Bezsensowne wypociny Michasia

Z okazji premiery nowego procesora AMD postanowiłem napisać, co ja myślę o różnych pamięciach podręcznych.

Początkowo pamięć podręczna procesorów była podzielona na dwie grupy: małą, szybką pamięć podręczną zintegrowaną z rdzeniem procesora; oraz znacznie większą i wolniejszą umieszczoną poza owym rdzeniem. Początkowo taki układ się sprawdzał. Niemniej jednak szybkość połączenia z zewnętrzną pamięcią nie zwiększała się tak szybko, jak prędkość samych procesorów.

AMD postanowiło ów problem rozwiązać zwiększając pamięć zintegrowaną z rdzeniem. Kiedy procesory Intela miały 32kB, Athlon posiadał aż 128kB. Oczywiście takie zwiększenie rozmiaru pamięci odbiło się trochę na jej wydajności i na wielkości samego układu.

Niemniej jednak technologia miniaturyzacji postępowała do przodu i zrobiło się trochę dodatkowego miejsca w chipach. Okazało się wtedy, że nawet relatywnie niewielka pamięć drugiego poziomu, ale zintegrowana z rdzeniem i działająca szybciej, jest w stanie zrównoważyć brak znacznie większej, ale wolniejszej pamięci zewnętrznej.

Problem polegał jednak na tym, że do tej pory wszystkie dane i instrukcje z pamięci pierwszego poziomu były też obecne w pamięci poziomu drugiego. W przypadku Intela 32kB z 256kB, bo tyle było gdzieś dodatkowego miejsca na chipie, były jeszcze do zaakceptowania. W przypadku AMD 128kB było jednak wartością zbyt dużą. Zamiast więc zmniejszać pamięć pierwszego poziomu, postanowiono przeprojektować układ tak, aby nie dublował informacji w obydwu pamięciach podręcznych. Rozwiązanie to ograniczało zapewne w pewnym stopniu potencjalną szybkość, ale jednocześnie niwelowało tą wadę przez sumaryczne zwiększenie dostępnej pamięci. Przy okazji w procesorze AMD Duron mogło dojść nawet do takiego ciekawego faktu, że pamięć drugiego poziomu była dwa razy mniejsza od pamięci poziomu pierwszego.

W międzyczasie AMD zaprezentowało też układ K6-III, który posiadał dwa poziomy pamięci podręcznych w rdzeniu procesora i jeden na zewnątrz, w sumie aż trzy. Niemniej jednak sam procesor ustępował swoimi możliwościami Athlonom, a że też był kosztowy w produkcji, został dość szybko wycofany z rynku. W każdym razie był to chyba jedyny przykład układu z tak rozbudowanym podsystemem pamięci, jaki zagościł w procesorach na masowy rynek. Takie rozwiązania spotyka się praktycznie tylko w procesorach serwerowych i do wydajnych stacji roboczych.

Potem przez dłuższy czas nie działo się w tym segmencie nic ciekawego. Dopiero Intel wraz z premierą Core 2 zaprezentował w tej materii coś świeżego. Mianowicie była to pamięć drugiego poziomu dzielona między dwa rdzenie. Dzięki temu komunikacja międzywątkowa została znacznie udoskonalona. Ponadto w ten sposób poprawiono wykorzystanie pamięci, kiedy jeden wątek potrzebuje jej bardzo, drugi ma wtedy jej więcej do dyspozycji.

Podobne rozwiązanie, jako pamięć trzeciego poziomu, AMD wprowadzi dopiero w swoich Phenomach. Będzie to jednak znowu pamięć, która nie będzie się dublować z niższymi poziomami. Dzięki temu będzie można zachować jej relatywnie mały rozmiar. Alternatywnie trzeba by było zastosować gdzieś 8MB dla czterordzenowych układów, co jest obecnie niewykonalne, a tak wystarczyły ponoć 2MB.

Dla formalności, MC jest skrótem od Micro Computer.

Jednostki centralne współczensych komputerów składają się w większości z 3 elementów: procesora głównego, płyty głównej i karty graficznej. Czasami, bardzo sporadycznie, dodawane są jeszcze karty muzyczne i telewizyjne. To jednak, co oferuje współczensny standard ATX, jest dostosowane do zupełnie innych realiów. (Standardy μATX i FlexATX są pod tym względem tylko nieznacznie lepsze.)

