Миссия выполнима: новый рубеж в истории полупроводниковых технологий Репортаж о презентации Intel “Миссия «45»”.

pic

12 декабря корпорация Intel провела в Москве презентацию “Миссия выполнима: новый рубеж в истории полупроводниковых технологий”. В этот день были представлены новейшие процессоры компании, созданные по 45-нанометровому технологическому процессу с использованием транзисторов с диэлектриком high-k на основе гафния и металлическим затвором. Это четырехъядерный процессор Intel® Core™ 2 Extreme QX9650 и линейка четырехъядерных процессоров Intel® Xeon® серии 5400, которые станут основой геймерских ПК, профессиональных рабочих станций для работы с видео и графикой, а также высокопроизводительных серверных систем.

Презентация проводилась под кодовым названием “Миссия «45»” и была обставлена как встреча “агентов” по распространению конфиденциальной информации о новых продуктах Intel. В роли секретных агентов выступали многочисленные представители СМИ из России и других стран СНГ, в том числе и “супер IТ-агент” от нашего журнала.

Презентацию предваряла выставка многочисленных партнеров компании Intel, которые представили публике уже действующие образцы своей продукции на основе процессоров и решений Intel, созданных по 45-нанометровому техпроцессу. Среди них такие известные российские и мировые компании, как — «Аквариус», «ОЛДИ», «Т-Платформы», Arbyte, Dell, Desten, Fujitsu Siemens Computers, НР, IBM, Kraftway, Mеijin, R-Style Computers, Sun Microsystems, Svet Computers и USN Computers.

После того, как любопытство IТ-журналистов новыми продуктами было в полной мере удовлетворено, все прошли в большой зал. Презентация “Миссия «45»” началась с того, что Дмитрий Конаш, региональный директор корпорации Intel в странах СНГ, вышел на сцену в сопровождении вооруженных спецназовцев, неся в руках металлический кейс, в котором были новые процессоры Intel. Это театральное действо символизировало важность и ценность новой продукции Intel, которая официально начинает поставляться в массовом порядке на рынок стран СНГ с 12 декабря 2007 года. Напомним, что речь идет о четырехъядерном процессоре Intel® Core™ 2 Extreme QX9650 и линейке четырехъядерных процессоров Intel® Xeon® серии 5400, которые станут основой геймерских ПК, профессиональных рабочих станций для работы с видео и графикой, а также высокопроизводительных серверных систем.

pic

После того как, из бронированного кейса был извлечен и продемонстрирован новый процессор Intel® Core™ 2 Extreme QX9650, Дмитрий Конаш сделал обзорную презентацию “Миссия «45»”. Он, в частности сказал:

“12 ноября 2007 года корпорация Intel представила миру продукцию, воплотившую в себе самые выдающиеся достижения в области полупроводниковой индустрии, сделанные когда-либо за последние 40 лет. Но началось все несколько лет назад…

Конец 90-х годов прошлого века – минуло 30 лет, как микропроцессоры прочно вошли в нашу жизнь. Поколения интегральных микросхем, следуя закону Мура, сменяли друг друга, становясь все более производительными, а транзисторы – компактными. Однако битва за миниатюризацию исчерпала возможности одного из наиболее критических компонентов транзистора: прослойки из диоксида кремния (SiO2), служившей изолирующим слоем между затвором транзистора и его каналом. С каждым новым поколением процессоров слой диэлектрика становился все более тонким, пока не достиг всего 5 атомов, что значительно увеличивало токи утечки и, соответственно, энерговыделение процессора. Инженеры Intel приступили к поиску решения проблемы…

В ноябре 2003 года исследователи Intel нашли выход – диоксид кремния должен заменить диэлектрик high-k на основе гафния, а базой для затвора может стать уникальное сочетание металлов. Индустрия получила шанс выйти из тупика и продолжить свое прогрессирующее развитие. Уже первые оценки транзисторов, созданных на основе 45-нанометрового техпроцесса с использованием инновационных компонентов, показали: скорость переключения транзисторов возрастает на 20%, энергия, требующаяся им для переключения, уменьшается на 30%, а утечка тока через диэлектрик падает в 10 раз! Перспективы потрясли воображение даже сведущих специалистов…

pic

В январе 2007 года, спустя год после создания «пробного» кремниевого устройства с использованием революционных транзисторов – 153-мегабитной микросхемы памяти SRAM, на опытно-экспериментальной фабрике Intel D1D в Орегоне был получен и первый жизнеспособный микропроцессор, получивший кодовое наименование Penryn. Корпорация Intel форсирует выполнение миссии «45» – вскоре будет объявлено, что новейшие чипы будут выпускаться еще на 3 фабриках Intel, помимо D1D: Fab11X в Рио-Ранчо, Нью-Мексико, Fab 32 в Чэндлере, Аризона и Fab 28 в Кирьят-Гате, Израиль. Общие инвестиции Intel в перевооружение своих производственных мощностей превысили $8 млрд.”

