Новое поколение процессоров Intel

28 марта корпорация Intel (http://www.intel.com) обнародовала подробную информацию о семействе процессоров с кодовым наименованием Penryn и некоторые ключевые характеристики процессоров будущего поколения, которые будут основаны на новой микроархитектуре с кодовым названием Nehalem.

Производство процессоров нового поколения из семейства с кодовым названием Penryn корпорация намерена начать во второй половине текущего года. Это станет очередным шагом в ее стратегии выпуска продукции, получившей название tick-tock и предусматривающей каждый год поочередно либо обновление производственной технологии с усовершенствованием микроархитектуры, либо запуск совершенно новой микроархитектуры,

Благодаря преимуществам усовершенствованной микроархитектуры Intel Core и 45-нм производственной технологии Intel (в которой для создания транзисторов будет использоваться диэлектрик на основе гафния с высоким значением k — high-k, а также металлический затвор) эти новые процессоры будут отличаться более высокой производительностью и эффективным энергопотреблением.

В настоящее время на разных стадиях разработки находится более пятнадцати моделей процессоров Intel, которые будут изготавливаться по 45-нм технологии. К концу 2007 г. начнется их производство на двух фабриках, и во второй половине 2008 г. планируется довести выпуск таких процессоров до десятков миллионов штук уже на четырех фабриках.

В состав семейства Penryn войдут двух- и четырехъядерные процессоры для настольных ПК, двухъядерный процессор для мобильных ПК (все они выйдут под торговой маркой Intel Core), двух- и четырехъядерные серверные процессоры Intel Xeon. Ведется также разработка более высокопроизводительного процессора для многопроцессорных серверных систем.

Четырехъядерные процессоры Intel Core 2, выпускаемые по 45-нм технологии, будут содержать более 820 млн транзисторов. Площадь кристалла двухъядерной модели составит 107 кв.мм, что на 25% меньше, чем у сегодняшней продукции Intel на базе 65-нм производственной технологии. При этом энергопотребление останется на том же уровне, что и в современных двухъядерных процессорах Intel, или даже снизится.

В процессорах семейства Penryn будет реализован усовершенствованный и оптимизированный вариант микроархитектуры Intel Core, повышающий общую производительность и эффективность энергопотребления кристаллов. В рамках проведенной ревизии были улучшены многие уже имеющиеся технологии и интегрированы некоторые новые.

Так, мобильные процессоры семейства Penryn будут оснащены технологией Deep Power Down, которая значительно продлит время автономной работы от батарей благодаря существенному снижению энергопотребления процессора за счет меньшего влияния токов утечки внутри транзисторов в моменты его простоя. В них также будет реализована усовершенствованная версия технологии Intel Dynamic Acceleration Technology, призванная повысить производительность однопоточных приложений путем отключения второго и последующих ядер и повышения тактовой частоты оставшегося ядра.

Процессоры семейства Penryn будут поддерживать обновленный набор инструкций SSE4 — наиболее значительное расширение набора команд со времен введения SSE Instruction Set Architecture (ISA). В SSE4 включены дополнительные инструкции Intel 64, повышающие производительность и создающие новые функциональные возможности для архитектуры Intel в области ускорения обработки видео, фотоизображений и работы требовательного к вычислительным ресурсам ПО.

Улучшенная технология Intel Virtualization Technology сократит для процессоров семейства Penryn время переключения виртуальных машин (вход/выход) в среднем на 25—75%.

Немаловажно, что улучшения коснулись и чисто физических характеристик процессоров. В частности, в рамках текущих уровней энергопотребления и тепловыделения новые процессоры будут иметь более высокие тактовые частоты по сравнению с сегодняшними моделями — у процессоров для настольных ПК и серверов они превысят 3 ГГц. Объем кэш-памяти второго уровня вырастет на величину до 50%; кроме того, повысится уровень ее ассоциативности, что еще больше ускорит работу и обеспечит максимальное использование ресурсов кэш-памяти. Объем кэш-памяти второго уровня в двухъядерных процессорах Penryn будет достигать 6 Мбайт, а в четырехъядерных — 12 Мбайт.

Благодаря реализации однопроходного 128-разрядного модуля перестановок процессоры Penryn смогут выполнять перестановки значений сразу во всем 128-разрядном регистре за один такт. Это существенно повысит производительность при выполнении инструкций из наборов SSE2, SSE3 и SSE4, которые содержат операции, связанные с перестановкой (такие, как упаковка, распаковка и сдвиг упакованных значений). Эта функция увеличит производительность при создании контента, обработке изображений и видео, высокопроизводительных вычислениях.

После выпуска процессоров семейства Penryn на базе 45-нм кремниевой производственной технологии запланирован переход на микроархитектуру нового поколения с кодовым наименованием Nehalem, а начало массового производства продуктов с ее использованием начнется в 2008 г. В настоящее время обнародованы некоторые предварительные данные о микроархитектуре Nehalem. Она будет основана на принципе динамической масштабируемости для достижения самой высокой производительности по требованию при эффективном энергопотреблении. Ядра процессора, вычислительные потоки, кэш-память, интерфейсы, питание и уровни энергопотребления будут иметь динамическое управление. Благодаря технологическим инновациям, заложенным в микроархитектуру Intel Core, будет выполняться четыре инструкции за один такт процессора. Вновь будет реализована одновременная многопоточная обработка данных, аналогичная технологии Intel Hyper-Threading. В качестве масштабируемого и конфигурируемого межкомпонентного соединения будет выступать последовательный интерфейс CSI, идущий на смену системной шине FSB. Кроме того, в новых процессорах появится интегрированный контроллер оперативной памяти.

Одно из ключевых качество платформы Nehalem состоит в изменяемом системном дизайне, позволяющем достичь оптимального соотношения цена/производительность/эффективность энергопотребления для каждого сегмента рынка. В частности, весьма широкие рамки будет иметь масштабируемость по производительности: от 1 до 16 (и более) потоков, от 1 до 8 (и более) ядер – и масштабирование размера кэш-памяти.