Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Корпорация Intel: планы на будущее

автор : Дмитрий Криканов 11.12.2007

Когда малоизвестный инженер Гордон Мур в середине прошлого столетия заявил, что производительность процессоров будет удваиваться каждые два года, он, вероятно, не предполагал, что эти слова станут пророчеством.

Примечательно, что закон Мура существовал как бы сам по себе, не оказывая никакого активного влияния на развитие процессорных технологий. Очевидно, что закон не мог заставить компании "затягивать" с внедрением новых разработок, теряя при этом прибыль и расположение потребителей. Точно так же закон Мура не мог способствовать появлению новых технологий "из ниоткуда". Одним словом, даже если бы Мур не открыл его, это никак не повлияло бы на ход процессорной истории.

Не так давно сам Гордон Мур заявил, что очень скоро в области микроэлектроники произойдут кардинальные перемены, после которых закон перестанет действовать. По большому счёту, сомневаться в этом нет никаких оснований. Особенно, если обратить внимание на грандиозные планы производителей процессоров вообще и корпорации Intel в частности.

Процессоры Penryn

В числе ближайших планов Intel значится серийное производство процессоров Penryn, презентация которых состоялась 12 ноября 2007 года. Процессоры будут изготавливаться по технологическому процессу 45 нм с использованием передового материала Hi-k. Этот материал позволяет создавать металлические затворы без использования свинца и галогенов, а также диэлектрики с высокой диэлектрической проницаемостью. Такая технология даёт возможность существенно уменьшить ток утечки транзисторов и, следовательно, повысить производительность.

Процессоры Penryn, предположительно, будут выпускаться в дву- и четырёхядерных модификациях. При этом Intel планирует использовать Penryn во всех сегментах рынка: серверном, настольном и мобильном. Для этого в микроархитектуру Core, на которой будут строиться новые процессоры, были внесены заметные улучшения.

Так, целочисленное и вещественное деление теперь будут выполняться по методике radix-16, которая обеспечивает существенный прирост в скорости выполнения этой нелегкой операции. Планируется также поддержка нового набора инструкций SSE4, который станет самым масштабным со времён реализации SSE2. Кроме того, двуядерные процессоры получат 6 Мб кэш-памяти второго уровня, а четырёхъядерные - все 12 Мб!

Ещё одним приятным моментом станет системная шина с частотой 1600 МГц. В результате процессор Penryn дебютирует на тактовой частоте 3,2 ГГц, а затем постепенно будет подбираться к непокорённому до сих пор рубежу в 4 ГГц. Правда за такие производственные мощности придётся "расплачиваться" довольно высоким тепловыделением - до 130 Вт. Кроме того, первоначальная стоимость процессоров также будет довольно ощутимой, около $1400, однако можно надеяться, что к концу 2008 года Penryn станут доступны и "простым смертным".

Микроархитектура Nehalem и одноимённые процессоры

По заявлениям Intel, Nehalem станет первой действительно динамической и масштабируемой микроархитектурой, которая обеспечит необходимую производительность и оптимальную энергоэкономичность. Первоначально процессоры Nehalem будут изготавливаться по технологическому процессу 45 нм с использованием всё того же материала Hi-k, а позднее техпроцесс будет усложнён до 32 нм. Сообщается также, что вместе с переходом на нормы 32 нм все ядра процессора будут располагаться на одном кристалле; впрочем, пока что эта информация официально не подтверждена.

Процессоры Nehalem будут выпускаться в четырёх-, шести- и восьмиядерных вариантах. При этом процессоры получат разделяемую кэш-память третьего уровня объёмом 16 Мб для шестиядерных и 24 Мб для восьмиядерных процессоров. Кэш второго уровня, по всей видимости, будет разделяться между двумя ядрами и будет составлять по 3 Мб для каждой пары. Таким образом, шестиядерные процессоры получат 9 Мб, а восьмиядерные - 12 Мб кэш-памяти второго уровня.

Примечательной особенностью микроархитектуры Nehalem станет технология с предположительным названием Multi-Threading, представляющая собой "реинкарнацию" старой доброй Hyper-Threading. Каждое физическое ядро процессора будет разделяться на два логических, т.е. восьмиядерный процессор по степени потокового параллелизма будет эквивалентен шестнадцатиядерному.