pic

Во время презентации Дмитрия Конаша в качестве экспертов, подтверждающих высокую производительность систем, выполненных на новых процессорах Intel, выступали как специалисты крупных компаний и организаций, так и капитан лучшей российской команды Virtus.pro по игре Counter Strike.

pic

Вот что сказал Сергей АБРАМОВ, директор ИПС РАН, научный руководитель программы СКИФ-ГРИД от Российской Федерации:

“В рамках суперкомпьютерной программы СКИФ-ГРИД Союзного государства, на базе новейших технологий, таких как многоядерные процессоры Intel, нами создаются суперкомпьютеры с наивысшей доступной сегодня производительностью, разрабатываются новые приложения для этих суперкомпьютеров и грид-сетей, методы их применения. Программа формирует технологическую основу для обеспечения динамичного роста научного и экономического потенциала России и Беларуси. Активное сотрудничество организаций — исполнителей программ СКИФ и СКИФ-ГРИД с компанией Intel в области применения новейших технологий дало возможность успешно реализовать предыдущие этапы проекта, завершившиеся созданием суперкомпьютера СКИФ-Cyberia, и приступить к реализации новой фазы, в рамках которой в течение ближайшего квартала нами будут созданы объединенные в грид-сеть суперкомпьютеры в МГУ и ЮУрГУ с общей производительности распределенной системы 75 Терафлопс (60 и 15 Терафлопс соответственно). Суперкомпьютер МГУ войдет в пятерку самых мощных вычислительных машин Европы и станет крупнейшей законченной суперкомпьютерной установкой в России и других странах СНГ. Только применение новейших 45-нм процессоров Intel® Xeon® позволило реализовать этот сложный проект с учетом всех ограничений по электропитанию, площади размещения установок и системам охлаждения”.

Согласно самому свежему списку рейтинга, из 500 наиболее высокопроизводительных вычислительных систем в мире (Top500) 354 позиции в нем занимают SMP-системы и кластеры на базе процессоров Intel®. Таким образом, корпорация Intel поставила новый рекорд по использованию ее процессоров в самых мощных суперкомпьютерах планеты – предыдущий рекорд был установлен два года назад и составлял 333 системы.

Суперкомпьютерные системы на базе процессоров Intel занимают 3, 4 и 5-е места в первой пятерке сверхмощных компьютеров мира, причем все они используют четырехъядерные процессоры Intel® Xeon® серии 5300. Всего же в первой двадцатке рейтинга – 8 систем на базе процессоров Intel (больше, чем у любого другого производителя).

Уместно отметить, что Россия в ноябрьском 2007 года рейтинге Топ500 представлена семью системами и вместе со Швейцарией и Швецией занимает 9 место в списке стран, располагающих самыми высокопроизводительными компьютерами. При этом 6 из 7 российских систем, вошедших в список Тор500, основаны на четырехъядерных процессорах Intel® Xeon® серии 5300 (4 кластера) и двухъядерных процессорах Intel® Xeon® серии 5100 (2 кластера).

Безусловным лидером среди систем отечественной разработки является кластер Межведомственного суперкомьютерного центра РАН, занимающий 33-ю строку в списке Топ500 и основанный на 470 блейд-серверах HP ProLiant BL460c на базе новейших четырехъядерных процессоров Intel® Xeon® 5365 (всего — 3760 вычислительных ядер), что позволило ему превысить пиковую производительность системы, равную 45 Терафлопс. В начале 2008 года пиковая производительность вычислительной системы МСЦ РАН достигнет 100 Тфлопс.

