В эти дни компания Intel представляет миру долгожданные процессоры Sandy Bridge , архитектура которых заранее была окрещена как революционная. Но не только процессоры стали новинками этих дней, а и все сопутствующие компоненты новых настольной и мобильной платформ.

Итак, на этой неделе анонсировано аж 29 новых процессоров, 10 чипсетов и 4 беспроводных адаптера для ноутбуков и настольных рабочих и игровых компьютеров.

К мобильным новинкам относятся:

процессоры Intel Core i7-2920XM, Core i7-2820QM, Core i7-2720QM, Core i7-2630QM, Core i7-2620M, Core i7-2649M, Core i7-2629M, Core i7-2657M, Core i7-2617M, Core i5-2540M, Core i5-2520M, Core i5-2410M, Core i5-2537M, Core i3-2310M;

чипсеты Intel QS67, QM67, HM67, HM65, UM67 Express;

беспроводные сетевые контроллеры Intel Centrino Advanced-N + WiMAX 6150, Centrino Advanced-N 6230, Centrino Advanced-N 6205, Centrino Wireless-N 1030.

В настольном же сегменте появятся:

процессоры Intel Core i7-2600K, Core i7-2600S, Core i7-2600, Core i5-2500K, Core i5-2500S, Core i5-2500T, Core i5-2500, Core i5-2400, Core i5-2400S, Core i5-2390T, Core i5-2300;

чипсеты Intel P67, H67, Q67, Q65, B65 Express.

Но сразу же стоит отметить, что анонс новой платформы не является одночастным для всех моделей процессоров и чипсетов – с начала января доступны только решения класса «майнстрим», а большинство более массовых и не таких дорогих появятся в продаже немного позднее. Вместе с выпуском настольных процессоров Sandy Bridge представлен и новый процессорный разъем для них LGA 1155 . Таким образом, новинки не дополняют модельный ряд Intel Core i3/i5/i7, а являются заменой для процессоров под LGA 1156, большинство из которых теперь становятся совсем неперспективным приобретением, ибо в ближайшее время их выпуск вообще должен прекратиться. И только для энтузиастов до конца года Intel обещает продолжать выпуск старших четырехъядерных моделей на ядре Lynnfield.

Однако, судя по «роадмапу» платформа долгожитель Socket T (LGA 775) все еще будет оставаться актуальной как минимум до середины года, являясь основой для систем начального уровня. Для наиболее же производительных игровых систем и настоящих энтузиастов до конца года будут актуальны процессоры на ядре Bloomfield по разъем LGA 1366. Как видим, жизненный цикл двухъядерных процессоров с «интегрированным» графическим адаптером на ядре Clarkdale оказался очень коротки, всего один год, но именно они «протоптали» дорожку для представленных «сегодня» Sandy Bridge, приучив потребителя к мысли, что в процессоре может быть интегрирован не только контроллер памяти, а и видеокарта. Теперь же пришло время не просто выпустить более быстрые версии подобных процессоров, серьезно обновить архитектуру, чтобы обеспечить заметное увеличение их эффективности.

Ключевыми особенностями процессоров архитектуры Sandy Bridge являются:

выпуск с соблюдением 32 нм техпроцесса;

заметно увеличившаяся энергоэффективность;

оптимизированная технология Intel Turbo Boost и поддержка Intel Hyper-Threading;

значительное увеличение производительности встроенного графического ядра;

реализация нового набора инструкций Intel Advanced Vector Extension (AVX) для ускорения обработки вещественных чисел.

Но все вышеуказанные нововведения не обеспечивали бы возможности говорить о действительно новой архитектуре, если бы все это не было реализовано теперь в пределах одного ядра (кристалла), в отличие от процессоров на ядре Clarkdale.

Естественно, чтобы все узлы процессора заработали согласовано, нужно было организовать быстрый обмен информацией между ними – важным архитектурным нововведением стала кольцевая шина Ring Interconnect.

Объединяет же Ring Interconnect через кэш-память L3, теперь называемую LLC (Last Level Cache), процессорные ядра, графическое ядро и системный агент (System Agent), включающий в себя контроллер памяти, контроллер шины PCI Express, контроллер DMI, модуль управления питанием и другие контроллеры и модули, ранее имеющие объединенные названием «uncore».

Кольцевая шина Ring Interconnect является следующим этапом развития шины QPI (QuickPath Interconnect), которая после «обкатки» в серверных процессорах с обновленной 8-ядерной архитектурой Nehalem-EX, перекочевала и в ядро процессоров для настольных и мобильных систем. Посредством Ring Interconnect образуются четыре 32-разрядных кольца для шин Данных (Data Ring), Запросов (Request Ring), Мониторинга состояния (Snoop Ring) и Подтверждения (Acknowledge Ring). Функционирует кольцевая шина на частоте ядер, поэтому её пропускная способность, задержки и энергопотребление полностью зависят от частоты работы вычислительных блоков процессора.

Кэш-память третьего уровня (LLC - Last Level Cache) является общей для всех вычислительных ядер, графического ядра, системного агента и других блоков. При этом графический драйвер определяет какие потоки данных разместить в кэш-памяти, но и любой другой блок может получить доступ ко всем данным в LLC. Специальный механизм контролирует распределение кэш-памяти, чтобы не возникло коллизий. В целях ускорения работы для каждого из процессорных ядер выделен «свой» сегмент кэш-памяти, к которому оно имеет прямой доступ. Каждый такой сегмент включает независимый контроллер доступа к шине Ring Interconnect, но при этом ведется постоянное взаимодействие с системным агентом, который производит общее управление кэш-памятью.

Системный агент (System Agent), по сути, является встроенным в процессор «северным мостом» и объединяет контроллеры шин PCI Express, DMI, оперативной памяти, блок обработки видео (медиапроцессор и управление интерфейсами), диспетчер питания и другие вспомогательные блоки. С остальными узлами процессора системный агент взаимодействует через кольцевую шину. Кроме упорядочения потоков данных, системный агент следит за температурой и загрузкой различных блоков, и через Power Control Unit обеспечивает управление напряжением питания и частотами, дабы обеспечить наилучшую энергоэффективность при высокой производительности. Здесь же можно отметить, что для питания новых процессоров нужно трехкомпонентный стабилизатор питания (или двух, если встроенное видеоядро останется неактивным) – отдельно для вычислительных ядер, системного агента и интегрированной видеокарты.

Встроенная в процессор шина PCI Express соответствует спецификации 2.0 и насчитывает 16 линий для возможности увеличения мощности графической подсистемы при помощи мощного внешнего 3D-ускорителя. В случае использования старших наборов системной логики и согласования лицензионных вопросов эти 16 линий могут быть разделены на 2 или три слота в режимах 8x+8x или 8x+4x+4x соответственно для NVIDIA SLI и/или AMD CrossFireX.

Для обмена данными с системой (накопителями, портами ввода-вывода, периферией, контроллеры которых находятся в чипсете) используется шина DMI 2.0, позволяющая прокачать до 2 ГБ/с полезной информации в обоих направлениях.

Важной частью системного агента является встроенный в процессор двухканальный контроллер памяти DDR3, номинально поддерживающий модули на частоте 1066-1333 МГц, но при использовании в материнских платах на чипсете Intel P67 Express без проблем обеспечивающий функционирование модулей на частоте до 1600 и даже 2133 МГц. Размещение контроллера памяти в одном кристалле с процессорными ядрами (ядро Clarkdale состояло из двух кристаллов) должно уменьшить латентность памяти и, соответственно, увеличить производительность системы.

Отчасти благодаря расширенному мониторингу параметров всех вычислительных ядер, кэш-памяти и вспомогательных блоков, который реализован в Power Control Unit, в процессорах Sandy Bridge появилась усовершенствованная технология Intel Turbo Boost 2.0. Теперь, в зависимости от нагрузки и выполняемых задач, ядра процессора при высокой необходимости могут ускоряться даже с превышением теплового пакета, как при обычном ручном разгоне. Но системный агент будет следить за температурой процессора и его компонентов, и когда будет зафиксирован «перегрев» частоты узлов будут постепенно уменьшаться. Однако в настольных процессорах лимитировано время работы в сверхускоренном режиме, т.к. здесь значительно легче организовать в разы более эффективное охлаждение, чем «боксовый» кулер. Такой «овербуст» позволит получить прибавку производительности в критичные для системы моменты, что должно создать у пользователя впечатление работы с более мощной системой, а также уменьшить время ожидания реакции системы. Также Intel Turbo Boost 2.0 гарантирует, что и в настольных компьютерах встроенное видеоядро имеет динамическую производительность.

Архитектура процессоров Sandy Bridge подразумевает не только изменения в структуре межкомпонентного взаимодействия и улучшение возможностей и энергоэффективности этих компонентов, но и внутренние изменения в каждом вычислительном ядре. Если отбросить «косметические» улучшения, то наиболее важными окажутся следующие:

возврат к выделению кэш-памяти для примерно 1,5 тысяч декодированных микроопераций L0 (использовался в Pentium 4), являющейся обособленной частью L1, что позволяет одновременно обеспечить более равномерную загрузку конвейеров и снизить энергопотребление вследствие увеличения пауз в работе достаточно сложных схем декодеров операций;

повышение эффективности блока предсказания ветвлений вследствие увеличение емкости буферов адресов результатов ветвления, истории команд, истории ветвлений, что увеличило эффективность конвейеров;

увеличение емкости буфера переупорядоченных команд (ROB - ReOrder Buffer) и повышение эффективности этой части процессора благодаря внедрению физического регистрового файла (PRF – Physical Register File, тоже характерной особенности Pentium 4) для хранения данных, а также расширение других буферов;

удвоение емкости регистров для работы с потоковыми вещественными данными, что в ряде случаев может обеспечить в два раза большую скорость выполнения операций, их использующих;

увеличение эффективности исполнения инструкций шифрования для алгоритмов AES, RSA и SHA;

введение новых векторных инструкций Advanced Vector Extension (AVX);

• оптимизацию работы кэш-памяти первого L1 и второго L2 уровней.

Важной особенностью графического ядра процессоров Sandy Bridge является то, что оно теперь находится в одном кристалле с остальными блоками, а управление его характеристиками и слежение за состоянием выполняет на аппаратном уровне системный агент. При этом блок обработки медиаданных и формирования сигналов для видеовыходов вынесен в этот самый системный агент. Такая интеграция обеспечивает более тесное взаимодействие, меньшие задержки, большую эффективность и т.д.

Однако самой архитектуре графического ядра не так много изменений, как того хотелось бы. Вместо ожидаемой поддержки DirectX 11 была просто добавлена поддержка DirectX 10.1. Соответственно и не многие приложения с поддержкой OpenGL ограничены аппаратной совместимостью только с 3-й версией спецификации этого свободного API. При этом, хотя и говорится об усовершенствовании вычислительных блоков, но их осталось столько же – 12, и то только для старших процессоров. Однако увеличение тактовой частоты до 1350 МГц обещает заметный прирост производительности в любом случае.

С другой стороны, создать встроенное видеоядро с действительно высокой производительностью и функциональностью для современных игр при невысоком его энергопотреблении очень тяжело. Поэтому отсутствие поддержки новых API повлияет лишь на совместимость с новыми играми, а производительность при действительно большом желании комфортно играть нужно будет наращивать с помощью дискретного 3D-ускорителя. А вот расширение функциональности при работе с мультимедийными данными, в первую очередь при кодировании и декодировании видео в рамках Intel Clear Video Technology HD, можно причислить к достоинствам Intel HD Graphics II (Intel HD Graphics 2000/3000).

Обновленный медиапроцессор позволяет разгрузить процессорные ядра при кодировании видео в форматах MPEG2 и H.264, а также расширяет набор пост-процессинговых функций аппаратной реализацией алгоритмов для автоматической подстройки контрастности изображения (ACE – Adaptive Contrast Enhancement), корректировки цветов (TCC – Total Color Control) и улучшения отображения кожи (STE – Skin Tone Enhancement). Повышает перспективность использования встроенной видеокарты реализованная поддержка интерфейса HDMI версии 1.4, совместимой с Blu-ray 3D (Intel InTru 3D).

Все выше перечисленные архитектурные особенности обеспечивают новому поколению процессоров заметное превосходство по быстродействию над моделями предыдущего поколения, как в вычислительных задачах, так и при работе с видео.

В итоге платформа Intel LGA 1155 становится более производительной и функциональной, приходя на смену LGA 1156.

Если подытожить, то процессоры семейства Sandy Bridge спроектированы для решения очень широкого круга задач при высокой энергоэффективности, что должно их сделать действительно массовыми в новых производительных системах, особенно когда в продаже появятся более доступные модели в широком ассортименте.

