โปรเซสเซอร์ 1 กิกะเฮิร์ต

ถึงยุคความเร็วระดับกิกะเฮิร์ต

สำหรับไมโครโปรเซสเซอร์ตระกูล 486 ประวัติศาสตร์จารึกว่า Intel ครองตลาดตั้งแต่ยุด 286 - 486 ครั้นถึง 468 กลางยุคในราวๆรุ่น 486DX2-50 AMD ก็ปรากฎตัวขึ้นมา แต่ก็ไม่ได้รับการยอมรับเท่าไร เพราะ AMD นั้นใช้สถาปัตยกรรมจาก Intel บทสรุปของยุค 486 คือ Intel คว้าชัยชนะอย่างสวยงาม ในตระกูล 586 Intel ก็ยังคงนำหน้าด้วย เพนเทียม AMD วิ่งตามาระยะหนึ่งด้วย K5-100 สักพักหนึ่งจริงๆ ก่อนจะหันไปพัฒนา K6 ออกมาแข่ง และพัฒนา K6-II ออกมาเบียด Celeron ตกขอบ และ K6-III ก็ทำเอา เพนเทียม II ของอินเทลแทบเอาตัวไม่รอด สถานการณ์เลวร้ายขนาดที่ว่าอินเทลต้องปรับกลยุทธ์หลายครั้งเพื่อให้ Pentium !!! อยู่ในสภาวะผู้นำ แต่ยังไม่ทันขึ้นเป็นผู้นำดีเท่าไร AMD Athlon ก็ผงาดขึ้นมา เป็นคู่แข่งที่สมศักดิ์ศรีที่สุด และมีแววว่าเริ่มเป็นต่อ ขับเคี่ยวกันถึงรุ่นความเร็ว 900 MHz และ…

ปี 2000 งาน COMDEX 2000 ปลายเดือนกุมภาพันธ์ 2543 ขณะที่มีการประชุมประจำปีเรื่องเทคโนโลยีไมโครโปรเซอร์ อินเทลนำเสนอพิมพ์เขียว ไมโครโปรเซสเซอร์ 1 GHz แต่ AMD จัดงานแถลงข่าวเฉพาะ โดยการเปิดตัวไมโครโปรเซสเซอร์ 1 GHz ทำเอาวงการอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ตะลึง สัญญาณแห่งการแข่งขันเริ่มขึ้น โดยวันที่ 7 กุมภาพันธ์ 2543 เป็นวันที่ AMD เอาชุดสาธิตโปรเซสเซอร์ความเร็ว 1100 MHz 0.18 ?m ที่เป็นแกนทองแดงมาสาธิตให้ชม พอวันที่ 6 มีนาคม 2543 Athlon 1000 MHz 0.18 ?m แกนอลูมิเนียมก็ถูกนำออกสู่ตลาดอย่างเป็นทางการ (การเอาออกมาสาธิตแสดงว่าอยู่ในระหว่างการทดสอบก่อนออกตลาด เหนือสิ่งอื่นใด เป็นการข่มคู่แข่งงัย)

ทางฝ่ายอินเทลเองล่ะ ผู้นำย่อมไม่สามารถทนได้กับตำแหน่งผู้ตาม หลังจากนั้นในวันที่ 8 มีนาคม อินเทลก็เอา 1000EB MHz Pentium III ออกมาแสดงบ้างเหมือนกัน แข่งกันแทบกระพริบตาไม่ได้เลยสำหรับเกมส์นี้

อย่างไรก็ตาม การมาถึงของไมโครโปรเซสเซอร์ 1 GHz ก็ยังถูกมองเพียงว่าเป็นการแข่งขันเชิงการตลาดของผู้ผลิตไมโครโปรเซสเซอร์ยักษ์ใหญ่สองรายเท่านั้น เพราะในแง่ของการใช้งานจริงแล้ว ส่วนประกอบอย่างอื่นยังไม่ได้รับการพัฒนาให้พร้อมสำหรับไมโครโปรเซสเซอร์ 1 GHz ในแง่ของคนผลิตแล้ว ทั้ง AMD และ Intel ก็ออกมาให้ข่าวเกี่ยวกับการพัฒนาฮาร์ดแวร์ส่วนประกอบอย่างอื่นอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะหน่วยความจำและ ซิปเซ็ต ทั้งนี้เพราะทั้งสองส่วนประกอบนั้นมีจุดบอดในเรื่องของการสนับสนุนไมโครโปรเซสเซอร์ 1 GB

