IDF Fall 2006: энергоэффективная производительность. Часть I

В первой части статьи рассказывается о планах по переходу на более тонкие технологические процессы, о будущем многоядерных процессоров и о проекте Geneseo по совершенствованию интерфейса PCI Express.

С 26 по 28 сентября 2006 года в Сан-Франциско проходил очередной осенний Форум Intel для разработчиков (IDF Fall 2006). На конференции, девиз которой звучал как "Энергоэффективная производительность. Прорыв на новый уровень", были официально представлены некоторые новые продукты и были проведены демонстрации новых технологий. Кроме того, руководители корпорации познакомили общественность со своими планами на будущее.

Открыл Форум доклад президента и главного исполнительного директора Intel Пола Отеллини. Интересно, что впервые на сцене с самого начала мероприятия присутствовал компьютер Mac, а в открытии конференции принял участие представитель Apple Фил Шиллер. Хотя никаких новинок в ходе IDF Fall 2006 компания Apple и не представила, примечательна сама демонстрация тесного сотрудничества между "яблочной" фирмой и корпорацией Intel.

Отеллини отметил, что сентябрь 2006 года стал важным месяцем для Intel: впервые число поставленных процессоров, выполненных по 0,065-микронным технологическим нормам превысило количество чипов, изготовленных по 0,09-микронной технологии. По словам Отеллини, компания выпустила уже 40 миллионов центральных процессоров на базе 0,065-микронного техпроцесса, при этом конкуренты ещё не выпустили не одного. Из этих сорока миллионов пять приходится на новейшие двуядерные процессоры Core 2, а один - на новые серверные модели Xeon серии 5100 (ядро Woodcrest).

Корпорация Intel с 2003 года, когда появились первые чипы на базе 0,09-микронной технологии, использует технологию "растянутого кремния", смысл которой заключается в облегчении прохождения тока в транзисторе за счёт "растягивания" кристаллической структуры кремния и увеличения расстояния между атомами. Тем самым удаётся снизить сопротивление, возникающее в результате миниатюризации транзисторов. Процессоры на основе второго поколения технологии "растянутого кремния" были представлены в 2005 году - это стали чипы на основе 0,065-микронного техпроцесса. На второе полугодие 2007 года запланировано начало перехода на использование уже третьего поколения этой технологии: именно тогда должны появиться чипы на базе 0,045-микронного процесса. По заявлению Отеллини, производительность этих чипов вырастет на 20% по сравнению с существующими, а ток утечки снизится в пять раз.

Среди первых процессоров на основе 0,045-микронной технологии будет модификация современных чипов Core 2 с кодовым названием Penryn, при этом всего в работе находятся пятнадцать различных процессоров, разработка первого из которых будет закончена уже в четвёртом квартале 2006 года. В настоящее время на заводе Fab D1D в штате Орегон уже выпускаются опытные образцы пластин по 0,045-микронному техпроцессу. В процессе строительства находятся ещё два завода - Fab 32 в Израиле и Fab 32 в штате Аризона. Всего в три этих завода, рассчитанных на 0,045-микронный техпроцесс, вложено 9 миллиардов долларов.

В будущем на смену микроархитектуре Intel Core, ориентировочно в 2008 году, придёт архитектура Nehalem, а в 2010 году - архитектура Gesher, ориентированная на 0,032-микронный техпроцесс. При этом по прогнозам, удельная производительность процессоров на ватт за эти годы вырастет на триста процентов.

Поскольку IDF Fall 2006 стал первым форумом после презентации процессоров на основе архитектуры Core 2, на нём большое внимание было уделено именно таким чипам - как десктопным, так и серверным. В своём докладе, посвящённом коммерческим платформам, старший вице-президент корпорации Intel и генеральный менеджер подразделения Digital Enterprise Group Патрик Гелсингер, прежде всего, отметил, что 2006 год стал "удивительным годом", причём за последние шесть месяцев большая часть выпущенных процессоров, как серверных, так и клиентских, была построена на базе микроархитектуры Core 2.

Гелсингер провёл наглядное тестирование производительности систем на базе процессоров Xeon и AMD Opеteron. В сравнении участвовали двухпроцессорные системы на чипах Opteron 2,8 ГГц для разъёма Socket F и Xeon 5160 3,0 ГГц, на которых запускался несложный тест Matrix-Matrix Multiplication. Разумеется, выиграла система на Xeon 5160 c результатом в 39,06 секунды, а машина на Opteron 2,8 ГГц оказалась заметно медленней - она справилась с тестом за 67,49 секунды. При этом и энергопотребление у машины на Xeon оказалось существенно ниже, чем у Opteron - 370 против 444 Вт.

Много внимания на IDF было уделено четырёхъядерным процессорам, первые из которых должны появиться на рынке уже в ноябре текущего года. "Настольные" чипы носят кодовое название Kentsfield, серверные - Clovertown.

