Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Застывшая в кремнии музыка: процессоры Intel Core 2

автор : Дмитрий Криканов 07.12.2007

Стараниями маркетологов Intel вокруг микроархитектуры Core образовалась изрядная путаница; в этом материале мы постараемся расставить всё "по полочкам".

Когда Intel начала экспериментировать с многоядерными процессорами, активизировался департамент маркетинга корпорации, дремавший ещё со времён NetBurst. Руководствуясь принципом "что вижу, то пою", маркетологи принялись давать названия всему, чему только можно. Помимо традиционного названия для процессорного ядра, штатные неймеры Intel разродились названиями для новой серии процессоров вообще, а заодно и для модификаций по количеству ядер в частности. Новая линейка получила название Core, а для обозначения двуядерных процессоров использовалась приставка Duo. Бракованные процессоры, у которых работало только одно ядро из двух, Intel также решила употребить в дело, обозначая их приставкой Solo.

После того как двуядерные процессоры были успешно опробованы, Intel создала принципиально новую микроархитектуру, специально предназначенную для построения многоядерных процессоров. Однако к этому времени силы неймеров иссякли, и департамент маркетинга вознамерился снова залечь в спячку. Названия для новинок, по всей видимости, скроили наспех и без особого энтузиазма. Для микроархитектуры избрали полюбившееся слово Core, а в название серии процессоров просто подставили цифру 2.

Таким образом, на рынке одновременно были представлены процессоры Core, не имеющие никакого отношения к микроархитектуре Core, и процессоры Core 2, которые обладали всеми преимуществами передовой разработки. При этом вся серия процессоров Intel Core состояла из модификаций одного-единственного ядра Yonah, которое, кроме всего прочего, выпускалось и под маркой Pentium M. В результате потребителям, слабо знакомым с деятельностью маркетологов Intel, приходилось прилагать определённые усилия, чтобы разобраться, какой же процессор скрывается за тем или иным названием. А скрывалось там вот что.

Core Duo: Yonah

Ядро Yonah было основано на старой доброй микроархитектуре P6 - в том её виде, в котором она была реализована в процессоре Pentium M на ядре Dothan. Процессоры на ядре Yonah выпускались в двух вариантах: двуядерном (Core Duo, Xeon, Pentium D) и одноядерном (Core Solo). При этом Core Solo мало отличался от своего прародителя Pentium M с точки зрения производительности.

Ядро Yonah изготавливалось по технологическому процессу 65 нм и представляло собой два ядра, соединённых на одной кремниевой пластине. Исполнительный конвейер насчитывает 12 стадий, а тактовые частоты лежат в пределах от 1,8 ГГц до 2,5 ГГц. При этом процессоры на ядре Yonah рассеивают смешное количество энергии: менее 25 Вт. Для сравнения, AMD Opteron 250 рассеивал до 55 Вт, что, кстати, считалось весьма хорошим показателем до появления Yonah.

Примечательной особенностью Yonah является кэш второго уровня, разделённый между процессорными ядрами. Благодаря общему доступу к кэш-памяти, процессор может более эффективно использовать доступные 2 Мб памяти - по сравнению с независимым кэшем для каждого ядра. На практике такой подход позволял процессорам на ядре Yonah показывать даже более высокие результаты, чем AMD Turion, который обладал встроенным в кристалл контроллером памяти.

Ядро Yonah получило поддержку набора инструкций SSE3 и улучшенные блоки исполнения команд SSE и SSE2. Правда, несмотря на улучшения, 32-разрядная микроархитектура не позволяла исполнять 128-битные SSE-команды быстрее, чем за 2 такта. Кроме того, пропускная способность блока вычислений с плавающей запятой была несколько ограничена из-за меньшего числа исполнительных узлов, что особенно было заметно при непараллельных вычислениях и в однопоточных приложениях.

В целом, ядро Yonah получилось довольно удачным. Сниженное энергопотребление и приемлемая производительность позволили использовать его не только в настольных, но и в серверных системах. Конечно, с микроархитектурой Core это ядро сравниться не могло, но "в своём весе" выглядело очень достойно. Впрочем, основной задачей Yonah была демонстрация возможностей многоядерных процессоров в исполнении Intel.

Core 2 Duo: Conroe и Allendale

Ядро Conroe стало первым ядром, реализованным на микроархитектуре Core. От своего предшественника Yonah ядро Conroe унаследовало разве что технологические нормы 65 нм и общий кэш второго уровня. В остальном это был совершенно новый процессор.