pic

Еще об одном применении новых процессоров Intel шла речь на презентации 12 декабря в Москве. Благодаря ПК с высокопроизводительными компонентами, обеспечивающими реалистическое воспроизведение даже самых ресурсоемких игровых приложений, компьютерные игры стали самым настоящим спортом. Сегодня каждый третий пользователь Интернета в США играет в онлайновые игры; всего же в мире более 300 миллионов геймеров. Большинство из них играет от случая к случаю, а вот 10-15 миллионов энтузиастов относятся к этому занятию как к главному делу своей жизни. Оборот мировой индустрии видеоигр, по оценкам консалтинговой компании PriceWaterhouseCoopers, в 2004 году достиг 24,5 млрд долл., впервые превзойдя оборот киноиндустрии, и уже к 2008 году может вырасти до 55 млрд долл. Не отстает от остального мира и Россия: в течение последних трех-четырех лет объем российского игрового компьютерного рынка стабильно увеличивался — по разным оценкам, примерно на 20-25% в год. В настоящее время продажи популярного игрового хита могут достигать 500 тыс. копий по легальным каналам и до 1 млн. — по пиратским.

В целом, многоядерные процессоры открывают огромные возможности перед индустрией игр. Резко возросшие вычислительные ресурсы процессора предоставляют разработчикам большую степень свободы для создания полноценной графики, обработки физики, а также внедрения функции искусственного интеллекта. Сегодня компьютерные персонажи обладают тем уровнем интеллекта, который можно было бы ожидать от живого соперника. В настоящее время разработчики игр могут использовать преимущества многоядерных процессоров, выделив одно или несколько ядер для обработки графики, звука и физики, а несколько других — для исполнения функций искусственного интеллекта, что позволяет создавать в высшей степени реалистичные игры.

Компания Intel стала организатором собственного турнира Intel Challenge Cup, или «Кубок вызова Intel» при поддержке Федерации компьютерного спорта г. Москвы. Только в 2007 году в рамках этого турнира прошли шоу-матчи в Киеве (17 марта пилотная игра), Нижнем Новгороде (21 апреля), Ростове-на-Дону (18 мая), Новосибирске (21 сентября), Екатеринбурге (26 октября) и в Казани (17 ноября), а также одноименный международный турнир, состоявшийся в Москве в рамках выставки GameX’2007 (14-16 сентября).
Техническим партнером всех мероприятий, предоставившим мощные игровые ПК на базе двухъядерного процессора Intel® Core™2 Extreme, являлась компания Kraftway – один из лидеров российского IТ-рынка. Процессор, созданный на основе микроархитектуры Intel® Core™ и обладающий передовыми показателями энергоэффективной производительности, обеспечивает основу для построения высокопроизводительных и функциональных платформ для геймеров. По данным независимых аналитических организаций, системы на базе процессора Intel Core2 Extreme побеждают более чем в 90% тестов производительности для игровых ПК. Техническим партнером шоу-матчей, наряду с компанией Kraftway, выступила компания NVIDIA – один из мировых лидеров в области разработки и производства графических решений.

Корпорация Intel поддерживает геймерское сообщество и киберспортивную индустрию во всем мире. С 2001 года Intel сотрудничает с Лигой электронного спорта (Electronic Sports League, ESL) — крупнейшей европейской лигой киберспорта, насчитывающей более 600 тыс. участников. Помимо поддержки ESL, Intel также является спонсором популярного игрового клана SK-Gaming, который считается одним из самых сильных в мире. Среди его профессиональных участников можно назвать команду из Германии FIFA Twins, в 2006 году завоевавшую титул чемпиона мира в дисциплине FIFA. Кроме профессиональных спортсменов, в сообществе SK-Gaming зарегистрированы более 700 тыс. участников.

pic

Капитан лучшей российской команды Virtus.pro по игре Counter Strike Константин Пикинер продемонстрировал возможности настольного ПК с новым процессором Intel® Core™ 2 Extreme QX9650 на примере игры Crysis. Он также подтвердил, что новый процессор Intel® Core™ 2 Extreme QX9650, созданный специально для геймеров обладает, самой высокой производительностью для самых сложных современных компьютерных игр.

pic

Технические подробности микроархитектуры Intel® Core™ на базе 45-нанометровой производственной технологии представил ведущий специалист московского офиса Intel по применению продукции Алексей Рогачков. Он сказал, что переход на более тонкий процесс производства стал возможен только благодаря фундаментальным изменениям на самом низком уровне – на уровне материалов, из которых сделан транзистор. Достаточно сказать, что на протяжении последних 40 лет изменений, сравнимых с тем, что мы наблюдаем сейчас, попросту не происходило, и работающий процессор Intel Core 2 Extreme QX9650 – это результат долгой и кропотливой научно-исследовательской работы.

