Архив, Заявка на поиск

Цитадели заполярья

Заполярные земли

Региональное
законодательство

Поиск работы в заполярье

Кто здесь живет?

Кто прославился?

Шаг в 20 нанометров

[2009-06-15]

Для следующей версии мобильной платформы Centrino компания Intel решила задействовать новый процессор, в производстве которого используется 45-нм технология вместо прежней 65-нм. Благодаря этому ядро процессора Penryn получило кеш-память второго уровня (L2), которая не только больше кеша процессора Merom, но и позволяет использовать ее в последующих разработках, например при создании процессоров, работающих на более высокой тактовой частоте или в четырехъядерных чипах. Технические характеристики технологии 45-нм стали нам известны с начала продаж версий процессора Penryn для настольных компьютеров в ноябре 2007 года, однако они до сих пор выглядят впечатляюще: процессор на 25% меньше Merom (107 мм? вместо 143 мм?), однако в нем находится на 41% больше транзисторов (410 млн вместо 291). Intel считает, что использование металлических затворов и диэлектриков Hi-k, соединения гафния с высокой диэлектрической проницаемостью вместо применявшегося ранее диоксида кремния в качестве изолятора между электродом затвора и каналом транзисторов – все это является настоящим прорывом в области полупроводниковых технологий. Благодаря такому подходу возможно либо снизить на одну пятую ток утечки, либо увеличить тактовую частоту на 20%. Другие производители полупроводников, например компания IBM, также ведут исследования в этой сфере, однако, начав серийное производство, Intel опередила их минимум на три квартала.
А вот для пользователя преимущества процессора выглядят не так сенсационно, хотя и в этом случае они достойны внимания: новое поколение процессоров Core 2 Duo имеет увеличенный на 50% кеш второго уровня (L2), несколько новых команд SSE, энергопотребление при полной нагрузке не превышает показатели предшественника, а при уменьшении нагрузки возможна даже определенная экономия.
Как и ранее, поставляются версии с кеш-памятью второго уровня (L2) различной емкости. У процессоров с меньшим кешем его размер теперь составляет 3 Мбайт вместо 2, и они носят название Т8000; у процессоров с большим размером его объем составляет 6 Мбайт, вместо 4 Мбайт у старых процессоров (см. таблицу). Пока что размер кеша Penryn можно определить по названию, как это и было вначале с процессорами Merom (модели серии T7 имели 4 Мбайт, а модели Т5 – 2 Мбайт), хотя, как мы помним, позже Intel изменила эту традицию: объем кеша T7100 составляет всего 2 Мбайт.
Флагманская модель Penryn Core 2 Extreme X9000 работает с частотой 2,8 ГГц и не имеет фиксированного мультипликатора, что позволяет повысить тактовую частоту. X9000 обладает максимальным тепловыделением 44 Вт (TDP – Thermal Design Power). Самая быстрая версия, которой достаточно 35 Вт TDP, – это Core 2 Duo T9500, использующий частоту 2,6 ГГц. Применяемые на сегодняшний день модели Core 2 Duo также используют эту тактовую частоту, поэтому пользователь пока что получает выгоду только от большего объема кеша L2, а не более высокой частоты.
Как и Merom, процессор Penryn имеет возможность разгона одного из двух ядер на 200 МГц, если второе ядро не занято работой. Так как менеджер задач Windows чаще всего переводит выполнение процессов с одного ядра на другое, на практике превышение частоты одного из ядер не всегда приносит очевидную выгоду.
Кроме того, Penryn имеет более быстрый блок деления и 47 новых команд, объединенных под индексом SSE4. Блок деления улучшает работу всех приложений, выполняющих многочисленные операции деления, а новые команды необходимы только тем приложениям, которые могут использовать этот набор инструкций SSE4 – а таких программ сейчас, практически, не сещуствует.
Процессор рассчитан на работу с 800 МГц FSB (Front Side Bus – системная шина), ускорение до частоты 1033 МГц возможно только через несколько месяцев после появления нового поколения чипсетов. Intel, скорее всего, не будет представлять версии Penryn 667 МГц FSB для старых чипсетов, ограничившись только вариантами 800 МГц FSB для Mobile 965. Поэтому выпускающийся сейчас T7600 с ядром Merom, рассчитанный на 2,33 ГГц, останется самым быстрым процессором для 667 МГц FSB.
Хотя имеющиеся на рынке чипсеты на платформе Santa Rosa (Mobile GM965 и PM965) и поддерживают Penryn, который имеет ту же схему контактов, что и Merom, такое обновление возможно не для всех ноутбуков. Например, X9000 может применяться только на некоторых наиболее быстрых игровых моделях, которые в состоянии отвести 44 Вт тепла, выделяемого Core 2 Extreme X7900. Моделям T9 и T8 необходим новый термодиод, так как диод, ранее использовавшийся для Merom, подает неверные температурные данные. Поэтому надежная работа Penryn возможна только на тех ноутбуках, которые для считывания температурных показателей используют не этот диод, а введенный вместе с Merom цифровой температурный датчик DTS. Однако пользователю не предоставляется информация о том, используется ли в ноутбуке диод или датчик, так что при обновлении он должен доверять данным изготовителя.

