Kentsfield: cele patru nuclee de la Intel

13.11.2006
Kentsfield: cele patru nuclee de la Intel
Patru nuclee sub acelaşi acoperiş

La începutul lunii noiembrie, Intel a prezentat lumii întregi primul procesor cu patru nuclee. Pentru început, din noua gamă Core 2 fac parte două modele: Core 2 Quad Q6600 respectiv Core 2 Extreme Quad-core QX6700, ascunse sub numele de cod Kentsfield. Sub învelişul de metal protector al procesoarelor (heat spreader) se află practic două pastile Conroe alăturate, deci nu putem vorbi de o structură nouă, dar de noi performanţe da.

Gama Core 2

Din punct de vedere al aspectului cele două generaţii Core 2, sunt asemănătoare, doar la înlăturarea protecţiei de metal lucrurile stau diferit, observându-se două pastile de siliciu care funcţionează în paralel şi nu doar una ca în cazul Conroe. Aşa cum se poate observa în tabelul de mai sus, alături de cele trei modele cu nuclee Conroe, se regăsesc şi trei cu miez Allendale care poartă generic tot denumirea Conroe.

Ca mod de împachetare, Kentsfield se prezintă sub acelaşi standard utilizat de Intel în ultimii ani, LGA775. Socket-ul LGA775 este primul care a mutat pinii de pe spatele procesorului pe placa de bază, conectarea fiind făcută prin 775 de mini discuri metalice. Noile procesoare pot fi folosite doar pe plăcile de bază compatibile însă nu pe toate cele care suportă prima generaţie Core 2 şi, cu atât mai mult, nu sunt suportate de modele mai vechi corespunzătoare generaţiei Pentium D.

Kentsfield Cores

Arhitectura Core 2

Pentru a explica tehnologia din spatele Kentsfield este aproape suficient a analiza nucleul Conroe care stă la baza lui.

Core 2 die

La prezentarea arhitecturii Core 2, Intel a pus accentul pe tehnologiile încorporate de aceasta, cele mai importante, în număr de cinci, fiind: Intel Advanced Smart Cache, Intel Advanced Digital Media Boost, Intel Intelligent Power Capability, Intel Smart Memory Access şi Intel Wide Dynamic Execution. Dar, să le luăm pe rând:

  • Intel Advanced Smart Cache

Unul dintre marile atuuri ale procesoarelor Core 2 îl reprezintă memoria cache L2 integrată în pastila de siliciu şi care e la comun pentru cele două nuclee. Astfel, fiecare din cele două nuclee poate accesa datele celuilalt fără ca transferul să se facă prin northbridge, fapt ce ar duce la încărcarea inutilă a bus-ului (linii de comunicaţie). De asemenea, un alt aspect pozitiv îl reprezintă alocarea dinamică a cantităţii de memorie cache L2 celor două nuclee în funcţie de necesarul fiecăruia.

  • Intel Advanced Digital Media Boost

Încă de pe vremea apariţiei procesorului Pentium, atât Intel cât şi AMD au început să integreze în procesoarele lor instrucţiuni speciale de prelucrare a materialului multimedia. Acestea ajută la procesarea mult mai rapidă a datelor video şi audio. S-a ajuns astfel ca Core 2 să integreze un lung şiri de instrucţiuni predefinite: MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSE4, ultimul fiind introdus odată cu noua arhitectură. Alături de utilizarea a celei de-a patra versiuni SSE s-a optimizat şi modalitatea de prelucrare a datelor folosind aceşti algoritmi predefiniţi, dublându-se practic viteza de execuţie faţă de generaţia precedentă de procesoare.

  • Intel Intelligent Power Capability

Practic cu această tehnologie s-a intervenit asupra consumului de curent al procesoarelor şi implicit al cantităţii de căldură degajate, altă problemă cu care s-a confruntat Intel la seria Pentium D. Astfel, Core 2 este capabil de a-şi reduce frecvenţa în momentele când capacitatea sa de procesare nu este folosită la maxim şi, mai mult, îşi poate chiar dezactiva anumite părţi care nu sunt folosite la un moment dat.

  • Intel Smart Memory Access

Un mare neajuns al gamei Pentium D a fost dependenţa prea mare de RAM-ul sistemului, lăţimea de bandă a acesteia fiind insuficientă în multe cazuri, procesorul având în acest caz timpi morţi până când datele cerute ajung efectiv la el. Intel a rezolvat problema nu prin mărirea lăţimii de bandă a memoriei cu placa de bază (cu northbridge-ul ca să fiu mai exact), ci prin optimizarea transferului de date şi prin scăderea timpilor de acces a datelor. Algoritmi speciali de predicţie transferă date din RAM în cache-ul L2 înainte ca procesorul să aibă nevoie de ele facilitând astfel accesul mai rapid la informaţia cerută.

  • Intel Wide Dynamic Execution

Tehnologia permite procesorelor Core 2 să execute până la patru instrucţiuni pe fiecare ciclu de tact (2 GHz înseamnă 2 miliarde de cicli) faţă de trei de cât sunt capabile procesorele Pentium D.

Prin alăturarea a două nuclee Core 2, Kentsfield dispune astfel de un total de 582 de milioane de tranzistoare în pastila de siliciu, incluzând aici şi totalul de 8 MB memorie cache L2 împărţiţi în două de data aceasta şi nu la comun pentru cele patru nuclee. În acelaşi timp s-a dublat şi cantitatea de caldură degajată de procesoare (specificată de Intel) la 130 W în cazul modelului Core 2 Extreme Quad-core QX6700.

