Глава 1. Многоядерные процессоры intel
§1.1. Hyper-Threading Technology
Первым шагом к многоядерности для Intel стала их технология Hyper-Threading , которая была анонсирована компанией в 2001 году, и ее основное предназначение заключается в поддержке многопотокового исполнения программ. Эта технология позволяет на одном физическом процессоре одновременно исполнять два задания или два фрагмента кода одной программы. Таким образом, один процессор воспринимается операционной системой как два логических устройства, интенсивная работа которых осуществляется параллельно.
У процессора с технологией Hyper-Threading предусмотрены два основных режима работы: Single-Task (ST) и Multi-Task (MT). В режиме ST активным является только один логический процессор, который безраздельно пользуется доступными ресурсами, другой логический процессор остановлен. При появлении второго программного потока бездействовавший логический процессор активируется, и физический процессор переводится в режим работы с двумя потоками. Однако эффективность применения данной технологии сильно зависит от характера задачи, а также от оптимизации кода - чем больше приложение оптимизировано под процессор, тем больше может быть выигрыш от использования Hyper-Threading. В процессоре с Hyper-Threading каждый логический процессор имеет свой собственный набор регистров (включая и отдельный счетчик команд), а чтобы не усложнять технологию, в ней не реализуется одновременное выполнение инструкций выборки/декодирования в двух потоках. То есть такие инструкции выполняются поочередно. Параллельно же выполняются лишь обычные команды.
Оранжевые квадраты соответствуют использованию исполнительных блоков процессора одного потока, а синие квадраты — другого. При одновременном исполнении обоих потоков процессор будет постоянно переключаться между обоими потоками. За один такт процессора выполняются только инструкции какого-либо одного из потоков. Возможность одновременного выполнения на одном такте процессора инструкций от разных потоков ограничивается тем, что эти инструкции могут задействовать одни и те же исполнительные блоки процессора.
Если инструкции обоих потоков пытаются задействовать один и тот же исполнительный блок процессора, то возникает конфликтная ситуация, и один из потоков должен ждать освобождения требуемого ресурса. В итоге оба потока выполняются за большее количество тактов.
Технология впервые появилась в процессорах Intel Pentium 4 и Intel Xeon(на ядре Prestonia).
Следующим шагом в развитии процессоров Intel стала серия первых двухъядерных процессоров - Intel D.
§1.2. Intel Pentium d
Pentium D — серия двухъядерных процессоров семейства Pentium 4 компании Intel. Впервые продемонстрированы 25 мая 2005 года на весеннем форуме для разработчиков Intel. Буква D в названии расшифровывается как Dual, что указывает на наличие двух ядер.
Pentium D стал первым двухъядерным процессором архитектуры x86-64, предназначенным для персональных компьютеров, хотя в апреле 2005 года AMD выпустила двухъядерные процессоры серии Opteron, предназначенные для серверов. Двухъядерные процессоры других архитектур существовали и ранее, например IBM PowerPCG5 970MP.
Pentium D на ядре Smithfield.
Процессоры были анонсированы 25 мая 2005 года, производились по 90 нм технологии и соответствовали требованиям TDP 130 Вт. Наличие двух ядер приводило к очень большому тепловыделению. А ввиду того, что крайне мало программ использовали возможность распределять свои функции на несколько потоков, выгоды от использования двух ядер практически не было. Ядра процессоров Pentium D не поддерживают технологию Hyper-Threading. Для двуядерных процессоров она присутствует только в Pentium Extreme Edition, который благодаря этому виден в системе как четырехядерный. В двухъядерных процессорах Smithfield два обычных (независимых)ядра, просто расположены рядом на одном кристалле кремния и электрически подключены к одной (общей) системной шине. У каждого «ядра» Smithfield –свое вычислительное ядро, кэш-память второго уровня и свой интерфейс процессорной шины.
.
Для установки новых процессоров требовалось покупать новую материнскую плату, которая работает только с памятью типа DDR2, и зачастую медленнее обычной DDR. Конкурентные процессоры от AMD (Athlon 64 X2) были лишены этих недостатков. Это привело к тому, что процессоры Pentium D не пользовались популярностью, в отличие от AMD Athlon 64 X2, даже несмотря на то, что они были дешевле процессоров AMD Athlon 64 X2.
Pentium D на ядре Presler.
Процессоры были анонсированы во второй половине января 2006 года, хотя в японских магазинах были замечены продажи этих CPU в первых числах того же месяца. Ядро Presler производилось по 65 нм технологии, что позволило поднять частоту процессоров. Максимальный TDP новых процессоров оставался на уровне 130. Presler лишен поддержки технологии Hyper-Threading. Архитектура данного микропроцессора такова, что два одинаковых кристалла одноядерных процессоров просто упакованы в одном корпусе . Каждое ядро так же обладает кэш-памятью второго уровня и свом интерфейсом процессорной шины.
Несколько одинаковых ядер расположены на разных кристаллах, но объединены вместе в одном корпусе процессора.
Процессор на ядре Presler стал последним в линейке Pentium D.Следующим поколением процессоров Intel стала мобильная линейка Core Duo (январь 2006) и выпущенная через пол года десктопная версия Core 2 Duo (июль 2006).