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
>> Часть 1
В новой разработке подверглись ряду изменений и другие элементы внутренней структуры ядер и процессора. Так, например, в ЦП Intel Core i7 в добавление к традиционным кэш-памяти первого (L1) и второго (L2) уровней появился еще один уровень кэш-памяти — третий (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.
Кстати, необходимо напомнить, что уже первые модели Intel Core i7 имеют четыре физических ядра архитектуры Intel Core (Nehalem), выполненных по технологии 45 нм. Процессоры состоят из 731 млн. транзисторов, распределенных на площади полупроводникового кристалла в 263 мм2.
Здесь следует отметить, что уточнение «физических» не является случайным. Дело в том, что конструкторы решили в моделях Intel Core i7 реанимировать технологию многопоточной обработки данных, известную как Hyper-Threading еще со времен процессора Intel Pentium 4. Улучшенный вариант многопоточной технологии — Simultaneous Multi-Threading, SMT — аналога Hyper-Threading позволяет одновременно исполнять два потока на каждом ядре. В результате системные и пользовательские программы «видят» удвоенное количество виртуальных вычислительных ядер. Это означает, что четырехъядерные Intel Core i7 работают как восьмиядерные, половина из которых являются физическими (реальными), а половина — логическими (виртуальными). Таким образом, благодаря благодаря реализованной технорогии Simultaneous Multi-Threading приложения, оптимизированные для многопоточного выполнения, получают дополнительные преимущества по сравнению с предыдущими моделями, не обладающими данной возможностью.
Из аппаратных особенностей новой архитектуры необходимо отметить и аппаратно-программную реализацию автоматической настройки внутренних цепей Intel Core i7 на одноядерное или многоядерное выполнение приложений. Это достигнуто благодаря наличию в ядрах ЦП Intel Core i7 специального режима «Турбо». В случае если используются не все четыре ядра, а только одно или два, тактовая частота активных ядер автоматически увеличивается. Этот процесс незаметен для пользователя, но позволяет повысить производительность всех выполняемых на Intel Core i7 приложений. При этом максимальное энергопотребление ЦП и его тепловыделение остаются на достаточно низких уровнях, недоступных их предшественникам.
В процессорах на базе архитектуры Intel Core (Nehalem) также реализована функция автоматического включения и выключения ядер по запросу с помощью так называемых «вентилей питания» для экономии электроэнергии и оптимизации выполнения каждого приложения.
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.
Все это способствует не только росту производительности Intel Core i7, но и повышению энергоэффективности вычислительных цепей, проявляющихся в пониженных уровнях энергопитания и тепообразования.
Первыми представителями новой линейки процессоров стали четырехъядерные модели Intel Core i7 965 Extreme Edition, Intel Core i7 940, Intel Core i7 920. Их основные параметры приведены в Таблице 1.
Таблица 1. Основные параметры первых моделей Intel Core i7
| Характеристики | Intel Core i7 965 Extreme Edition |
Intel Core i7 940 | Intel Core i7 920 | |
| Технология, нм | 45 | 45 | 45 | |
| Число | ядер, шт | 4 | 4 | 4 |
| потоков, шт | 8 | 8 | 8 | |
| Кэш-память | L2, Кбайт | 4 х 256 | 4 х 256 | 4 х 256 |
| L3, Кбайт | 8 | 8 | 8 | |
| Шина QPI, Гигатранзакций/с | 6,4 | 4,8 | 4,8 | |
| Подсистема памяти |
каналов, шт | 3 | 3 | 3 |
| модулей, шт | 6 | 6 | 6 | |
| тип модулей | DDR3-1067 | DDR3-1067 | DDR3-1067 | |
| Процессорный разъем | LGA1366 | LGA1366 | LGA1366 | |
| Потребляемая мощность, Вт | 130 | 130 | 130 | |
В следующей части данной статьи рассмотрены необходимые для процессоров микроархитектуры Intel Core (Nehalem) изменения компьютерной инфраструктуры.
>> Часть 3