Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 6 
  

Итак, ключевыми параметрами микроархитектуры Nehalem являются:

• три канала встроенного в процессор контроллера памяти,
• процессорная шина Quick Path Interconnect (QPI),
• технология Simultaneous Multi-Threading (SMT) – аналог Hyper-Threading,
• кэш-пямять третьего уровня (L3),
• технология «Турбо Bust»,
• набор команд SSE4.2 и др. (рис. 10). 

Рис. 10. Ключевые параметры архитектуры Nehalem

Первыми представителями новой линейки процессоров являются являются следующие модели:

• Intel Core i7 965 Extreme Edition,
• Intel Core i7 940,
• Intel Core i7 920.

Основные параметры данных моделей приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры первых моделей Intel Core i7 

Оценивая преимущества архитектуры Intel Core (Nehalem), необходимо отметить, что Intel Core i7 требуют модификации окружающих его комплектующих.

Прежде всего это касается выбора новой материнской платы. И это связано не только с новым процессорным разъемом LGA1336 и с соответствующим процессорным кулером с иной конструкцией крепления. Добавились и новые требования на электропитание ЦП, что потребовало соответствующих изменений в материнской плате.

Здесь необходимо вспомнить и о подсистеме оперативной памяти, представленной в компьютерных системах системах, ориентированных на процессоры Intel Core i7, исключительно модулями DDR3 SDRAM. Таким образом, можно констатировать, что эра памяти DDR2 SDRAM явно приближается к своему концу.   

Для поддержки новых процессоров компания Intel выпустила соответствующий набор микросхем системной логики (чипсет) — Intel X58 Express Chipset. На основе этого чипсета  все основные производители выпустили материнские платы, поддерживающие процессоры Intel Core i7.  

Что же касается производительности, то это, как всегда, оценивается с помощью тестов.

В следующей части данной статьи рассмотрены необходимые для процессоров микроархитектуры Intel Core (Nehalem) изменения компьютерной инфраструктуры.
    

>>    Часть 8  

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

Итак, первыми представителями процессоров с микроархитектурой Nehalem стали модели с четырьмя физическими ядрами, выполненными по технологии 45 нм (Рис. 9). Данные модели имеют в своем составе 731 млн. транзисторов, распределенных на 263 кв. мм полупроводникового кристалла.

Рис. 9. Процессоры Intel Core 2 Quad и Intel Core i7

Внутренняя микроархитектура 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 значительного сокращения расстояния между процессором и подсистемой памяти позволяет повысить частоты и уменьшить задержки, связанные с передачей информации.

Для первых процессоров Intel Core i7 предусмотрено три канала памяти, каждый из которых может работать с двумя модулями памяти DDR3 SDRAM. Это позволяет резко повысить по сравнению с предшествующими решениями скорость передачи данных между процессором и подсистемой памяти. За счет этого увеличивается производительность  всего компьютера.

Существенный рост производительности обеспечивает и новая процессорная шина. Эта шина, имеющая топологию точка-точка, получила наименование Quick Path Interconnects (QPI). Она связывает процессор с остальными компонентами компьютерной системы через чипсет.

Подверглись ряду изменений и другие элементы внутренней структуры ядер.

Так, например, в Intel Core i7 в добавление к традиционным кэш-памяти первого (L1) и второго (L2) уровней появилась еще и кэш-пямять третьего уровня (L3). Новая кэш-память объединяет ядра между собой. В отличие от кэш-памяти второго уровня объемом 4х256 Кбайт, она является разделяемой и имеет объем 8 Мбайт. Такое решение обеспечивает оптимальное перераспределение информационных потоков и ускоренный доступ к данным, особенно это касается многоядерных моделей.

Оценивая достоинства новой микроархитектуры, нельзя оставить без внимания и технологию многопоточного выполнения. Известная ранее как Hyper-Threading и опробованная в Intel Pentium 4, в Intel Core i7 она получила наименование SMT (Simultaneous Multi-Threading). Этот аналог Hyper-Threading позволяет одновременно исполнять два потока на каждом  физическом ядре. Это означает, что четырехъядерные Intel Core i7 работают как восьмиядерные. Таким образом, приложения, оптимизированные для многопоточного выполнения, работают еще быстрее.

