Функциональные возможности компьютера зависят от слаженной и эффективной работы всех его компонентов. При этом главную роль среди них играет центральный процессор, выполняющий команды системных и прикладных программ. От скорости их обработки зависят возможности всей системы. А скорость эта в значительной степени зависит от микроархитектуры
Евгений Рудометов
Долгое время производительность центральных процессоров (ЦП) наращивалась исключительно за счет роста тактовой частоты его полупроводникового ядра. Но как выяснилось, ее увеличение не может продолжаться бесконечно из-за роста энергопотребления и теплообразования. Поэтому дальнейшее повышение производительности уже несколько лет осуществляется в основном за счет увеличения числа ядер и самое главное — за счет совершенствования их внутренней микроархитектуры.
Именно по этому пути пошла компания Intel, производитель более 75% ЦП для настольных систем и более 80% — для мобильных устройств.
Несколько лет назад эта компания представила концепцию регулярного обновления полупроводниковых технологий и процессорных микроархитектур. Эта концепция получила наименование Tick-Tock. Она предусматривает переход на новые технологии по нечетным и новые микроархитектуры — по четным годам, то есть каждые два года. При этом каждая микроархитектура перед запуском в массовое производство отрабатывается сначала на текущем техпроцессе, а уже потом новый техпроцесс отлаживается на зрелой микроархитектуре процессорных ядер.
В соответствии с этой стратегией в 2007 году компания Intel представила процессоры с кодовым наименованием Penryn. Эти ЦП выполнены по технологии 45 нм с применением новых материалов. Они представляют собой обновленные ЦП двухъядерных Intel Core 2 Duo и четырехъядерных Intel Core 2 Quad. Данные модели подтвердили свои высокие показатели производительности и энергоэффективности, превышающие аналогичные параметры предыдущих моделей, созданных по технологии 65 нм.
Однако несмотря на их совершенство, конструкторы понимали, что внутренняя микроархитектура их ядер (Intel Core Microarchitecture) уже практически исчерпала ресурс дальнейшего роста производительности. В результате, как и было запланировано в концепции Tick-Tock, в этом году компания Intel решила существенно модифицировать архитектуру процессорных ядер, и на основе проделанной работы выпустить новые ЦП.
Данные процессоры для настольных ПК, ранее известные под кодовым именем Nehalem, получили официальное наименование Intel Core i7 (рис. 1).
Рис. 1. Процессор Intel Core i7
Внутренняя архитектура Intel Core i7 получила ряд перспективных нововведений. Среди них прежде всего необходимо отметить интегрированный в процессор контроллер памяти, а также новую процессорную шину.
Интегрированный контроллер памяти за счет сокращения расстояния между процессором и подсистемой памяти позволяет повысить частоты и уменьшить задержки, связанные с передачей информации. Уже для первых ЦП Intel Core i7 предусмотрено три канала памяти, каждый из которых может работать с двумя модулями памяти DDR3 SDRAM. Это позволяет резко повысить производительность подсистемы памяти, а через нее и всего компьютера.
Существенный рост производительности обеспечивает и новая процессорная шина, связывающая процессор с остальными компонентами компьютерной системы через чипсет (специализированный набор микросхем системной логики).
Эта шина, имеющая топологию точка-точка, получила наименование Quick Path Interconnect (QPI). Поэтому для новых процессоров больше не применима такая характеристика, как FSB.
Остальные изменения рассмотрены в следующей части данной статьи.
>> Часть 2