После тестирования двуядерных Xeon и Opteron Гелсингер попросил своего ассистента модернизировать машину, заменив Xeon 5160 на четырёхъядерные процессоры Xeon с кодовым названием Clovertown - вся процедура замены заняла всего восемь минут, поскольку как по разъёмам, так и электрически эти процессоры взаимозаменяемы. Несмотря на то, что тактовые частоты новинок оказались примерно на 900 МГц ниже, чем у Xeon 5160, тест Matrix-Matrix Multiplication машина прошла за 31,01 секунды при чуть возросшем энергопотреблении в 380 Вт.

Первым Kentsfield станет "геймерский" Core 2 Extreme QX6700 с тактовой частотой 2,66 ГГц, а в будущем году появится и менее дорогая "гражданская" версия Core 2 Quad Q6600 с тактовой частотой 2,40 ГГц. Как и процессоры с кодовым названием Presler, Kentsfield будут фактически представлять собой два кристалла на одной подложке - в данном случае, два двуядерных чипа. Конечно, два объединённых независимых чипа теоретически означает некоторое снижение производительности по сравнению с четырёхъядерным кристаллом, однако, скорее всего, оно будет столь же незначительным, как и в первых двуядерных моделях Intel. К тому же, несомненные преимущества такого подхода - меньшие затраты на разработку и изготовление (в том числе на отбраковке недоброкачественных ядер) и, разумеется, более низкая продажная цена.

Первым серверным процессором Clovertown будет серия Xeon 5300. Как заявил Group Патрик Гелсингер, в первом квартале 2007 года будет выпущена низковольтная четырёхъядерная модификация Xeon, потребляющая всего порядка 50 Вт.

В 2007 году Intel планирует представить четырёхпроцессорную (для Xeon MP) серверную платформу с кодовым названием Caneland c поддержкой полностью буферизованных модулей памяти DIMM и четырьмя независимыми системными шинами - по одной на каждый процессор.

Кроме того, были обнародованы планы Intel по реализации свыше 50 новых инструкций SSE4, расширяющих набор инструкций архитектуры Intel 64, что позволит повысить производительность и расширить возможности этой микроархитектуры и использовать преимущества 0,045-микронного технологического процесса. Первые процессоры с расширенным набором инструкций будут выпущены в 2007 году - ими станут модели с кодовыми названиями Penryn и Nehalem. Применение SSE4 должно особенно сказаться на производительности в приложениях для обработки графики и видео, синтеза трёхмерных изображений, а также в играх, веб-серверах и серверах приложений.

Intel также намерена расширить условия лицензии на системную шину (FSB), предоставляемой производителям микросхем в корпусировке FPGA, таким, например, как Altera или Xilinx. Благодаря этом сторонние компании смогут выпускать различного рода сопроцесссоры и ускорители с прямым доступом к чипсету через системную шину. Эта инициатива очень напоминает аналогичную по сути технологию AMD Torrenza, при которой "чужие" процессоры могут устанавливаться в стандартные разъёмы для процессоров Opteron и использовать шину HyperTransport, что лишний раз подтверждает тот факт, что объективно исследования конкурентов движутся в одном направлении.

Следующее важное объявление касается разработки совместно с компанией IBM расширений к шине PCI Express, которые бы позволили создать более скоростной интерфейс с меньшей латентностью, рассчитанный на такие требующие широкой полосы пропускания устройства, как мощные видеокарты и ускорители физики, которые, по мнению специалистов, со временем всё чаще будут использоваться совместно с обычными графическими ускорителями. К примеру, компания nVidia уже демонстрировала работу своих видеокарт с ускорителями физики PhysX, разработанными фирмой Ageia Technologies.

Проект, получивший кодовое название Geneseo, описывает расширения, которые обеспечат более быстрое взаимодействие процессора и ускорителей приложений и позволят разработать широкий спектр новых устройств. Как отмечают в Intel, в число приложений, которые получат преимущества от этих расширений, входят приложения визуализации (например, метеорологические модели); математические и физические расчёты (например, ресурсоемкие финансовые приложения); приложения с интенсивной обработкой данных (например, шифрование в коммуникационной инфраструктуре).

В работе над проектом Geneseo участвуют такие известные компании, как Adaptec, Ageia Technologies, Altera, Broadcom, Celoxica, Cisco Systems, ClearSpeed Technology, Dell, EMC, Emulex, HP, Integrated Device Technology, Lecroy, Linux Networx, LSI Logic, Mellanox Technologies, Myricom, NetEffect, Novell, NVIDIA, PLX Technology, PMC-Sierra, QLogic, Sun Microsystems, Synopsys, Tektronix, Xambala, Xilinx и Xtreme Data. Планируется, что разработка окончательной спецификации займёт от одного года до полутора лет, после чего появятся первые совместимые с ней устройства.

В своём выступлении Гелсингер упомянул также о том, что компания BAPCo работает над тестом EECoMark, оценивающим энергоэффективность работы настольного компьютера, который будет являться своего рода аналогом хорошо известного MobileMark для тестирования энергопотребления ноутбуков. BAPCo приглашает все заинтересованные компании к сотрудничеству в разработке этого теста, и, к сожалению, этим вся информация о EECoMark исчерпывается.