Aş putea spune că un mare neajuns al generaţiei actuale quad core de la Intel îl reprezintă modalitatea de comunicare între cele două pastile Conroe efectuată exclusiv prin intermediul northbridge-ului încărcând astfel canalele de comunicaţie cu acesta, dar şi cu RAM-ul. Nu putem vorbi astfel de o platformă quad core pură ci mai degrabă de una „double dual core”.

Hardware fără software nu există

Că nu se mai poate creşte frecvenţa din cauza căldurii degajate şi că trebuie reorientată industria către multi-core am înteles, însă trecerea la quad core mi se pare prea rapidă şi mă face să mă întreb: chiar ne trebuie? Mă tem că un răspuns concludent nu pot da atâta timp cât dezvoltatorii de software nu oferă aplicaţii care să beneficieze de pe urma a patru nuclee, mă rog, doar unii dintre ei. Există întradevăr programe precum cele de arhivare, comprimare video sau modelare 3D optimizate pentru procesare multiplă, dar acestea nu sunt printre aplicaţiile utilizate zilnic.

Aşa se face că, în unele jocuri, un Core 2 Duo cu frecvenţa mai mare decât a unuia din gama quad core, va fi mai rapid. Aplicaţiile se creează destul de greu necesitând timp şi cel puţin totul începe cu un sistem de operare competent, iar Windows Vista abia a apărut. În momentul de faţă procesoarele dual core ajută utilizatorul într-o anumită măsură, mai ales pe cei care folosesc multe aplicaţii rezidente în fundal cum ar fi un firewal, un antivirus etc.

La ce să ne aşteptăm

Intel se pregăteşte în următorii doi ani să facă trecerea sigură la o întregă gamă quad core, în 2007 fiind disponibile Core 2 atât cu două nuclee cât şi cu patru, iar procesoarele care acum costă o avere vor fi cu siguranţă mult mai accesibile pe viitor, aş spune cam peste un an. Multi-procesarea deschide uşa unor noi posibilităţi şi idei care aşteaptă a fi puse în practică, exact precum cea a căminului digital în care un calculator să fie responsabil de mai multe activităţi în casă. Rămâne de văzut cum vor ţine pasul dezvoltatorii de software cu avântul luat de hardware.

Introducere

În 2006 Intel a ţinut capul de afiş mai tot timpul anului cu a sa nouă generaţie de procesoare Core. Dacă prima jumătate de an a fost rezervată speculaţiilor şi prezentării arhitecturii pe baza celor relatate de Intel, ce-a de-a doua a fost ceva mai agitată începând cu lansarea efectivă în iulie a procesoarelor controversate, ascunse sub numele Core 2 sau Conroe. Succesul a fost pe măsura aşteptărilor, însă Intel nu s-a opri aici, cele două nuclee (dual core) prezente în prima generaţie Core 2 nefiind suficient de puternice în viziunea companiei. Astfel se face că, la mai puţin de şase luni de la apariţie, familia Core 2 primeşte doi noi membri de data aceasta dotaţi cu patru nuclee (quad core) şi ascunse în spatele numelui de cod Kentsfield.

Puţină istorie nu strică

Intel şi-a dat seama cu ceva timp în urmă că direcţia în care se îndreaptă cu generaţia Net Burst (arhitectura ce stă la baza procesoarelor Pentium D) este una greşită, evident relativ la performanţele etalate de produsele concurenţei. Era la fel de evident că un alt semieşec din partea Intel ar fi fost un dezastru, distanţa dintre ei şi AMD ar fi crescut şi mai mult. Astfel, au preferat să nu se grăbească şi să pregătească încet o nouă arhitectură revoluţionară, mult mai performantă decât cea precedentă.

Intenţiile companiei au fost oficial dezvăluite în luna august 2005 la Intel Developer Forum. Dar să o luăm încet. Poate că nu toţi dintre voi aţi auzit de Centrino, un nume des vehiculat în domeniul notebook-urilor, care defineşte practic platforma Intel pentru sistemele portabile (notebook-uri). În ceea ce priveşte performanţa şi autonomia aceasta a fost imbatabilă în ultimii ani. Procesoarele care stau la baza ei sunt denumite Pentium M (cel mai probabil de la „mobile”) şi ofereau performanţe comparabile cu cele ale modelelor pentru desktop Pentium D. Astfel se face că, noua arhitectură, denumită Core, cea pe care Intel îşi punea bazele, îşi are originile în Pentium M plus mici idei din Net Burst.

Prima generaţie Core adresată doar calculatoarelor portabile, ascunsă şi sub numele de cod Yonah, a etalat un nivel al performanţelor ridicat, nu ieşit din comun, dar situat deasupra a tot ce exista în domeniul notebook-urilor la momentul respectiv. Cu ajutorul anumitor producători de plăci de bază a fost posibilă montarea procesoarelor Yonah pe calculatoare desktop. Ajutate de memoriile DDR2 cu 240 de pini (cele obişnuite pentru desktop-uri), dar mai mult, cu aportul puterii grafice a acceleratoarelor 3D de ultimă generaţie, modelele de procesoare Core au reuşit să se impună. Era evident, Intel era pe drumul cel bun.

La mai puţin de un an de la apariţia primei generaţii Core, Intel a lansat Core 2, de data aceasta şi pentru segmetnul desktop, dar şi server, cu care şi-au surclasat concurenţa fără drept de apel. Core 2 sunt procesoare cu două nuclee în aceeaşi pastilă de siliciu, cu frecvenţe cuprinse între 1,86 şi 2,93GHz (în momentul lansării), ascunse şi sub denumirea Conroe.