В ближайшее время постепенно покупателям станут доступны 8 процессоров для настольных систем разного уровня: Intel Core i7-2600K, Intel Core i7-2600, Intel Core i5-2500K, Intel Core i5-2500, Intel Core i5-2400, Intel Core i5-2300, Intel Core i3-2120 и Intel Core i3-2100. Модели с индексом K отличаются свободным множителем и более быстрым встроенным видеоадаптером Intel HD Graphics 3000.

Также для критичных к энергопотреблению систем выпущены энергоэффективные (индекс S) и высокоэнергоэффективные (индекс T) модели.

Для поддержки новых процессоров уже сегодня доступны материнские платы на чипсетах Intel P67 Express и Intel H67 Express, в а недалеком будущем ожидаются на Intel Q67 Express и Intel B65 Express, ориентированные на корпоративных пользователей и малый бизнес. Все эти чипсеты наконец-то начали поддерживать накопители с интерфейсом SATA 3.0, хотя и не всеми портами. А вот поддержки, казалось бы даже более востребованной шины USB 3.0 в них нет. Интересными особенностями новых чипсетов для обычных материнских плат стало то, что в них отказались от поддержки шины PCI. Кроме того, теперь тактовый генератор встроен в чипсет и управлять его характеристиками без последствий для стабильности работы системы можно лишь в очень небольшом диапазоне, если повезет то всего ±10 МГц, а на практике и того меньше.

Также нужно отметить, что разные чипсеты оптимизированы под использование с разными процессорами в системах, предназначенных для различных целей. То есть Intel P67 Express от Intel H67 Express отличается не только отсутствием поддержки работы со встроенным видео, но и расширенными возможностями для «оверклокинга» и тюнинга производительности. В свою очередь Intel H67 Express вообще не замечает свободный множитель у моделей с индексом K.

А ведь вследствие архитектурных особенностей, разгон процессоров Sandy Bridge пока возможен только с помощью множителя, если это модель K-серии. Хотя к некоторой оптимизации и «овербусту» склонны все модели.

Таким образом, временно для создания иллюзии работы на очень мощном процессоре даже модели с заблокированным множителем способны на заметное ускорение. Время такого ускорения для настольных систем, как было упомянуто выше, ограничено аппаратно, а не только температурой, как в мобильных ПК.

После представления всех архитектурных особенностей и нововведений, а также обновленных фирменных технологий, остается только еще раз просуммировать, чем же Sandy Bridge такие инновационные и напомнить о позиционировании.

Для высокопроизводительных и массовых производительных систем в ближайшее время можно будет купить процессоры серий Intel Core i7 и Intel Core i5, которые между собой отличаются поддержкой технологии Intel Hyper-Threading (для четырехъядерных моделей Intel Core i5 она отключена) и объемом кэш-памяти третьего уровня. Для более экономных покупателей представлены новые модели Intel Core i3, которые имеют в 2 раза меньше вычислительных ядер, хоть и с поддержкой Intel Hyper-Threading, всего 3 МБ кэш-памяти LLC, не поддерживают Intel Turbo Boost 2.0 и все укомплектованы Intel HD Graphics 2000.

В середине года для массовых систем будут представлены процессоры Intel Pentium (от этого бренда очень тяжело отказаться, хотя еще год назад это пророчили) на основе очень упрощенной архитектуры Sandy Bridge. Фактически эти процессоры для «рабочих лошадок» будут напоминать по возможностям еще вчера актуальные Core i3-3xx на ядре Clarkdale, т.к. практически всех функций, присущих старшим моделям для LGA 1155, они лишатся.

Остается отметить, что выпуск процессоров Sandy Bridge и целой настольной платформы LGA 1155 стал очередным «Так» в рамках концепции Intel «Тик-Так», т.е. серьезным обновлением архитектуры для выпуска по уже отлаженному 32 нм техпроцессу. Примерно через год нас будут ждать процессоры Ivy Bridge с оптимизированной архитектурой и выполненные по 22 нм техпроцессу, которые, наверняка, снова будут иметь «революционную энергоэффективность», но, надеемся, не упразднят процессорный разъем LGA 1155. Что ж, подождем – увидим. А пока у нас есть минимум год на изучение архитектуры Sandy Bridge и её всестороннее тестирование, к чему и собираемся приступить уже в ближайшие дни .

Статья прочитана 14947 раз(а)

Подписаться на наши каналы

В рамках прошедшего 13-15 сентября форума IDF 2010 компания Intel впервые огласила подробности новой процессорной микроархитектуры, известной под кодовым наименованием Sandy Bridge. Собственно, процессор Sandy Bridge демонстрировался еще на прошлогоднем форуме IDF 2009, но подробности новой микроархитектуры тогда не сообщались (разве что самые общие сведения). Сразу оговоримся, что далеко не все ее подробности стали достоянием гласности и сейчас. Кое-что компания хочет оставить в секрете до официального анонса, который должен состояться в самом начале следующего года. В частности, не разглашаются подробности относительно производительности новых процессоров, модельного ряда, а также некоторых особенностей архитектуры.
Итак, давайте поближе познакомимся с новой микроархитектурой Sandy Bridge, а также с особенностями процессоров на ее базе, которые в дальнейшем мы будем называть процессорами Sandy Bridge.

Кратко о процессорах Sandy Bridge

Все процессоры с кодовым наименованием Sandy Bridge первоначально будут производиться по 32-нм техпроцессу. В дальнейшем, когда состоится переход на 22-нм техпроцесс, процессоры на базе микроархитектуры Sandy Bridge получат кодовое наименование Ivy Bridge (рис. 1).

Рис. 1. Эволюция семейств процессоров Intel и процессорных микроархитектур

Процессоры Sandy Bridge, точно так же, как процессоры Westmere, образуют в настольном и мобильном сегментах три семейства: Intel Core i7, Intel Core i5 и Intel Core i3, однако логотипы этих процессоров несколько изменятся (рис. 2). Если точнее, то речь идет о втором поколении (2 nd Generation) семейств Intel Core.

Рис. 2. Новые логотипы процессоров Sandy Bridge

Известно, что система маркировки процессоров полностью изменится, но на форуме IDF 2010 ничего не сообщалось относительно новой системы обозначения моделей процессоров.

По неофициальным данным, процессоры Sandy Bridge будут маркироваться четырехзначным числом, причем первая цифра - 2 - означает второе поколение семейства Intel Core. То есть будет, к примеру (опять-таки, по неофициальным данным), процессор Intel Core i7-2600 или Intel Core i5-2500. В семействах Intel Core i7 и Intel Core i5 будут процессоры как с заблокированным коэффициентом умножения, так и с разблокированным, причем последние будут обозначаться буквой K (Intel Core i7-2600K, Intel Core i5-2500K).

Основные различия между семействами Intel Core i7, Intel Core i5 и Intel Core i3 будут заключаться в размере кэша L3, количестве ядер и поддержке технологий Hyper-Threading и Turbo Boost.

Процессоры семейства Intel Core i7 будут четырехъядерными с поддержкой технологий Hyper-Threading и Turbo Boost, а размер кэша L3 составит 8 Мбайт.

Процессоры семейства Intel Core i5 будут четырехъядерными, но не будут поддерживать технологию Hyper-Threading. Ядра этих процессоров будут поддерживать технологию Turbo Boost, а размер кэша L3 составит 6 Мбайт.

Процессоры семейства Intel Core i3 будут двухъядерными с поддержкой технологии Hyper-Threading, но без поддержки технологии Turbo Boost. Размер кэша L3 в этих процессорах составит 3 Мбайт.

После оглашения неофициальных сведений перейдем к достоверным данным.

Все новые процессоры Sandy Bridge получат новый процессорный разъем LGA 1155 и, естественно, будут несовместимы с материнскими платами на базе чипсетов Intel 5-й серии. Собственно, для процессоров Sandy Bridge будут предназначены системные платы на базе нового чипсета Intel 6-й серии. Новшеством этих однокристальных чипсетов станет поддержка двух портов SATA 6 Гбит/с (SATA III), а также полноскоростных линий PCI Express 2.0 (с частотой 5 ГГц). А вот интегрированного в чипсет контроллера USB 3.0 пока не будет.

Впрочем, вернемся к процессорам Sandy Bridge. Новый процессорный разъем LGA 1155 потребует, по всей видимости, и новых кулеров, так как кулеры под разъем LGA 1156 будут несовместимы с разъемом LGA 1155. Впрочем, это лишь наша догадка, основанная на простой логике. В конце концов, должна же компания Intel как­то стимулировать выпуск новых моделей кулеров, дабы производители кулеров не загнулись окончательно.

Отличительной особенностью всех процессоров Sandy Bridge станет наличие в них интегрированного графического ядра нового поколения. Причем если в процессорах предыдущего поколения (Clarkdale и Arrandale) вычислительные ядра процессора и графическое ядро размещались на разных кристаллах и, более того, производились по разным техпроцессам, то в процессорах Sandy Bridge все компоненты процессора будут выпускаться по 32-нм техпроцессу и размещаться на одном кристалле.

Важно подчеркнуть, что идеологически графическое ядро процессора Sandy Bridge можно рассматривать как пятое ядро процессора (в случае четырехъядерных процессоров). Причем графическое ядро, так же как и вычислительные ядра процессора, имеет доступ к кэшу L3.

Точно так же, как процессоры предыдущего поколения Clarkdale и Arrandale, процессоры Sandy Bridge будут иметь интегрированный интерфейс PCI Express 2.0 для использования дискретных видеокарт. Причем все процессоры поддерживают 16 линий PCI Express 2.0, которые могут быть сгруппированы либо как один порт PCI Express x16, либо как два порта PCI Express x8.

Также нужно отметить, что все процессоры Sandy Bridge будут иметь интегрированный двухканальный контроллер памяти DDR3. Вариантов с трехканальным контроллером памяти пока выпускать не планируется. Связано это с тем, что модельный ряд процессоров Sandy Bridge не будет охватывать сегмент топовых настольных процессоров. Топовым настольным процессором станет новая модель шестиядерного процессора Gulftown (Intel Core i7-990X), а модельный ряд процессоров Sandy Bridge будет ориентирован на производительные, массовые и бюджетные ПК.

Еще одна особенность процессоров на базе микроархитектуры Sandy Bridge заключается в том, что вместо шины QPI (Intel QuickPath Interconnect), которая ранее использовалась для связи отдельных компонентов процессора друг с другом, теперь применяется принципиально иной интерфейс, называемый кольцевой шиной (Ring Bus), которую мы подробно рассмотрим далее.

Вообще, нужно отметить, что архитектура процессора Sandy Bridge подразумевает модульную, легко масштабируемую структуру (рис. 3).

Рис. 3. Модульная структура процессора Sandy Bridge

Еще одна особенность микроархитектуры Sandy Bridge заключается в том, что в ней реализована поддержка набора инструкций Intel AVX (Intel Advanced Vector Extension).

Intel AVX представляет собой новый набор расширений для архитектуры Intel, предусматривающий 256-битные векторные вычисления с плавающей запятой на базе SIMD (Single Instruction, Multiple Data).

Intel AVX предполагает комплексное расширение архитектуры набора команд для микроархитектуры Intel 64 и обладает следующими особенностями:

• поддержка векторных данных с большей разрядностью (до 256 бит);
• эффективная схема кодирования инструкций, поддерживающая синтаксис команд с тремя и четырьмя операндами;
• гибкая среда программирования, предусмат­ривающая различные возможности - от инструкций обработки переходов до сниженных требований к выравниванию смещений в памяти;
• новые примитивы для манипулирования данными и ускорения арифметических вычислений, включая трансляцию (broadcast), перестановку (permute), одновременное умножение и сложение (fused-multiply-add, FMA) и др.

Учитывая тот факт, что новый набор команд Intel AVX может использоваться любыми приложениями, в которых значительная доля вычислений приходится на операции SIMD, наибольший прирост производительности новая технология даст для тех из них, что преимущественно выполняют вычисления с плавающей запятой и могут быть распараллелены. В качестве примера можно назвать программы обработки звука и аудиокодеки, программы для редактирования изображений и видео, приложения для моделирования и финансового анализа, а также промышленные и инженерные приложения.

Говоря о процессорной микроархитектуре Sandy Bridge, нужно отметить, что она является развитием микроархитектуры Nehalem или Intel Core (поскольку микроархитектура Nehalem - это развитие микроархитектуры Intel Core). Различия между Nehalem и Sandy Bridge довольно существенные, однако назвать эту микроархитектуру принципиально новой, какой в свое время была микроархитектура Intel Core, всё же нельзя. Это именно модифицированная микроархитектура Nehalem.

Теперь более подробно ознакомимся с новшествами микроархитетуры Sandy Bridge и ее отличиям от Nehalem.

