28 марта 2007 года корпорация Intel обнародовала более 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.
В рамках реализации стратегии выпуска продукции, получившей название «tick-tock» и предусматривающей поочередное ежегодное обновление либо производственной технологии с усовершенствованием микроархитектуры, либо запуск совершенно новой микроархитектуры, корпорация Intel намерена начать во второй половине текущего года производство процессоров нового поколения из семейства с кодовым названием Penryn. Благодаря преимуществам микроархитектуры Intel Core и 45-нанометровой производственной технологии, Intel (в которой для создания транзисторов будет использоваться диэлектрик с высоким значением k на основе гафния – high-k, а также металлический затвор) эти новые процессоры будут отличаться более высокой производительностью и более эффективным энергопотреблением.
В настоящее время на разных стадиях разработки находятся более 15-ти моделей процессоров Intel, которые будут изготавливаться по 45-нанометровой производственной технологии. К концу года их производство начнется на двух фабриках, а во второй половине 2008 года планируется довести выпуск этих процессоров до десятков миллионов штук уже на четырех фабриках с применением 45-нанометровой производственной технологии.
В состав семейства с кодовым наименованием Penryn войдут шесть моделей, включая двух- и четырехъядерные процессоры для настольных ПК, двухъядерный процессор для мобильных ПК – все они выйдут под торговой маркой Intel Core, а также новые двух- и четырехъядерные серверные процессоры под торговой маркой Intel Xeon. Ведется разработка и более высокопроизводительного процессора для многопроцессорных серверных систем.
Четырехъядерные процессоры Intel Core 2, созданные на базе 45-нанометровой производственной технологии, будут содержать более 820 миллионов транзисторов. Изобретенный исследователями и инженерами новый транзистор на основе материалов high-k/metal позволил создать процессор, который можно представить себе в виде 820 миллионов энергосберегающих лампочек, включающихся и выключающихся со скоростью света. Площадь кристалла двухъядерной модели составляет 107 кв. мм, что на 25% меньше, чем у современной продукции, выпускаемой по 65-нанометровой производственной технологии, и в четыре раза меньше размера средней почтовой марки; при этом энергопотребление останется на том же уровне, что и в современных двухъядерных процессорах или даже будет снижено.
Мобильный процессор с кодовым наименованием Penryn имеет новый режим работы с усовершенствованными функциями управления энергопотреблением (называемый Deep Power Down Technology), который позволяет существенно снизить энергопотребление процессора в моменты его простоя за счет снижения влияния токов утечки внутри транзисторов. Эта технология, которая поможет продлить срок автономной работы ноутбука от батарей, является важнейшим усовершенствованием по сравнению с предыдущим поколением мобильных процессоров.
В мобильном процессоре с кодовым названием Penryn будет реализована усовершенствованная версия технологии Intel Dynamic Acceleration Technology. Эта технология позволяет использовать вычислительную мощность, высвобождающуюся при отключении одного из ядер, для повышения производительности работающего ядра. Представьте себе «двуглавый» душ – если перекрыть один кран, то напор воды (производительность) во втором душе возрастает.
Технические инновации, обеспечивающие рост производительности:
- Оптимизация микроархитектуры – повышает общую производительность и эффективность энергопотребления передовой микроархитектуры Intel Core: за один такт работы процессора выполняется большее число инструкций, что приводит к росту его производительности и сокращению времени отклика ПК.
- Улучшенная технология Intel® VirtualizationTechnology– процессор с кодовым названием Penryn сокращает время переключения виртуальных машин (вход/выход) в среднем на 25–75%. Это достигается за счет усовершенствования микроархитектуры и не потребует изменений в ПО, управляющем работой виртуальной машины. Технология виртуализации позволяет разбить среду одного компьютера на разделы, в которых можно запускать отдельные операционные системы и другое ПО, что позволяет более оптимально использовать возможности многоядерных вычислений, повысить эффективность и сократить расходы, поскольку одна вычислительная машина может действовать как множество виртуальных мини-компьютеров.
- Более высокие тактовые частоты – семейство процессоров с кодовым наименованием Penryn позволит достичь более высоких тактовых частот в рамках текущих уровней энергопотребления и тепловыделения, что будет способствовать дальнейшему повышению производительности. Тактовые частоты процессоров для настольных ПК и серверов превысят 3 ГГц.
- Ускорение операций деления – процессоры с кодовым названием Penryn обеспечат ускорение работы делителя – примерно вдвое по сравнению с процессорами предыдущих поколений почти во всех приложениях – благодаря поддержке нового метода выполнения деления, получившего название Radix 16. Возможность быстрее выполнять инструкции деления позволит повысить производительность компьютера.
- Увеличенный объем кэш-памяти – увеличение объема кэш-памяти второго уровня для процессоров с кодовым наименованием Penryn составляет до 50%, кроме того, повышается уровень ее ассоциативности, что еще больше ускоряет работу и обеспечивает максимальное использование ресурсов кэш-памяти. Объем кэш-памяти второго уровня в двухъядерных процессорах Penryn будет достигать 6 МБ, а в четырехъядерных – 12 МБ. Кэш-память – это своеобразный резервуар (буфер), в котором размещаются наиболее часто используемые данные для ускорения доступа к ним. Увеличение объема и скорости работы кэш-памяти позволяет повысить производительность компьютера и сократить время его отклика.
- Уникальный механизм суперперестановок – благодаря реализации однопроходного 128-разрядного модуля перестановок процессоры с кодовым названием Penryn могут выполнять перестановки значений сразу во всем 128-разрядном регистре за один такт. Это существенно повышает производительность при выполнении инструкций из наборов SSE2, SSE3 и SSE4, которые содержат операции, связанные с перестановкой, например упаковка, распаковка и сдвиг упакованных значений. Эта функция позволяет повысить производительность при создании контента, обработке изображений, видео и высокопроизводительных вычислениях.
После выпуска процессоров семейства Penryn на базе 45-нанометровой кремниевой производственной технологии запланирован переход на микроархитектуру нового поколения с кодовым наименованием Nehalem, а начало массового производства с ее применением начнется в 2008 году. Вот некоторые предварительные данные о микроархитектуре Nehalem:
- Динамическая масштабируемость для достижения самой высокой производительности по требованию при эффективном энергопотреблении:
- Динамически управляемые ядра, вычислительные потоки, кэш-память, интерфейсы и энергопотребление;
- Выполнение четырех инструкций за такт благодаря технологическим инновациям, заложенным в микроархитектуру Intel Core;
- Одновременная многопоточная обработка данных (аналогично технологии Intel® Hyper-Threading), обеспечивающая рост производительности и эффективность энергопотребления;
- Инновационный набор инструкций Intel® SSE4 и ATA, дополнительно поддерживаемый архитектурой;
- Использование технологией Intel® Smart Cache Technology многоуровневой кэш-памяти;
- Выдающаяся пропускная способность всей системы и подсистемы памяти;
- Динамическое управление питанием, повышающее производительность.
- Изменяемый дизайн для достижения оптимального соотношения «цена/производительность/эффективность энергопотребления» для каждого сегмента рынка:
- Передовая системная архитектура для процессоров и платформ нового поколения;
- Масштабируемая производительность: от 1 до 16 (и более) потоков, от 1 до 8 (и более) ядер, масштабирование размера кэш-памяти;
- Масштабируемые и конфигурируемые межкомпонентные соединения и интегрированные контроллеры памяти;
- Высокопроизводительная интегрированная графическая подсистема.
