Процессоры Intel сегодня и завтра

Продолжая публикации на тему процессорных линеек - нынешних и перспективных, при подготовке материала по продукции Intel, мне пришлось столкнуться с двумя проблемами, существенно осложняющими создание этой справочной статьи. Во-первых, стоит отметить, что количество процессорных ядер Intel для каждой из платформ - настольной, мобильной, портативной, серверной, просто нереально разместить в одной публикации более-менее разумных размеров, да ещё и успеть рассказать о каждом из них мало-мальски подробно.

Во-вторых, рассказывать о процессорах и процессорных планах Intel после того, как компания объявила в этом году полный переход на платформенную подачу своих решений, соответствующим образом реорганизовав компанию, рассказывать о процессорных ядрах в отрыве от других компонентов каждой платформы - подать заведомо неполный материал о самой сути внедрения той или иной технологической идеи. Как, к примеру, рассказывать о технологии iAMT, касаясь лишь аппаратной части процессоров, в отрыве от общей архитектуры платформы?

И в то же время "раздувать" материал до нечитабельных размеров, как показала практика, непрактично. Вот почему придется с самого начала оговорить ряд ограничений, вынужденно внесённых в этот материал. С учетом выше приведенных аргументов, несмотря на столь громкий заголовок, в этом материале будут рассмотрены исключительно процессоры для настольных ПК и ноутбуков, описание серверных линеек и решений для карманной электроники будет вынесено за скобки, на предмет рассмотрения в других статьях.

Процессоры Intel для настольных ПК

В соответствии с продвигаемой Intel платформенно-ориентированной концепцией построения вычислительных систем, компания уделяет значительное внимание развитию многоядерных архитектур, предполагающих размещение двух или более процессорных ядер в одном чипе. Как и другие аппаратные способы реализации многопоточности, разработанные в Intel, многоядерная архитектура отражает переход к параллельной обработке — концепции, зародившейся в мире суперкомпьютеров. Например, технология Hyper-Threading (HT) обеспечивает возможность параллельного выполнения задач, объединяя несколько потоков в одноядерном процессоре.

Компания Intel уже давно работает над концепцией параллелизма и аппаратными средствами реализации многопоточности. Первый 2-ядерный процессор Intel для настольных платформ, имеющий кодовое название Smithfield, выпущен с использованием 90 нм технологии в 2005 году. В Intel прогнозируют, что к концу 2006 года более 85% производимых ею серверных процессоров и более 70% мобильных и настольных процессоров семейства Pentium будут 2-ядерными.

Переходя к описанию семейств чипов на всякий случай напомню, что маркировка современных процессоров Intel, для которой типичен рейтинг из трёх цифр, не служит мерилом производительности чипа и указывает не на различия между семействами процессоров, а всего лишь на различия характеристик процессоров внутри каждого семейства.

Для начала - небольшая таблица, в которой приведены сравнительные характеристики некоторых современных процессоров Intel Pentium для настольных ПК.

Процессоры Intel Pentium XE

Процессор Pentium Extreme Edition 840 (или Pentium XE 840) стал первым 2-ядерным элементом для настольных платформ производства Intel. Процессоры Intel Pentium Extreme Edition 840 с ядром Smithfield обладают тактовой частотой 3,2 ГГц, поддерживают системную шину с частотой 800 МГц, оборудованы 2 Мб кэш-памяти L2, по 1 Мб на каждое ядро. Процессоры Pentium XE 840 поддерживают технологии Intel Extended Memory 64 (поддерживка 32-разрядной и 64-разрядной адресации), Hyper-Threading (до четырех программных потоков одновременно), Execute Disable Bit (в случае подержки операционной системой, защищает от вирусов, использующих ошибки переполнения буфера памяти).

Площадь кристалла Pentium XE 840 - порядка 206 мм², при этом чип состоит из 230 млн. транзисторов и выпускается с соблюдением норм 90 нм техпроцесса. TDP процессора Pentium XE 840 - 130 Вт.

Изначально эти процессоры позиционировались для использования с системами на базе набора логики Intel 955X Express с поддержкой до 8 Гб 2-канальной памяти DDR2-667/533 с коррекцией ошибок (ECC), шины PCI-Express x 16, слотов расширения PCI-Express x 1, звуковой подсистемы Intel High-Definition Audio (7.1-канальное аудио), интерфейса Serial ATA, технологии Intel Matrix Storage, массивов RAID 0, 1, 5, 10 и т. д.

