Представляем процессор Prescott
31 марта 2004
Рубрика: Обзоры и мнения.
Автор: .
pic

Третий Pentium4

Обычному пользователю бывает крайне тяжело разобраться в названиях даже разных по написанию процессоров, а что говорить, если название (и производитель) одно и то же, а различие только в нумерации — 1,2,3… Ну и это еще ничего (чем больше цифра, тем лучше), а что делать, если название одно и то же, цифра (порядковый номер) одна и та же, а процессоры разные. Сегодня уже выпускаются или анонсированы три разных процессора Intel Pentium 4. Для информации пользователей мы упомянем два старых Pentium 4, а про новый Pentium 4, выпускаемый под кодовым названием Prescott, мы расскажем несколько подробнее, тем более что он уже реально выходит на рынок.

Все процессоры Intel Pentium 4 имеют, по существу, одну и ту же микроархитектуру, называемую Intel NetBurst. Это их и объединяет под общим названием Intel Pentium 4.
«Первый» процессор Intel Pentium 4 изготавливался по 0,18-микронному технологическому процессу и имел кодовое название Willamette. Позднее пришло время 0,13-микронной технологии и вышел «второй» Pentium 4 под кодовым названием Northwood. Одновременно с переходом на новый технологический процесс алюминиевые соединения внутри процессора были заменены медными, что позволило снизить время задержки передачи сигнала. Кроме того, медные соединения обладают меньшим удельным сопротивлением (в результате чего снижается требование по энергопотреблению процессора), более высокой устойчивостью к прохождению тока и способны выдерживать более высокую плотность тока, что немаловажно при уменьшении размеров проводников.
Технологический процесс производства процессора фактически определяет его потенциальные возможности по наращиванию тактовой частоты. Так, процессоры Willamette имели тактовые частоты от 1,3 до 2 ГГц, а процессоры Northwood от 1,6 до 3,06 ГГц. Трехгигагерцевый рубеж является предельным для процессора Northwood, а недавно вышедшие Pentium 4 (Northwood) с тактовой частотой 3,4 Гц находятся явно за гранью этого предела. Для дальнейшего увеличения тактовой частоты необходимо уменьшение размеров транзисторов (чтобы увеличить их быстродействие). Поэтому «третье» поколение процессора Intel Pentium 4, известное под кодовым названием Prescott, выполняется уже по 90-нанометровому технологическому процессу.

pic

Добавим к этому, что в различных версиях процессоров используются те или иные «косметические» улучшения микроархитектуры, которые положительно сказываются на увеличении общей производительности процессора. В качестве примеров незначительного видоизменения микроархитектуры можно назвать реализацию технологии Hyper-Threading или увеличение размера кэша процессора. И все же главным критерием является технологический процесс. В 90-нанометровом процессе применяется целый ряд передовых технологий. Это и самые маленькие в мире серийно изготавливаемые КМОП-транзисторы с длиной затвора 50 нм, что обеспечивает рост производительности при одновременном снижении энергопотребления, и самый тонкий оксидный слой затвора у всех когда-либо производившихся транзисторов всего 1,2 нм, или менее 5 атомарных слоев, и первая в отрасли реализация высокоэффективной технологии «напряженного кремния».«Напряженный кремний» — это кремний, у которого расстояние между атомами больше, чем в обычном полупроводнике, что обеспечивает более свободное протекание тока, аналогично тому, как на дороге с более широкими полосами движение свободнее и не образуются «пробки». Вследствие всех нововведений на 10-20% улучшаются рабочие характеристики транзисторов, при том что затраты на производство увеличиваются всего на 2%.
Кроме того, в 90-нанометровом технологическом процессе используется 7 слоев медных соединений, что на один слой больше, чем в 130-нанометровом технологическом процессе.
При производстве по новому технологическому процессу Prescott будет иметь более 100 млн. транзисторов (у Intel Pentium 4 Northwood — 55 млн.). Основная часть транзисторов будет составлять кэш L2 процессора размером 1 Мбайт (вместо 512 Мбайт в процессоре Northwood); увеличится вдвое и размер кэша данных L1 — теперь он составит 16 Кбайт. Размер кэша особенно актуален для процессоров с поддержкой технологии Hyper-Threading, поскольку кэш распределяется между выполняемыми потоками задач.
Кроме того, в результате использования новых технологий процессор будет поддерживать системную шину с тактовой частотой 800 МГц и масштабироваться по частоте до 4…5 ГГц.

pic

Новое ядро Prescott содержит 125 миллионов транзисторов, его площадь равна 112 кв. мм (немного меньше площади Northwood — 146/131 кв. мм, в зависимости от ревизии). Увеличив количество транзисторов в ~2,3 раза, за счет нового техпроцесса инженерам Intel удалось уменьшить площадь ядра. Правда, не так значительно — «всего» в 1,3 (1,2) раза.
Новый технологический процесс — далеко не единственное усовершенствование процессора Prescott, позволяющее существенно повысить его производительность. Наряду со всеми теми достижениями, которые уже реализованы в процессорах Willamette и Northwood, в Prescott добавится еще ряд усовершенствований архитектуры :

• улучшенный блок предвыборки данных (Pre-Fetcher Branch Predictor)
• улучшенная технология Hyper-Threading
• дополнительные буферы отложенной записи
• 13 новых инструкций процессора
• улучшенное распределение блоков на кристалле
• улучшенное управление питанием
• поддержка новой технологии La Grande аппаратной защиты передаваемых по шинам данных.

