Двуядерная мобильная революция Centrino Duo

Процессорный гигант Intel начал 2006 год очень агрессивно, представив настольные процессоры, символизирующие переход на новый технопроцесс (65 нм), а так же долгожданную платформу Napa. Корпорация начала процесс ребрендеринга (изменение логотипа, слогана и т.д) решив предстать на рынке в новом обличии и представив на много новых решений. Вместе с известным слоганом “Intel Inside” корпорация планирует полностью отказаться от бренда Pentium, что можно видеть уже в названии новой платформы – процессоры которой уже не Pentium M как раньше, а Core Duo. Об этой платформе мы сегодня и поговорим, тем более что в Баку портативные компьютеры на базе новой технологии были представлены около двух недель назад одними из первых в Европе о чем мы писали в прошлом номере.
В январе прошлого года Intel объявила о выходе второго поколения мобильной технологии Centrino под названием Sonoma, кстати премьера которой состоялась в Баку также в один день с мировой премьерой.
В январе этого года в свет вышло следующее поколение, известное под кодовым именем “Intel Napa”. Мобильная платформа Sonoma привнесла на рынок ноутбуков такие функции, как PCI Express, Serial ATA и двухканальную память DDR2, улучшив первое поколение Centrino.
Napa же является переходом на полностью новую аппаратную платформу, что позволяет открыть новую эру мобильных компьютеров. С января 2006 года ноутбуки могут удвоить свою вычислительную мощность, используя процессор Core Duo с двумя независимыми ядрами. То есть двуядерный процессор для ноутбуков, говоря другими словами. Главное преимущество двуядерного процессора заключается в одновременном выполнении двух или даже большего числа задач. Например, одно процессорное ядро может заниматься выполнением антивирусной программы, а второе будет свободно для любых других задач. Кроме того, теперь можно забыть о задержках при переключении от одного приложения к другому (если у вас одновременно запущено несколько программ). Двуядерный процессор заметно повышает отзывчивость компьютера.
Как утверждает Intel, время автономной работы новой двуядерной платформы Centrino Duo при использовании встроенного графического ядра Intel не должно уменьшиться вовсе по сравнению с платформой Centrino предыдущего поколения (Sonoma). Но первые тесты Intel Centrino Duo, появившиеся в Интернет в январе и выполненные на прототипе с графическим чипом ATi Mobility Radeon X1600, показали совершенно иную картину, смазав положительные впечатления от улучшенной производительности новой платформы. Можно только предполагать, с чем связано скромное время автономной работы прототипа Centrino Duo: с графической подсистемой, с чипсетом или с комбинацией этих компонентов. Однако следует отметить, что новый процессор Intel Core Duo нельзя назвать слишком уж неэкономичным.
Подобно старой платформе, новая будет использовать прежнее название “мобильная технология Centrino”, если в ноутбук установлен одноядерный процессор Intel Core Solo, новый чипсет Intel и WLAN-модуль Intel. Как и прежде, если производители ноутбуков будут использовать WLAN-модуль, произведённый не Intel, то использовать торговую марку Centrino будет нельзя и придётся забыть о маркетинговой поддержке Intel и о других инициативах. Ноутбуки с двуядерными процессорами Intel Core Duo (вместе с новым чипсетом Intel и WLAN-модулем) будут использовать другую торговую марку: мобильная технология Centrino Duo (Intel Centrino Duo Mobile Technology).
Придётся распрощаться со старыми привычными процессорными названиями вроде “Pentium M” и модельными номерами “Pentium M xxx”. Новая схема именования Intel использует пятизначные цифро-буквенные обозначения в виде “Axxxx”. А что касается процессоров, то придётся привыкать к новым названиям: Intel Core Duo и Intel Core Solo.