Информация на чипах Pentium XE 840 и Pentium D

Процессоры Intel Pentium D

Впервые анонсированные в мае 2005 года, 2-ядерные процессоры Intel Pentium D представлены в настоящее время тремя моделями – 840, 830 и 820. Процессоры производятся с соблюдением норм 90 нм техпроцесса, оснащены 1 Мб кэша L2 на ядро (в сумме 2 Мб), 2 х 16 Кб кэша L1 на ядро и 2 кэша Execution Trace Cache, способных хранить до 12K декодированных микроопераций (micro-ops). Процессоры Intel Pentium D поддерживают технологии Intel Extended Memory 64 (Intel EM64T), Execute Disable Bit, Enhanced Intel SpeedStep (в чипах Pentium D 840 и 830), набор инструкций SSE3.

Чипы Pentium D 840, 830 и 820 с поддержкой 800 МГц системной шины поставляются в упаковке FC-LGA4 под 775-контактный разъем LGA775. Серия процессоров Intel Pentium D работает с платформами на базе чипсетов класса Intel 945G, Intel 945P и Intel 955X Express, с поддержкой 2-канальной памяти DDR2-667.

Основное отличие 2-ядерных процессоров Pentium D от серии Pentium XE – отсутствие поддержки технологии Hyper-Threading Technology.

Процессоры Intel серий Pentium 4 600 и Pentium 4 500

Процессоры серии Intel Pentium 4 600 (ядро Prescott 2M) обладают поддержкой технологии Hyper-Threading и обеспечивают повышение производительности благодаря наличию 2 Мб кэша L2. В настоящее время серия включает в себя пять процессоров с рейтингами 630, 640, 650, 660 и 670, обладающие тактовыми частотами от 3,0 ГГц до 3,60 ГГц. Каждый процессор выполнен в корпусе LGA 775, с соблюдением норм 90 нм техпроцесса. Процессоры Intel Pentium 4 серии 600 содержат порядка 169 млн. транзисторов, размер кристалла - 135 мм². Заявленный TDP процессоров Intel Pentium 4 660 и 670 - 115 Вт, остальных чипов - 84 Вт.

Процессоры Intel Pentium 4 серии 600 выполнены на базе архитектуры Intel NetBurst, поддерживают частоту системной шины 800 МГц, технологии Execute Disable Bit, Enhanced Intel Speedstep Technology (EIST), Intel EM64T, предназначены для работы в системах на базе чипсетов класса Intel 925XE, 915P или 915G Express.

Вариант коробочной поставки под форм-фактор BTX

Основное отличие процессоров Pentium 4 серии 600 (ядро Prescott 2M) от чипов Pentium 4 серии 500 (ядро Prescott) – удвоенное количество кэша L2 при меньших тактовых частотах. Соответственно, объем кэш-памяти L2 у всей серии Pentium 4 5xx составляет 1 Мб, однако тактовые частоты достигают 3,80 ГГц.

Остальные характеристики серии Intel Pentium 4 500 достаточно схожи с выше приведенными: поддержка частью процессоров технологий Hyper-Threading, Execute Disable Bit, EIST, Intel EM64T, системная шина 800 МГц, работа в системах на базе чипсетов класса Intel 925XE, 915P или 915G Express.

Процессоры Intel Pentium 4 серии 500 производятся с соблюдением норм 90 нм техпроцесса в корпусах LGA 775, содержат порядка 125 млн. транзисторов. Заявленный TDP процессоров от Pentium 4 550 и выше - 115 Вт, остальных чипов - 84 Вт.

Процессоры Intel Celeron D

Процессоры серии Intel Celeron D с тактовыми частотами до 3,20 ГГц (Celeron D 351) обладают возможностями, типичными для большинства процессоров на ядре Prescott, разве что поддерживается более низкая частота FSB - 533 МГц, да объем кэша L2 уменьшен до 256 Кб, зато обеспечивается значительно более доступная цена. Стоит отметить, что летом семейство Celeron D дополнительно пополнилось моделями 351, 346, 341, 336, 331 и 326, поддерживающими технологию EM64T.

Процессоры серии Intel Celeron D выпускаются в двух вариантах дизайна корпуса: модели Celeron D 351, 346, 341, 336, 331, 326 - в LGA775, модели Celeron D - LGA775 или mPGA478. Вся линейка Celeron D изготавливается с соблюдением норм 90 нм техпроцесса, поддерживает набор инструкций SSE3, работают с чипсетами серий Intel 915GV Express, 915GL Express , 915G Express, 915PL Express и 915P Express (модели Celeron D 351, 346, 341, 336, 331, 326) или Intel 910GL Express, 915GV Express, 915G Express, 915P Express, 865PE, 865P, 865GV, 865G, 848P, 845PE, 845GV, 845GE, 845G, 845E, E7221 (модели Celeron D 350, 345, 340, 335, 330, 325, 320, 315).

