Перспективные разработки 64- и 128-разрядных компьютеров

Процессоры Intel

Развитие процессоров Intel

Технологии изготовления и года запуска в производство поцессоров

Penryn

• Двухъядерные Penryn оснащаются кэшем L2 объёмом до 6 Мб,

четырёхъядерные - до 12 Мб.

• Процессоры Penryn включают около 820 млн. транзисторов, которые размещаются на двух кристаллах площадью 107 мм2

•В Penryn реализована поддержка нового режима пониженного энергопотребления - C6 ("глубокое понижение энергопитания"). Это режим минимального энергопотребления, когда в процессоре отключено максимальное количество функциональных блоков.

•Penryn поддерживает технологию Dynamic Acceleration. Она заключается в том, что когда одно из ядер не задействовано, оно может отключаться, в то время, как второе может работать даже на повышенной от номинала частоте до тех пор, пока тепловыделение процессора находится в рамках установленного производителем TDP.

•Тактовые частоты некоторых настольных и серверных процессоров с микроархитектурой Penryn превышают 3 ГГц.

Расширение системы SIMD-команд:

В новом поколении своих CPU Intel ввёл поддержку набора SSE4.1, состоящего из 47 новых инструкций. Тем не менее, новые команды, несмотря на достаточно большое их количество, не представляют собой связанного множества, набор SSE4 включает разнородные дополнения к уже существующим SIMD-инструкциям. Новые команды, должны помочь в увеличении скорости работы новых процессоров с трёхмерной графикой, с потоковым видео и в целом ряде научных вычислительных задач.

На сегодняшний же день новые SIMD-команды используются лишь в двух приложениях (кодеках) для перекодирования видео: в DivX 6.7 и в TMPEG Xpress 4.4.

Вместе с внедрением дополнительных SIMD-команд инженеры Intel переработали в новых процессорах и некоторые функциональные блоки. Благодаря этому было достигнуто существенное ускорение выполнения операций деления целых и вещественных чисел, а также увеличение темпа обработки SSE-инструкций, связанных с битовой перестановкой.

За быстрое деление в Penryn отвечает блок, получивший название Fast Radix-16 Divider. В то время как применяемый в 65-нм процессорах с микроархитектурой Core блок Radix-4 мог вычислять только 2 бита частного за один проход итерационного алгоритма, новый блок способен подсчитывать уже 4 бита за такт. Благодаря этому процессоры Penryn примерно в два раза быстрее предшественников выполняют операции целочисленного и вещественночисленного деления, а также обеспечивают существенное ускорение при вычислении квадратных корней.

Микроархитектура

Первоначальные процессорыNehalemиспользуют тот же 45-нм производственные методы, что и Penryn.

• Процессоры Nehalem содержат не менее 731 млн. транзисторов, что на 10% меньше, чем у процессоров Yorkfield. Но площадь кристалла значительно увеличилась по сравнению с предшественником - с 214 до 263 мм².

• Добавлен кэш 3-его уровня

• Новая шина QPI работает на максимальной скорости 6,4 миллиона передач данных в секунду (GT/s) и имеет, соответственно, пропускную способность 12,8 Гбайт/с в каждую сторону или 25,6

Гбайт/с суммарно.

Добавлена поддержка SMТ (технология «одновременной мультипоточности») - которая эмулирует несколько

логических ядер на одном физическом для более полной загрузки вычислительных блоков. , вследствие чего процессоры с микроархитектурой Nehalem способны отправлять на выполнение до шести микроопераций одновременно

Важные усовершенствования:

•Повышением продуктивности начальной части исполнительного конвейера, связанное с блоком Loop Stream Detector. Этот блок появился впервые в процессорах с микроархитектурой Core и предназначался для ускорения обработки циклов. Определяя в программе циклы небольшой длины, Loop Stream Detector сохранял их в специальном буфере, что давало возможность процессору обходиться без их многократной выборки из кэша и предсказания переходов внутри этих циклов. В процессорах Nehalem блок Loop Stream Detector стал ещё более эффективен благодаря его переносу за стадию декодирования инструкций. Иными словами, теперь в буфере Loop Stream Detector сохраняются циклы в декодированном виде. Он имеет очень небольшой размер, всего 28 микроопераций, и в нём сохраняются исключительно циклы.

•Улучшение результативности механизма предсказания переходов было сделано переделкой блока Return Stack Buffer. На этот блок возлагается задача правильного предсказания адресов возврата из функций. Однако процессоры прошлого поколения могли неверно предсказывать адреса возвратов из функций, например, при работе рекурсивных алгоритмов и переполнении соответствующего буфера. Новый же Return Stack Buffer, реализованный в Nehalem, эту проблему успешно устранил.

•Появилась поддержка нескольких новых инструкций — набора AESNI. Этот набор команд включает шесть новых команд, ускоряющих работу криптографического алгоритма AES — одного из самых распространенных алгоритмов блочного шифрования, активно используемого разнообразным программным обеспечением.

Arrandale

•Дата выпуска: 7 января 2010 года.

•Используются двухъядерные интегральные схемы на основе 32 нм микроархитектуры Nehalem.

•Arrandale является преемником 45-нм микроархитектуры Penryn. Пакет Arrandale процессор можно разделить на две части, собственно 32 нм процессор с вводом и выводом и 45-нм графический контроллер с интерфейсом памяти.

•Кэш-память третьего уровня 4 MB

Clarksfield

•2 Дата выпуска: 3 сентября 2009 года

•Clarksfield –процессоры Intel, изначально продавался для процессоров Intel Core i7 для ноутбуков. В нем используется четырехъядерные процессоров, также, как и Arrandale, использует PCI Express и DMI ссылки, и производится на основе 45 нм микроархитектуры Nehalem. На момент его выпуска на форуме Intel для разработчиков, Clarksfield процессоры был значительно быстрее, чем любые другие процессоры ноутбуков, включая Core 2 Extreme QX9300.