Największym problemem standardu ATX (i jego odmian) jest chłodzenie. Nie przewidziano w nim przepływu powietrza. Problem z głównym procesorem udało się jakoś rozwiązać. Najważniejsza kwestia dotyczy jednak karty graficznej. Kiedy powstawał standard ATX, owe układy zadowalały się tak małą ilością watów, że nie wymagały chłodzenia. Obecnie to się zmieniło.

Kolejnym problemem jest liczba kart rozszerzeń. Procesor główny ma swój dedykowany socket (podobnie jego pamięć). Poza tym mamy przewidziane miejsce na 7 kart rozszerzeń o pełnej długości, z czego jedna karta graficzna potrzebuje do 2. Pozostałe, niezbędne układy zostały umieszczone bezpośrednio na płycie głównej.

Pełnowymiarowe karty rozszerzeń w postaci kart graficznych są obecne na rynku. Przeciętna obudowa ATX nie przewiduje jednak na nie miejsca i pojawiają się problemy. Z tego powodu owe karty nie są często spotykane. Owe miejsce zostało bowiem zagospodarowane na zatoki dla urządzeń 3,5” i 5,25”, zazwyczaj mamy ich po cztery. Przeciętnej osobie wystarcza po jednej takiej zatoce.

W efekcie w obudowie mamy dużo pustego miejsca, a przepływu powietrza jak nie było, tak nie ma. W międzyczasie pojawiło się kilka alternatyw, w mojej ocenie były jednak zbyt mało rewolucyjne. Pomyślałem więc sobie, że opracuję sobie standard MC, który będzie rewolucyjny, potem będę się zaś smucił, że nikt go nie wprowadził.

Pierwszą, istotną rzeczą, jaką bym wprowadził, byłaby zmiana welkości kart rozszerzeń. Zwiększyłbym dwukrotnie ich grubość, aby zrobić miejsce na systemy chłodzenia (i wylot powietrza), względnie dodatkowe wyprowadzenia z tyłu. Skróciłbym też ich maksymalną długość. Do tego wystarczy jeszcze wymuszenie w specyfikacji, aby karta rozszerzeń mogła sobie pobierać powietrze z przodu obudowy.

Kolejną, istotną zmianą byłoby przeniesienie procesora na kartę rozszerzeń. Po zmianach powinno być dostatecznie dużo miejsca na chłodzenie. Pamięć RAM powinna też się tam zmieścić, może będzie trzeba nieznacznie podwyższyć karty.

Na kartę rozszerzeń powróciłyby też kontrolery dysków twardych, portów USB, Ethernetu i głośników. Po zmianach na śledziu karty powinno być dostatecznie dużo miejsca. Poza tym stare porty poszłyby na zasłużoną emeryturę.

Na płycie głównej zostałoby wtedy już niewiele do umieszczenia, dzięki temu będzie można drastycznie ograniczyć jej wielkość i same koszty. W dodatku jeden rodzaj płyty głównej będzie mógł obsłużyć wszystkie rodzaje procesorów, mniej i bardziej wymagających nabywców. Podstawowy model miałby 4 miejsca na karty rozszerzeń. Na chwilę obecną najlepiej by się sprawdziły 4 sloty PCIe x16, choć może to wymagać trochę więcej analiz.

Kolejnym elementem, jaki należałoby zmodernizować, są napędy 5,25”. Ich pełna specyfikacja pozwala na robienie ich zbyt długimi i wysokimi. Napędy CD w notebookach są znacznie niższe, więc bez problemu można by było obniżyć je i w stacjnarnych komputerach. A maksymalna długość i tak nie jest wykorzystywana, więc można ją skrócić w specyfikacji.

Jeśli chodzi o zasilacz, będzie trzeba się go postarać zmniejszyć. Patrząc na wielkość zasilaczy do notebooków, które zasilają jeszcze monitory, powinno to być realne. Wstawi się go w miejsce zmodernizowanego napędu 5,25”. Będzie sobie mógł spokojnie zasysać powietrze z przodu i wydmuchiwać z tyłu.

Teraz możliwe powinno być stworzenie znacznie mniejszego, bardzo wydajnego i cichego komputerka stacjonarnego. Wielkości SFF. Płyta główna płasko na dole, prostopadle do niej karty rozszerzeń. Nad nimi napędy i zasilacz.