ในบทความตอนนี้ เราลองมาดูรายละเอียดในเรื่องของเทคโนโลยีทั่วไปของไมโครโปรเซสเซอร์ที่ประมวลผลที่ความเร็วระดับกิกะเฮิร์ต

เทคโนโลยีของโปรเซสเซอร์ 1 GHz ถ้าเปรียบเทียบ จะพบว่าสิ่งที่เปลี่ยนแปลงนั้น เป็นการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องมาในแต่ละรุ่นของไมโครโปรเซสเซอร์มากกว่า เหมือนกับว่าครั้งหนึ่งเราเคยมีคำถามกันว่า ไมโครโปรเซสเซอร์ความเร็ว 1 GHz จะมีขนาดทรานซิสเตอร์เท่าไร และมีจำนวนทรานซิสเตอร์กี่ตัว? แต่ในระหว่างคำถาม เราอาจจะถามยุคของเพนเทียม หรือยุคของเพนเทียม !!! ก็ให้มุมมองที่เป็นแนวโน้ม ซึ่งค่อนข้างจะถูกต้อง เพราะแนวโน้มของไมโครโปรเซสเซอร์รุ่นใหม่ๆ นั้น ประกอบด้วยการพัฒนาในข้อต่างๆ ดังต่อไปนี้ (ขอเล่าเรื่องเก่าๆ ประกอบเยอะหน่อยครับ มีเทคโนโลยีอื่นๆที่จะให้พูดถึงกันอีกมาก นี่เป็นคุณสมบัติที่ใช้ในการเปรียบเทียบอย่างย่อๆ) 1. ความเร็วการประมวลผลเพิ่มมากขึ้นแบบค่อนข้างจะเป็นอัตราก้าวหน้าแต่กราฟก็ไม่ชันเกินไป 2. ขนาดทรานซิสเตอร์มีแนวโน้มลดลงอย่างเห็นได้ชัด 3. จำนวนทรานซิสเตอร์เพิ่มขึ้น (ตามกฎของมัวร์) 4. แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการต่ำลง แต่ก็กินกำลังไฟฟ้ามากขึ้น

ทั้ง 4 ประการข้างต้นเป็นสิ่งที่คาดการณ์ได้ และแทบจะคาดการณ์ออกมาได้ถูกต้อง ที่ถูกต้องอาจจะเป็นเพราะแนวโน้มในการพัฒนาเทคโนโลยีของซิลิกอนอย่างหนึ่ง และอีกอย่างหนึ่งคือ แต่ละบริษัทต่างก็ออกมาให้ข้อมูลเป็นระยะๆ

ประเด็นที่ขึ้นกับเทคโนโลยีของแต่ละผู้ผลิต และมีผลต่อประสิทธิภาพในการประมวลผล มีดังต่อไปนี้

1. แคช (Cache) ทั้งระดับ 1 และ แคชระดับ 2

2. สถาปัตยกรรมของ Cache การวางตัว เช่นอยู่บนตัวโปรเซสเซอร์ หรืออยู่บนเมนบอร์ด

3. ความเร็วในการทำงานของแคชกับซีพียู

4. ลักษณะโครงสร้างของซีพียู แบบทองแดง หรืออลูมิเนียม

5. แพลตฟอร์มของซีพียู

6. เทคโนโลยีในการประมวลผลข้อมูลใหม่

ไม่น่าเชื่อก็ต้องเชื่อ ไล่ไปไล่มาได้ข้อที่ควรพิจารณาเกี่ยวกับซีพียูรุ่นใหม่ๆ โดยเฉพาะ GHz ถึง 9 ข้อด้วยกัน? หมายถึงจับเอาซีพียูใหม่ๆมานั่งพิจารณาเพื่อเติมข้อมูลทั้ง 9 ข้อนี้ได้เลย เราเห็นอะไรบ้างเมื่อพิจารณา ทั้ง 9 ข้อ ไม่แปลกใจเพราะบนพื้นที่ของชิปขนาดเท่าเดิม แต่ต้องบรรจุทรานซิสเตอร์มากขึ้น ดังนั้นขนาดของทรานซิสเตอร์ต้องลดลง เพื่อให้ได้ขนาดมากขึ้น

