Intel дотанирует

«Неладно что-то в Датском королевстве…» Впрочем, не только в Датском.

«Неладно что-то в Датском королевстве…» Впрочем, не только в Датском. 10 мая 2004 года корпорация Intel официально выпустила, наконец, три модели процессоров Pentium M на новом ядре Dothan, предназначенные, в частности, для использования в технологии Intel Centrino для мобильных компьютеров.

Эти процессоры стали первыми мобильными CPU, созданными по 90-нанометровой технологии. Они имеют более высокие тактовые частоты, нежели предыдущие Pentium M на ядре Banias (до 2 ГГц), и вдвое больший объем кэш-памяти второго уровня (2 Мбайт). По данным самой Intel, новый Pentium M c частотой 2 ГГц обеспечивает повышение производительности на 17% по сравнению с процессорами предыдущего поколения.
Кристалл Dothan насчитывает примерно 140 млн. транзисторов (у ядра Banias — 77 миллионов). При этом за счет более тонкой технологии производства площадь кристалла почти не изменилась: 10,56x7,84 = 82,8 кв. мм у Banias и 12,33х6,78 = 83,6 кв. мм у Dothan, причем кристалл как бы «вытянулся» вдоль за счет наращивания с краю области кэш-памяти.¹ Если сравнить фотографии кристаллов Banias и Dothan, мы увидим, что расположение и структура блоков вычислительного ядра процессора внешне почти не изменилась, и основное видимое отличие — в кэш-памяти.²
Отличий у новых Pentium M на ядре Dothan по сравнению с предшественниками на ядре Banias не так уж много: кроме большей частоты и объема кэш-памяти чуть улучшена микроархитектура вычислительного ядра. Во-первых, о радость! число ступеней конвейера в новом процессоре осталось прежним, то есть конвейер не стали удлинять с целью наращивания тактовой частоты процессора, как это недавно сделали в 90-нанометровых Pentium 4 на ядре Prescott. Изменения микроархитектуры процессора свелись к модернизации механизмов управления регистрами и предварительной выборки данных из памяти. Улучшенная система доступа к регистрам повышает эффективность управления регистрами при операциях чтения/записи переменной длины, а предварительная выборка обеспечивает более эффективную выборку и загрузку в кэш-память данных, которые с большой вероятностью могут потребоваться центральному процессору. Разумеется, в новом ядре присутствуют и все те архитектурные нововведения, которые были в ядре Banias.³ Как еще одно достоинство новых процессоров можно отметить уменьшенную потребляемую мощность (Thermal Design Power) — c 24,5 до 21 Вт. Системная шина осталась прежней — 400 МГц, что позволяет использовать процессоры с теми же самыми чипсетами Intel или других производителей. А совместимость контактов с предыдущими поколениями Pentium M позволяет встраивать новые процессоры в уже существующие системы.

Другим нововведением, впервые появившемся на рынке именно в момент выхода Pentium M на ядре Dothan, стал так называемый «номер процессора».⁴ Как утверждает Intel, эти номера не отражают производительность процессора, а описывают различия характеристик в пределах одного, а не разных семейств. Образно говоря, номер отражает степень «лучшести» чипа, что совсем не обязательно будет пропорционально его частоте или производительности. Номера процессорам корпорация будет присваивать сама, руководствуясь соображениями (а) упрощения жизни покупателям и (б) упрощения жизни самой себе. Для трех новых Pentium M на ядре Dothan с тактовыми частотами 1,7, 1,8 и 2,0 ГГц номерами станут 735, 745 и 755 соответственно. Стоимость при заказе партиями по 1000 штук — 294, 423 и 637 долларов. Позднее «нумерованные» процессоры появятся и в настольном сегменте — новые версии Pentium 4 на ядре Prescott.

