Внешние интерфейсы и другие характеристики К7.

Важнейшим компонентом, определяющим производительность микропроцессора, являются характеристики внешнего кэша второго уровня и внешней системной шины процессора. Выделенная шина между К7 и кэшем второго уровня имеет ширину 64 разряда плюс 8 разрядов на поддержку кодов ECC. Максимальная емкость кэша второго уровня в К7 составляет 8 Мбайт, но чаще всего используется кэш емкость 512Кбайт. Применение с К7 кэша второго уровня емкостью 512 Кбайт в определенном смысле наиболее эффективно, поскольку интегрированный в К7 контроллер кэша второго уровня содержит полные теги для кэша емкостью 512 Кбайт; при большей емкости кэша контроллер будет содержать только часть тега. Обычно при частотах K7 от 500 до 650 МГц кэш второго уровня работает на половинной частоте процессора, в моделях на 750/800 МГц применяется 2/5 частоты, от 900 МГц и выше – 1/3 частоты.

В К7 инженеры AMD впервые ввели поддержку SMP-архитектур, догнав в этом отношении Intel. Протокол, с помощью которого поддерживается когерентность кэша в K7, называется MOESI (от первых букв возможных состояний кэша-Modify, Owner, Exclusive, Shared, Invalid). По утверждению AMD, этот протокол впервые реализован в х86-совместимых процессорах.

Кэш первого уровня в К7 имеет отдельный snoop-порт, через который проходит трафик, обусловленной поддержкой когерентности. Трафик поддержки когерентности кэша также отделен от основного трафика и на системной шине. Естественно, отделение snoop-трафика повышает эффективную пропускную способность шины, и, следовательно, эффективность SMP-конфигураций.

У шины AMD K7 есть два замечательных свойства. Во-первых, это не обычная общая шина, а коммутатор. Это очевидный плюс: коммутатор обеспечивает гарантированную пропускную способность для соединений «точка-точка», в то время как на общей шине возможны конфликты. Во-вторых, шина К7 имеет частоту 200 МГц (и может быть увеличена до 400 МГц). При ширине шины 64 разряда плюс 8 разрядов ЕСС она имеет пропускную способность 1,6 Гбайт/с при частоте 200 МГц против 800 Мбайт/с в 100-мегагерцевой шине Pentium III. Такая более быстрая шина нужна не только для поддержки более быстрой оперативной памяти, но и для обеспечения трафика ввода-вывода от шин PCI и графической платы.

Такую высокую тактовую частоту системной шины AMD смогла достигнуть, в частности, благодаря более совершенной технологии синхронизации (управления временами событий).

Еще одной важной особенностью, влияющей на пропускную способность шины К7, является объем передаваемых по шине пакетов. Такая пакетная передача данных способствует конвейеризации обработки транзакций на шине. Для К7 размер пакета 64 байта (длина строки кэша). При больших объемах передаваемых данных это, очевидно, плюс, но при маленьких передачах может несколько повысить задержки.

Другая важная особенность К7, способствующая эффективному использованию системной шины, является расщепленная обработка транзакций. Она, как известно, позволяет перекрывать выполнение различных транзакций во времени, разрешая начинать обработку новых транзакций, не дожидаясь завершения предыдущих. Если в Pentium III возможно выполнение до 8 транзакций на шине, то в К7 – уже до 24.