`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Pentium M и "тайное оружие" Intel

0 
 

Величие некоторых дел
состоит не столько в размерах,
сколько в своевременности их.
Сенека

Вместо предыстории

Есть такое слово -- диверсификация, смысл которого по-русски можно передать приблизительно как "не следует класть все яйца в одну корзину". Применительно к бизнесу следование этому принципу позволяет оставаться на плаву даже в тех случаях, когда с основным направлением вдруг начинают возникать проблемы. В последнее время множество IT-компаний поступают именно так, начиная помимо главной продукции (например, материнских плат) производить видеокарты, ноутбуки и чуть ли не потребительскую электронику вроде MP3-плееров или медиацентров.

Pentium M и "тайное оружие" Intel
Процессор Pentium M в "сокетном" исполнении Micro FC-PGA
Надо сказать, Intel в свое время очень кстати завела "еще одну корзину", да и выстелила ее достаточно мягко, потратив уйму сил и средств на разработку мощного процессора для мобильных ПК. Вполне очевидно, что с выпуском Pentium M и платформы Centrino компания создала для себя огромный рынок сбыта, спровоцировав настоящий бум продаж ноутбуков. Так, в прошлом году в США по объемам реализации они впервые опередили настольные ПК (в денежном выражении), а до 2008 г. прогнозируется 40%-ный ежегодный рост продаж портативных систем.

Но что-то нам подсказывает -- не только на одни ноутбуки был нацелен Pentium M. Помнится, еще на ганноверском CeBIT 2003, на котором Intel официально представила этот процессор и технологию Centrino, одним из первых каверзных вопросов журналистов был: "А когда Pentium M появится в десктопных системах?". Тогда представители Intel ответили уклончиво -- мол, процессор предназначен для совершенно иного рынка, упор сделан именно на критичные для мобильных пользователей возможности и т. д. Однако первым звоночком стала появившаяся через некоторое время информация о том, что Pentium M собираются использовать в сверхкомпактных blade-серверах, размещающих все свои компоненты (процессор, память и даже портативный жесткий диск) на одной небольшой плате. И чем внимательнее компьютерная общественность присматривалась к Pentium M, тем яснее становилось, что в обозримом будущем он должен появиться и в десктопах. В конце концов, если этого не сделает Intel, за нее это сделает кто-то другой.

Таблица 1. Сравнительные характеристики мобильных процессоров Intel
Процессор  Pentium III-M  Pentium 4-M  Pentium M 
Кодовое название ядра  Tualatin  Northwood  Banias  Dothan 
Число транзисторов  44 млн.  55 млн.  77 млн.  140 млн. 
Технологический процесс, мкм  0,18  0,13  0,13  0,09 
Размеры и площадь ядра  79 мм2  11,62x11,34 мм 131,8 мм2  10,56x7,84 мм 82,8 мм2  12,33x6,78 мм 83,6 мм2 
Объем L1-кэша (инструкции/данные)  16/16 KB  12K/8 KB  32/32 KB  32/32 KB 
Объем L2-кэша  512 KB  512 KB  1 MB  2 MB 
Частота системной шины, MHz  133/100  400  400  400 
Диапазон тактовых частот*  650 MHz--1,33 GHz
600 MHz--1 GHz (LV)
500--866 MHz (ULV) 
1,40--2,60 GHz  1,30--1,70 GHz
1,10--1,30 GHz (LV)
900 MHz--1,10 GHz (ULV) 
1,7--2,0 GHz 
Напряжение питания, В  1,4  1,3--1,5  1,004--1,484  0,956--1,052 
Рассеиваемая мощность, Вт  28  35  24,5  21 
Поддержка управления питанием шины 
Наличие выделенного диспетчера стеков 
Технология наслоения микроопераций 
Поддержка Intel Mobile Voltage Positioning (MVP IV)  
* LV -- Low Voltage, ULV -- Ultra Low Voltage.

Действительно, давайте немного пофантазируем -- к примеру, на тему домашней или офисной системы, основанной на Pentium M. Производительность -- во-первых, достаточно высока, несмотря на довольно скромные значения тактовых частот по сравнению с десктопными CPU, а во-вторых, уже давно не является критичным параметром для большинства пользователей. Энергопотребление более чем умеренно -- рассеиваемая мощность процессора в разы меньше, чем у современных Pentium 4. И хотя само по себе малое потребление не слишком актуально в наших условиях, но из этого следует важный вывод: системе не требуется мощное охлаждение. Можно вообще сделать ее одновентиляторной -- единственный "интеллектуальный" кулер с автоматически регулируемой частотой вращения способен обеспечивать охлаждение всей системы. Изобретать велосипед здесь совершенно не нужно -- все это уже давно придумано и реализовано, например в ноутбуках, где используется внешний блок питания, а встроенный вентилятор включается только при необходимости -- в остальное время система работает полностью бесшумно (потрескивание жесткого диска, естественно, не в счет). К тому же сам Pentium M изготовляется в том числе и в "сокетном" варианте Micro FC-PGA, который устанавливается в разъем на плате аналогично десктопным процессорам. Ну чем не привлекательна перспектива иметь мощную, малопотребляющую и вместе с тем тихую (!) домашнюю систему?