Сразу же после окончания основного доклада “Миссия «45» журналисты смогли задать вопросы всем участникам презентации.

pic

На вопрос корреспондента нашего журнала о том, в какие сроки новые процессоры Intel появятся на рынках стран СНГ, Дмитрий Конаш ответил, что поставки новых процессоров на рынок России и других стран СНГ не будут ничем отличаться от поставок в другие страны мира. Это произойдет одновременно. Мало того, Сергей Абрамов, директор ИПС РАН, научный руководитель программы СКИФ-ГРИД от Российской Федерации, подтвердил тот факт, что еще до объявления официальных поставок новых процессоров Intel на рынок СНГ по его программе были в первоочередном порядке отгружены процессоры даже раньше, чем другим странам мира.

pic

По мнению маркетологов, Intel уже в третьем квартале 2008 года более 50% рынка будут занимать процессоры Intel, созданные по 45-нм технологии.

pic

После окончания презентации “Миссия «45» журналисты смогли пообщаться как со специалистами Intel, так и ознакомиться c представленными на выставке образцами работающей техники на новых процессорах Intel® Core™ 2 Extreme QX9650 и Intel® Xeon® серии 5400 многочисленных партнеров Intel.

pic

Остается добавить, что 13 декабря в Москве состоялось предновогоднее заседание клуба экспертов, на котором научный руководитель клуба Алексей
Рогачков и Всеволод Семенцов, руководитель пресс-службы Intel в странах СНГ, подвели итоги года, а также поделились почти секретной информацией о новом поколении процессоров Intel под кодовым названием Nehalem. Но об этом мы уже расскажем в 2008 году. А пока предлагаем вашему вниманию статью Intel о новой микроархитектуре.

Поколение микроархитектуры Intel® Core™ на базе 45-нанометровой производственной технологии
Во второй половине 2007 года корпорация Intel начала производство следующего поколения процессоров Intel® Core™2 под кодовым наименованием «Penryn». Новые процессоры построены на базе ведущей в отрасли 45-нанометровой производственной технологии с использованием металлических затворов Highk и новейших усовершенствований микроархитектуры. Дальнейшее развитие микроархитектуры Intel® Core™ стало возможным благодаря огромному успеху нашей революционной микроархитектуры, которая в настоящее время используется в процессорах семейства Intel® Xeon® и Intel® Core™2.

pic

Внедрение новой микроархитектуры стало очередным этапом на пути непрерывного прогресса корпорации Intel. Каждый год компания внедряет новые производственные технологии с улучшенной архитектурой или совершенно новой архитектурой.

pic

В двухъядерном процессоре семейства Penryn на базе 45-нанометровой производственной технологии используется более 400 миллионов транзисторов, а в четырехъядерном – более 800 миллионов транзисторов. При этом процессоры на базе новой микроархитектуры обеспечивают значительное повышение производительности при такой же тактовой частоте, увеличение объема кэш-памяти второго уровня до 50%. Расширенные функции управления питанием позволяют достичь абсолютно нового уровня энергосбережения. В процессорах семейства Penryn также используется около 50 новых наборов команд Intel® Streaming SIMD Extension 4 (Intel® SSE4), что обеспечивает повышение производительности мультимедийных приложений и приложений для высокопроизводительных вычислений.

Семейство процессоров Penryn включает новые двухъядерные процессоры для настольных ПК, четырехъядерные процессоры для настольных ПК, четырехъядерные серверные процессоры и двухъядерные процессоры для мобильных ПК.

Микроархитектура Intel® Core™
Корпорация Intel впервые представила микроархитектуру Intel Core в 2006 году, реализовав ее в процессорах Intel® Core™2 Duo на базе 65-нм производственной технологии. Первое поколение этой микроархитектуры, оптимизированной для многоядерных процессоров, позволило более полно реализовать философию энергосбережения, которая была выбрана для микроархитектуры процессоров Intel® Pentium® M длямобильных ПК. Кроме того, в этой микроархитектуре были использованы различные современные инновации, обеспечивающие рекордное повышение производительности, улучшение энергосбережения и повышение быстродействия при работе в многозадачной среде.