Исполнительный конвейер Conroe был удлинён до 14 стадий, а фактическая частота системной шины возросла до 1066 МГц. Главная заслуга в этом принадлежит одиозной шине Quad-pumped bus, работающей на скромных физических 266 МГц. Тактовые частоты первых процессоров на ядре Conroe составляли от 1,86 ГГц до 2,67 ГГц, а рассеиваемая мощность не превышала 65 Вт. В последующих модификациях ядра системная шина была "разогнана" до 1333 МГц, а тактовая частота достигла 3 ГГц. Объём кэш-памяти второго уровня в первых моделях ядра Conroe составлял 2 Мб. В последующих модификациях кэш был расширен до 4 Мб, что позволило повысить общую производительность процессора в среднем на 12%.

Процессоры на базе ядра Conroe обеспечивали весьма высокую производительность, однако цены на них также были высоки. В результате Intel выпустила облегчённую модификацию ядра Conroe под названием Allendale. Allendale отличался от старшего брата прежде всего меньшим объёмом кэш-памяти, который составлял 2 Мб, а в некоторых модификациях - 1 Мб. Кроме того, Allendale обладал более медленной системной шиной (800 МГц либо 1066 МГц), и соответственно работал на более низких тактовых частотах - от 1,6 до 2,4 ГГц. Сам процессор обладал меньшими физическими размерами, и это стало его главным внешним отличием от Conroe: модельные номера, под которыми выпускались процессоры Intel, были малоинформативными для большей части потребителей.

Другим моментом, который мог ввести в заблуждение, стала совместимость с материнскими платами. Процессоры на ядрах Conroe и Allendale выпускаются в корпусах под ставший уже привычным разъём LGA-775. Тем не менее, далеко не все наборы системной логики смогут корректно работать с новыми процессорами. Дело в том, что микроархитектура Core использует другой механизм питания ядра по сравнению с P6 и NetBurst (он призван обеспечить возможность изменения потребляемой мощности в зависимости от загрузки процессора). Поэтому LGA-775 Conroe - "не совсем" LGA-775. Однако стоит отметить, что недостатка в наборах системной логики, поддерживающих Conroe, не наблюдается.

Core 2 Quad: Kentsfield

Ядро Kentsfield стало основой для первых четырёхъядерных процессоров Intel, которые выпускались под маркой Core 2 Quad. Принцип построения ядра заключался в объединении двух "двуядерных ядер" в одном корпусе под разъём LGA-775. При этом тепловыделение было в два раза больше, чем у двуядерных процессоров с теми же тактовыми частотами, и составляло в среднем всего 120 Вт. Четырёхъядерные же аналоги производства AMD выполнялись в двух отдельных корпусах, каждый из которых рассеивал по 125 Вт, что в сумме давало ни много, ни мало 250 Вт тепла!

Тактовые частоты процессоров на ядре Kentsfield варьировались в пределах 2,4-3,0 ГГц, частота системной шины составляла 1066 МГц, а объём кэш-памяти достигал 8 Мб. При этом значительное повышение производительности по сравнению с двуядерными процессорами произошло только в многопоточных приложениях (таких как системы 3D-моделирования и видеомонтажа).

Однопоточные приложения от дополнительной пары ядер выиграли мало, поскольку системная шина в Kentsfield работает на той же частоте, что и в двуядерных вариантах. Правда, справедливости ради надо сказать, что при одновременном запуске нескольких ресурсоёмких приложений на четырёхъдерном процессоре скорость выполнения будет значительно выше, чем при запуске на двуядерном процессоре.

Нет предела совершенству

Сегодняшняя ситуация на рынке процессоров невольно настраивает на философский лад. Каких-то 15 лет назад показатель 500 МГц являлся прерогативой суперкомпьютеров, а система с 32 Мб оперативной памяти считалась топовой.

Впрочем, все прекрасно понимают, что и сегодняшний четырёхядерный авангард может стать чем-то вполне заурядным. Понимают это и в Intel. Уже сегодня корпорация ведёт разработки, упоминания о которых до сих пор можно было встретить разве что на страницах фантастических рассказов, что, впрочем, ничуть не смущает саму Intel (с другой стороны, оптимистичные планы корпорации относительно микроархитектуры NetBurst и тактовых частот в 10 Ггц вспоминаются не иначе как с ухмылкой).

Тем не менее, Intel полна оптимизма и активно строит планы на будущее. Что из всего этого получится - покажет время; прочитать же о замыслах корпорации можно будет в следующей статье нашего цикла.

Предыдущие статьи цикла: