IDF Spring 2006: snižování spotřeby u nové architektury Intel Core

Intel Developer Forum je akce pořádána dvakrát ročně, kde mohou vývojáři zjistit, co Intel pro blízkou budoucnost chystá a na co se mají připravit. Nyní se koná v San Franciscu.



Asi nejvíce nás zajímá nová architektura Intel Core. Ta nahrazuje dosavadní NetBurst použitý u procesorů Pentium 4 a jeho odvozenin (těmi jsou např. Celerony, dvoujádrové Pentium D či Pentium Extreme Edition). Tato architektura byla navržena tak, aby mohla dosáhnout vysokých frekvencí, bohužel to přinášelo vzhledem k taktům ne až tak vysoký výkon a především na vyšších frekvencích se začal objevovat problém s extrémně vysokou spotřebou elektrické energie. Plánu 5GHz nebylo nikdy dosaženo a dokonce se neobjevily ani procesory na frekvenci 4GHz.

Netburst ale nelze hodnotit negativně, rozhodně ale nesplnilo předpoklady do něj vkládané. Každopádně i přes spoustu nevýhod měly tyto procesory své "pro" a obchodní úspěch byl dostatečný. Konkurenční AMD však dokázalo této situace využít a svůj podíl na trhu výrazně zvýšilo.

Procesor Woodcrest má nabízet až o 80% vyšší výkon při spotřebě o 35% nižší než je tomu u dvoujádrového Xeonu 2,8GHz. Rovněž Conroe má mít 40% výkonu navíc při spotřebě o 40% nižší ve srovnání s dvoujádrovým Pentiem D 950. Mobilní Merom má pak mít při spotřebě dnešních mobilních procesorů Intel o 20% vyšší výkon.

Od dob Pentia (1993) se s nárůstem výkonu rovněž zvyšovala i spotřeba procesoru a architektura Intel Core tomu má přinést konec. Intel Pentium z roku 1993 potřebovalo na vykonání jedné instrukce 13 nanojoulů, Pentium Pro (1995) už 24 nanojoulů. Spotřeba dále rostla, Pentium 4 (2001) už vyžadovalo na provedení jedné instrukce 38 nanojoulů. Pentium M (2003) dokázalo spotřebu snížit na 12 nanojoulů za instrukci, Core Duo dokonce na 10 nanojoulů.

Justin Rattner z Intelu vylíčil pětici nejdůležitějších novinek v architektuře příštích procesorů Intel:

• Intel Wide Dynamic Execution - Rozšířená instrukční pipeline, která dovoluje zpracovat za jeden cyklus až čtyři instrukce. Výsledkem je, že na zpracování stejného množství instrukcí je zapotřebí méně cyklů a je tedy produkováno i méně tepla. Rovněž se používá slučování instrukcí, nyní nejen Micro-OPs Fusion (sloučení mikrooperací do jedné), ale rovněž Macro-Ops Fusion, kde se slučují i komplexnější instrukce.
• Intel Advanced Digital Media Boost - Optimalizace instrukcí SSE, které jsou nyní vždy vykonány během jednoho jediného cyklu.
• Intel Advanced Smart Cache (L2 cache) - Sdílená cache mezi jádry, jednodušší komunikace mezi jádry (již ne přes FSB jak tou bylo doposud) a vylepšený scheduler (plánovač) přístupu do cache. Pokud je jedno jádro ve stavu idle (v klidu), je celá cache k dispozici druhému jádru. Nedochází tedy k žádnému dělení cache na dvě stejné poloviny pro každé jádro.
• Intel Smart Memory Access - vylepšená sada algoritmů, která předpovídá, která data budou v blízké době procesorem vyžadována a natáhne je z RAM do paměti cache.
• Intel Intelligent Power Capability - Vypínání těch částí, jež nejsou potřeba k vykonání instrukce, šetří energii.

Tyto technologie zvyšují výkon a snižují spotřebu. Ta je nyní příjemně nízká, umocňuje ji ještě 65nm výrobní proces. Navíc Intel plánuje pro druhou polovinu roku 2007 přechod na 45nm technologii, který by měl umožnit dále zvýšit frekvence (tedy i výkon) a především dále snížit spotřebu při stejném taktu.

Zdroj: www.xbitlabs.com, news.zdnet.com, www.intel.com