Ядро процессора на базе микроархитектуры Sandy Bridge

Прежде чем перейти к рассмотрению различий микроархитектур Sandy Bridge и Nehalem, напомним, что схема любого процессора подразумевает наличие нескольких конструктивных элементов: L1-кэша данных и команд, предпроцессора (Front End) и постпроцессора, называемого также блоком исполнения команд (Execution Engine).

Процесс обработки данных включает следующие этапы. Сначала инструкции и данные забираются из кэша L1 (этот этап называется выборкой). После этого выбранные из кэша инструкции декодируются в понятные для процессора машинные примитивы (микрооперации). Данная процедура называется декодированием. Далее декодированные команды поступают на исполнительные блоки процессора и выполняются, а результат записывается в память.

Процессы выборки инструкций из кэша, их декодирование и продвижение к исполнительным блокам осуществляются в предпроцессоре, а процесс выполнения команд - в постпроцессоре.

Теперь более подробно рассмотрим ядро процессора Sandy Bridge и сравним его с ядром Nehalem. При работе ядра процессора на базе микроархитектуры Nehalem или Sandy Bridge инструкции x86 выбираются из кэша инструкций L1 (Instruction Сache) размером 32 Кбайт (кэш 8-канальный). Команды загружают из кэша блоками фиксированной длины, из которых выделяются инструкции, направляемые на декодирование. Поскольку инструкции x86 имеют переменную длину, а блоки, которыми команды загружаются из кэша, - фиксированную, при декодировании команд нужно определить границы между отдельными командами.

Информация о размерах команд хранится в кэше инструкций L1 в специальных полях (по 3 бита информации на каждый байт инструкций). В принципе, эту информацию для определения границ команд можно было бы использовать в самом декодере непосредственно в процессе декодирования команд. Однако это неизбежно отразилось бы на скорости декодирования, да и нельзя было бы декодировать одновременно несколько команд. Поэтому перед декодированием производится выделение команд из выбранного блока. Данная процедура называется предварительным декодированием (PreDecode). Процедура предварительного декодирования позволяет поддерживать постоянный темп декодирования независимо от длины и структуры команд.

Процессоры с микроархитектурой Nehalem и Sandy Bridge производят выборку команд 16-байтными блоками, то есть за каждый такт из кэша загружается 16-байтный блок команд.

После операции выборки команды организуются в очередь (Instruction Queue), а затем передаются в декодер. При декодировании (Decode) команды преобразуются в машинные микрооперации фиксированной длины (обозначаются как micro-ops или uOps).

Декодер ядра процессора с микроархитектурой Sandy Bridge не претерпел изменений. Точно так же, как в микроархитектуре Nehalem, он является четырехканальным и может декодировать в каждом такте до четырех инструкций x86. Как уже отмечалось, в микроархитектурах Nehalem и Sandy Bridge за каждый такт из кэша загружается 16-байтный блок команд, из которого в процессе предварительного декодирования выделяются отдельные команды. В принципе, длина одной команды может достигать 16 байт. Однако средняя длина команд составляет 4 байта. Поэтому в среднем в каждом блоке загружаются четыре команды, которые при использовании четырехканального декодера одновременно декодируются за один такт.

Четырехканальный декодер состоит из трех простых декодеров, которые декодируют прос-тые инструкции в одну микрооперацию, и одного сложного, способного декодировать одну инструкцию в четыре микрооперации (декодер типа 4-1-1-1). Для еще более сложных инструкций, которые декодируются в более чем четыре микрооперации, сложный декодер соединен с блоком uCode Sequenser, применяемым для декодирования подобных инструкций.

Естественно, декодирование четырех инструкций за такт возможно только в том случае, если в одном 16-байтном блоке содержится не менее четырех инструкций. Однако существуют команды и длиннее 4 байт, и при загрузке нескольких таких команд в одном блоке эффективность декодирования снижается.

При декодировании инструкций в микроархитектурах Nehalem и Sandy Bridge применяются две интересные технологии - Macro-Fusion и Micro-Fusion.

Macro-Fusion - это слияние двух x86-инструкций в одну сложную микрооперацию micro-op. В предыдущих версиях процессорной микроархитектуры каждая инструкция в формате x86 декодировалась независимо от остальных. При использовании технологии Macro-Fusion некоторые пары инструкций (например, инструкция сравнения и условного перехода) при декодировании могут быть слиты в одну микрооперацию, которая в дальнейшем будет выполняться именно как одна микрооперация. Отметим, что для эффективного поддержания технологии Macro-Fusion в микроархитектурах Nehalem и Sandy Bridge применяются расширенные блоки ALU (Arithmetical Logic Unit), которые способны поддержать выполнение слитых микроопераций. Отметим также, что в случае применения технологии Macro-Fusion за каждый такт процессора может декодироваться только четыре инструкции (в четырехканальном декодере), а при использовании технологии Macro-Fusion в каждом такте может считываться пять инструкций, которые преобразуются в четыре за счет слияния и подвергаются декодированию.

Отметим, что технология Macro-Fusion использовалась и в микроархитектуре Intel Core, однако в микроархитектуре Nehalem был расширен набор x86-инструкций, для которого возможно слияние в одну микрооперацию. Кроме того, в микроархитектуре Intel Core слияние x86-инструкций не поддерживалось для 64-битного режима работы процессора, то есть технология Macro-Fusion реализовывалась только в 32-битном режиме. В архитектуре Nehalem это узкое место было устранено и операции слияния работают как в 32-, так и в 64-битном режиме процессора. В микроархитектуре Sandy Bridge набор x86-инструкций, для которых возможна операция слияния, был расширен еще больше.

Micro-Fusion - это слияние двух микроопераций (не x86-инструкций, а именно микроопераций) в одну, содержащую два элементарных действия. В дальнейшем две такие слитые мик­рооперации обрабатываются как одна, что позволяет уменьшить количество обрабатываемых микроопераций и тем самым увеличить общее количество инструкций, исполняемых процессором за один такт. Понятно, что операция слияния двух микроопераций возможна далеко не для всех пар микроопераций. В микроархитектуре Sandy Bridge используется точно такая же операция Micro-Fusion (для того же набора микрооперация), как и в микроархитектуре Nehalem.

Говоря о процедуре выборки программных инструкций в микроархитектуре Nehalem, необходимо отметить наличие блока обнаружения программных циклов (Loop Stream Detector), который принимает участие в процессе выборки инструкций и позволяет избежать повторов в выполнении одних и тех же операций. Loop Stream Detector (LSD) используется и в микроархитектуре Intel Core, однако он отличается от LSD в Nehalem. Так, в архитектуре Intel Core применяется буфер LSD на 18 инструкций, причем располагается он до декодера. То есть в архитектуре Intel Core могут отслеживаться и распознаваться только циклы, содержащие не более 18 инс­трукций. При обнаружении программного цикла инструкции в цикле пропускают фазы выборки (Fetch) и предсказания ветвлений в программе (Branch Prediction), а сами команды генерируются и поступают в декодер из буфера LSD. С одной стороны, это позволяет снизить энергопотребление ядра процессора, а с другой - обойти фазу выборки команд. Если в цикле насчитывается более 18 инструкций, то каждый раз инструкции будут проходить все стандартные шаги.

В микроархитектуре Nehalem блок обнаружения циклов расположен не перед, а за декодером и рассчитан на 28 уже декодированных инструкций. Поскольку LSD хранит уже декодированные инструкции, они будут «пропускать» не только фазу предсказания ветвлений и выборки, как раньше, но и фазу декодирования (фактически на время выполнения программного цикла отключается предпроцессор процессора). Таким образом, в Nehalem инструкции в цикле проходят через конвейер быстрее и чаще, а энергопотребление ниже, чем в архитектуре Intel Core (рис. 4).

Рис. 4. LSD-буфер в микроархитектурах Intel Core и Nehalem

В микроархитектуре Sandy Bridge разработчики пошли еще дальше: вместе с LSD-буфером на 28 микрооперайий применили кэш декодированных микроопераций (Decoded Uop Cache) - рис. 5. В кэш поступают все декодированные микрооперации. Кэш декодированных микроопераций рассчитан приблизительно на 1500 микроопераций (видимо, речь идет о микрооперациях средней длины), что эквивалентно примерно 6-килобайтному кэшу x86-инструкций.

Рис. 5. Кэш декодированных микроопераций в микроархитектуре Sandy Bridge

Концепция кэша декодированных микро­операций заключается в том, чтобы сохранять в нем последовательности микроопераций. Кэш микроопераций работает не на уровне одной инструкции, а на уровне 32-байтного блока микроопераций. Весь кэш разделен на 32 набора, по 8 линий в каждом. На каждую линию приходится до 6 микроопераций. До 3 линий (18 микроопераций) могут быть привязаны к 32-байтному блоку. Тегирование происходит по указателю инструкции (IP). Сверка указателя предсказанной инструкции идет параллельно как в кэше инструкций, так и кэше микроопераций, и если происходит попадание, из кэша микроопераций вылавливаются линии, составляющие 32-байтный блок, и помещаются в очередь. В этом случае нет необходимости снова проводить выборку и декодирование.

Эффективность использования кэша декодированных микроопераций во многом зависит от эффективности блока предсказания ветвлений (Branch Prediction Unit, BPU). Напомним, что блок предсказания ветвлений применяется во всех современных процессорах, причем в процессорах Sandy Bridge он существенно улучшен в сравнении с BPU в микроархитектуре Nehalem (рис. 6).

Рис. 6. Блок предсказания ветвлений (Branch Prediction Un) в микроархитектуре Sandy Bridge

Чтобы понять, почему блок предсказания ветвлений столь важен в процессоре и как он влияет на производительность, напомним, что фактически в любой более­менее сложной программе есть команды условного перехода. Команда такого условного перехода означает следующее: если некоторое условие верно, то нужно перейти к выполнению программы, начиная с одного адреса, а если нет - то с другого. С точки зрения процессора команда условного перехода является своеобразным камнем преткновения. Действительно, ведь до тех пор, пока не выяснится, верно условие перехода или нет, процессор не знает, какую часть программного кода исполнять дальше, а следовательно, вынужден простаивать. Во избежание этого как раз и используется блок предсказания ветвлений, который пытается угадать, на какой участок программного кода укажет команда условного перехода, еще до того, как она будет исполнена. На основе предсказания ветвлений производится выборка соответствующих 86-инструкций из кэша L1 или из кэша декодированных микроопераций.

Когда команда условного перехода встречается впервые, то применяется так называемое статическое предсказание. По сути, BPU прос-то угадывает, какая программная ветвь будет выполняться далее. Причем в основе статического предсказания лежит предположение, что большинство обратных ветвлений происходит в повторяющихся циклах, когда инструкция ветвления используется для определения продолжения цикла или выхода из него. Чаще всего цикл продолжается, так что процессор будет снова повторно выполнять код цикла. По этой причине статическое предсказание считает, что все обратные ветвления всегда выполняются.

По мере того как накапливается статистика результатов различных условных переходов (предыстория условных переходов), задействуется алгоритм динамического предсказания ветвлений, который как раз и основан на анализе статистики результатов условных переходов, совершенных ранее. В алгоритмах динамического предсказания ветвлений используются таблица хранения истории предсказания ветвлений (Branch History Table, BHT) и таблица хранения адресов инструкций (Branch Target Buffer, BTB). В эти таблицы записывается информация о результатах уже выполненных ветвлений. В BHT содержатся все условные переходы за несколько последних циклов. Кроме того, здесь хранятся биты, показывающие вероятность повторного выбора той же самой ветви. Биты расставляются на основании статистики предыдущих переходов. В стандартной бимодальной (2-битной) схеме существует четыре вероятности: ветвь часто выполняется (strongly taken), ветвь выполняется (taken), ветвь не выполняется (not taken) и ветвь часто не выполняется (strongly not taken).

Для того чтобы вынести решение о спекулятивном выполнении ветви, устройство должно знать точное местоположение кода в кэше L1 по направлению ветвления - назовем его целью ветвления. Цели уже выполненных ветв-лений хранятся в BTB. Когда выполняется ветвление, BPU просто берет цель ветвления из таблицы и указывает препроцессору начать выборку инструкций по этому адресу.

Понятно, что достоверность предсказания перехода зависит от размера BHT- и BTB-таблиц. Чем больше записей в этих таблицах, тем выше достоверность предсказания.

Следует отметить, что вероятность правильного предсказания ветвлений в современных процессорах очень высока (порядка 97-99%) и борьба фактически идет уже за доли процента.

Улучшений BPU в микроархитектуре Sandy Bridge несколько. Во­первых, вместо того чтобы для каждой ветви перехода использовать свою вероятность в таблице BHT, одна и та же вероятность применяется одновременно для нескольких ветвей. В результате удается оптимизировать BHT-таблицу, что сказывается на повышении достоверности предсказания переходов.