Другим интересным моментом Nehalem является интегрированный контроллер памяти, поддерживающий спецификацию DDR3. Преимущества интеграции контроллера наглядно продемонстрировали ещё процессоры AMD K8, поэтому такое решение Intel вполне можно назвать несколько запоздалым.

Любопытно, что кроме контроллера памяти, Intel намеревается интегрировать в кристалл и графическое ядро. Решение это довольно спорное, поскольку для реализации качественной графической системы необходимо большое число транзисторов, а площадь процессора ограничена. Таким образом, решение для реализации аппаратной поддержки, например, того же DirectX 10 может попросту не поместиться на кристалл процессора. Впрочем, эта информация пока не подтверждена и не исключено, что встроенное графическое ядро получат только некоторые модели процессоров.

Выпуск первых процессоров на базе микроархитектуры Nehalem запланирован на вторую половину 2008 года, причём начнётся выпуск процессоров для серверного сегмента. Можно предположить, что настольные процессоры не сильно отстанут по времени выпуска от своих "старших братьев". Впрочем, из-за высокой стоимости основная масса потребителей вряд ли сможет позволить себе приобрести Nehalem раньше, чем в начале 2009 года.

80-ядерный процессор Intel: забавы ради?

На протяжении последних лет корпорация Intel работает над 80-ядерным процессором. Несмотря на кажущуюся монструозность такого творения, "зверь" этот исключительно "домашний": запускать процессор в серийное производство Intel не планирует. Процессор создаётся в исследовательских целях, и многие технологии, опробованные в нём, затем найдут применение в серийном производстве.

Процессор построен по технологическому процессу 65 нм и состоит из 8 металлических слоёв с медными соединениями. Тактовая частота процессора составляет 3,13 ГГц при напряжении питания ядра 1 В. В таком режиме производительность процессора составляет 1 терафлопс, т.е. 1 триллион операций с плавающей точкой в секунду. При повышении напряжения до 1,2 В тактовая частота возрастает до 4 ГГц, а пиковая производительность возрастает до 1,28 терафлопс. Вместо привычной FSB процессор использует оптическую шину на основе гибридного кремниевого лазера. Пропускная способность такой шины существенно выше, чем у современных электронных аналогов, а энергопотребление в несколько раз меньше.

Все 80 ядер процессора полностью независимы и включают два основных компонента: модуль обработки команд и данных, а также роутер, обеспечивающий связь между ядрами. Наиболее примечательным достижением процессора стала возможность замены вычислительного модуля на любое другое устройство. В частности, можно поставить обычное х86 ядро, DSP или модуль аппаратного шифрования. Такую замену можно производить для любого количества ядер, что позволяет оптимизировать "начинку" процессора для разных специфических задач.

В настоящее время Intel продолжает активно работать над 80-ядерным процессором и ведёт исследования в области трёхмерных многослойных ядер. Такая технология теоретически должна существенно упростить наращивание числа ядер процессора без увеличения площади кристалла, что приведёт к созданию высокопроизводительных процессоров без увеличения процента производственного брака, а, следовательно - без серьёзного увеличения стоимости.

Модель "тик-так"

Корпорация Intel поддерживает высокие темпы развития полупроводниковых технологий и процессорных микроархитектур. Свою стратегию по выводу на рынок новых разработок сама корпорация называет "тик-так": каждый "тик" соответствует новому этапу развития технологий, а каждый "так" - созданию новой микроархитектуры.

На сегодняшний день Intel уже "натикало" на три революционных микроархитектуры (Р6, NetBurst, Core) и при этом продолжает "тикать", причём на каждый "тик" приходится всё больше "таков". Так, помимо микроархитектуры Nehalem, корпорация планирует начать выпуск процессоров Silverthorne с энергопотреблением менее 0,5 В для сверхмобильных устройств. Кроме того, в планах Intel значится создание платформы Moorestown, организованной по принципу "система-на-чипе", т.е. с интегрированными в процессор контроллером памяти и графическим ядром. Intel продолжает также осваивать степени производительности с приставкой "тера": для этого разрабатывается ядро под кодовым названием Larrabee, которое, теоретически, сможет покорить рубеж в 1 терафлопс, но при этом будет серийно выпускаемым процессором.

Одним словом, недостатка в новых разработках у Intel нет. Поэтому более чем вероятно, что в самом ближайшем времени будет сформулирован "второй закон Мура". А что он будет гласить - покажет время.

Предыдущие статьи цикла: