रूप से) के आकार के साथ, और 10 गुना कम बिजली की खपत। उस समय, ये क्वार्क के बारे में एकमात्र ज्ञात तकनीकी विवरण थे - उनमें से कई नहीं हैं, जैसा कि आमतौर पर इस स्तर की घोषणाओं के साथ होता है। लेकिन इस प्रोसेसर में रुचि काफी अधिक है। उदाहरण के लिए, घोषणा के साथ एक स्वतंत्र पोस्ट और पाठकों की इसी प्रतिक्रिया के लिए habrahabr.ru।

बिक्री पर घोषणा के एक महीने बाद, क्वार्क परिवार का पहला प्रतिनिधि - क्वार्क SoC X1000 - इंटेल प्लेटफॉर्म - गैलिलियो पर पहले Arduino- संगत माइक्रो कंप्यूटर की नींव है। फिर क्वार्क के बारे में अधिक जानकारी है। क्वार्क X1000 SoC 400 MHz तक की आवृत्ति वाला एक सिंगल-कोर 32-बिट प्रोसेसर है, जो 32 एनएम तकनीक का उपयोग करके और पेंटियम निर्देश सेट (पेंटियम इंस्ट्रक्शन सेट आर्किटेक्चर) के साथ संगत वास्तुकला है। इंटेल ARK पर क्वार्क X1000 SoC के पूर्ण विनिर्देशों में इस विवरण में कुछ तकनीकी विवरण जोड़े गए हैं: 16 केबी कैश, हाइपरथ्रेडिंग की कमी, मेमोरी 1.6 जीबी / एस के साथ अधिकतम डेटा ट्रांसफर गति ...., लेकिन आंतरिक क्वार्क डिवाइस का मुख्य मुद्दा खुला रहता है।

और अंत में, जनवरी 2014 में, इंटेल ने एक कंप्यूटर कोड-एडिसन पेश किया, जो एक एसडी कार्ड के आकार का डिवाइस है, जो अंतर्निहित वाईफाई और ब्लूटूथ के साथ लिनक्स ओएस चला रहा है। यह अनुमान लगाना आसान है कि एडिसन भी क्वार्क परिवार के प्रोसेसर पर आधारित है, लेकिन क्वार्क SoC X1000 पर नहीं, बल्कि एक और, दोहरे-कोर पर, जिसमें 22 एनएम प्रौद्योगिकी का उपयोग करने की शुरुआत 2014 की गर्मियों में शुरू होगी। एडिसन प्रस्तुति में शामिल होने वाले पत्रकारों ने "पेंटियम क्लास कंप्यूटर" शब्दों का उल्लेख किया है। “लेकिन वास्तव में क्या मतलब है? - कक्षाएं, आप समझते हैं, अलग हैं।

प्राचीन इतिहास - पेंटियम

पेंटियम 1993 में दिखाई दिया और इसे इसलिए नाम दिया गया क्योंकि यह IA32 की पांचवीं पीढ़ी थी। यह पहला सुपरस्केलर था, जो कि अनुदेश स्तर, माइक्रोआर्किटेक्चर पर आंतरिक समानता को लागू करता है।
जैसा कि आप नीचे दिए गए आरेख में देख सकते हैं, पूर्णांक डेटा को संसाधित करने के लिए पेंटियम में 2 पाइपलाइन (पाइपलाइन) शामिल हैं - "यू" और "वी" और, तदनुसार, दो ALU (पूर्णांक के लिए अंकगणितीय-तर्क निष्पादन इकाई), अलग कैश (डेटा कैश) देखें और निर्देश (कोड कैश) और शाखा भविष्यवाणी इकाई (शाखा लक्ष्य बफर):

इस संस्करण में अभी तक कोई वेक्टर निर्देश नहीं हैं, वे बाद में पेंटिम एमएमएक्स में दिखाई देंगे।

लेकिन, 486 की तुलना में, पेंटियम में कई नए निर्देश जोड़े गए, जिनमें से सबसे प्रसिद्ध हैं CPUID (CPU IDentification), जो आपको इस CPU की सुविधाओं के बारे में जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देता है, और RDTSC (ReaD टाइम स्टैम्प काउंटर), जो प्रोसेसर के चालू होने के समय से टिक की संख्या लौटाता है। और प्रदर्शन को मापने के लिए उपयोग किया जाता है। सहमत हूँ कि निर्देश इतने उपयोगी हैं कि लगता है कि वे हमेशा अस्तित्व में हैं। वैसे, पेंटियम की शुरुआत के बाद सीपीयूआईडी को एक विशेष मॉडल i486 (एसएल-एन्हांस्ड 486) में जोड़ा गया था, पेंटियम के तुरंत बाद जारी किया गया था। सच है, एक दिलचस्प मोड़?

क्वार्क। अंदर क्या है?

अब वर्तमान में वापस - इंटेल क्वार्क के लिए। पेंटियम के साथ उनका संबंध इंटेल के अंतरिक्ष यात्री द्वारा रेखांकित किया गया है, जो गैलीलियो (शायद सभी दुकानों में नहीं) के साथ शामिल है, उनके सहयोगी के समान है जिन्होंने पिछली शताब्दी के अंत में पेंटियम विज्ञापन में काम किया था। इसके अलावा, एक सहकर्मी के लिए - यह स्पष्ट रूप से एक ही चरित्र नहीं है, मतभेद न केवल आधुनिक इंटेल लोगो में उसके स्पेससूट पर, बल्कि पूरे आंकड़े में दिखाई दे रहे हैं।

साथ ही क्वार्क। यह कोई मतलब नहीं है कि नवीनतम तकनीक का उपयोग करके निर्मित एक ओवरक्लॉक और कम पेंटियम है ।
यह क्या है? इस प्रश्न के पूर्ण उत्तर के लिए, आपको दो सार्वजनिक रूप से उपलब्ध दस्तावेजों का अध्ययन करने की आवश्यकता है, जो " इंटेल क्वार्क मैनुअल " कीवर्ड की एक सरल खोज हैं:
इंटेल क्वार्क SoC X1000 कोर डेवलपर का मैनुअल , 311 संबंधित सूचना पृष्ठ
इंटेल क्वार्क SoC X1000 कोर हार्डवेयर संदर्भ मैनुअल , उपयोगी जानकारी के 143 पृष्ठ।

लेकिन इस सभी धन की, हम मुख्य चीज में रुचि रखते हैं - क्वार्क कोर डिवाइस। यहाँ यह दूसरी पुस्तिका से आरेख में है:



जैसा कि आप देख सकते हैं, यह ऊपर दिए गए पेंटियम आरेख से बिल्कुल अलग है, और न केवल इसलिए कि चित्र रंग नहीं है।
मुख्य अंतर:

• केवल एएलयू, क्रमशः, दो पाइपलाइनों "यू" और "वी" की अनुपस्थिति है, अर्थात, क्वार्क की सर्वोच्चता नहीं है।
• शाखा भविष्यवाणी तंत्र की पूर्ण अनुपस्थिति
• डेटा और कोड के लिए एक सामान्य प्रथम स्तर कैश।

कैश की मदद करने के लिए, बस इंटरफ़ेस यूनिट में एक अस्थायी बफर है जो 4 32-बिट रिकॉर्ड तक स्टोर कर सकता है, जिससे कई आंतरिक संचालन को प्रोसेसर बस पर समाप्त होने की प्रतीक्षा किए बिना जारी रखने की अनुमति मिलती है ...

उसी समय, ध्यान दें कि क्वार्क में पाइप लाइन डेटा प्रोसेसिंग मौजूद है। पाइपलाइन में पांच चरण होते हैं - नमूनाकरण, रजिस्टरों में डिकोडिंग, निष्पादन और डेटा की रिकॉर्डिंग के दो चरण। प्रत्येक चरण एक प्रोसेसर चक्र लेता है। लेकिन मैं एक बार फिर से दोहराता हूं - यह एक सुपरसेलर नहीं है, हालांकि मेरे सहयोगी vtsymbal द्वारा क्वार्क के बारे में उत्कृष्ट पोस्ट पर टिप्पणियों में आप इस विषय पर एक गरमागरम बहस पा सकते हैं।

अब एक और पुराने सर्किट को देखें - इंटेल 80486 प्रोसेसर डिवाइस:

सच, क्वार्क के समान? जैसा कि वे कहते हैं, 10 अंतर खोजें। या कम से कम दो।

हालांकि, वास्तव में, उनका न्यूनतम बड़ा परिमाण का एक आदेश है, और उन्हें इस योजना पर नहीं मांगा जाना चाहिए। क्वार्क एक i486 नहीं है ! जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, क्वार्क पेंटियम आईएसए के साथ संगत है, अर्थात, यह सभी नए पेंटियम निर्देशों का समर्थन करता है, और, इसके अलावा, कई नए निर्देश जो पांच साल से कम समय पहले प्रोसेसर में दिखाई दिए और सिस्टम सुरक्षा सुनिश्चित करने से संबंधित हैं - आधुनिक परिस्थितियों में एक आर्काइव चीज़ आधुनिक ओएस के लिए समर्थन। यह पर्यवेक्षक मोड निष्पादन सुरक्षा (SMEP), साथ ही PAE (भौतिक पता एक्सटेंशन) है, जो 32-बिट प्रोसेसर को 4 GB से अधिक भौतिक मेमोरी का उपयोग करने की अनुमति देता है और NX (No-Execute) कार्यक्षमता के लिए भी एक शर्त है जो क्वार्क द्वारा समर्थित है।
इसके अलावा, क्वार्क JTAG डिबगिंग का समर्थन करता है और एक सिंथेसिबल सीपीयू है, अर्थात यह तृतीय-पक्ष निर्माताओं को क्वार्क कोर में अपने ब्लॉक जोड़ने की अनुमति देता है।

तो क्वार्क अधिक परिष्कृत और उन्नत पेंटियम माइक्रोआर्किटेक्चर पर आधारित क्यों नहीं है? सबसे उचित धारणा बिजली की खपत को कम करने और इच्छित अनुप्रयोगों के लिए सरल सीपीयू के लिए पर्याप्त वास्तुकला के कारणों के लिए है।

लेकिन यहां तक ​​कि एक पर्याप्त सैद्धांतिक गति के साथ, जैसा कि अनुभव से पता चलता है, व्यवहार में अनुकूलन अक्सर आवश्यक होता है। वैसे, आपको व्यक्तिगत रूप से भी इसकी आवश्यकता हो सकती है - इंटेल की योजना है कि निकट भविष्य में एक मिलियन डॉलर से अधिक के पुरस्कार पूल के साथ क्वार्क-आधारित सिस्टम के लिए एप्लिकेशन डेवलपर्स की एक प्रतियोगिता शुरू की जाए! और आंतरिक क्वार्क डिवाइस को समझने से एप्लिकेशन के प्रदर्शन में सुधार करने में मदद मिल सकती है - क्वार्क के तहत संकलन करते समय, आपको विकल्पों के एक सेट का उपयोग करना चाहिए जैसे कि -Mchch = pentium -mtune = i486, अर्थात् पेंटियम निर्देशों का एक सेट, और i486 के लिए उनका निष्पादन।
वास्तव में, नई अच्छी तरह से भूल गया पुराना है। या, जैसा कि इस मामले में, भूलकर भी नहीं, लेकिन बस अच्छा पुराना।