Второе улучшение BPU в микроархитектуре Sandy Bridge заключается в оптимизации BTB-таблицы. Если раньше в ВТВ для задания всех адресов переходов (branch targets) использовалось фиксированное число бит, что приводило к неоправданной трате места, то теперь количество бит, применяемых для задания адреса перехода, зависит от самого адреса. Фактически это позволяет сохранять в таблице больше адресов и тем самым повышать достоверность предсказания.

Более точных данных о размерах таблиц BHT и BTB пока нет.

Итак, об изменениях в предпроцессоре микроархитектуры Sandy Bridge (кэш декодированных микроопераций и обновленный блок предсказания ветвлений) мы рассказали. Пойдем дальше.

После процесса декодирования x86-инструкций начинается этап их исполнения. Первоначально происходит переименование и распределение дополнительных регистров процессора (блок Allocate/Rename/ Retirement), которые не определены архитектурой набора команд.

Переименование регистров позволяет добиться внеочередного исполнения команд. Идея переименования регистров заключается в следующем. В архитектуре x86 количество регистров общего назначения сравнительно невелико: доступно восемь регистров в 32-битном режиме и 16 регистров в 64-битном. Представим, что исполняемая команда дожидается загрузки значений операндов в регистр из памяти. Это долгая операция, и хорошо бы на это время позволить использовать этот регистр для другой команды, операнды которой находятся ближе (например, в кэше первого уровня). Для этого временно переименовывается «ждущий» регистр и отслеживается история переименования. А «готовому к работе» регистру присваивается стандартное имя, чтобы снабженную операндами команду исполнить прямо сейчас. При поступлении данных из памяти обращаются к истории переименования и возвращают изначальному регистру его законное имя. Иными словами, техника переименования регистров позволяет сократить простои, а ведение истории переименования применяется для нивелирования конфликтов.

На следующем этапе (буфер переупорядочения - ReOrder Buffer, ROB) происходит переупорядочение микроопераций не в порядке их поступления (Out-of-Order), чтобы впоследствии можно было реализовать их более эффективное выполнение на исполнительных блоках. Отметим, что буфер переупорядочения ReOrder Buffer и блок отставки (Retirement Unit) совмещены в едином блоке процессора, но первоначально производится переупорядочение инструкций, а блок Retirement Unit включается в работу позже, когда надо выдать исполненные инструкции в заданном программой порядке.

В микроархитектуре Nehalem в свое время был увеличен размер буфера переупорядочения в сравнении с размером буфера переупорядочения в микроархитектуре Intel Core. Так, если в Intel Core он был рассчитан на 98 микроопераций, то в Nehalem можно размещать уже 128 микроопераций.

Далее происходит распределение микро­операций по исполнительным блокам. В блоке процессора Reservation Station формирует очереди микроопераций, в результате чего микрооперации попадают на один из портов функциональных устройств (dispatch ports). Этот процесс называется диспетчеризацией (Dispatch), а сами порты выполняют функцию шлюза к функциональным устройствам.

После того как микрооперации пройдут порты диспетчеризации, они направляются в соответствующие функциональные блоки для дальнейшего выполнения.

В микроархитектуре Sandy Bridge кластер Allocate/Rename/Retirement (Out-of-Order Cluster) был существенно изменен. В микроархитектурах Intel Core и Nehalem каждая микро­операция имеет копию операнда или операндов, которые ей требуются. Фактически это означает, что блоки кластера внеочередного выполнения команд должны быть достаточно большого размера, поскольку должны вмещать микрооперации вместе с необходимыми для них операндами. В архитектуре Nehalem операнды могли иметь размер 128 бит, но с введением расширения AVX размер операнда может составлять 256 бит, что требует увеличить в два раза размеры всех блоков кластера внеочередного выполнения команд.

Однако вместо этого в микроархитектуре Sandy Bridge используется физический регистровый файл (Physical Register File, PRF), в котором хранятся операнды микроопераций (рис. 7). Это дает возможность самим микрооперациям сохранять лишь указатели на операнды, но не сами операнды. С одной стороны, такой подход позволяет снизить энергопотребление процессора, поскольку перемещение по конвейеру микроопераций вместе с их операндами требует существенных затрат энергопотребления. С другой стороны, применение физического регистрового файла помогает сэкономить место на кристалле, а высвободившееся пространство использовать для увеличения размеров буферов кластера внеочередного выполнения команд (Load Buffers, Store Buffers, Reorder Buffers) - см. таблицу . В микроархитектуре Sandy Bridge физический регистровый файл для целочисленных операндов (PRF Integer) рассчитан на 160 записей, а для операндов с плавающей запятой (PRF Float Point) - на 144 записи.

Рис. 7. Использование физических регистровых файлов в микроархитектуре Sandy Bridge

В архитектуре Sandy Bridge подверглись существенной переработке и исполнительные блоки ядра процессора. Собственно, портов функциональных устройств, как и прежде, шесть (три вычислительных и три для работы с памятью), однако их назначение, как и назначение самих исполнительных блоков, изменилось (рис. 8). Напомним, что процессор на базе микроархитектуры Nehalem способен выполнять до шести операций за один такт. При этом возможно осуществление одновременно трех вычислительных операций и трех операций с памятью.

Рис. 8. Исполнительные блоки в микроархитектуре Sandy Bridge

В архитектуре Sandy Bridge три исполнительных устройства позволяют проводить уже восемь операций с данными FP (Float Point) или две операции с 256-битными AVX-данными за такт.

В микроархитектуре Sandy Bridge изменились не только три исполнительных устройства, но и функциональные блоки для операций с памятью. Напомним, что в микроархитектуре Nehalem было три порта для работы с памятью: Load (загрузка данных), Store address (хранение адреса), Store data (хранение данных) - рис. 9.

Рис. 9. Исполнительные блоки для работы с памятью в микроархитектуре Nehalem

В микроархитектуре Sandy Bridge также используются три порта для работы с памятью, однако два порта стали универсальными и могут не только реализовывать загрузку данных (Load), но и сохранять адрес (Store address). Третий порт не изменился и предназначен для хранения данных (Store data) - рис. 10.

Рис. 10. Исполнительные блоки для работы с памятью в микроархитектуре Sandy Bridge

Соответственно увеличилась пропускная способность взаимодействия с кэшем данных L1. Если в микроархитектуре Nehalem за каждый такт между кэшем данных L1 и исполнительными блоками для работы с памятью могло передаваться 32 байт данных, то в микроархитектуре Sandy Bridge - уже 48 байт (два запроса на чтение по 16 байт (128 бит) и один запрос на запись до 16 байт данных).

В заключение описания ядра процессора на базе микроархитектуры Sandy Bridge сведем всё воедино. На рис. 11 показана структурная схема ядра процессора на базе микроархитектуры Sandy Bridge. Желтым цветом отмечены измененные или новые блоки в микроархитектуре Sandy Bridge, а синим - блоки, присутствующие как в микроархитектуре Nehalem, так и в Sandy Bridge.

Рис. 11. Отличия микроархитектуры Sandy Bridge от микроархитектуры Nehalem
(общие блоки отмечены синим цветом, измененные или новые блоки
в микроархитектуре Sandy Bridge - желтым)

Кольцевая шина в микроархитектуре Sandy Bridge

В микроархитектуре Nehalem взаимодействие между каждым кэшем L2 и разделяемым между всеми ядрами кэшем L3 осуществлялось по внутренней специальной шине процессора, насчитывающей порядка тысячи контактов, а взаимодействие между отдельными блоками процессора (контроллером памяти, графическим контроллером и т.д.) - по шине QPI. В микроархитектуре Sandy Bridge на смену шине QPI, а также шине взаимодействия L2- и L3-кэшей пришла новая кольцевая шина (Ring Bus) - рис. 12. Она позволяет организовать взаимодействие между кэшами L2 каждого ядра процессора и кэшем L3, а также реализует доступ графического ядра (GPU) и блока видеокодирования (video transcoding engine) к кэшу L3. Кроме того, по этой же кольцевой шине реализуется доступ к контроллеру памяти. Попутно отметим, что теперь компания Intel называет кэш L3 кэшем последнего уровня (Last Level Cache, LLC), а кэш L2 - промежуточным кэшем (Middle Level Cache, MLC).

Рис. 12. Кольцевая шина в микроархитектуре Sandy Bridge

Кольцевая шина объединяет в себе четыре отдельные шины: кольцевую шину данных (Data ring) разрядностью 256 бит (32 байт), кольцевую шину запросов (Request ring), шину подтверждений (Acknowledge ring) и следящую шину (Snoop ring).

Использование кольцевой шины позволило снизить латентность кэша L3. Так, в процессорах предыдущего поколения (Westmere) латентность доступа к кэшу L3 составляет 36 циклов, а в процессорах Sandy Bridge - 26-31 цикл. Кроме того, теперь L3-кэш работает на частоте ядра (в процессорах Westmere частота работы кэша L3 не соответствовала частоте ядра).

Весь L3-кэш разбит на отдельные участки, каждый из которых ассоциирован с отдельным ядром процессора. В то же время каждому ядру доступен весь кэш L3. Каждый из выделенных участков кэша L3 наделен агентом доступа к кольцевой шине. Аналогичные агенты доступа есть у кэшей L2 каждого ядра процессора, у графического ядра и у системного агента, реализующего обмен данными с контроллером памяти.

В заключение отметим, что кэш L3 в микроархитектуре Sandy Bridge остался полностью инклюзивным (включающим) по отношению к кэшам L2 (как и в микроархитектуре Nehalem).

Графическое ядро в микроархитектуре Sandy Bridge

Одно из главных нововведений в микроархитектуре Sandy Bridge - это новое графическое ядро. Как мы уже отмечали, в отличие от графического ядра в процессорах Clarkdale/Arrandale, оно расположено на одном кристалле с вычислительными ядрами процессора и, кроме того, имеет доступ через кольцевую шину к кэшу L3. Причем, как ожидается, производительность нового графического ядра будет примерно вдвое выше производительности графического ядра в процессорах Clarkdale/Arrandale. Конечно, графическое ядро в процессорах Sandy Bridge не может сравниться по производительности с дискретной графикой (кстати, поддержка DirectX 11 для нового ядра даже не заявлена), но справедливости ради отметим, что это ядро и не позиционируется как игровое решение.

Новое графическое ядро может содержать (в зависимости от модели процессора) 6 или 12 исполнительных блоков (Execution Unit, EU), которые, впрочем, нельзя сравнивать с унифицированными шейдерными процессорами в графических процессорах NVIDIA или AMD, где их насчитывается несколько сотен (рис. 13). Данное графическое ядро ориентировано прежде всего не на 3D-игры, а на аппаратное декодирование и кодирование видео (включая HD-видео). То есть в конфигурацию графического ядра входят аппаратные декодеры. Их дополняют средства изменения разрешения (scaling), шумоподавления (denoise filtering), обнаружения и удаления чередования строк (deinterlace/film-mode detection) и фильтры улучшения детализации. Постобработка, позволяющая улучшить изображение при воспроизведении, включает функции STE (улучшение передачи телесных тонов), ACE (адаптивное повышение контраста) и TCC (общее управление цветом).

Рис. 13. Блок-схема графического ядра в микроархитектуре Sandy Bridge

Мультиформатный аппартный кодек поддерживает форматы MPEG-2, VC1 и AVC, выполняя все этапы декодирования с помощью специализированных аппаратных средств, тогда как в интегрированных графических процессорах текущего поколения эту функцию осуществляют универсальные исполнительные блоки EU.

Новый режим Intel Turbo Boost

Одной из примечательных особенностей процессоров Sandy Bridge станет поддержка нового режима Turbo Boost. Напомним, что смысл технологии Turbo Boost заключается в динамическом разгоне при определенных условиях тактовых частот ядер процессора.

Для реализации технологии Turbo Boost в процессоре предусмотрен специальный функциональный блок PCU (Power Control Unit), который отслеживает уровень загрузки ядер процессора, температуру процессора, а также отвечает за энергопитание каждого ядра и регулирование его тактовой частоты. Составной частью PCU является так называемый Power Gate (затвор), который применяется для перевода каждого ядра процессора по отдельности в режим энергопотребления C6 (фактически Power Gate отключает или подключает ядра процессора к линии питания VCC).

В процессорах Clarkdale и Arrandale режим Turbo Boost реализован следующим образом. В том случае, если какие­то ядра процессора оказываются незагруженными, они попросту отключаются от линии питания с использованием блока Power Gate (их энергопотребление при этом равно нулю). Соответственно тактовую частоту и напряжение питания оставшихся загруженных ядер можно динамически увеличить на несколько ступеней (по 133 МГц), но так, чтобы энергопотребление процессора не превысило его TDP. То есть фактически сэкономленное за счет отключения нескольких ядер энергопотребление используется для разгона оставшихся ядер, но так, чтобы увеличение энергопотребления в результате разгона не превышало сэкономленного энергопотребления. Более того, режим Turbo Boost реализуется и в том случае, когда изначально загружаются все ядра процессора, но при этом его энергопотребление не превышает значение TDP.