Из дополнительных нововведений необходимо отметить реализацию автоматической настройки внутренних цепей Intel Core i7 на одноядерное или многоядерное исполнение приложений. Это достигнуто благодаря наличию в ядрах ЦП Intel Core i7 специального режима, получившего наименование «Турбо Bust». В случае загрузки не всех физических ядер частота работы активных ядер автоматически увеличивается. При этом осуществляется автоматический контроль значений температуры ядер, а теплообразование поддерживается в пределах допустимого максимального тепловыделения (TDP).

Еще одним нововведением является поддержка новых команд SSE4.2, обеспечивающих не только поддержку потоковой обработки команд и данных, но и ряда дополнительных операций, ориентированных на выполнение прикладных задач. Необходимо отметить, что дополнительной оптимизации подвергся механизм предсказания переходов, повышена скорость работы подсистемы кэш-памяти, ускорена работа арифметико-логических цепей, и за счет отключения незадействаванных узлов понижено энергопотребление и меньшено теплообразование.

В следующей части данной статьи рассмотрены необходимые для процессоров микроархитектуры Intel Core (Nehalem) изменения компьютерной инфраструктуры.
    

>>    Часть 7  
    

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

В дополнение к интегрированному контроллеру памяти и новую процессорной шине в ЦП Intel Core i7 в добавлен еще один уровернь кэш-памяти — третий уровень (L3). Новая кэш-память объединяет ядра между собой. Она является разделяемой и имеет объем 8 Мбайт. Такое решение обеспечивает оптимальное перераспределение информационных потоков и ускоренный доступ к данным, особенно это касается многоядерных моделей.

Процессоры состоят из 731 млн. транзисторов, распределенных на площади полупроводникового кристалла в 263 кв. мм (Рис. 3).

Рис. 3. Полупроводниковый кристалл Intel Core i7

А еще в набор нововведений была добавлена технология многопоточности, ранее известная как Hyper-Threading. Улучшенный вариант этой технологии и был реализован в Intel Core i7. Она получила в Intel Core i7 наименование SMT (Simultaneous Multi-Threading). Этот аналог Hyper-Threading позволяет одновременно исполнять два потока на каждом физическом ядре. И системные, и пользовательские программы, как и в случае Intel Pentium 4 (и в Intel Atom), воспринимают эти новвоведения в микроархитектуре как удвоенное количество виртуальных вычислительных ядер. Это позволяет существенно ускорить работу приложений, оптимизированных для многопоточного исполнения.

Еще одним способом ускорение работы программ стал специальный режим, получивший наименование «Турбо Bust». В случае загрузки не всех физических ядер частота работы активных ядер автоматически увеличивается. Но увеличение частоты активных ядер осуществляется в пределах допустимого максимального тепловыделения (TDP). При этом осуществляется автоматический контроль значений температуры ядер и поддержание их на безопасном уровне.

Дополнительное ускорение достигнуто поддержкой новых команд SSE4.2, обеспечивающих не только поддержку потоковой обработки команд и данных, но и ряда дополнительных операций, ориентированных на выполнение прикладных задач. Необходимо отметить, что дополнительной оптимизации подвергся механизм предсказания переходов, повышена скорость работы подсистемы кэш-памяти, ускорена работа арифметико-логических цепей.

Все это способствует не только росту производительности Intel Core i7, но и повышению энергоэффективности процессоров, проявляющегося в пониженных уровнях энергопитания и теплообразования.

Ключевые параметры архитектуры Intel Core (Nehalem) приведены на Рис.  4.

Рис. 4. Ключевые параметры архитектуры Intel Core (Nehalem)

В следующей части данной статьи рассмотрены изменения компьютерной инфраструктуры и результаты тестирования процессоров микроархитектуры Intel Core (Nehalem).
    

>>    Часть 3