Centrino Duo и все-все-все. Часть первая: процессор Core

Одно ядро хорошо, а два - лучше!
Народная мудрость.

Если для настольных компьютеров двуядерные процессоры были доступны уже достаточно давно, то на ноутбуках эти достижения современных технологий до сих пор места не находили. Тому были объективные причины, главная из которых - недопустимо высокие энергопотребление и тепловыделение существовавших ранее образцов.

И вот, наконец, наступил праздник на улице любителей мобильного образа жизни - появился новейший двуядерный процессор, специально разработанный для использования в ноутбуках.

Давно ожидаемая новая версия платформы Centrino была официально представлена в начале января, а буквально недавно прошла российская презентация кардинально обновлённой платформы.

Новый процессор: ядро Yonah

Внешне новинка не особенно отличается от привычного Pentium M. Новый процессор содержит 151,6 млн. транзисторов (предшественник, Pentium M на ядре Dothan, содержит около 140 млн.), площадь кристалла составляет 90,3 мм 2 против 83,6 мм 2 у Dothan. На глаз эта разница практически незаметна, в том числе потому, что кристалл развёрнут на 90 градусов.

Несмотря на то, что процессор имеет те же 478 ножек, что и Pentium M, электрически сокеты несовместимы. А чтобы подчеркнуть эту разницу, процессоры сделаны несовместимыми и механически - для этого производитель изменил положение ключа (отсутствующей ножки). Так что у пользователя при всём желании не получится сжечь процессор, установив его в неподходящую материнскую плату.

Процессор Core изготавливается по новому технологическому процессу 65 нм, собственно, отсюда и столь незначительное отличие площади кристалла.

Архитектура

Самое интересное, что специалистам компании Intel удалось сделать этот CPU не только "тихим" и "холодным", но и превосходящим настольные двуядерные решения по части архитектуры. Взгляните на диаграммы сегодняшних двуядерных решений Intel и AMD, предназначенных для десктопов - Pentium D и Athlon 64 X2:

При всей несхожести архитектур ядер, оба процессора имеют одну общую черту - одинаково реализованную двуядерность: каждое ядро имеет собственный кэш второго уровня (до 2048 Кбайт на каждое ядро у Pentium D 9xx и до 1024 Кбайт у Athlon 64 X2), а для связи ядер используется внутренняя шина (в случае Pentium D передача данных между ядрами возможна и через FSB). Разумеется, решение не самое удобное в том случае, когда одному ядру надо получить данные, содержащиеся в кэше другого ядра - ведь нередко ядра работают над одной и той же задачей, просто выполняя разные её части. Отсюда неминуемые задержки в доступе к информации, а также такие неприятности, как простой одного из ядер по той причине, что его кэш полностью заполнен данными, которые всё ещё нужны второму ядру.

Логичное решение этой проблемы - использование общей кэш-памяти. И именно таким образом работает Core Duo.

Интересно, что в настольных двуядерных процессорах появление этого крайне приятного удобства - общего кэша - ожидается лишь во втором полугодии. А вот пользователям мобильных компьютеров оно уже доступно!

Коль скоро мы разобрались с реализацией двуядерности, посмотрим и на остальные технические характеристики в сравнении с предшественником. Благо, отличия имеются.

Перечислим наиболее важные отличия (не считая двуядерности, которую мы уже обсудили):

• Тактовые частоты пока не выросли и даже наоборот ­- слегка поуменьшились. Конечно, через некоторое время будут представлены новые модели процессоров, сначала с тактовой частотой 2,33 ГГц, а потом, возможно, и 2,5 ГГц. А там уже и до следующей версии Centrino недалеко...
• По сравнению с Pentium M, частота FSB выросла на 133 МГц и составила 667 МГц - практически 666. Интересно, что этой "дьявольской" частоты FSB при очередном изменении модельного ряда Pentium 4 аккуратно избежали, сразу перейдя на 800 МГц. Наверняка маркетологи Intel решили не нервировать покупателей ::)
• Наконец-то добавилась поддержка последнего, третьего набора инструкций SIMD Streaming Instructions. Напомним, SSE представляет собой расширение стандартных инструкций x86, предназначенное для повышения скорости обработки мультимедийных данных. SSE3 добавляет к функциональности более ранних наборов SSE и SSE2 дополнительные 13 новых инструкций, разработанных для увеличения скорости в играх и мультимедиа-приложениях.
• Вместе с шиной FSB выросла тактовая частота процессора в режиме минимального потребления энергии. Эта частота задается фиксированным коэффициентом 6, не зависящим от номинальной частоты процессора. Таким образом, Core работает на 1000 МГц, тогда как Pentium M работал на частоте 800 МГц (600 МГц для ядра Banias).

Как видим, производители сделали неплохой "бонус" к двуядерности. Все эти нововведения позволяют с уверенностью полагать, что производительность нового процессора будет выше, чем у предшественника, даже в задачах, никоим образом не использующих многопоточность. Впрочем, на второе ядро всегда можно "скинуть" как минимум какие-нибудь фоновые процессы, так что двуядерность, как ни крути, штука беспроигрышная. В итоге - новый, более производительный CPU с передовой архитектурой, поддержкой новых технологий и неплохими скоростными характеристиками. Но это только одна сторона "медали Centrino", теперь же мы перейдём ко второй - пожалуй, более примечательной стороне...

Энергопотребление

Самое важное достижении технологии Centrino - низкое энергопотребление. И в новой версии платформы ему уделено не меньшее (если не большее) внимание. Естественно, Core поддерживает технологию Enhanced SpeedStep, позволяющую "на лету" изменять тактовую частоту процессора и напряжение на ядре в зависимости от необходимой на данный момент производительности. Но это ещё далеко не всё - в новом процессоре реализован и ряд других, не менее интересных и полезных энергосберегающих технологий, таких, например, как Dynamic Power Coordination. Суть этой технологии в том, что ядра могут независимо друг от друга менять энергопотребление в зависимости от текущей нагрузки на процессор. В том числе, возможна ситуация, когда одно ядро работает, а другое находится в состоянии Deep Sleep, в котором потребление энергии близко к минимальному.

Фактически, получается, что второе ядро вовсе не означает двухкратного увеличения энергопотребления и тепловыделения, ведь оно работает только тогда, когда это действительно нужно. Компания Intel называет это красивой и ёмкой фразой Dual-Core Performance on Demand - "производительность двуядерного процессора по требованию". Получается очень удобно: с одной стороны, в случае необходимости процессор может потреблять мало энергии, работая в "одноядерном режиме", а с другой стороны, способен мгновенно перейти в режим высокой производительности, задействовав второе ядро.