В мобильных процессорах Arrandale с интегрированным графическим ядром технология Turbo Boost распространяется не только на ядра процессора, но и на графическое ядро. То есть, в зависимости от текущей температуры и энергопотребления, разгоняться будут не только ядра процессора, но и графическое ядро. К примеру, если в каком­то приложении основная нагрузка ложится на графический процессор, а ядра процессора остаются недозагруженными, то сэкономленное TDP будет использоваться для разгона графического ядра, но так, чтобы не был превышен лимит по TDP графического ядра.

Поскольку в процессорах Sandy Bridge (и в настольных, и в мобильных) графическое ядро является, по сути, таким же ядром процессора, как и вычислительные ядра, технология Turbo Boost будет распространяться как на вычислительные ядра, так и на графическое ядро. Кроме того (и в этом заключается основное новшество), в новой версии режима Turbo Boost предусмотрена возможность превышения TDP процессора при разгоне ядер на короткое время.

Дело в том, что при превышении TDP процессор перегревается не сразу, а по истечении определенного промежутка времени. Учитывая, что во многих приложениях загрузка процессора на 100% происходит скачкообразно и лишь на протяжении очень малых промежутков времени, в эти периоды тактовую частоту процессора вполне можно разгонять так, чтобы был превышен предел по TDP.

В процессорах Sandy Bridge в режиме Turbo Boost предусмотрена возможность превышения TDP на протяжении вплоть до 25 секунд (рис. 14).

Заключение

Подведем итог нашего обзора микроархитектуры Sandy Bridge. Эта новая микроархитектура представляет собой существенно переработанный вариант микроархитектуры Nehalem. Среди нововведений - использование кэша декодированных микроопераций, переработанный блок предсказания ветвлений, применение физического регистрового файла, увеличенный размер буферов кластера внеочередного выполнения команд, улучшенные исполнительные блоки процессора и блоки для работы с памятью. Кроме того, в процессорах Sandy Bridge используется кольцевая шина для доступа ядер процессора к кэшу L3 и памяти. Также процессоры Sandy Bridge получили новое, более производительное графическое ядро, которое имеет доступ к кэшу L3.

Кроме того, в процессорах Sandy Bridge реализован новый режим Turbo Boost, позволяющий выжать из процессора максимум производительности.

Возможности графического процессора Sandy Bridge в целом сравнимы с таковыми у предыдущего поколения подобных решений Intel, разве что теперь в дополнение к возможностям DirectX 10 добавлена поддержка DirectX 10.1, вместо ожидаемой поддержки DirectX 11. Соответственно и не многие приложения с поддержкой OpenGL ограничены аппаратной совместимостью только с 3-й версией спецификации этого свободного API.

Тем не менее нововведений в графике Sandy Bridge достаточно много, и нацелены они главным образом на увеличение производительности при работе с 3D-графикой.

Основной упор при разработке нового графического ядра, по словам представителей Intel, был сделан на максимальном использовании аппаратных возможностей для обсчёта 3D-функций, и то же самое – для обработки медиа-данных. Такой подход радикально отличается от полностью программируемой аппаратной модели, принятой на вооружение, например, в NVIDIA, или в самой Intel для разработки Larrabee (за исключением текстурных блоков).

Однако в реализации Sandy Bridge отход от программируемой гибкости имеет свои неоспоримые плюсы, за счет него достигаются более важные для интегрированной графики выгоды в виде меньшей латентности при исполнении операций, лучшей производительности на фоне экономии расхода энергии, упрощённой модели программирования драйверов, и что немаловажно, с экономией физических размеров графического модуля.

Для программируемых исполнительных шейдерных модулей графики Sandy Bridge, по традиции называемых в Intel «исполнительными блоками» (EU, Execution Units), характерны увеличенные размеры регистрового файла, что позволяет достичь эффективного исполнения комплексных шейдеров. Также в новых исполнительных блоках применена оптимизация ветвления для достижения лучшего распараллеливания исполняемых команд.

В целом, по заявлению представителей Intel, новые исполнительные блоки обладают удвоенной по сравнению с предыдущим поколением интегрированной графики пропускной способностью, а производительность вычислений с трансцедентальными числами (тригонометрия, натуральные логарифмы и так далее) за счёт акцента на использовании аппаратных вычислительных возможностей модели вырастет в 4-20 раз.

Внутренний набор команд, усиленный в Sandy Bridge рядом новых, позволяет распределять большинство инструкций API набора DirectX 10 в режиме «один к одному», как в случае с архитектурой CISC, что в результате позволяет добиться значительно более высокой производительности при той же тактовой частоте.

Быстрый доступ посредством быстрой кольцевой шины к распределённому кешу L3 с динамически конфигурируемой сегментацией позволяет снизить латентность, поднять производительность и в то же время снизить частоту обращений графического процессора к оперативной памяти.

Кольцевая шина

Вся история модернизации процессорных микроархитектур Intel последних лет неразрывно связана с последовательной интеграцией в единый кристалл всё большего количества модулей и функций, ранее располагавшихся вне процессора: в чипсете, на материнской плате и т.д. Соответственно, по мере увеличения производительности процессора и степени интеграции чипа, требования к пропускной способности внутренних межкомпонентных шин росли опережающими темпами. До поры до времени, даже после внедрения графического чипа в архитектуру чипов Arrandale/Clarkdale, удавалось обходиться межкомпонентными шинами с привычной перекрёстной топологией - этого было достаточно.

Однако эффективность такой топологии высока лишь при небольшом количестве компонентов, принимающих участие в обмене данными. В микроархитектуре Sandy Bridge для повышения общей производительности системы разработчики решили обратиться к кольцевой топологии 256-битной межкомпонентной шины (рис. 6.1), выполненной на основе новой версии технологии QPI (QuickPath Interconnect), расширенной, доработанной и впервые реализованной в архитектуре серверного чипа Nehalem-EX (Xeon 7500), а также планировавшейся к применению совместно с архитектурой чипов Larrabee.

Кольцевая шина (Ring Interconnect) в версии архитектуры Sandy Bridge для настольных и мобильных систем служит для обмена данными между шестью ключевыми компонентами чипа: четырьмя процессорными ядрами x86, графическим ядром, кэш-памятью L3, теперь е ё называют LLC (Last Level Cache), и системным агентом. Шина состоит из четырёх 32-байтных колец: шины данных (Data Ring), шины запросов (Request Ring), шины мониторинга состояния (Snoop Ring) и шины подтверждения (Acknowledge Ring), на практике это фактически позволяет делить доступ к 64-байтному интерфейсу кеша последнего уровня на два различных пакета. Управление шинами осуществляется с помощью коммуникационного протокола распределённого арбитража, при этом конвейерная обработка запросов происходит на тактовой частоте процессорных ядер, что придаёт архитектуре дополнительную гибкость при разгоне. Производительность кольцевой шины оценивается на уровне 96 Гбайт в секунду на соединение при тактовой частоте 3 ГГц, что фактически в четыре раза превышает показатели процессоров Intel предыдущего поколения.

Рис.6.1. Кольцевая шина (Ring Interconnect)

Кольцевая топология и организация шин обеспечивает минимальную латентность при обработке запросов, максимальную производительность и отличную масштабируемость технологии для версий чипов с различным количеством ядер и других компонентов. По словам представителей компании, в перспективе к кольцевой шине может быть "подключено" до 20 процессорных ядер на кристалл, и подобный редизайн, как вы понимаете, может производиться очень быстро, в виде гибкой и оперативной реакции на текущие потребности рынка. Кроме того, физически кольцевая шина располагается непосредственно над блоками кеш-памяти L3 в верхнем уровне металлизации, что упрощает разводку дизайна и позволяет сделать чип более компактным.

1. Микроархитектура Sandy Bridge: кратко

Чип Sandy Bridge – это двух-четырёхъядерный 64-битный процессор ●с изменяемой(out-of-order) последовательностью исполнения команд, ●c поддержкой двух потоков данных на ядро (HT), ● c исполнением четырёх команд за такт; ● с интегрированным графическим ядром и интегрированным контроллером памяти DDR3; ● с новой кольцевой шиной, ● поддержкой 3- и 4-операндных (128/256-битных) векторных команд расширенного набора AVX (Advanced Vector Extensions); производство которого налажено на линиях с соблюдением норм 32-нм технологического процесса Intel.

Так, одним предло-жением можно оха-рактеризовать новое поколение процес-соров Intel Core 2 для мобильных и настольных систем, с поставкой c 2011 г.

МП Intel Core II на базе МА Sandy Bridge поставляются в новом 1155 контактном конструктиве LGA1155 под новые системные платы на чипсетах Intel 6 Series с наборами системной логики (Intel B65 Express, H61 Express, H67 Express, P67 Express, Q65 Express, Q67 Express и 68 Express, Z77).

Примерно такая же микроархитектура актуальна и для серверных решений Intel Sandy Bridge-E с отличиями в виде большего количества процессорных ядер (до 8), процессорного разъёма LGA2011 , большего объёма кеша L3, увеличенного количества контроллеров памяти DDR3 и поддержкой PCI-Express 3.0.

Предыдущее поколение, микроархитектура Westmere представляла собой конструкцию из двух кристаллов : ● 32-нм процессорного ядра и ● дополнительного 45-нм «сопроцессора» с графическим ядром и контроллером памяти на борту, размещённых на единой подложке и производящих обмен данными посредством шины QPI, т.е. интегрированную гибридную микросхему (в центре).

При создании МА Sandy Bridge разработ-чики разместили все элементы на едином 32-нм кристалле, отказа-вшись при этом от классического вида шины в пользу новой кольцевой шины.

Суть архитектуры Sandy Bridge осталась прежней - ставка на увеличении суммарной производительности процессора за счёт улучшения «индивидуа-льной» эффективности каждого ядра.

Структуру чипа Sandy Bridge можно условно разделить на следующие основные элементы : ■ процессорные ядра, ■ графическое ядро, ■кеш-память L3 и ■ «системный агент» (System Agent). Опишем назначение и особенности реализации каждого из элементов этой структуры.

Вся история модернизации процессорных микроархитектур Intel последних лет связана с последовательной интеграцией в единый кристалл всё большего количества модулей и функций, ранее располагавшихся вне МП : в чипсете, на материнской плате и т.д. По мере увеличения производительности процессора и степени интеграции чипа, требования к пропус-кной способности внутренних межкомпонентных шин росли опережающими темпами. Ранее обходились межкомпонентными шинами с перекрёстной топологией – и было достаточно.

Однако эффективность такой топологии высока лишь при небольшом количестве компонентов, принимающих участие в обмене данными. В Sandy Bridge для повышения общей производительности системы обратились к кольцевой топологии 256-битной межкомпонентной шины на основе новой версии QPI (QuickPath Interconnect).

Шина служит для обмена данными между компонентами чипа :

● 4-мя МП ядрами x86,

● графическим ядром,

● кешем L3 и

● системным агентом.

Шина состоит из 4-х 32-байтных колец :

■ шины данных (Data Ring), ■ шины запросов (Request Ring),

■ шины мониторинга состояния (Snoop Ring) и ■ шины подтверждения (Acknowledge Ring).

Управление шинами осуществляется с помощью коммуника-ционного протокола распределённого арбитража , при этом конвейерная обработка запросов происходит на тактовой частоте процессорных ядер, что придаёт МА дополнительную гибкость при разгоне. Производительность шины оценивается в 96 Гбайт/с на соединение при тактовой частоте 3 ГГц , что в 4 раза превышает показатели процессоров Intel предыдущего поколения.

Кольцевая топология и организация шин обеспечивает ●минимальную латентность при обработке запросов, ●максимальную производительность и ●отличную масштабируемость технологии для версий чипов с различным количеством ядер и других компонентов.

В перспективе к кольцевой шине может быть "подключено" до 20 процессорных ядер на кристалл, и подобный редизайн может производиться очень быстро, в виде гибкой и оперативной реакции на текущие потребности рынка.

Кроме того, физически кольцевая шина располагается непосредственно над блоками кеш-памяти L3 в верхнем уровне металлизации, что упрощает разводку дизайна и позволяет сделать чип более компактным.