Będzie można też ułożyć karty równolegle do płyty głównej, aby uzyskać sprzęt, który bedzie zgrabnie leżał sobie pod telewizorem (albo wielkim monitorem) w salonie. Płyta główna będzie wtedy trochę dziwna, chyba.

Bardziej potrzebujący otrzymają Tower. Plyta główna pionowo, będzie miała trochę więcej slotów na karty rozszerzeń, które umieści się poziomo. Do tego trochę więcej miejsca na dyski twarde i inne napędy, nad płytą główną. Powstanie ładna wierza o bardziej kwadratowej podstawie, niż obecne.

Cóż, nasuwa mi się na myś jeszcze wiele innych rozwiązań. Czemu nikomu nie chce się wprowadzić tak wspaniałego rozwiązania.

Powinienem o tym wcześniej napisać, ale jakoś czasu nie miałem. W każdym razie firma AMD kupiła sobie firmę ATI. W Internecie oczywiście pojawia się od tamtego czasu dużo artykułów, które ja uważam za bzdury. Ale po kolei.

Co oferowała firma ATI, co mogłoby się przydać firmie AMD? Karty graficzne dla wszystkich segmentów? Chipsety dla płyt głównych? Znaną i cenioną markę? Dużo dobrych inżynierów? Dużo różnych patentów?

W przypadku tanich zestawów komputerowych karta graficzna, a właściwie procesor graficzny, jest zwykle umieszczana obok kontrolera pamięci RAM w jednym układzie. Cóż, obsługa grafiki wymaga dużych transferów z i do pamięci operacyjnej. Niestety, aby coś podobnego było możliwe w przypadku procesorów AMD, procesor graficzny musi być umieszczony na tym samym kawałku krzemu, co główny procesor. Czyli praktycznie niezbędne okazało się przejęcie firmy produkującej układy dla kart graficznych.

Umieszczenie procesora graficznego na podobnym łączu, w jakim AMD umieszcza swoje procesory, jest pod wieloma względami bardzo korzystne. Rozwiązałby się problem z chłodzeniem i zasilaniem. Poprawiłaby się też znacznie skalowalność architektury. Firma ATI dysponowała zaś kilkoma rozwiązaniami, które bardzo do tego pasują.

W dodatku można trochę więcej zarobić, jeśli będzie się sprzedawało całe platformy złożone z procesora, kontrolera RAM i karty graficznej, a nie tylko pojedyncze układy. Można oczywiście założyć z kimś syndykat, ale jeśli produkuje się samemu wszystko, nie trzeba się z nikim dzielić, a z dzieleniem się między dużymi firmami są problemy.

Jeśli zaś chodzi o chipsety, firma AMD raczej nie musi się tutaj niczego obawiać. Sama produkuje dla swoich procesorów mostki północne, zintegrowane z samymi procesorami. A mostki południowe nigdy nie stanowiły większego problemu, w ostateczności producenci płyt głównych umieszczą więcej dodatkowych układów. W dodatku firma ATI raczej nie miała szczęścia ze swoimi mostkami południowymi. W przypadku chipsetów jedynym problemem mógłby okazać się brak obsługi współpracujących ze sobą kart graficznych, firma AMD nie miała jednak powodu, aby się tego obawiać.

Jeśli zaś chodzi o markę, nie mogę zrozumieć, jak dotychczasowej firmie AMD mogą się przydać marki ATI. Obie są dobrze rozpoznawalne. Raczej firma AMD chce wrzucić swoją markę na rynek kart graficznych, aby była jeszcze bardziej rozpoznawalna.

Jeśli chodzi o dobrych pracowników, takich nigdy nie jest zbyt wielu. Najlepsi zaś są zazwyczaj zadowoleni z pracy w jakiejś innej firmie i jedynym sposobem, aby ich przejąć, jest kupić ową firmę. Zazwyczaj jednak kupuje się znacznie mniejsze podmioty.

Zostają jeszcze patenty. Jakby ktoś nie wiedział, firmy Intel i AMD udostępniają sobie wzajemnie swoje patenty. Czyli ten zakup raczej nie pomoże w walce z Intelem. Możliwe jednak, że AMD chce się upewnić, że wymiana patentów będzie bezpieczniejsza.

Czyli wychodzi na to, że firma AMD kupiła firmę ATI tylko dla kart graficznych.