Надо сказать, эти фантазии стали намного ближе к реальности, когда Intel практически вместе с объявлением новой модификации Pentium M сообщила о прекращении разработки Tejas и Jayhawk -- десктопных/серверных процессоров следующего поколения, основанных на все той же архитектуре NetBurst (см. статью в прошлом номере -- "Компьютерное Обозрение", # 20, 2004, itc.ua/17232). Основной причиной стало понимание того, что механизмы внутрипроцессорного параллелизма (такие, как Hyper-Threading) и дальнейший рост частот не дают ожидаемого прироста производительности, в то время как тепловыделение повышается весьма значительно и уже выходит за разумные рамки. В связи с этим заявлением эксперты начали поговаривать и о том, что в мире десктопов возможна скорая "смена власти", и в качестве основной архитектуры Intel будет использовать именно ядро Pentium M.

Таблица 2. Численная оценка масштабов модификаций в ядре Dothan
Ядро Banias Dothan Разница
Общее число транзисторов в ядре 77 млн.  140 млн.  82% 
Из них используется на L2-кэш (оценочно)  50,3 млн. (65%)  100,7 млн (72%)  100% 
Остается "кроме кэша" (оценочно)  26,7 млн.  39,3 млн.  48% 


Если допустить правдивость этих предположений, становится понятным, насколько вовремя Intel запустила разработку нового процессора, создав его практически "с нуля" и в итоге сделав его совмещающим, казалось бы, несовместимое -- высокую производительность с прекрасными потребительскими характеристиками (низкое тепловыделение, отличная масштабируемость и функциональность). Почтенная архитектура NetBurst, прослужившая в течение трех с половиной лет (с ноября 2000 г., когда был выпущен Pentium 4 Willamette), в своем развитии уже "уперлась" в свои же ограничения. Но теперь у Intel остается хорошая возможность элегантным движением достать из рукава "туза" в виде Pentium M, который... впрочем, о его достоинствах мы уже не раз говорили. Кто знает -- может быть, Intel вскоре избавится от одной из линеек процессоров, и все вернется к старым добрым временам, когда одна удачная для своего времени архитектура использовалась как для десктопов, так и для ноутбуков (вспомним, например, Pentium III и Pentium III-M, Pentium 4 и Pentium 4-M)...

Однако довольно общих рассуждений и предположений, пора переходить к рассмотрению главного предмета нашего внимания -- новой модификации Pentium M на ядре Dothan, которая (как минимум пока) будет использоваться именно в ноутбуках.


Особенности нового ядра Dothan

Суслик -- это тот же бобер,
только в один раз меньше...
Из разговора с 5-летней племянницей

Технологические нововведения, официально объявленные и реализованные в ядре Pentium M Dothan, в принципе, можно пересчитать по пальцам одной руки. Это:
  • 90-нанометровый техпроцесс с использованием технологии напряженного кремния;
  • увеличенный до 2 MB кэш второго уровня;
  • усовершенствованная система доступа к регистрам;
  • улучшенная предварительная выборка данных;
  • более высокие тактовые частоты.
Как видим, все достаточно лаконично -- в остальном новая модификация Pentium M на первый взгляд аналогична предыдущей, основанной на ядре Banias (табл. 1). Но это только на первый взгляд.

Давайте для начала попробуем "численно" оценить масштабы изменений, произошедших в новом ядре. Количество транзисторов в ядре Dothan составляет 140 млн. -- на 63 млн. больше по сравнению с Banias (табл. 2). Из этой разницы, по приблизительным оценкам, порядка 50 млн. можно отнести на счет удвоившегося L2-кэша (дополнительный 1 MB, по шесть транзисторов на одну ячейку кэш-памяти). "Неучтенными" остаются еще около 13 млн. элементов. Если посчитать, что в Banias с его 77 млн. транзисторов и 1 MB кэша на "не кэш" приходится около 26--27 млн., то получается, что число элементов в этой части процессорного ядра увеличилось почти наполовину! Наверняка рост числа транзисторов в "некэшевой" части Pentium M почти в 1,5 раза при переходе на новое ядро означает наличие достаточно серьезных модификаций...