Новая технология La Grande позволяет организовать работу так, чтобы одно ПО не могло вмешиваться в функционирование другого. Есть еще одна новая технология Intel Vanderpool, о которой пока имеется скудная информация. В общем виде она представляет собой некий вариант полной виртуализации PC, включая все без исключения аппаратные ресурсы, когда на одном компьютере смогут работать параллельно две операционные системы, причем одна из них может быть даже перезагружена — но это совершенно не отразится на работе другой.
В процессоре Prescott изменено расположение различных блоков процессора на кристалле, что привело к существенному повышению производительности процессора при операциях с вещественными числами. В процессоре Prescott блоки, отвечающие за операции с вещественными числами (FP), находятся в непосредственной близости друг от друга, а это позволяет снизить задержки при передаче данных от одного блока к другому.
Изменению в новом процессоре подвергся и блок предсказаний ветвления (Pre-Fetcher Branch Predictor), что обеспечивает высокий процент попаданий в кэш L1 с отслеживаниями (Trace Cache). Этот блок предсказания позволяет модифицировать мини-программы, основываясь на спекулятивном предсказании. Таким образом, если в программном коде имеется точка ветвления, то блок предсказаний может предположить дальнейший ход программы вдоль одной из возможных ветвей и с учетом этого построить мини-программу.
В процессоре Prescott имеются 13 новых инструкций, что позволяет повысить общую производительность в играх и мультимедийных приложениях. Это означает, что теперь будет новый набор команд SSE 3.

Новые инструкции разделены на пять групп:

• операции преобразования чисел с плавающей точкой к целым (Floating point to integer conversions)
• сложные математические операции (Complex arithmetic)
• операции кодирования-декодирования видео (Video encoding)
• SIMD FP-операции с использованием формата AOS (SIMD FP using AOS format)
• операции синхронизации потоков (Thread synchronization).

Ну и последнее новшество, на которое следует обратить внимание, — это улучшенная технология Hyper-Threading, которую уже окрестили как Hyper-Threading II. Правда, официальных данных по поводу нового названия этой технологии нет, а на форуме IDF о ней говорилось как об улучшенной технологии Hyper-Threading. Об изменениях свидетельствует хотя бы тот факт, что в новом наборе команд присутствуют две команды для синхронизации потоков, то есть две специфические команды, реализующие многопоточную обработку данных.
«Третий» Pentium 4 (Prescott) был анонсирован еще 18-21 февраля 2003 года на проходившем в г.Сан-Хосе (шт. Калифорния) Форуме компании Intel для разработчиков (Intel Developer Forum, IDF). Но лишь спустя почти год, 2 февраля 2004 г., в Санта-Клара, шт. Калифорния, корпорация Intel представила четыре новых процессора на процессорном ядре Prescott с частотами от 2,8 ГГц до 3,4 ГГц. Четвертого Pentium 4 пока не ожидается, но уже поговаривают о Pentium 5 («пятый» пятый). Впрочем, на роль «четвертого пентиум четвертого» вполне может претендовать еще более новое и пока толком не анонсированное процессорное ядро «Tejas». Это вполне логично, потому что пока (на первое полугодие) Pentium 4 (Prescott) будет выпускаться для процессорного разъема Socket 478, но начиная со второго полугодия 2004 года CPU на ядре Prescott будут устанавливаться уже на новый Socket T — LGA775. Так что вполне возможно, что «третий» Pentium 4 Prescott готовит плацдарм для внедрения Tejas, чтобы в переходный период на рынке присутствовал процессор, способный работать как в платах с разъемом Socket 478, так и с новым Socket 775. Pentium 4 (возможно, и не 4) с ядром Tejas, вероятно, будет устанавливаться только в Socket 775 и станет заменой как устаревшего к тому времени нового CPU Prescott, так и для устаревшей платформы Socket 478. Активная смена платформы на уровне «сокетов» ожидается к началу 2005 года, так что можно полгода — год отдохнуть. Если, конечно, дадут.

pic

Что такое LaGrande

Недорогой комплекс программно-аппаратных мер для PC, призванный защитить критические данные от перехвата программным путем. Включает:

1. Дополнительные возможности процессора:
• поддержка защищенных доменов
• поддержка защищенной памяти (политика для разделенной памяти)
• поддержка верификации запускаемого защищенного домена с использованием TPM (команды SINIT/SENTER)

2. Дополнительные возможности чипсета:
• поддержка защищенных доменов
• дополнительная защита доступа к памяти (меры против генерации фантомных адресов)
• поддержка защищенного канала к видеокарте
• поддержка защищенного канала от клавиатуры и мыши (USB-устройств)
• потенциально — поддержка защищенного канала к другой периферии
• поддержка защищенного канала и протокола обмена с TPM

3. Дополнительные возможности видеокарты:
• поддержка защищенного канала
• поддержка защищенных от считывания зон буфера кадра

4. Дополнительные возможности USB-клавиатуры и мыши:
• поддержка защищенного канала

5. Специальный BIOS с поддержкой доменов

6. Возможности TPM (версии 1.2 и старше, соединен с чипсетом шиной LPC)
• хранение ключей, цифровых сертификатов и аттестатов
• аутентификация платформы.

Жесткие диски, сетевые контроллеры и другая периферия какой-то специальной поддержки LaGrande не требуют, хотя для дополнительных задач (связанных с защитой контента) она может понадобиться, например, у звуковых карт.

В данной статье использованы материалы весеннего Форума корпорации Intel для разработчиков IDF Spring 2003 и статей, опубликованных на www.iXBT.com.

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В Одноклассники
ВКонтакте