Ложкой дегтя в бочке меда новых Pentium M было то, что выпуск Dothan, первоначально планировавшийся еще в октябре 2003 года⁵, откладывался как минимум трижды (подчеркну — по неофициальной информации). По словам сотрудников Intel, это было связано не столько с проблемами новой технологии производства (возможными причинами тут могут быть повышенное тепловыделение и малый выход годных для высоких частот ядра), сколько с принципиально новым, полностью автоматическим подходом к проектированию кристаллов.⁶

Тем не менее, вся эта «положительная» и в общем-то вполне заслуженная шумиха вокруг Centrino не сможет скрыть одного: в целом на процессорном фронте дела у Intel в последние полгода идут не слишком гладко. Во-первых, постоянные задержки с выпуском новых 90-нанометровых процессоров, немалое разочарование покупателей в вышедшем в феврале Pentium 4 на ядре Prescott, который до сих пор испытывает трудности не только с повышенным тепловыделением, но и с наращиванием тактовых частот (в массовом производстве, несмотря на еженедельные миллион штук). Во-вторых, недавно Intel официально подтвердила слухи, что прекращает работы над следующими процессорами архитектуры NetBurst (лежащей в основе всех чипов семейства Pentium 4) с кодовым именем Tejas (он должен был стать в 2005 году следующим ядром P4). Не исключено, что это связано с неожиданно высоким тепловыделением процессоров Prescott и его последователей. Вмеcто этого корпорация активизировала работы над двухъядерными процессорами для всех сегментов рынка (настольного, мобильного, серверного). Вероятно, в них будет использоваться весьма удачная архитектура Pentium M, где проблемы тепловыделения и утечек решены принципиально иным способом, а производительность во многих задачах оказывается отнюдь не хуже, чем у Pentium 4. Неофициальные источники сообщают, что ядро Dothan станет основой для первого двухъядерного Pentium M с именем Jonah. Следом за ним разрабатываются ядра Merom и Conroe — также на базе идей Pentium M. Сроки выхода — первая половина 2006 года. Причем Merom станет настольным процессором, Conroe же останется мобильным. Ну а для серверов к 2006 году готовится ядро Whitefield, которое тоже базируется на микроархитектуре Pentium M и будет содержать четыре (!) вычислительных ядра с общей кэш-памятью второго уровня. Неужели NetBurst так никогда и не достигнет обещанных 10 ГГц?

1 Попутно заметим, что этот кристалл гораздо компактнее, чем у мобильных процессоров Pentium 4-M на ядре Northwood (производимых по 130-нанометровой технологии) с площадью 11,62x11,34 = 131,8 кв. мм при числе транзисторов всего 55 млн. и кэш-памяти лишь 512 Кбайт.
2 По примерным подсчетам, на нее ушло около 55–60 млн. дополнительных транзисторов, то есть получается, что число транзисторов в самом вычислительном ядре возросло незначительно, в отличие от ядра Prescott (см. www.terralab.ru/system/31965).
3 См., например, www.terralab.ru/mobilis/24836 и www.terralab.ru/system/20320.
4? О нем мы подробно уже писали (см. www.terralab.ru/system/32796). Дополнительную информацию по этому вопросу можно найти на сайте www.intel.com/products/processor_number.
5 Если помните, он был обещан как первый процессор, изготовленный по 90-нанометровой технологии. Сперва его переносили с октября на декабрь, затем один из руководителей Intel заявил, что процессор готов, но в целях увеличения рентабельности производства требуется модернизировать кристалл, и выпуск сдвинули на конец зимы, а потом и вовсе тихой сапой оттянули до мая.
6 Если раньше кристалл процессора разводился отчасти вручную, то начиная с Prescott и Dothan корпорация применила полностью автоматическую трассировку и расположение блоков на кристалле. В результате исправление ошибок и внесение усовершенствований в кристалл (включая подгонку под новые технологические требования) растягивается надолго, поскольку теперь уже нельзя просто поменять пару элементов, а приходится закладывать все исправления в систему разводки кристалла, дожидаться новой разводки, изготовлять новые маски фотошаблонов (а их несколько десятков, и очень дорогих), изготовлять и всесторонне испытывать новые кристаллы. Поэтому любое, даже небольшое изменение требует значительного времени, что и отразилось на существенном сдвиге сроков выхода всех 90-нанометровых