Процессоры Intel для портативных ПК

Процессоры Intel Celeron D

Процессоры производства Intel для мобильных ПК - Pentium M или Celeron M, неразрывно связаны с продвигаемой компанией на протяжении нескольких лет интегрированной платформой Centrino для мобильных ПК, включающей в себя лучшие технологии Intel для ноутбуков. Именно ошеломляющий успех Centrino сподвиг Intel на платформенное формирование своей дальнейшей стратегии в всех сегментах рынка.

Технология Centrino – больше, чем просто мобильный процессор и набор логики. В едином комплекте Intel предлагает возможности доступа к беспроводным сетям, высокий уровень производительности, увеличенное время работы от батарей, что позволяет создавать легкие и тонкие ноутбуки.

В настоящее время платформа Intel Centrino переживает свою третью реинкарнацию с рабочим названием Sonoma (до этого были Carmel и Carmel+). Платформа Centrino в версии Sonoma включает процессор Intel Pentium M, набор микросхем Intel 915 Express для мобильных ПК или семейство наборов микросхем Intel 855, а также сетевые адаптеры Intel PRO/Wireless 2915ABG или 2200BG с поддержкой сетей IEEE802.11a/b/g или IEEE802.11b/g.

Достаточно сложно выделять реализацию поддержки тех или иных технологий процессорами Pentium M/Celeron M в отрыве от сути платформы Centrino, так как большинство из возможностей реализуется именно благодаря интеграции нескольких компонентов.

Если говорить исключительно о современных процессорах Pentium M, нынешняя их реализация на ядре Dothan обладает кэш-памятью L2 объемом 2 Мб, специально оптимизированной для уменьшения энергопотребления, расширенной системой предварительной выборки данных (Enhanced Data Pre-fetcher), что сокращает потребности доступа к памяти, расположенной вне кристалла и увеличивают доступность необходимых данных кэш-памяти L2. Усовершенствованная система предсказания ветвления команд позволяет анализировать прошлое поведение и предсказывать, какие инструкции могут потребоваться в дальнейшем, чтобы исключить повторное выполнение команд процессором. Выделенный менеджер стеков позволяет повысить эффективность вычислений благодаря выполнению общих служебных функций. Интеллектуальная система распределения питания позволяет перераспределять питание в тех случаях, когда это требуется для работы процессора.

Новая энергосберегающая технология транзисторов, реализованная в чипах Pentium M Dothan, позволяет оптимизировать потребление электроэнергии и уменьшить рассеивание мощности. Поддержка расширенной технологии Intel SpeedStep позволяет динамически изменять производительность и потребляемую мощность.

Процессоры Pentium M выполнены в корпусах Micro FCPGA (Flip Chip Pin Grid Array) или FCBGA (Flip Chip Ball Grid Array), специально оптимизированных для работы в тонких и легких ноутбуках. Экономичные серии Pentium M с пониженным (Low Voltage) или сверхнизким (Ultra Low Voltage) напряжением обеспечивают работу процессора с малым энергопотреблением, чтобы позволяет снизить тепловую мощность планшетных и ультратонких ноутбуков.

Большинство современных процессоров Pentium M выпускается с соблюдением норм 90 нм техпроцесса, поддерживается системная шина 533 МГц или 400 МГц, функция Execute Disable Bit для предотвращения некоторых типов злоумышленных атак, связанных с "переполнением буфера", технология Intel Mobile Voltage Positioning (Intel MVP IV), динамически понижающая напряжение питания ядра в зависимости от активности процессора.

Современные процессоры Pentium M Dothan выполнены из 140 млн. транзисторов. TDP чипов Pentium M Dothan с системной шиной 533 МГц составляет 27 Вт, с системной шиной 400 МГц - 21 Вт, для LV и ULV версий - менее 12 Вт и менее 7 Вт соответственно.

Относительно новое семейство мобильных процессоров Celeron M, использование которых значительным образом "облегчает" стоимость ноутбука, но, увы, лишает производителя права размещения на портативном ПК логотипа Intel Centrino, представлено "урезанными" версиями процессоров Pentium M, изготовленными с соблюдением норм 0,13 мкм техпроцесса или 90 нм техпроцесса. В зависимости от техпроцесса, точнее исползованного ядра - Banias или Dothan, различается количество кэша L2 - 512 Кб или 1 Мб соответственно.

В остальном мобильные процессоры Celeron M вполне соответствуют возможностям своих "старших собратьев" из серии Pentium M - системная шина 400 МГц, технология Intel Mobile Voltage Positioning (Intel MVP IV), у некоторых чипов активна функция Execute Disable Bit.

По энергопотреблению процессоры семейства Celeron M делятся на две подгруппы: чипы Celeron M обладают TDP уровня 24,5 Вт, Ultra Low Voltage (ULV) версии Celeron M - порядка 7 Вт.