Kiedyś komputery PC składały się z płyty głównej, w którą wkładano wiele różnych kart rozszerzeń. Można sobie było samodzielnie dostosować komputer do swoich potrzeb i możliwości. Później względnie łatwo rozbudować.

Dzisiaj komputery PC składają się z płyty głównej, w którą wkłada się tylko kartę graficzną. Pozostałe podzespoły są już na płycie głównej. W takim razie po co robić takie duże płyty główne z tyloma slotami na karty rozszerzeń?

Cóż, chyba ludzie chcą tej iluzorycznej możliwości swobodnej rozbudowy. W sumie można wszystko powyłączać na płycie głównej i włożyć własne karty rozszerzeń. Ale po co? Sukces MSIE wskazuje na to, że w większości przypadków człowiek jest zadowolony z tego, co dostaje.

Czy to dobre dla klientów? Niby mają wszystko taniej. Ale ile osób potrzebuje na raz kilku kontrolerów dysków twardych pracujących w trybie RAID, dwóch kart sieciowych, dwóch bardzo wydajnych kart graficznych, znośnej karty muzycznej, kilku kontrolerów USB i FireWire, a do tego jeszcze kontrolery COM, LPT, FDD, myszy i klawiatury, nie mówiąc o możliwości instalacji dodatkowych kart rozszerzeń? A ile osób to kupuje?

Wydaje mi się, że rewolucyjnym rozwiązaniem byłby powrót do korzeni. Zrezygnować z większości sprzętu instalowanego na płytach głównych na rzecz dodatkowych karst rozszerzeń. Oczywiście wiem, że od czasów dawnych PCetów miniaturyzacja poszła do przodu. Zamiast więc kilku kart, można stworzyć jedną, która by zawierała wszystkie niezbędne kontrolery.

Może w ten sposób wzrośnie zainteresowanie Mini-ATX. Ludzie nie będą się martwili, że w przyszłości nie będzie się dało rozbudować ich komputerka. Może w ten sposób większe zainteresowanie znajdą zintegrowane karty rozszerzeń? Mimo integracji będą cały czas wymienne. Może w ten sposób rynek kart muzycznych się ruszy? Może nawet na tych zintegrowanych kartach pojawią się komponenty wysokiej jakości w relatywnie atrakcyjnej cenie, jakie teraz można kupić tylko na kilku kartach?

Cóż. Koniec marzeń. Jak znam życie, wkrótce ktoś to zrealizuje i będzie to rzeczywistość. Trzeba tylko poczekać.

Przeczytałem ciekawy felieton wortalu http://www.benchmark.pl/ traktujący o tym, że nie można dzisiaj kupić zgrabnego PeCeta. Niestety podzielam tą opinię. Cyrkulacja powietrza w dzisiejszych komputerach jest taka, że wszystko się przegrzewa. W dodatku wiele osób, które zajrzą do środka, jest zaskoczona, że jest tam dużo wolnego miejsca, niestety podzespoły PeCetów są tak produkowane, że stworzenie małego, a cichego i wydajnego komputerka jest praktycznie niemożliwe. Ten stan rzeczy trzeba zmienić rewolucyjnym rozwiązaniem.

Zacznijmy od płyty głównej. Jej rozmiar determinuje w znacznym stopniu, jaki rozmiar musi mieć obudowa. Niestety nikt nie produkuje małych płyt głównych, bo na nich nie zmieściłyby się liczne złącza i kontrolery, jakie współczesna płyta główna musi posiadać.

Najpierw ograniczmy wszystkie złącza do minimum. Większość slotów na karty rozszerzeń jest pusta, więc wydawałoby się, że można się ich pozbyć, ale o tym za chwilę. Porty COM, LPT, złącze joysticka oraz złącze dyskietek można spokojnie odrzucić, obecnie są praktycznie bezużyteczne. Obecnie używane są głównie złącza USB, ale o nich za chwilę. Złącza PS/2 stworzone dla myszy i klawiatury też mogą zostać usunięte z płyty głównej, ich role przejmie USB. Zastanawiać można się jednak nad złączami dla sprzętu audio (mikrofon, głośniki). Są potrzebne w większości komputerów, ale tutaj wróćmy do kart rozszerzeń. Czy nie wygodniej by było, gdyby można było sobie dobierać kartę muzyczną niezależnie od płyty głównej? Te zintegrowane na płytach są zazwyczaj z bardzo niskiej półki. Podobnie jest w sprawie złączy ATA i SATA dla dysków twardych i napędów optycznych. Są potrzebne każdemu, ale w różnych ilościach, proporcjach i z różnym poziomem technologii RAID albo bez niej. Pozostałe złącza też mogłyby znaleźć się na kartach rozszerzeń. Zostawiłbym na płycie głównej tylko złącza USB, złącze dla procesora i jego pamięci, oraz właśnie karty rozszerzeń. Wtyczki dla USB można zintegrować z obudową, a do płyty głównej dociągać wewnątrz tylko odpowiednie kable.

Jeśli chodzi o same karty rozszerzeń, mamy do rozwiązania 3 problemy. Na chwilę obecną złącze PCI powoli ustępuje miejsca złączu PCIe, więc mamy na rynku dwa standardy, a to pewien problem. Niemniej jednak tylko ten drugi zapewnia dostateczną wydajność, aby móc na niego przenieść znaczną funkcjonalność z płyt głównych. Tymczasowo będzie jednak trzeba wspierać standard PCI w części płyt głównych.

Kolejny problemem związanym z kartami rozszerzeń, są ich rozmiary. Obecnie specyfikacja dopuszcza bardzo duże karty. Aby możliwe stało się zwiększenie rozmiaru obudowy, będzie trzeba zmniejszyć dopuszczalny rozmiar. Tutaj pojawia się trzeci problem. Karty graficzne, z powodu konieczności instalowania coraz większych radiatorów, urosły dzisiaj do sporych rozmiarów, a zmniejszenie ich może okazać się problematyczne.

Jakoś będzie trzeba zmniejszyć ich długość, aby karta kończyła się wraz ze złączem. W razie potrzeby będzie się tworzyło dwustronne karty zajmujące dwa sloty. Aby było możliwe tworzenie bardzo małych komputerów, proponowałbym wprowadzenie dwóch standardów wysokości kart, niskoprofilowych i normalnych.

Dochodzimy do problemu wydzielania ciepła. Niestety karty graficzne emitują dość dużo ciepła. Podobnie główne procesory. Ich odpowiednie chłodzenie wymaga instalowania dużych radiatorów i szybkich (głośnych) wentylatorów. Najlepszym rozwiązaniem tego problemu byłoby utworzenie wewnątrz obudowy odpowiednich kanałów, w których powietrze przepływałoby relatywnie cicho i dokładnie chłodziło radiatory. Chłodzenie uległoby znacznej poprawie, więc wielkie radiatory mogłyby zmaleć.

Jeśli chodzi o napędy optyczne i zasilacze, ich rozmiary i kształty są dalekie od optymalności. Można by było wprowadzić standard dla napędów optycznych o dwa razy mniejszej wysokości, niż obecny. W razie potrzeby w dwa nowe sloty można by było wstawić stare urządzenie. Zasilacz, aby go było łatwiej gdzieś umieścić, mógłby przybrać właśnie rozmiar i kształty takiego napędu optycznego, w wypadku mocniejszych zasilaczy o podwójnej wysokości.

Doszliśmy więc do momentu, w którym należy zaprojektować całą obudowę od podstaw. Zmniejszyliśmy rozmiary dla większości elementów, więc mamy dużo możliwości.

Można płytę główną umieścić poziomo. Z przodu włoży się procesor, a za nim postawi karty rozszerzeń. Całość zamknie się w tunelu powietrznym. Płyta główna będzie potrzebowała tylko odrobinki miejsca gdzieś z boku na porty USB. Z tyłu da się więc spokojnie zmieścić nawet 8 kart rozszerzeń, z czego 4 będą w większości komputerów zajęte. Dysk twardy, napęd optyczny i zasilacz będzie można umieścić po bokach albo na górze. Dzięki temu będzie można budować obudowy stojące i leżące. Jeśli zastosuje się karty niskoprofilowe, może powstać bardzo zgrabna kostka.

Oczywiście płyta główna i 4 karty rozszerzeń trochę kosztują. A jak zaznaczyłem, na płycie głównej zintegrowanych zostanie bardzo mało rzeczy, więc będzie trzeba owe karty dokupić. Niemniej jednak spadek rozmiaru i znaczne uproszczenie płyty głównej powinno zaowocować odczuwalnym spadkiem jej ceny. Ponadto dla osób najbardziej oszczędnych będzie można stworzyć wielofunkcyjne karty rozszerzeń.