Что же по сути кроме увеличенного до 2 MB L2-кэша, изменилось в Pentium M? По словам Intel, это два основных новшества -- усовершенствованная система доступа к регистрам (Enhanced Register Access Manager), управляющая регистрами при записи/чтении слов разной длины, и улучшенная предварительная выборка данных (Enhanced Data Pre-fetcher), реализующая модифицированный алгоритм работы кэша второго уровня. Детали функционирования этих (впрочем, как и других) блоков процессора в Intel пока что не раскрывают, и нам лишь остается проверять пользу от данных новшеств на практике. Дополнительно известно, что в ядре Dothan реализовано предсказание косвенных переходов -- т. е. случаев, когда адрес перехода является не константой в программном коде, а хранится в регистре или ячейке памяти.

В связи с этим интересно сравнить общедоступную техническую документацию на Pentium M и, например, на один из десктопных процессоров Intel -- скажем, тот же Pentium 4 с ядром Prescott. Для Prescott в отдельном документе достаточно детально и хорошим техническим языком описываются особенности архитектуры, используемые технологии, алгоритмы работы всех основных блоков и пр. С Pentium M все совсем не так. Назначение ножек, сигналы, электрические и температурные спецификации -- пожалуйста. Но никакой информации относительно алгоритмов работы конвейера, кэша, предсказателя переходов, выборки данных из памяти... Не потому ли это, что архитектура Pentium M -- своего рода "тайное оружие" Intel, детали функционирования которого компания пока что не особо спешит раскрывать?..

Pentium M и "тайное оружие" Intel
Фотографии кристаллов двух модификаций Pentium M: Dothan (сверху) и Banias. Несмотря на почти вдвое увеличившееся число транзисторов, размер кристалла у Dothan практически не изменился
Хотя число элементов в новом ядре почти удвоилось, размеры его практически не изменились. Произошло это, в основном, за счет перехода на 90-нанометровый технологический процесс, в результате чего сами элементы стали меньше в размерах. На фото хорошо видно, сколько занимает L2-кэш в каждом из двух процессоров. В Dothan применена технология напряженного кремния, позволяющая увеличить быстродействие транзисторов (впервые использована Intel в ядре Pentium 4 Prescott, детальнее см. "Компьютерное Обозрение", # 5, 2004). Привлекает внимание тот факт, что для Dothan, несмотря на его почти вдвое большее число транзисторов и увеличенные тактовые частоты, заявлено даже меньшее тепловыделение, чем у процессоров на ядре Banias. Что ж, если это подтвердится практикой и ноутбуки с Pentium M Dothan окажутся способными отработать те же 4--5 ч под нагрузкой, что и современные модели с Pentium M Banias, и вдобавок (надеемся) окажутся более производительными, это будет значительным достижением.

Как известно, максимальная частота для Pentium M с ядром Banias составляла 1,7 GHz. Отсчет для нового семейства начался с этого же значения: на ядре Dothan было выпущено сразу три процессора Pentium M -- с частотами 1,7, 1,8 и 2,0 GHz. Итого, на сегодня в семействе Pentium M мы имеем 14 чипов -- три низковольтных (Low Voltage), три "совсем низковольтных" (Ultra Low Voltage) и восемь "обычных" с частотами от 1,3 до 2,0 GHz (табл. 3).

Новые Pentium M Dothan стали первыми процессорами Intel, в которых начали использоваться процессорные номера. Детально об этих номерах и их назначении мы уже писали ("Компьютерное Обозрение" # 13, 2004). Напомним, что основная функция процессорного номера -- четкая идентификация конкретного CPU в рамках одного семейства: трехзначное число заменяет длинный перечень параметров CPU, однако не является ни значением тактовой частоты, ни индексом производительности. Три процессора на ядре Dothan получили номера Pentium M 755 (2 GHz), 745 (1,8 GHz) и 735 (1,7 GHz).

Таблица 3. Процессоры семейства Intel Pentium M
Ядро  Номер процессора  Тактовая частота Цена в партиях по 1000 шт., $
Pentium M Ultra Low Voltage
Banias  --  900 MHz  н/д 
Banias  --  1,0 GHz  н/д
Banias  -- 1,1 GHz  н/д 
Pentium M Low Voltage 
Banias  --  1,1 GHz  н/д
Banias  --  1,2 GHz  н/д
Banias  --  1,3 GHz  н/д
Pentium M 
Banias  -- 1,3 GHz  209
Banias  -- 1,4 GHz 209
Banias  --  1,5 GHz  209
Banias  -- 1,6 GHz 241
Banias  -- 1,7 GHz 294
Dothan 735 1,7 GHz 294
Dothan 745  1,8 GHz  423 
Dothan 755  2,0 GHz 637


Подводя краткий итог, мы видим, что по спецификациям Pentium M остался в тех же физических рамках (размеры, напряжение питания, степень нагрева и пр.). Частота системной шины также не изменилась -- это по-прежнему 400 MHz. Но за счет более высоких частот и большего объема L2-кэша новый процессор обещает быть производительнее. Насколько -- покажет тестирование, с результатами которого вы можете ознакомиться, перевернув страницу.
0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT