Кіріспе

Centaur Technology – 1995 жылы құрылған американдық электроника компаниясы және x86 процессорларын жобалайтын компания. Кейіннен VIA Technologies компаниясының толыққанды еншілес компаниясы болды. 2015 жылы «Кентаврдың көтерілуі» атты деректі фильмі компанияның алғашқы тарихын қамтыды. Компания 2021 жылы таратылды.

Жобалау әдістемесі

Centaur чиптері тарихи тұрғыдан алғанда, сол кездегі салыстырмалы x86 дизайндарынан әлдеқайда кішкентай болды, сондықтан оларды өндіруге арзан түсті және аз қуат жұмсады. Бұл оларды кіріктірілген нарықта тартымды етті. Centaur-дың дизайн философиясы әрқашан мақсатты нарықтың қажеттіліктеріне сай "жеткілікті" өнімділікке бағытталған. Дизайн тобы жасаған кейбір дизайндық компромистер қалыпты қағидаларға қайшы келді. Centaur/VIA 2004 жылы VIA C7 процессорының шығарылысымен бастап, VIA PadLock түрінде аппараттық шифрлауды үдетуді қамтамасыз ететін процессорларды жасаған алғашқылардың бірі болды. Intel және AMD 2008 жылы AES NI, 2013 жылы Intel SHA кеңейтімдері және 2015 жылы RDRAND технологияларын енгізді.

VIA C3

Жадтың өнімділігі көптеген сынақтарда шектеуші фактор болғандықтан, VIA процессорлары үлкен негізгі кэштерді, үлкен TLB-ді және агрессивті алдын ала жүктеуді, сондай-ақ басқа да жақсартуларды қолданады. Бұл мүмкіндіктер VIA процессорларына ғана тән емес, бірақ жадқа қол жеткізуді оңтайландыру – бұл микросхеманың көлемін үнемдеу үшін мүмкіндіктерден бас тартылмаған бір сала. Шын мәнінде, кең негізгі кэштер (128 КБ) әрқашан Centaur дизайндарының ерекше белгісі болды. Жалпы алғанда, циклдегі нұсқаулар санын арттырудан гөрі тактоқ жиілігіне басымдық беріледі. Нұсқауларды реті бойынша орындау сияқты күрделі мүмкіндіктер қасақана іске асырылмайды, себебі олар тактоқ жиілігін арттыру қабілетіне әсер етеді, көп қосымша микросхемалық кеңістік пен қуатты қажет етеді және бірнеше кең таралған қолданба сценарийлерінде өнімділікке аз әсер етеді. Құбырлық схема x86 нұсқауларының жиі қолданылатын регистр-жад және жад-регистр формаларын бір тактоқ циклде орындау үшін құрылған. Көптеген жиі қолданылатын нұсқаулар басқа x86 процессорларына қарағанда аз тактоқ циклдарын қажет етеді. Сирек қолданылатын x86 нұсқаулары микрокодта іске асырылады және басқа x86 нұсқауларының комбинациялары арқылы эмуляцияланады. Бұл микросхемалық кеңістікті үнемдейді және қуатты аз тұтынуға көмектеседі. Нақты қолданба сценарийлерінің көпшілігіне бұл әсері минималды. Бұл дизайн принциптері бастапқы RISC жақтастарынан алынған, олар нұсқаулардың кішірек жиынтығы, жақсырақ оңтайландырылған жағдайда, жалпы процессордың өнімділігін арттыра алады деп санайды. C3 дизайны таза RISC дизайны деп есептелмейді, өйткені ол CISC дизайны болып табылатын x86 нұсқаулар жиынтығын қабылдайды. x86-дан басқа, бұл процессорлар құжатталмаған Балама нұсқаулар жиынтығын қолдайды.

VIA C7

VIA C7 Эстер (C5J) – VIA C3 Нехемия+ (C5P) кейін дамудың кезегі болды, онда Centaur транзисторлар мен қуатты шектеулерге қарай өнімділікті теңестірудегі дәстүрлі тәсілін сақтады. VIA C3 сериялы чиптерді жобалау философиясының негізі – тиімді "алдыңғы бөлік", яғни алдын ала жүктеу, кэш және тармақтарды болжау механизмдерімен қамтамасыз етілген жағдайда, қарапайым скалярлық ядро күрделі суперскалярлық ядродан да жақсы өнімділік көрсете алады. VIA C7 жағдайында жобалау тобы чиптің "алдыңғы бөлігін" – кэш көлемін, ассоциативтілігін, өткізу қабілетін және алдын ала жүктеу жүйесін одан да жетілдіруге баса назар аударды. Сонымен қатар, чиптің өңдеу ядросына ("артқы бөлігіне") едәуір өзгерістер енгізілген жоқ. VIA C7 AMD/Intel чиптерімен өнімділік арасындағы айырманы табысты түрде қысқартады, себебі сағаттық жиілік жылулық шектеулерге ұшырамайды.

VIA Nano

VIA Nano Isaiah (CN) – Centaur компаниясының бірнеше алғашқы жетістіктерінің бірі, оның ішінде олардың алғашқы суперскалярлық, реттіліксіз CPU және алғашқы 64 биттік CPU. VIA Nano-ның жасалуы ваттқа шаққандағы өнімділіктің формуласындағы көрсеткіштерді күрт жақсартуға бағытталған, бұл ретте VIA C7-ге ұқсас TDP деңгейін сақтап қалу мақсаты көзделген.

Орталық жүйке жүйесінің өзегі

Centaur 2019 жылдың соңында AVX 512 қолдауымен және енгізілген AI копроцессормен жаңа x86 64 "CNS" процессорын жариялады. CNS процессоры 2021 жылы VIA компаниясы Centaur бөлімшесін Intel-ге сатқанда жобасы тоқтатылды.

Өлшемін салыстыру

Процессор Екінші кэш (к) Кескінің көлемі 130 нм (мм²) Кескінің көлемі 90 нм (мм²) Кескінің көлемі 65 нм (мм²) VIA Nano 1000/2000 1024 N/A N/A 63.3 VIA C3 / VIA C7 64/128 52 30 N/A Athlon XP 256 84 N/A N/A Athlon 64 512 144 84 77 Pentium M 2048 N/A 84 N/A P4 Northwood 512 146 N/A N/A P4 Prescott 1024 N/A 110 N/A

Ескерту: Тіпті 64К екінші кэшке ие 180 нм Duron Morgan ядросы (106 мм²) 130 нм процесіне дейін қысқартылғанда да, оның көлемі 76 мм² болар еді. VIA x86 ядросы кішірек және өндіруге арзан. Осы кестеден көрініп тұрғандай, 90 нм процесінде бір P4 Prescott ядросының орнына төрт C7 ядросын бірдей ауданда жасауға болады.