Шинирование при заболеваниях пародонта

Шинирование - один из методов лечения заболеваний пародонта, позволяющий снизить вероятность выпадения (удаления) зубов. Основное показание к шинированию в ортопедической практике - наличие патологической подвижности зубов. Шинирование желательно и для предупреждения повторного воспаления в тканях пародонта после лечения при наличии хронического пародонтита. Шины могут быть съемными и несъемными. Съемные шины могут устанавливаться и при отсутствии некоторых зубов, создают хорошие условия для гигиены полости рта, проведения при необходимости терапии и хирургического лечения. К достоинствам несъемных шин относят профилактику перегрузок пародонта в любом направлении воздействия, чего не дают съемные протезы. Выбор типа шины зависит от множества параметров и без знания патогенеза заболевания, а также биомеханических принципов шинирования эффективность лечения будет минимальной. К показаниям для применения шинирующих конструкций любого типа относят: Для анализа этих параметров применяют данные рентгенографии и других дополнительных методов исследования. При начальной стадии заболевания пародонта и отсутствии выраженных поражений (дистрофии) тканей можно обойтись без шинирования. К положительным эффектам шинирования относят следующие моменты: 1. Шина уменьшает подвижность зубов. Жесткость конструкции шины не дает зубам расшатываться, а значит, уменьшает вероятность дальнейшего увеличения амплитуды колебаний зубов и их выпадения. Т.е. зубы могут двигаться лишь настолько, насколько это позволяет шина. 2. Эффективность шины зависит от количества зубов. Чем больше зубов, тем больше эффект от шинирования. 3. Шинирование перераспределяет нагрузку на зубы. Основная нагрузка при жевании будет приходиться на здоровые зубы. Зубы расшатанные будут менее подвержены воздействию на них, что дает дополнительный эффект для заживления. Чем больше здоровых зубов будет включено в шинирование, тем более выраженной будет разгрузка подвижных зубов. Следовательно, если большинство зубов во рту подвижно, то эффективность работы шины снижается. 4. Наилучшие результаты дает шинирование передних зубов (резцы и клыки), а наилучшими шинами будут те, которые объединяют наибольшее количество зубов. Следовательно, в идеальном варианте шина должна затрагивать весь зубной ряд. Объяснение довольно простое - с точки зрения устойчивости именно арочная конструкция будет лучше линейной. 5. В силу меньшей устойчивости линейной конструкции шинирование подвижных коренных зубов производят симметрично с двух сторон, объединяя их мостиком, соединяющим эти два почти линейных ряда. Такая конструкция значительно увеличивает шинирующий эффект. Другие возможные варианты шинирования рассматриваются в зависимости от особенностей заболевания. Постоянные шины устанавливаются не всем пациентам. Учитываются клиническая картина заболевания, состояние гигиены полости рта, наличие зубных отложений, кровоточивость десен, выраженность зубодесневых карманов, выраженность подвижности зубов, характер их смещения и т.д. К абсолютному показанию для применения постоянных шинирующих конструкций относят выраженную подвижность зубов при атрофии альвеолярного отростка не более ¼ длины корня зуба. При более выраженных изменениях первоначально проводится предварительное лечение воспалительных изменений в полости рта. Установка того или иного вида шины зависит от выраженности атрофии альвеолярных отростков челюсти, степени подвижности зубов, их местоположения и т.д. Так, при выраженной подвижности и атрофии костных отростков до 1/3 высоты рекомендуют несъемные протезы, в более тяжелых случаях возможно применение съемных и несъемных протезов. При определении необходимости шинирования большое значение имеет санация полости рта: лечение зубов, лечение воспалительных изменений, удаление зубного камня и даже удаление некоторых зубов при наличии строгих показаний. Все это дает максимальные шансы для успешного лечения шинированием. Несъемные шины в ортопедической стоматологии Шины в ортопедической стоматологии используют для лечения заболеваний пародонта, при которых выявляется патологическая подвижность зубов. Эффективность шинирования, как и любого другого лечения в медицине, зависит от стадии заболевания, а значит, от сроков начала лечения. Шины уменьшают нагрузку на зубы, что уменьшает воспаление пародонта, улучшает заживление и общее самочувствие пациента. Шины должны обладать следующими свойствами: К несъемным шинам относят следующие виды: Кольцевая шина. Представляет собой набор спаянных металлических колец, которые, надеваясь на зубы, обеспечивают их прочную фиксацию. Конструкция может иметь индивидуальные особенности технике и материалах для изготовления. От точности подгонки зависит качество лечения. Поэтому изготовление шины проходит несколько этапов: снятие оттиска, изготовление гипсовой модели, изготовление шины и определение объема обработки зубного ряда для надежной фиксации шины. Полукольцевая шина. Полукольцевая шина отличается от кольцевой отсутствием полного кольца с внешней стороны зубного ряда. Это позволяет добиться большей эстетичности конструкции при соблюдении технологии, схожей с созданием кольцевой шины. Колпачковая шина. Представляет собой ряд спаянных между собой колпачков, надевающихся на зубы, покрывающих его режущую кромку и внутреннюю часть (со стороны языка). Колпачки могут быть цельнолитыми или изготавливаться из отдельных штампованных коронок, которые затем спаиваются между собой. Метод особенно хорош при наличии полных коронок, к которым и крепится вся конструкция. Вкладочная шина. Метод напоминает предыдущий с той разницей, что вкладыш-колпачок имеет выступ, который устанавливается в углубление на верхушке зуба, что усиливает его фиксацию и всей конструкции шины в целом. Так же, как и в предыдущем случае шина крепится к полным коронкам для придания максимальной устойчивости конструкции. Коронковая и полукоронковая шина. Полнокоронковая шина используется при хорошем состоянии десны, т.к. риск ее травматизации коронкой велик. Обычно используют металлокерамические коронки, обладающие максимальным эстетическим эффектом. При наличии атрофии альвеолярных отростков челюсти ставят экваторные коронки, которые немного не доходят до десны и позволяют проводить лечение зубодесневого кармана. Полукоронковая шина представляет собой цельнолитую конструкцию или спаянные между собой полукоронки (коронки только с внутренней стороны зуба). Такие коронки обладают максимальным эстетическим эффектом. Но шина требует виртуозного мастерства, т.к. подготовить и прикрепить такую шину достаточно сложно. Для уменьшения вероятности отслойки полукоронки от зуба рекомендуется использование штифтов, которые как бы «прибивают» коронку к зубу. Интердентальная (межзубная) шина. Современный вариант шины по методике представляет собой соединение двух соседних зубов специальными вживляемыми вставками, которые взаимно укреплят соседние зубы. Могут использоваться различные материалы, однако в последнее время предпочтение отдается фотополимерам, стеклоиономерному цементу, композитным материалам. Шина Треймана, Вайгеля, Струнца, Мамлока, Когана, Бруна и др. Некоторые из этих «именных» шин уже потеряли свою актуальность, некоторые были подвергнуты модернизации. Несъемные шины-протезы являются особой разновидностью шин. Они объединяют в себе решение двух задач: лечение заболеваний пародонта и протезирование отсутствующих зубов. Шина при этом имеет мостовидную конструкцию, где основная жевательная нагрузка приходится не на сам протез на месте отсутствующего зуба, а на опорные площадки соседних зубов. Таким образом, вариантов шинирования несъемными конструкциями довольно много, что позволяет врачу выбрать методику в зависимости от особенностей заболевания, состояния конкретного пациента многих других параметров. Съемные шины в ортопедической стоматологии Шинирование съемными конструкциями может применяться как при наличии цельного зубного ряда, так и при отсутсвии некоторых зубов. Съемные шины обычно уменьшают подвижность зубов не во всех направлениях, но к положительным моментам относят отсутствие необходимости шлифовки или иной обработки зубов, создание хороших условий для гигиены полости рта, а также проведения лечения. При сохранности зубных рядов используют следующие виды шин: Шина Эльбрехта. Сплав каркаса эластичный, но достаточно прочный. Это обеспечивает защиту от подвижности зубных рядов во всех направлениях, кроме вертикального, т.е. не дает защиты при жевательной нагрузке. Именно поэтому такая шина применяется при начальных стадиях заболевания пародонта, когда умеренная жевательная нагрузка не приводит к прогрессированию заболевания. Кроме того, шина Эльбрехта используется при наличии подвижности зубов I степени (минимальная подвижность). Шина может иметь верхнее (около верхушки зуба), среднее или нижнее (прикорневое) расположение, а также шина может быть широкой. Вид крепления и ширина шины зависят от конкретной ситуации, а потому и подбирается врачом индивидуально для каждого пациента. Существует возможность учета появления искусственных зубов для изменения конструкции. Шина Эльбрехта с т-образными кламмерами в области передних зубов. Такая конструкция позволяет добиться дополнительной фиксации зубной дуги. Однако эта конструкция годиться лишь при минимальной подвижности зубов и отсутствии выраженного воспаления пародонта, т.к. такая конструкция может вызвать дополнительное травмирование пародонта при наличии выраженных воспалительных изменений. Съемная шина с литой каппой. Это модификация шины Эльбрехта, позволяющая снизить подвижность резцов и клыков в вертикальном (жевательном) направлении. Защита обеспечивается наличием специальных колпачков в области передних зубов, которые и снижают жевательную нагрузку на них. Круговая шина. Она может быть обычной или с когтевидными отростками. Используется при невыраженной подвижности зубов, т.к. значительное отклонение зубов от своей оси приводит к сложностям при попытке надевания или снятия протеза. При значительном отклонении зубов от своей оси рекомендуется применение разборных конструкций. При отсутствии некоторых зубов также могут быть использованы съемные протезы. Учитывая тот факт, что потеря зуба может провоцировать заболевания пародонта, становится необходимым решение двух задач: возмещение потерянного зуба и использование шинирования как средства профилактики заболеваний пародонта. У каждого пациента будут свои особенности заболевания, поэтому и особенности конструкции шины будут строго индивидуальными. Довольно часто допускается протезирование с временным шинированием для профилактики развития пародонтоза или иной патологии. В любом случае требуется планирование мероприятий, способствующих максимальному лечебному эффекту у данного пациента. Так, выбор конструкции шины зависит от числа отсутствующих зубов, степени деформации зубных рядов, наличия и выраженности заболеваний пародонта, возрастом, патологией и видом прикуса, гигиеной полости рта и многими другими параметрами. В целом при отсутствии нескольких зубов и выраженной патологии пародонта предпочтение отдают съемным протезам. Конструкция протеза подбирается строго индивидуально и требует нескольких посещений врача. Съемная конструкция требуеттщательного планирования и определенной последовательности действий: Диагностика и обследование пародонта. Подготовка поверхности зубов и получение слепков для будущей модели Изучение модели и планирование конструкции шины Моделирование восковой репродукции шины Получение литейной формы и проверка точности каркаса на гипсовой модели Проверка шины (шины-протеза) в полости рта Окончательная отделка (полировка) шины Здесь перечислены не все рабочие этапы, но даже этот перечень говорит о сложности процедуры изготовления съемной шины (шины-протеза). Сложность изготовления объясняет необходимость нескольких сеансов работы с пациентом и длительность по времени от первого до последнего посещения врача. Но результат всех усилий всегда один - восстановление анатомии и физиологии, приводящее к восстановлению здоровья и социальной реабилитации. источник: www.DentalMechanic.ru

Интересные статьи:

От лысины избавят проблемы менструации

id="0">Как утверждают немецкие ученые, растение, которое использовалось американскими индейцами для нормализации менструального цикла, способно избавлять от … лысины.

Исследователи университета города Рура заявляют, что черный кохош (cohosh) – это первый известный травяной компонент, который может останавливать потерею волос, связанную с гормональными нарушениями и даже способствовать их росту и густоте.

Субстанция типа эстрогена, женского гормона, на протяжении многих поколений использовалась индейцами, до сих пор в США ее продают как гомеопатическое средство для лечения ревматизма, болей в спине и при сбоях в менструальном цикле.

Черный кохош произрастает на востоке Северной Америки и достигает трех метров в высоту.

По словам исследователей, для проверки действия препарата использовалась новая щадящая система тестирования. В качестве подопытных животных выступили морские свинки. Теперь они, вероятно, отличаются повышенной лохматостью.

Нейрохирургическое лечение неврологических осложнений грыж поясничных дисков

id="1">

К.Б. Ырысов, М.М. Мамытов, К.Э. Эстемесов.
Кыргызская Государственная Медицинская Академия, г.Бишкек, Кыргызская Республика.

Введение.

Дискогенный пояснично-крестцовый радикулит и другие компрессионные осложнения грыж поясничных дисков занимают ведущее место среди заболеваний периферической нервной системы. Они составляют 71-80% от общего числа этих заболеваний и 11-20% среди всех заболеваний центральной нервной системы. Это свидетельствует о том,что патология поясничных дисков значительно распространена среди населения,поражая людей преимущественно молодого и трудоспособного (20-55 лет) возраста,приводя их к временной и/или стойкой утрате трудоспособности. .