คุณสมบัติทั้ง 9 ข้อนั้น ถ้าหากพิจารณาอย่างแท้จริง พบว่าเฉพาะบางข้อเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างสิ้นเชิง แต่โดยส่วนใหญ่แล้วยังไม่ได้เปลี่ยนแปลงไป เพราะอะไร? เพราะทั้งหมดนั้นอยู่บนพื้นฐานของซีพียู 500 - 900 MHz

คุณลักษณะเปรียบเทียบของ 1 GHz AMD กับ Intel หลังจากการแข่งขันเพื่อเป็นจ้าวแห่งโปรเซสเซอร์ความเร็ว 1 GHz ว่าใครจะพัฒนาออกมาได้รายแรก และใครจะได้เทคโนโลยีที่ดีกว่ากัน อย่างที่เล่าไปเมื่อตอนต้นๆว่า ในที่สุดแล้ว AMD เป็นฝ่ายแรกที่พร้อมก่อน มีผลิตภัณฑ์ออกมาให้ท้องตลาดได้ใช้ ให้นักวิจารณ์และนักทดสอบฮาร์ดแวร์ได้ทดสอบก่อน อย่างไรก็ตาม อินเทลก็คืออินเทล ถึงแม้ว่ายังไม่มีตัวสินค้ามาโชว์ในตอนแรก แต่ไม่เกิน 2 วัน อินเทลก็ประกาศเทคโนโลยี 1 GHz ออกมาเหมือนกัน ลองดูภาพตารางเปรียบเทียบกันครับ

 

จากตาราง ถ้าหากเปรียบเทียบเทคโนโลยีของทั้งสองตัวเปรียบเทียบกันแล้ว พบว่าแทบจะคล้ายคลึงกันเสียเกือบทุกลักษณะ ถ้ามองอย่างผิวเผิน ขนาด die size เท่ากัน ต้องการแรงดันไฟเท่ากัน ขนาดโปรเซสเซอร์เท่ากัน จำนวนทรานซิสเตอรต่างกันอยู่หกแสนกว่าตัว แต่!

เมื่อขนาด die size เท่ากัน ทำให้หลายๆคนอาจจะเกิดคำถามว่า ทำไมของ AMD มีปริมาณ L1 Cache , L2 Cache มากกว่า สำหรับ AMD นั้น L1 cache อยู่บน die เดียวกับซีพียูเหมือน Pentium !!! แต่ L2 จะอยู่บนบอร์ดแทน ทำให้ขนาดของซีพียูไม่แตกต่างกันแต่การที่ AMD Athlon 1 GHz มี L2 Cache มากกว่า Intel ยังไม่ใช่ตัวชี้ว่า AMD จะชนะได้เช่นกัน ทำไม? เพราะ L2 cache ของ AMD ทำงานที่ 1/3 เท่าของความเร็วโปรเซสเซอร์ แน่นอนว่า ทำงานที่ 333 MHz ซึ่งจากผลการทดสอบเปรียบเทียบประสิทธิภาพของหลายๆที่ สถาปัตยกรรมแคชของ AMD โดยเฉพาะแคชระดับ 2 ยังไม่ได้เปรียบอินเทล ตรงกันข้าม แม้แต่เอา AMD Athlon ด้วยกันมาวัด L2 Cache Performance พบว่าไม่มีความแตกต่างระหว่าง 700 MHz กับ 1 GHz! การเพิ่มระดับความเร็วของ L2 cache ไปที่ 1/2 เท่าของซีพียูจะทำให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น แต่.. รอเวลาในความเป็นจริงแล้ว กล่าวกันว่า AMD มีชัยในยกแรกที่สามารถประกาศโปรเซสเซสเซอร์ระดับ GigaHertZ ออกมาก่อนแล้ว ภายหลังอินเทลก็ประกาศเช่นกัน แต่จากตัวอย่างที่อินเทลทำออกมาเป็นชุดสาธิตนั้น พบว่ารันได้ แต่ต้องใช้แผงระบายความร้อน (Heat Sink) ขนาดมหึมา ซึ่งเป็นผลแสดงให้เห็นว่า อินเทลยังมีปัญหาเรื่องความร้อน จำนวนทรานซิสเตอร์ และกระแสไฟที่ซีพียูต้องการดังนั้น โดยรวม AMD จะเป็นรายและที่ทำให้ความฝันของคนที่ต้องการโปรเซสเซอร์ระดับ Gigahertz เป็นจริง มีของจริงให้ใช้ แต่สำหรับ Intel ยังต้องมีการพัฒนาหลายๆ อย่าง ปีนี้ดูเหมือนไม่ใช่ปีของอินเทลในเรื่องโปรเซสเซอร์เลยจริง ๆ

ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์อื่นสำหรับ 1 GHz ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์สองส่วนที่สำคัญคือ หน่วยความจำหลักและชิปเซ็ต ในเบื้องต้นนั้น สองส่วนประกอบนี้ถูกนำมาพิจารณาก่อนอื่นๆ เพราะอย่างที่ทราบกันคือ ถ้าหากซีพียูมีความสามารถในการประมวลผล แต่ไม่มีอุปกรณ์มารองรับ ไม่มีหน่วยความจำทำหน้าที่คลังวัตถุดิบ และคลังสินค้าสำเร็จรูป ไม่มีชิปเซ็ตทำหน้าที่ประสานงาน ไมโครโปรเซสเซอร์ 1 GHz ดังกล่าวก็ไม่แตกต่างอะไรกับไมโครโปรเซสเซอร์ 500 MHz

หน่วยความจำแบบ RAMBUS ซึ่งถูกพัฒนาโดยอินเทล แน่นอนว่าสามารถรองรับโปรเซสเซอร์ 1 GHz ได้ แต่ข้อเสียคือ ราคาแพง และดูเหมือนว่ายังมีปัญหาที่ตัวเทคโนโลยี ตัวชิปเซ็ตที่จะสนับสนุน เหนือสิ่งอื่นใด บริษัทที่ผลิตคือ RAMBUS ได้จดลิขสิทธิ์และไม่อนุญาตให้บริษัททั่วไปผลิต ซึ่งตรงนี้แทนที่จะกลายเป็นจุดได้เปรียบ ก็กลายเป็นจุดเสียเปรียบของ RAMBUS เพราะในขณะที่ RAMBUS มีลิขสิทธิ์นั้น โดยความร่วมมือของบริษัทผลิต RAM เทคโนโลยีหน่วยความจำแบบ DDR ถูกพัฒนาออกมาและเป็นเทคโนโลยีเปิดชิปเซ็ตที่จะสนับสนุนไมโครโปรเซสเซอร์ความเร็ว 1 GHz ตัวแรกที่ได้รับการพัฒนา มาจาก VIA รุ่น KX133 ซึ่งทำงานที่ FSB 133 MHz (อย่างเป็นทางการ) อย่างไรก็ตาม สำหรับ Intel เอง ชิปเซ็ต Intel 840 ซึ่งยังคงเป็นแค่ตัวอย่างเมื่อ KX133 ออกสู่ตลาดเรียบร้อยแล้ว Intel 840 คือ ชิปเซ็ตตัวแรกที่สนับสนุนโปรเซสเซอร์ความเร็ว 1 GHz ขึ้นไป อย่างไรก็ตาม VIA เป็นรายแรกที่ทำสำเร็จก่อน ถึงแม้ว่าโดยลักษณะทางเทคนิค VIA จะยังด้อยกว่า Intel 840 ก็ตามอย่างไรก็ตาม ดูเหมือนอุตสาหกรรมพีซียังไม่คิดว่าระบบสถาปัตยกรรมสำหรับ 1 GHz นั้นลงตัวแล้ว เพราะยังมีปัญหาอีกหลายอย่าง เท่าที่มองเห็น เช่น ระบบบัส 100 MHz นั้น ถึงแม้จะทำงานได้ดีสำหรับโปรเซสเซอร์ 350 - 800 MHz แต่เมื่อวิ่งมาถึงที่ 1000 MHz 100 เมกะเฮริ์ต FSB นั้นไม่เพียงพอเสียแล้ว จะเห็นได้ว่า VIA และ Intel เองต่างก็พัฒนาชิปเซ็ตให้วิ่งที่ 133 MHz FSB ซึ่งก็ยังถูกมองว่าเป็นเพียงแค่ตัวคั่นเวลา เพราะ FSB ที่ระดับ 150 - 200 MHz กำลังถูกพัฒนาต่อไป ซึ่งก็ทำให้อุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์จับตามมองกันอยู่ ดังนั้นเรื่องชิปเซ็ตจึงเป็นระบบที่ "ใหญ่" และถึงขั้นว่าเป็นหัวใจส่วนประกอบอื่นๆที่จะถูกพัฒนาให้รองรับการทำงานโปรเซสเซอร์ความเร็วระดับสูงมากยิ่งขึ้น คงไม่พ้นฮาร์ดดิสก์ ทั้ง IDE และ SCSI ต่างก็มีการพัฒนา ปรับเปลี่ยนมาตรฐานให้ทำงานได้ดียิ่งขึ้นดังนั้น คงไม่ต้องแปลกใจว่า ข้อมูลที่มีการนำเสนอเกี่ยวกับการทดสอบระบบ 1 GHz โดยทั่วไปยังคงไม่เห็นความแตกต่างในเรื่องประสิทธิภาพ ความตื่นเต้นมาที่ว่า ได้ใช้งานระบบที่เป็น 1 GHZ แล้วมากกว่าจะมาจากตาโตเพราะประสิทธิภาพลงทุนระบบ 1 GHz ยิ่งนานโปรเซสเซอร์สยิ่งถูกพัฒนาให้มีความเร็วขึ้น เร็วขึ้นและเร็วขึ้นมันกลายเป็นปัจจัยในการแข่งขันของผู้ผลิตโปรเซสเซอร์ไปแล้ว อย่างไรก็ตาม ก็ไม่ได้ใช่ข้อเสียไปเสียทั้งหมด เพราะผู้ซื้อยังเป็นผู้ได้เปรียบอยู่ตลอด ถ้าหากไม่รีบร้อนจะตามไปมีของใหม่ๆ ว่ากันว่า คนที่พยายามจะเป็นผู้นำ มักจะต้องได้รับความเจ็บปวดจากการเป็นผู้นำเสมอ คนใช้คอมพิวเตอร์ที่ต้องการจะมีโปรเซสเซอร์ความเร็วสูงสุดก็เช่นเดียวกัน จากอดีตที่ผ่านไป พอสรุปได้ว่า อาจจะต้องเผชิญกับความเจ็บปวด 2 ประการ อย่างแรก หลังจากซื้อมาเพียง 3 เดือน จะพบว่าราคาลดลงไปครึ่งหนึ่ง (และมีรุ่นที่ดีกว่า/เร็วกว่าเดิม) อย่างที่ 2 มักจะได้ผลิตภัณฑ์ที่ยังมีจุดบกพร่อง

สถานการณ์เกี่ยวกับ Gigahertz CPU ในตอนนี้คือ ไม่มีใครในตลาดแน่ใจข้อมูลของซีพียู 1 GHz ในตอนนี้มากนัก ที่ว่าไม่แน่ใจนั้นก็มีอยู่ 2 ประการ ประการแรก ก็อย่างที่ได้กล่าวไปในเบื้องต้น เกี่ยวกับเรื่องของชิปเซ็ต และความเร็วหลักของเมนบอร์ด ถึงแม้ว่า 133 MHz พร้อมหน่วยความจำแบบ PC-133 จะได้รับการยอมรับว่าดีที่สุด แต่ก็นั่นก็สำหรับโปรเซสเซอร์ระดับความเร็ว 500 - 850 MHz เท่านั้น และประการถัดมา จากแหล่งข่าวเทคนิคหลายๆ แห่ง มีข้อมูลที่น่าเชื่อถือได้ และพยายามชี้ให้เห็นว่า ซีพียูความเร็ว 1000 MHz ที่มีออกมาในตลาด หรือแม้กระทั่งให้ห้องทดสอบต่างๆ ทดสอบอยู่ในขณะนี้ ยังเป็นตัวที่ไม่ได้วิ่งที่ 1000 MHz ที่แท้จริง แต่เกิดจากการ Overclock มาแล้วจากโรงงาน ข้อมูลที่น่ากลัวมากกว่านั้น มีบางรายพบว่า Intel 1000 MHz EB ไม่สามารถนำมาใช้แบบ Dual Processor ได้ สาเหตุนั้นยังไม่เป็นที่เปิดเผย แต่อินเทลเองกก็กำลังแก้ไขปัญหาดังกล่าวอยู่

 

http://www.geocities.com/siliphol