В микроархитектуре Intel Core реализованы следующие инновации:
• технология Intel® Wide Dynamic Execution
• технология Intel® Intelligent Power Capability
• технология Intel® Advanced Smart Cache
• технология Intel® Smart Memory Access
• технология Intel® Advanced Digital Media Boost.
Например, четырехъядерные процессоры Intel® Xeon® на базе 65-нанометровой производственной технологии демонстрируют повышение производительности в 2,5 раза по сравнению с серверными решениями предыдущего поколения.*

Настольные ПК на базе процессора Intel Core 2 Duo обеспечивают повышение производительности до 40% при сокращении энергопотребления.**Мобильные ПК на базе процессора Intel Core 2 Duo обеспечивают повышение производительности при работе в многозадачной среде до двух раз и более высокую энергоэкономичность, позволяющую увеличить время автономной работы.***

Новое поколение процессоров Intel® на базе 45-нанометровой производственной технологии с использованием металлических затворов Hi-K
В январе 2007 года корпорация Intel объявила об одном из важнейших прорывов в фундаментальных принципах проектирования транзисторов за последние 40 лет, использовав совершенно новые материалы транзисторов (новое сочетание материала high-k на основе гафния для изготовления изолирующего слоя затвора и металлических материалов для изготовления затвора) для создания нового поколения процессоров Intel Core 2, содержащих сотни миллионов микроскопических 45-нанометровых транзисторов.

Гафний представляет собой металл, который позволяет существенно сократить утечки тока и обладает высоким емкостным сопротивлением, необходимым для обеспечения высокой скорости срабатывания транзистора. Этот материал позволит корпорации Intel и дальше обеспечивать рекордную производительность процессоров для настольных ПК, ноутбуков и серверов и сокращать утечку тока из транзисторов, оптимизируя тем самым конструкцию и размеры процессоров и компьютеров, энергопотребление и затраты. Новая производственная технология Intel обеспечит более высокую скорость переключения транзисторов. На практике это означает повышение тактовой частоты ядер и системной шины и увеличение производительности без изменения уровня энергопотребления и тепловыделения. Это поможет обеспечить дальнейшее выполнение закона Мура (аксиома индустрии высоких технологий, согласно которой число транзисторов в микросхемах удваивается каждые два года, что обеспечивает расширение функциональности при экспоненциальном уменьшении стоимости) в ближайшее десятилетие.

pic

По сравнению с 65-нанометровой производственной технологией 45-нанометровая производственная технология Intel с использованием диэлектриков Hi-k обеспечит следующие преимущества для продукции:

• увеличение плотности размещения транзисторов почти в два раза выше (что позволяет уменьшить размер микросхем или увеличить количество транзисторов)
• уменьшение мощности переключения транзисторов примерно на 30%
• увеличение скорости переключения транзисторов более чем на 20% или соращение утечки мощности более чем в пять раз
• уменьшение утечки мощности из оксида затворов транзисторов более чем в 10 раз, благодаря чему уменьшаются требования к энергопотреблению и увеличивается время автономной работы.

Демонстрация корпорацией Intel первых в мире процессоров на базе 45-нанометровой производственной технологии с диэлектриками Hi-k подтвердила, что в области производственных технологий Intel более чем на два года опережает остальных представителей отрасли. По словам одного из основателей корпорации Intel Гордона Мура (Gordon Moore), «Использование диэлектриков Hi-k и новых металлических материалов знаменует собой крупнейшее изменение в ранзисторных технологиях с момента появления МОП-транзисторов с полукристаллическими ремниевыми затворами в конце 60-х годов прошлого века».

pic

Penryn, следующее поколение процессоров Intel® Core™2
В процессорах Penryn, первом семействе процессоров, построенных на базе новой 45-нм производственной технологии Intel с диэлектриками Hi-k, используются все преимущества дополнительных транзисторов, которые эта технология позволяет поместить в процессор. В процессорах Intel Core 2 и Intel Xeon на базе этой новой производственной технологии будут использоваться новые архитектурные инновации и усовершенствования, которые ускорят работу программного обеспечения и помогут сократить энергопотребление.

Ускорение работы программного обеспечения
В семействе Penryn реализован целый ряд дополнительных усовершенствований архитектуры, которые позволяют повысить быстродействие широкого спектра ПО.
Новый набор инструкций Intel® SSE4
В процессорах семейства Penryn будет поддерживаться набор команд Intel Streaming SIMD Extensions 4 (SSE4). Набор команд Intel SSE4 представляет собой самое значительное усовершенствование архитектуры команд для мультимедийных приложений с 2001 года. Он расширяет архитектуру набора команд Intel® 64◊, позволяя более эффективно использовать преимущества новой 45-нм производственной технологии, повышая производительность и расширяя возможности архитектуры Intel®. Набор команд Intel SSE4 повысит производительность приложений, использующих один поток команд и несколько потоков данных (SIMD), и позволит микропроцессорам Penryn обеспечить высочайшую производительность и энергоэкономичность разнообразных 32- и 64-разрядных приложений. Увеличение производительности будет реализовано в приложениях для работы с графикой, системах кодирования и обработки видео, приложениях для работы с трехмерными изображениями и компьютерных играх. Также новый набор команд сможет эффективно использоваться в таких ресурсоемких приложениях, как алгоритмы сжатия звука, изображений и данных, и для многих других приложений. Набор команд Intel SSE4, реализованный в процессорах семейства Penryn, обеспечит повышение производительности благодаря следующим преимуществам:

• добавление поддержки двух различных векторных операций умножения с 32-разрядными целыми числами
• добавление 8-разрядных неподписанных операций с минимумом и максимумом, а также 16-разрядных и 32-разрядных подписанных и неподписанных версий
• добавление функций, повышающих эффективность компиляторов при векторизации целочисленного кода и кода с одинарной точностью
– Смешение, тестирование и округление, а также расширения знаков/нулей непосредственно заменяют существующие долгосрочные операции
– Вставки и извлечения – компоненты для сбора (просмотра), рассеяния, пошаговые нагрузки и хранилища шагов
• добавление специальных операций, обеспечивающих значительные преимущества на прикладном уровне в следующих областях:
– Функции ускорения кодирования видео
– Операции умножения с плавающей запятой (важны для игр и создания трехмерной графики)
– Команда потоковой загрузки (важна для обработки видео и изображений, а также для приложений, распределяющих данные между графическим процессором и центральным процессором)

При этом достигается значительное увеличение производительности. Например, команда потоковой загрузки набора команд Intel SSE4 увеличивает пропускную способность для считывания данных из буфера графических кадров. Доставка полных строк кэша (64 байта за раз по сравнению с 8 байтами за раз) и их сохранение во временном буфере позволяет с помощью этой команды повысить теоретическую пропускную способность чтения до 8 раз.

Увеличенная и более функциональная кэш-память с технологией Intel® Advanced Smart Cache
В процессорах Penryn объем кэш-памяти 2-го уровня увеличен на 50%. Кроме того, в кэш- память добавлены возможности 24-стороннего ассоциирования, позволяющие увеличить процент подстановок и максимально повысить эффективность использования ресурсов. В двухъядерных процессорах Penryn будет использоваться до 6 МБ кэш-памяти 2-го уровня, а в четырехъядерных процессорах – до 12 МБ кэш-памяти 2-го уровня. Большая кэш-память повышает производительность и эффективность приложений, увеличивая вероятность доступа к данным в высокопроизводительной и эффективной подсистеме кэш-памяти для каждого ядра процессора. Кэш-память процессоров семейства Penryn также имеет расширенные возможности частичной загрузки строк из кэш-памяти. Частичная загрузка производится, когда при считывании данных часть данных находится в одной строке кэш-памяти, а другая часть данных – в другой строке. Данные из двух строк кэш-памяти считываются в несколько раз медленнее, чем из одной строки, даже если данные надлежащим образом сопоставлены. Расширенные возможности частичной загрузки строк, реализованные в процессорах Penryn, значительно повышают производительность за счет спекулятивной обработки обоих частей до загрузки других данных. Благодаря этому повышается производительность некоторых приложений, выполняющих сканирование данных, например оценку движения на видео.

Высокоскоростные ядра и системная шина
Процессоры семейства Penryn будут работать с более высокой тактовой частотой (более 3 ГГц в некоторых версиях), чем процессоры предыдущего поколения Intel Core 2. Кроме того, они будут поддерживать частоту системной шины до 1, 600 ГГц в дополнение к поддерживаемым сегодня частотам системной шины 1,066 ГГц и 1,333 ГГц. Это также обеспечит повышение общей производительности системы.

Расширенная технология Intel® Virtualization
В процессорах Penryn скорость перехода (вход/выход) виртуальных машин увеличивается на 25-75%. Это достигается за счет усовершенствования микроархитектуры и не требует изменения программного обеспечения виртуальных машин. Виртуализация разбивает компьютер на несколько разделов, на каждом из которых может работать отдельная ОС с набором приложений. Это позволяет лучше использовать возможности многоядерных процессоров, повышает эффективность работы и позволяет сократить расходы при использовании одного компьютера как нескольких виртуальных компьютеров.