Двуядерный Intel Core Duo с ядром Yonah

Подобно современным настольным двуядерным процессорам из линейки Pentium D 900, ядро процессоров Core Duo (Yonah) базируется на 65-нм техпроцессе. Среди всего прочего, если сравнивать с предыдущими мобильными процессорами на ядре Dothan, уменьшение техпроцесса позволило разместить на прежней площади кристалла больше транзисторов. Переход на более тонкий техпроцесс позволяет Intel экономить на производстве, поскольку с одной подложки теперь можно вырезать больше кристаллов (если число транзисторов не изменилось, то кристалл будет занимать меньшую площадь).
Два ядра Core Duo (Yonah) занимают всего 90,3 ммІ площади кристалла, включая общий 2-Мбайт кэш L2. Суммарное число транзисторов составляет 151 миллион. Но площадь кристалла лишь чуть больше предыдущего одноядерного процессора Dothan, который использовал 140 миллионов транзисторов на площади 83,6 мм2.
Не следует упускать из виду, что более 90 процентов транзисторов Dothan уходят на кэш L2. Если процессоры Intel Core Duo (Yonah) или настольные модели Pentium D 900 производились бы по 90-нм техпроцессу, то примерно на 40 процентов большую площадь занимали бы не только 2 Мбайт кэша L2, но и сами вычислительные ядра были бы куда больше. И в таком случае энергопотребление процессора оказалось бы слишком большим, чтобы использовать его в мобильном ПК. Переход на 65-нм техпроцесс позволил создать двуядерный процессор с теоретическим максимальным энергопотреблением всего 31 Вт. Лишь на 4 Вт больше, чем 27 Вт у Pentium M 780.
Вполне понятно, что два ядра автоматически увеличивают число операций с памятью. Чтобы шина процессора (FSB) у Centrino Duo не оказалась “узким местом”, Intel увеличила её частоту со 133 до 166 МГц. Поскольку FSB использует протокол с учетверённой передачей за такт, то эффективная частота составляет FSB533 и FSB667, соответственно. Теоретическая пиковая пропускная способность новой FSB увеличилась с 4,2 до 5,3 Гбайт/с. Конечно, это по-прежнему существенно ниже теоретической пиковой пропускной способности двухканального интерфейса памяти DDR2-667 в 10,76 Гбайт/с.
Поэтому установка памяти DDR2 667 в систему Centrino Duo гарантирует, что процессор не будет долго ждать, пока память передаст данные. Вообще, для двуядерного процессора Core Duo с FSB667 хватило бы и двухканальной памяти DDR2-533 с пропускной способностью 8,5 Гбайт/с. Так что не следует сильно расстраиваться, если новая система Centrino Duo с процессором на ядре Yonah будет оснащена SO-DIMM DDR2 533. Более скоростные модули DDR2 667 стоят дороже и не всегда дают существенное увеличение производительности.
Впрочем, если система Centrino Duo использует интегрированное графическое ядро, то ситуация начинает выглядеть по-иному. В таком случае процессор и встроенное графическое ядро разделяют между собой пропускную способность памяти (технология, известная как Unified Memory Architecture, UMA). Общее использование памяти приводит к тому, что часть пропускной способности тратится на данные графического ядра. Поэтому, если ваш ноутбук использует интегрированное графическое ядро, лучше устанавливать более скоростные модули памяти DDR2-667.

Улучшения Centrino Duo

Core Duo Smart Cache (“умный” кэш): столько кэша, сколько нужно

В отличие от новых двуядерных процессоров Intel Pentium D 900 для настольных ПК, новая линейка двуядерных мобильных процессоров Core Duo опирается на два независимых процессорных ядра, которые используют общий 2-Мбайт кэш L2. Оба ядра находятся на едином кристалле, и оба используют общую процессорную шину для доступа к чипсету, кэшу L2 и связи друг с другом. Intel называет 2-Мбайт общий кэш “умным” (Smart Cache).
В линейке настольных процессоров Pentium D 900 каждое ядро использует собственный 2-Мбайт кэш L2, причём каждая пара (ядро и кэш) находится на собственном кристалле. Оба кристалла связываются друг с другом с помощью шины процессора (FSB).
Какие же преимущества даёт архитектура “умного” кэша Core Duo (Yonah) по сравнению с раздельным вариантом, встречающимся, например, в линейке настольных процессоров Pentium D 900? Предположим, что оба процессорных ядра Core Duo работают параллельно над одной задачей, скажем, над фильтрацией картинки в Photoshop. В данном случае важно, чтобы оба ядра Core Duo знали, когда в кэше L2 находятся самые свежие, актуальные данные, а когда данные следует загрузить из оперативной памяти. Последний вариант отнимает существенно больше времени, чем считывание из кэша. Оба ядра Core Duo должны работать совместно и не мешать друг другу. Например, нужно гарантировать, что ядро 1 не перезапишет данные, над которыми в данный момент работает ядро 2.
Общий кэш L2 чипа Core Duo, вместе с общей процессорной шиной, реализует своего рода высокоскоростную связь между ядрами прямо на чипе. Кроме того, данный дизайн (два ядра с общим кэшем L2) снижает трафик по FSB, что позитивно влияет как на энергопотребление, так и на общую производительность Core Duo. В дизайне с раздельным кэшем, с другой стороны, обмен информацией между двумя ядрами включает обязательную проверку, находятся ли правильные данные в другом кэше L2 или в памяти, что отнимает время на передачу данных по FSB.
Технология “умного” кэша в паре с динамическим распределением кэша (Dynamic Cache Allocation) позволяет снизить число промахов кэша по сравнению с раздельным дизайном кэша. Каждое из двух ядер всегда использует 2 Мбайт кэша L2. Другими словами, не существует какого-либо ограничения на распределение кэша для каждого ядра. Кроме того, процессор Intel может выключать неиспользуемые области кэша L2 в зависимости от характера нагрузки, что экономит энергию. Подобная возможность не влияет на целостность данных в кэше L2.