Отдельные формы дискогенных пояснично-крестцовых радикулитов часто протекают атипично и распознавание их вызывает значительные трудности. Это относится,например, к радикулярным поражениям при грыжах поясничных дисков. Более серьезные осложнения могут возникнуть, если корешку сопутствует и подвергается сдавлению дополнительная радикуло-медуллярная артерия. Такая артерия принимает участие в кровоснабжении спинного мозга, и окклюзия ее может вызвать инфаркт с протяженностью в несколько сегментов. В таком случае развиваются истинные конусные, эпиконусные или сочетанные конус-эпиконусные синдромы. .
Нельзя сказать, что вопросам лечения грыж поясничных дисков и их осложнений уделяется мало внимания. За последние годы проведены многочисленные исследования с участием ортопедов, невропатологов, нейрохирургов, радиологов и других специалистов. Были получены факты первостепенной важности, заставившие по иному оценить и переосмыслить ряд положений данной проблемы.

Однако до сих пор еше имеются противоположные взгляды по многим теоретическим и практическим вопросам, в частности, вопросы патогенеза, диагностики и выбора наиболее адекватных методов лечения требуют дальнейшего изучения.

Целью настоящей работы явилось улучшение результатов нейрохирургического лечения и достижение стойкого выздоровления больных с неврологическими осложнениями грыж поясничных межпозвонковых дисков путем совершенствования топической диагностики и оперативных методов лечения.

Материал и методы.

За период с 1995 по 2000 гг. нами было обследовано и оперировано задним нейрохирургическим доступом 114 больных с неврологическими осложнениями грыж поясничных межпозвонковых дисков. Среди них было 64 мужчин, 50 женщин. Все больные оперированы с применением микронейрохирургической техники и инструментария. Возраст больных варьировал от 20 до 60 лет, преобладали больные в возрасте 25-50 лет,преимущественно мужского пола. Основную группу составили 61 больной, у которых помимо выраженного болевого синдрома,имелись остро или постепенно развившиеся двигательные и чувствительные расстройства, а также грубые нарушения функции тазовых органов,оперированные с использованием расширенных доступов типа геми- и ляминэктомии. Контрольную группу составили 53 больных, оперированные интерламинарным доступом.

Результаты.

Были изучены клинические особенности неврологических осложнений грыж поясничных межпозвонковых дисков и выявлены характерные клинические симптомы поражения спинномозговых корешков. 39 больных характеризовались особой формой дискогенного радикулита со своеобразной клинической картиной, где на первый план выступали параличи мышц нижних конечностей (в 27 случаях - двухсторонние, в 12 - односторонние). Процесс не ограничивался пределами конского хвоста, выявлялись также спинальные симптомы.
У 37 больных отмечалось поражение конуса спинного мозга, где характерными клиническими симптомами были выпадения чувствительности в области промежности, аногенитальные парэстезии и нарушение фукции тазовых органов по периферическому типу.

Клиническая картина у 38 больных характеризовалась явлениями миелогенной перемежающейся хромоты, на фоне которой присоединился парез стоп; отмечались фасцикулярные подергивания мышц нижних конечностей, были выраженные нарушения функции тазовых органов - недержание мочи и кала.
Диагностика уровня и характера поражения корешков спинного мозга грыжей диска осуществлялась на основе диагностического комплекса, включающего в себя тщательное неврологическое обследование, рентгенологическое (102 больных), рентгеноконтрастное (30 больных), компьютерно-томографическое (45 больных) и магнитно-резонансное (27 больных) исследования.

При выборе показаний к операции мы руководствовались клиникой неврологических осложнений грыж поясничных дисков, выявленных при тщательном неврологическом обследовании. Абсолютным показанием служило наличие у пациентов синдрома компрессии корешков конского хвоста, причиной которого являлось выпадение фрагмента диска со срединным расположением. При этом преобладали нарушения функции тазовых органов. Вторым неоспоримым показанием являлось наличие двигательных расстройств с развитием пареза или паралича нижних конечностей. Третьим показанием было наличие выраженного болевого синдрома,неподдающийся консервативному лечению.

Нейрохирургическое лечение неврологических осложнений грыж поясничных межпозвонковых дисков заключалось в устранении тех патологически измененных структур позвоночника, которые обуславливали непосредственно компрессию или рефлекторную сосудисто-трофическую патологию корешков конского хвоста; сосудов,идущих в составе корешка и участвующих в кровоснабжении нижних сегментов спинного мозга. К патологически измененным анатомическим структурам позвоночника относились элементы дегенерированного межпозвонкового диска; остеофиты; гипертрофия желтой связки,дужек,суставных отростков; варикозно расширенные вены эпидурального пространства; выраженный рубцово-спаечный эпидурит и т.д.
Выбор подхода опирался на выполнение основных требований при оперативном вмешательстве: минимальная травматизация, максимальный обзор объекта вмешательства, обеспечение наименьшей вероятности интра- и послеоперационных осложнений. Исходя из этих требований, при нейрохирургическом лечении неврологических осложнений грыж поясничных межпозвонковых дисков, мы использовали задние расширенные доступы типа геми- и ляминэктомии (частичная,полная) и ляминэктомии одного позвонка.

В нашем исследовании из 114 операций при неврологических осложнениях грыж поясничных межпозвонковых дисков в 61 случае пришлось сознательно пойти на расширенные операции. Отдавалось предпочтение гемиляминэктомии (52 больных), ляминэктомии одного позвонка (9 больных) перед интерламинарным доступом,который использован в 53 случае и служил контрольной группой для сравнительной оценки результатов оперативного лечения (Табл.1).

Во всех случаях оперативных вмешательств нам приходилось разделять рубцово-спаечные эпидуральные сращения. Это обстоятельство приобретает особое значение в нейрохирургической практике, если учесть, что операционная рана отличается значительной глубиной и относительной узостью, а в рубцово-спаечный процесс вовлекаются исключительно важные по функциональной значимости нервно-сосудистые элементы позвоночно-двигательного сегмента.

Табл.1. Объем оперативного вмешательства в зависимости от локализации грыжи диска.

Локализация грыжи диска	Всего	ИЛЭ	ГЛЭ	ЛЭ
Заднелатеральная
Парамедианная
Срединная
Итого

Сокращения слов: ИЛЭ-интерламинэктомия, ГЛЭ-гемиляминэктомия, ЛЭ-ляминэктомия.

Оценку ближайших результатов нейрохирургического лечения производили по следующей схеме:
-Хорошие: отсутствие болей в пояснице и ногах,полное или почти полное восстановление движений и чувствительности,хороший тонус и сила мышц нижних конечностей,восстановление нарушенных функций тазовых органов,трудоспособность сохранена полностью.

Удовлетворительные: значительный регресс болевого синдрома,неполное восстановление движений и чувствительности,хороший тонус мышц ног,значительное улучшение функции тазовых органов,трудоспособность почти сохранена или снижена.

Неудовлетворительные: неполный регресс болевого синдрома,двигательные и чувствительные нарушения сохраняются,тонус и сила мышц нижних конечностей снижены,функции тазовых органов не восстановлены,трудоспособность снижена или инвалидность.

В основной группе(61 пациент) получены следующие результаты: хорошие - у 45 больных (72%),удовлетворительные - у 11 (20%), неудовлетворительные - у 5 больных (8%). Среди последних 5 больных операция производилась в сроки от 6 мес. до 3 лет с момента развития осложнений.

В контрольной группе (53 пациента) ближайшие результаты оказались: хорошими - у 5 больных (9,6%),удовлетворительными - у 19 (34,6%), неудовлетворительными - у 29 (55,8%). Эти данные позволили считать интерламинарный доступ при неврологических осложнениях грыж поясничных межпозвонковых дисков малоэффективным.

При анализе результатов нашего исследования серьезных осложнений, отмеченных в литературе (повреждение сосудов и органов брюшной полости,воздушная эмболия, некроз тел позвонков, дисцит и т.д) не отмечалось. Эти осложнения были предупреждены путем применения оптического увеличения, микрохирургического инструментария, точного предоперационного определения уровня и характера поражения, адекватного анестезиологического пособия и ранней активизации больных после операции.

На опыте наших наблюдений доказано, что раннее оперативное вмешательство в лечении больных с неврологическими осложнениями грыж поясничных дисков дает более благоприятный прогноз.
Таким образом,применение комплекса методов топической диагностики и микронейрохирургической техники в сочетании с расширенными оперативными доступами эффективно способствует восстановлению трудоспособности больных, сокращению срока их пребывания в стационаре, а также улучшению результатов оперативного лечения больных с неврологическими осложнениями грыж поясничных межпозвонковых дисков.

Литература:

1. Верховский А. И. Клиника и хирургическое лечение рецидивирующих пояснично-крестцовых радикулитов // Автореф. дис... канд. мед. наук. - Л., 1983.
2. Гельфенбейн М. С. Международный конгресс, посвященный лечению хронического болевого синдрома после операций на поясничном отделе позвоночника "Pain management"98" (Failed back surgery syndrome) // Нейрохирургия. - 2000. - № 1-2. - С. 65.
3. Долгий А. С., Бодраков Н. К. Опыт хирургического лечения больных с грыжами пояснично-крестцового отдела позвоночника в клинике нейрохирургии // Актуальные проблемы неврологии и нейрохирургии. - Ростов н/Д., 1999. - С. 145.
4. Мусалатов Х.А., Аганесов А.Г. Хирургическая реабилитация корешкового синдрома при остеохондрозе поясничного отдела позвоночника (Микрохирургическая и пункционная дискэктомия). - М.: Медицина, 1998.- 88c.
5.Щурова E.H., Худяев А.Т., Щуров В.А. Информативность лазерной допплеровской флоуметрии в оценке состояния микроциркуляции дурального мешка и спинномозгового корешка у больных с поясничной межпозвонковой грыжей. Методология флоуметрии, Выпуск 4, 2000 г. стр.65-71.
6. Diedrich O, Luring C, Pennekamp PH, Perlick L, Wallny T, Kraft CN. Effect of posterior lumbar interbody fusion on the lumbar sagittal spinal profile. Z Orthop Ihre Grenzgeb. 2003 Jul-Aug;141(4):425-32.
7. Hidalgo-Ovejero AM, Garcia-Mata S, Sanchez-Villares JJ, Lasanta P, Izco-Cabezon T, Martinez-Grande M. L5 root compression resulting from an L2-L3 disc herniation. Am J Orthop. 2003 Aug;32(8):392-4.
8. Morgan-Hough CV, Jones PW, Eisenstein SM. Primary and revision lumbar discectomy. A 16-year review from one centre. J Bone Joint Surg Br. 2003 Aug;85(6):871-4.
9. Schiff E, Eisenberg E. Can quantitative sensory testing predict the outcome of epidural steroid injections in sciatica? A preliminary study. Anesth Analg. 2003 Sep;97(3):828-32.
10. Yeung AT, Yeung CA. Advances in endoscopic disc and spine surgery: foraminal approach. Surg Technol Int. 2003 Jun;11:253-61.

Ртуть в рыбе не так опасна

id="2">Ртуть, которая формируется в мясе рыбы на самом деле не так опасна, как до этого считалось. Ученые выяснили, что молекулы ртути в рыбе не так уж токсичны для людей.

"У нас появился повод для оптимизма после наших исследований, - заявил Грэхэм Джордж, руководитель исследования из радиационной лаборатории Стэнфордского университета (Калифорния). - Ртуть, содержащаяся в рыбе, может быть не так токсична, как многие думают, но нам еще нужно много узнать прежде чем мы сможем сделать окончательный вывод".

Ртуть - сильнейший нейротоксин. Он попадет в большом количестве в организм, человек может потерять чувствительность, его скрутит судорога, появятся проблемы со слухом и зрением, кроме того, имеется большая вероятность сердечного приступа. Ртуть в чистом виде попасть в организм человека не может. Как правило, она оказывается там вместе со съеденным мясом животных, которые поедали зараженные ртутью растения или пили воду, в которой находились молекулы ртути.

В мясе хищных морских рыб, таких как тунец, рыба –мечь, акула, лофолатилус, королевская макрель, марлин и красный люциан, а также все виды рыб, обитающих в загрязненных водах, чаще всего имеется высокое содержание ртути. К слову, ртуть - тяжелый металл, который скапливается на дне водоема, где живут такие рыбы. Из-за этого, в США врачи рекомендуют беременным женщинам ограничивать потребление этих рыб.

Последствия потребления рыбы с высоким содержанием ртути еще недостаточно ясны. Однако исследования населения в районе финского озера, загрязненного ртутью, свидетельствуют о предрасположенности местных обитателей к сердечно сосудистым заболеваниям. Кроме того, предполагается, что даже более низкие концентрации ртути могут привести к определенным нарушениям.

Недавние исследования в Великобритании о концентрации ртути в тканях ногтей пальцев ног и содержания кислоты DHA в жировых клетках было доказано, что потребление рыбы является основным источником попадания ртути в организм человека.