Уникальный механизм перетасовки
Блок перетасовки шириной 128 бит в процессорах Penryn сможет выполнять операции перетасовки полной ширины за один тактовый цикл. Это позволяет удвоить скорость большинства операций перетасовки данных на уровне байт, слов или двойных слов для команд SSE и значительно снизить задержку и повысить пропускную способность для команд SSE2, SSE3 и SSE4, где используются такие сходные с перетасовкой операции, как упаковка, распаковка и перемещение с широкой упаковкой. Эта функция обеспечивает общее повышение производительности разнообразных алгоритмов SSE.

Высокопроизводительный делитель Radix 16
Процессоры Penryn обеспечивают высокую производительность операций деления благодаря почти двукратному увеличению скорости делителя по сравнению с процессорами предыдущих поколений. Это обеспечивает повышение производительности научных вычислений, преобразований трехмерной графики и других функций с высокой математической нагрузкой. Использование новой высокопроизводительной методики деления Radix16 ускоряет операции деления целых чисел и чисел с плавающей запятой. (Алгоритм radix 4 вычисляет 2 бита частного за каждый шаг. Переход на алгоритм radix 16 позволяет вычислять 4 бита за каждый шаг, что уменьшает время задержки в 2 раза.)

Пересылка результата
Чтобы ускорить считывание результатов из неправильно организованного хранилища, пересекающего границу в 8 байт и находящегося в магистрали, в процессорах Penryn имеется возможность пересылки результата из хранилища непосредственно в загрузку вместо ожидания завершения операции и записи в память.

Повышенная производительность примитивов при синхронизации ОС
Некоторые ОС временно блокируют или маскируют прерывания при запуске важных элементов кода и необходимости эксклюзивного доступа к ресурсу, например к устройству ввода/вывода. Используя быстрые прерывания очистки и установки (CLI/STI), процессоры Penryn могут быстрее входить в этот режим и выходить из него, что обеспечивает значительное увеличение производительности. Кроме того, они могут быстрее выполнять заблокированные команды (например, XCHG, ADD/XADD/NEG/BTS/AND и CMPXCHG). В процессорах Penryn также ускорен доступ к счетчику временных меток (счетчик считывания временной метки или RDTSC). Эта функция может часто использоваться в базах данных или при обработке транзакций на сервере.

Уменьшение энергопотребления
В дополнение к преимуществам 45-нанометровой производственной технологии Intel с использованием диэлектриков Hi-k в процессорах семейства Penryn сохраняются преимущества энергоэкономичности микроархитектуры Intel Core с двумя важными дополнениями: технологией Deep Power Down и технологией Intel® Dynamic Acceleration.

Технология Deep Power Down
Это абсолютно новое состояние управления питанием (C-state) значительно снижает энергопотребление процессора в периоды простоя, в связи с чем внутренняя утечка мощности в транзисторах перестает иметь значение. Это новейшее состояние «сна» процессора – состояние с самым низким уровнем энергопотребления. В этом состоянии значительно увеличивается время автономной работы ноутбука. Благодаря этой технологии процессоры Penryn имеют значительно более низкие показатели энергопотребления по сравнению с энергоэффективными процессорами Merom, относящимися к предыдущему поколению архитектуры Intel Core. В состоянии Deep Power Down процессор очищает кэш-память, сохраняет состояние микроархитектуры процессора и отключает питание ядер и кэш-памяти 2-го уровня. В состоянии Deep Power Down набор микросхем продолжает обслуживать трафик памяти для операций ввода/вывода, но не переводит при этом процессор в активное состояние. Когда требуется использовать ресурсы ядра, повышается напряжение, включаются тактовые циклы, перезагружается процессор, восстанавливается состояние микроархитектуры и возобновляется выполнение команд. Чем глубже состояние сна, тем больше тратится энергии на переход в это состояние и выход из него. Слишком частый переход в состояние глубокого сна может привести к потере энергии. Для предотвращения этого в процессорах Penryn имеется функция автоматического снижения уровня, использующая эвристические механизмы для определения того, оправдывает ли экономия энергии затраты энергии на выключение процессора и его перезапуск. Если это не так, запрос на переход в состояние Deep Power Down понижается до уровня C4, то есть менее глубокого сна. В результате достигается экономия энергии, соответствующая вероятному периоду простоя.