Динамическое управление энергопотреблением процессора Core Duo

Как и предшествующие процессоры Pentium M с ядром Banias и Dothan, новые модели Intel Core Duo могут изменять напряжение и частоту в зависимости от вычислительной нагрузки приложений. Раньше этот механизм назывался Enhanced SpeedStep, но теперь он был переработан и улучшен с учётом двуядерной архитектуры. Intel называет новую реализацию “Dynamic Power Coordination”, что переводится как “динамическое управление энергопотреблением”.
В современной реализации тактовая частота и напряжение, которые одинаковы для обеих ядер, определяются тем ядром, которое испытывает самую высокую вычислительную нагрузку. То есть если первое ядро работает на 2 ГГц, то второе ядро работает точно на такой же частоте и с тем же уровнем напряжения, независимо от того, выполняет оно какую-либо задачу или бездействует. Если же первое ядро процессора Core Duo пожелает снизить частоту, то и второе ядро перейдёт в тот же режим SpeedStep, конечно, если его вычислительная нагрузка в данный момент не больше, чем у первого ядра.

Динамическое управление энергопотреблением – Dynamic Power Coordination

Ядра Core Duo координируют переход от одного режима производительности SpeedStep к другому. Но ситуация изменяется, если оба процессорных ядра работают с минимальной нагрузкой и минимальной тактовой частотой. Intel называет этот режим “Lowest Frequency Mode” или “LFM” (режим с минимальной тактовой частотой).
В документации к Core Duo уровни энергопотребления и производительности используют цифро-буквенные обозначения от C0 до C4. Когда Core Duo переходит на минимальную тактовую частоту (LFM), ядро 1 остаётся активным на уровне C0, но тактовые импульсы на второе ядро перестают подаваться. В результате ядро 2 переходит в режим энергосбережения C2. Если оба ядра находятся в состоянии Deep Sleep Mode (C3), то процессор (оба ядра) может перейти в режим более глубокого сна DeeperSleep (C4) или даже Enhanced Deeper Sleep (DC4).

Процессор Intel Core Duo T2500 работает с максимальной частотой 2 ГГц (HFM).

Минимальная тактовая частота (Lowest Frequency Mode, LFM) для процессоров Core Duo с
3;дром Yonah составляет 1000 МГц, в то время как для процессоров Pentium M с ядром Dothan – 800 МГ
4;. Подобный шаг связан не с какими-либо техническими изменениями, а с фиксированным множителем, прикладываемым к шине FSB. Для всех процессоров Pentium M с ядром Banias и Dothan, а также для Core Duo с ядром Yonah, он составляет 6. Режим максимальной частоты (Highest Frequency Mode, HFM) меняется в зависимости от модели процессора Core Duo от 1,5 ГГц (Core Duo Processor LV L2300) до 2,16 ГГц (Core Duo Processor T2600).

В таблице приведены отличия между различными процессорами Intel Centrino и AMD Turion.
Pentium M Banias Pentium M Dothan Core Duo Yonah AMD Turion 64
Частота 1,00 – 1,70 ГГц 1,20 – 2,26 ГГц 1,50 – 2,16 ГГц 1,60 – 2,20 ГГц
Кэш L2 1 Мбайт 2 Мбайт 2 Мбайт 512 кбайт/1 Мбайт
Техпроцесс 130 нм 90 нм 65 нм 90 нм
FSB 400 400/533 667 400
64 бита Нет Нет Нет Да

Для обсуждения новой мобильной платформы ждем у нас на форуме www.forum.az

Владимир Зимин

(c)InternetNews
8 february 2006


Comments are closed.

Tag Cloud