Исследование же специалистов из Стэнфордского университета доказывает, что в организме у рыб ртуть взаимодействует с иными веществами нежели у людей. Как говорят исследователи, они надеются, что их разработки помогут создать лекарственные препараты выводящие токсины из организма.

Рост, вес и рак яичников

id="3">Результаты исследования, проведенного среди 1 миллиона норвежских женщин, опубликованные в издании Journal of the National Cancer Institute от 20 августа, свидетельствуют о том, что высокий рост и повышенный индекс массы тела в период полового созревания являются факторами риска развития рака яичников.

Ранее было выявлено, что рост напрямую связан с риском развития злокачественных опухолей, но его связь именно с раком яичников не получила особого внимания. Кроме того, результаты предыдущих исследований оказались противоречивыми, особенно в отношении взаимосвязи между индексом массы тела и риском развития рака яичников.

Для того чтобы внести ясность в сложившуюся ситуацию, группа ученых из Norwegian Institute of Public Health, Oslo, проанализировала данные приблизительно об 1.1 миллиона женщин подвергшихся наблюдению в среднем в течение 25 лет. Ориентировочно, к 40 годам у 7882 испытуемых подтвержден диагноз рака яичников.

Как выяснилось, индекс массы тела в юношеском возрасте был достоверным предвестником риска развития рака яичников. Женщины, у которых в юношеском возрасте показатели индекса массы тела были 85 и более перцентилей, оказались на 56 процентов более предрасположенными к возникновению рака яичников, чем женщины с показателем индекса в пределах от 25 до 74 перцентилей. Также следует учесть, что никакой достоверной связи между риском развития рака яичников и индексом массы тела во взрослом возрасте не обнаружено.

Исследователи заявляют о том, у женщин моложе 60 лет, рост, как и вес тоже является достоверным предвестником риска развития данной патологии, особенно эндометриоидной разновидности рака яичников. Например, женщины, чей рост 175 см и более, на 29 процентов более предрасположены к возникновению рака яичников, чем женщины ростом от 160 до 164 см.

Дорогие девушки и женщины, быть изящной и женственной, это не только красиво, но и здорОво, в смысле полезно для здоровья!

Фитнес и беременность

id="4">Итак, вы привыкли вести активный образ жизни, регулярно посещаете спортивный клуб… Но в один прекрасный день узнаете, что скоро станете мамой. Естественно, первая мысль о том, что придется поменять свои привычки и, видимо, отказаться от занятий фитнесом. Но врачи считают, что мнение это ошибочно. Беременность – это вовсе не повод для прекращения занятий спортом.

Надо сказать, что с этой точкой зрения в последнее время солидарны все больше женщин. Ведь выполнение во время беременности определенных, подобранных инструктором, упражнений не оказывает абсолютно никакого негативного влияния на рост и развитие плода, а так же не изменяют физиологического течения беременности и родов.
Наоборот, регулярные занятия фитнесом повышают физические возможности женского организма, повышают психо-эмоциональную устойчивость, улучшают деятельность сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной систем, положительно влияют на обмен веществ, в результате чего мать и ее будущий малыш обеспечиваются достаточным количеством кислорода.
Перед тем как начать заниматься надо определить адаптационные возможности к физической нагрузке, учесть опыт спортивных занятий (человек занимался раньше или нет, его «спортивный стаж» и т.д.). Конечно для женщины, которая никогда не занималась каким-либо видом спорта, физические упражнения нужно проводить только под контролем врача (это может быть фитнес-врач в клубе).
Тренировочная программа для будущей мамы должна включать в себя как общеразвивающие упражнения, так и специальные, направленные на укрепление мышц позвоночника (особенно поясничная область), а также определенная дыхательная гимнастика (навыки дыхания) и упражнения на релаксацию.
Программа тренировок для каждого триместра разная, с учетом состояния здоровья женщины.
Кстати, многие упражнения направлены на уменьшение восприятия боли во время родов. Заниматься ими можно как на специальных курсах для будущих мам, так и во многих фитнес-клубах, где есть подобные программы. Регулярные пешие прогулки также снижают чувство дискомфорта и облегчают процесс родов. Кроме того, в результате занятий, повышается упругость и эластичность брюшной стенки, снижается риск висцероптоза, уменьшаются застойные явления в области малого таза и нижних конечностей, увеличивается гибкость позвоночника и подвижность суставов.
А согласно исследованиям, которые проводились норвежскими, датскими, американскими и российскими учеными, доказано, что спортивные занятия положительно влияют не только на саму женщину, но на развитие и рост будущего малыша.

С чего начать?
Перед тем как начать заниматься, женщина должна обязательно пройти медицинский осмотр, чтобы узнать о возможных противопоказаниях к физическим нагрузкам и определить свой физический уровень. Противопоказания к занятиям могут быть общими и специальными.
Общие противопоказания:
· острое заболевание
· обострение хронического заболевания
· декомпенсация функций любых систем организма
· общее тяжелое состояние или состояние средней тяжести

Специальные противопоказания:
· токсикоз
· привычное невынашивание беременности
· большое число абортов
· все случаи маточных кровотечений
· угроза выкидыша
· многоплодная беременность
· многоводие
· обвитие пуповины
· врожденные пороки развития плода
· особенности плаценты

Дальше следует решить, чем именно вы хотите заниматься, устраивают ли вас групповые тренировки или нет. Вообще, занятия могут быть очень разными:
· специальные, индивидуальные занятия, проводимые под контролем инструктора
· групповые занятия по самым разным направлениям фитнеса
· занятия в воде, обладающие успокаивающим действием
Самое главное при составлении тренировочной программы – это связь между упражнениями и сроком беременности, анализ состояния здоровья и процессов в каждом триместре, реакция организма на нагрузку.

Особенности тренировки по триместрам
Первый триместр (до 16-й недели)
В этот период происходит формирование и дифференцировка тканей, связь плодного яйца с материнским организмом очень слабая (а потому любая сильная нагрузка может вызвать прерывание беременности).
В этот период происходит нарушение равновесия вегетативной нервной системы, что часто приводит к тошноте, запорам, метеоризму, перестройка обменных процессов в сторону накопительных процессов, возрастает потребность тканей организма в кислороде.
Проводимые тренировки должны активизировать работу сердечно-сосудистой и бронхо-легочной систем, нормализовать функцию нервной системы, повысить общий психо-эмоциональный тонус.
В это период из комплекса упражнений исключаются:
· подъемы прямых ног
· подъёмы двух ног вместе
· резкий переход из положения лежа в положение сидя
· резкие наклоны туловища
· резкие прогибания туловища

Второй триместр (с 16 до 32 недели)
В это период происходит формирование третьего круга кровообращения мать – плод.
В этот период может наблюдаться неустойчивость артериального давления (с тенденцией к повышению), включение в обмен веществ плаценты (вырабатываемые ею эстрогены и прогестероны усиливают рост матки и молочных желез), изменение осанки (увеличение поясничного лордоза, угла наклона таза и нагрузки на разгибатели спины). Наблюдается уплощение стопы, возрастание давления в венах, что часто может привести к отекам и расширению вен на ногах.
Занятия в этот период должны формировать и закреплять навыки глубокого и ритмичного дыхания. Полезно также делать упражнения для уменьшения венозного застоя и укрепления свода стопы.
Во втором триместре чаще всего исключаются упражнения в положении лежа на спине.

Третий триместр (с 32 недели и до родов)
В это период происходит увеличение матки, возрастает нагрузка на сердце, происходят изменения в легких, ухудшается венозный отток от ног и малого таза, повышается нагрузка на позвоночник и свод стопы.
Занятия в этот период нацелены на улучшение кровообращения во всех органах и системах, на уменьшение различных застойных явлений, а также на стимуляцию работы
кишечника.
При составлении программы на третий триместр всегда происходит небольшое снижение общей нагрузки, а также уменьшение нагрузки на ноги и амплитуды движений ногами.
В этот период исключаются наклоны туловища вперед, а исходное положение стоя может использоваться только в 15-20% упражнений.

15 принципов тренировки во время беременности
РЕГУЛЯРНОСТЬ – проводить тренировки лучше 3-4 раза в неделю (через 1,5-2 часа после завтрака).
БАССЕЙН – отличное место для безопасных и полезных тренировок.
КОНТРОЛЬ ПУЛЬСА – в среднем до 135 уд/мин (в 20 лет может до 145уд/мин).
КОНТРОЛЬ ДЫХАНИЯ – проводится «разговорный тест», то есть во время упражнений вы должны спокойно разговаривать.
БАЗАЛЬНАЯ ТЕМПЕРАТУРА - не более 38 градусов.
ИНТЕНСИВНАЯ НАГРУЗКА - не более 15 минут (интенсивность очень индивидуальна и зависит от опыта тренировок).
АКТИВНОСТЬ - тренировка не должна резко начинаться и резко заканчиваться.
КООРДИНАЦИЯ – исключаются упражнения с высокой координацией, с быстрой сменой направления движения, а также прыжки, толчки, упражнения на равновесие, с максимальным сгибанием и разгибанием в суставах.
ИСХДНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ - переход из горизонтального положения в вертикальное и наоборот должны быть медленными.
ДЫХАНИЕ - исключаем упражнения с натуживанием и задержкой дыхания.
ОДЕЖДА – легкая, открытая.
ВОДА – обязательно соблюдение питьевого режима.
ЗАЛ ДЛЯ ЗАНЯТИЙ – хорошо проветриваемый и с температурой 22-24 градуса.
ПОЛ (ПОКРЫТИЕ ЗАЛА) – должно быть устойчивым и не скользким.
ВОЗДУХ – обязательны ежедневные прогулки.

Голландия держит мировое первенство по либерализму

id="5">На этой неделе Голландия станет первой в мире страной, где гашиш и марихуана будут продаваться в аптеках по рецепту врача, сообщает 31 августа агентство Reuters.

Этот гуманный жест со стороны правительства поможет облегчить страдания больных раком, СПИДом, рассеянным склерозом и различными невралгиями. По оценкам экспертов, более 7 000 человек покупали эти легкие наркотики именно с обезбаливающей целью

Гашиш более 5 000 лет использовался как болеутоляющее средство, пока его не сменили более сильные синтетические наркотики. Причем взгляды медиков на его медицинские свойства расходятся: одни считают его естественным а потому более безобидным наркотиком. Другие утверждают, что гашиш увеличивает риск депрессии и шизофрении. Но и те и друнгие сходятся в одном: смертельнол больным людям ничего кроме облегчения страданий он не принесет.

Голландия вообще славится своими либеральными взглядами – напомним, что однополые браки и эвтаназия она также разрешила первой в мире.

Сердце – вечный ли двигатель?

id="6">Ученые из Proceedings of the National Academy of Sciences, заявляют, что стволовые клетки могут стать источником образования миокардиоцитов, при гипертрофии сердца у людей.

Ранее традиционно считалось, что увеличение массы сердца во взрослом возрасте возможно лишь за счет увеличения размеров миокардиоцитов, но не за счет прироста их количества. Однако, совсем недавно, эта истина была поколеблена. Ученые обнаружили, что в особо тяжелых ситуациях миокардиоциты могут размножаться делением или регенерировать. Но все-таки, пока еще не ясно, как именно происходит регенерация тканей сердца.

Группа ученых из New York Medical College, Valhalla изучали сердечную мышцу, взятую у 36 пациентов со стенозом клапанов аорты во время операции на сердце. Контролем служил материал сердечной мышцы, взятый у 12 умерших в первые 24 часа после смерти.

Авторы отмечают, что увеличение массы сердца у пациентов со стенозом клапанов аорты обусловлено как увеличением массы каждого миокардиоциты, так и увеличением их количества вообще. Углубившись в особенности процесса, ученые обнаружили, что новые миокардиоциты образуются из стволовых клеток, которым предназначалось стать этими клетками.

Выявлено, что содержание стволовых клеток в сердечной ткани больных стенозом клапанов аорты в 13 раз выше, чем у представителей контрольной группы. Более того, состояние гипертрофии усиливает процесс роста и дифференцировки этих клеток. Ученые заявляют: “наиболее значимым открытием этого исследования является то, что в сердечной ткани содержатся примитивные клетки, которые, как правило, ошибочно идентифицируются как клетки кроветворения, из-за сходной генетической структуры”. Регенераторная способность сердца, за счет стволовых клеток, в случае стеноза клапанов аорты равна приблизительно 15 процентам. Приблизительно такие цифры наблюдаются в случае пересадки сердца от женщины донора мужчине реципиенту. Происходит так называемая химеризация клеток, а именно, через какое-то время приблизительно 15 процентов клеток сердца обладают мужским генотипом.

Специалисты надеются, что данные этих исследований и результаты предыдущих работ по химеризму вызовут еще больший интерес в области регенерации сердца.

August 18, 2003, Proc Natl Acad Sci USA.