Расширенная технология Intel® Dynamic Acceleration
Для дополнительного увеличения производительности однопоточных приложений корпорация Intel расширила возможности технологии Intel Dynamic Acceleration Technology, доступной в существующих процессорах Intel Core 2 Duo. Эта функция использует энергетический потенциал, освобождающийся в момент, когда одно ядро становится неактивным, для повышения производительности другого ядра, продолжающего работать. (Представьте два мощных душа. Когда один душ выключен, в другом повышается давление воды, или производительность.) Если одно ядро находится в состоянии C3 или более глубокого сна, часть энергии, обычно используемая этим ядром, может подаваться на активное ядро без превышения при этом температурных спецификаций процессора. Это повышает скорость выполнения однопоточных приложений, увеличивая производительность.

pic

Выпуск микроархитектуры Intel следующего поколения ожидается в 2008 г.
Достижения корпорации Intel в области архитектуры и полупроводниковых технологий основаны на быстрых темпах внедрения инноваций, позволяющих обеспечить прирост производительности процессоров и сокращение их энергопотребления в следующем десятилетии и более отдаленном будущем. В корпорации Intel такую форму развития называют моделью «тик-так». Каждый «тик» отражает новый этап развития полупроводниковой производственной технологии и усовершенствования в области микроархитектуры. Каждый «так» соответствует созданию совершенно новой микроархитектуры. Цикл повторяется приблизительно каждые два года.

Семейство процессоров Penryn на базе 45-нм производственной технологии Intel с использованием металлических затворов Hi-k представляет собой последний «тик» и включает многочисленные инновации микоархитектуры Intel Core. В 2008 году корпорация Intel собирается представить совершенно новую микроархитектуру под кодовым названием «Nehalem», которая станет новым этапом «так». Микроархитектура Nehalem является действительно динамической и масштабируемой микроархитектурой.

В этой микроархитектуре для каждой платформы будет обеспечена требуемая производительность и реализовано оптимальное соотношение «цена/производительность/энергоэкономичность».

Микроархитектура Nehalem сможет обеспечивать производительность по требованию, используя для этого следующие возможности:

• динамическое управление ядрами процессора, вычислительными потоками, кэш-памятью,интерфейсами и питанием
• возможность обработки 4 команд за один тактовый цикл в микроархитектуре Intel Core (способность микроархитектуры Intel Core регулярно обрабатывать до 4 команд за один тактовый цикл, по сравнению со способностью других процессоров обрабатывать 3 команды за тактовый цикл или менее)
• параллельная обработка потоков (технология Intel Hyper-Threading†), обеспечивающая
повышение производительности и сокращение энергопотребления
• расширение архитектуры с инновационными наборами команд Intel® SSE4 и ATA
• высокопроизводительная многоуровневая общая кэш-память
• высокая пропускная способность памяти и системная производительность
• динамическое управление питанием с повышением производительности
Масштабируемость микроархитектуры Nehalem обеспечивает оптимальное соотношение «цена/производительность/энергоэкономичность» для каждого сегмента рынка за счет следующих решений:
• новая системная архитектура для процессоров и платформ Intel нового поколения
• масштабируемость производительности: от 1до 16 (и более) потоков и от 1 до 8 (и более) ядер процессоров
• масштабируемые настраиваемые внутрисистемные соединения и интегрированные контроллеры памяти
• высокопроизводительный интегрированный графический процессор для клиентских платформ.

Процесс разработки новых процессоров продолжается с 32-нанометровой производственной технологией
После выпуска микроархитектуры Nehalem появятся процессоры на базе будущей
32-нм производственной технологии Intel. Этот следующий «тик» в развитии полупроводниковых технологий и микроархитектур сохранит за корпорацией Intel ведущие позиции на IT-рынке и в будущем. Для клиентов Intel это будет означать постоянное увеличение производительности и эффективности, а также постоянное внедрение новых функций и возможностей.

* Сравнение проводилось на основании результатов теста SPECint*_rate_base2000. Для сравнения использовалась платформа на базе

четырехъядерного процессора Intel® Xeon® E5355 и платформа на базе двухъядерного процессора AMD Opteron* 2220SE.

** Для измерения производительности использовалось сравнение результатов тестов SPECint_base2000 и SPECint_rate_base2000(2 копии) для
процессоров Intel® Core™2 Duo для настольных ПК и процессоров Intel® Pentium® D 805. Реальные значения производительности могут отличаться.
Дополнительная информация приведена на сайте: http://www.intel.com/performance

*** Данные о производительности приведены в сравнении с предыдущим поколением процессоров Intel® Pentium® M. Реальные значения прои

Orphus system