Энергопотребление
Расчетная тепловая мощность моделей серии T в 35 Вт указывает скорее не на фактическое значение энергопотребления процессоров при полной нагрузке, а описывает необходимую мощность охлаждающей системы. Насколько хорошо Intel может справиться с реальным энергопотреблением 45-нм процессоров, можно понять только по косвенным признакам. С одной стороны, решение об использовании максимальной частоты в 2,6 ГГц (а для 2,5 ГГц уже требуется 44 Вт мощности) указывает на то, что полезная работа быстрого Penryn мощностью 35 Вт все еще невелика. С другой стороны, демонстрационный четырехъядерный образец, представленный на выставке IDF в Тайване, позволяет надеяться на лучшее: там в ноутбуке использовался четырехъядерный процессор из двух кристаллов Penryn на скорости 2,66 ГГц, потреблявший всего 48 Вт. Можно предположить, что процессору Penryn 2,6 ГГц требуется всего 25 Вт - таким образом, при постоянной оптимизации 45-нм технологии реальными выглядят планы создания Penryn мощностью 35 Вт, работающего на частоте 2,8 или даже более 3 ГГц. Кроме того, возможны и такие же быстрые варианты процессоров линеек LV и ULV: в настоящее время LV достигает максимум 1,8 ГГц (L7700), а ULV - 1,2 ГГц (U7600). Однако ожидаемая летом четырехъядерная версия по крайней мере сначала будет иметь в названии слово «Extreme», указывающее на энергопотребление в 44 Вт.
Однако намного более важным показателем для времени работы ноутбука является энергопотребление при низкой вычислительной нагрузке. Intel намерена еще больше уменьшить потребление, использовав новый экономичный режим C6 Deep Power Down, в котором кеш-память первого и второго уровней (L1 и L2) не только очищается, как ранее в C4, но и полностью отключается. Уже Merom при отсутствии нагрузки потребляет намного меньше 2 Вт, так что дальнейшее снижение будет не так заметно, поскольку прочие компоненты большинства ноутбуков, например дисплей, графическая плата и чипсет, требуют не менее 10 Вт. Но в любом случае, благодаря C6 и даже несмотря на кеш L2 большего размера, энергопотребление Penryn не больше, чем у Merom, если, конечно, с ним согласованно работают трансформатор и BIOS.

Результаты тестов
Для первых тестов мы использовали опытный образец ноутбука Fujitsu Siemens Lifebook S7210 с процессором Penryn (T9500) тактовой частотой 2,6 ГГц – для сравнения мы заменяли его на Merom (T7800) с той же самой тактовой частотой. При использовании Penryn многие приложения работают на 5-10% быстрее, а некоторые ускоряются даже на 20-25%. Программы, файлы которых помещаются в 4 Мбайт кеш-памяти Merom или, наоборот, превышают размер 6 Мбайт кеша процессора Penryn, вряд ли станут работать быстрее. Правда, при использовании бенчмарка SPEC CPU2000 процессор Penryn в некоторых случаях показал худшие результаты, чем Merom.
При максимальной нагрузке производительность Penryn снижается раньше, чем у Merom, что и показал наш тест. Если с помощью специальных программ максимально загрузить все функциональные компоненты обоих ядер, то Merom работает примерно 5 мин., потребляя при этом 49 Вт, после чего его тактовая частота понижается до 2 ГГц. Penryn, напротив, потреблял порядка 43 Вт, однако при максимальной нагрузке на одно ядро он выдохся уже через 90 с, а при нагрузке на оба ядра – всего через 30 с.
Столь раннее понижение тактовой частоты может быть связано с тем, что мы имели дело с опытным образцом материнской платы - вместе с тем, температурные датчики процессора Merom давали реалистичные данные (температура ядра составляла от 95° С), в то время как у Penryn они постоянно показывали более 105° С – это указывает на то, что в процессоре все еще используется старый датчик. Возможной причиной также является то, что Penryn, по причине меньшего размера его компонентов, действительно быстрее нагревается до критической температуры. Вторая возможная причина: из-за большего размера кеша второго уровня (L2) у него несколько меньшее время доступа к памяти, поэтому, в отличие от Merom, Penryn не успевает хотя бы немного охладиться.
Энергопотребление, превышающее 35 Вт, не противоречит TDP процессоров Intel, так как нормативы корпорации предусматривают, что при нормальном режиме работы возможно кратковременное превышение уровня тепловыделения. Специальные «загрузочные» алгоритмы могут действительно вызвать увеличение энергопотребления, однако это едва ли по силам обычным приложениям, да и большинству бенчмарков тоже.

Драйверы
Представленные вместе с мобильным процессором Penryn драйверы для чипсета наконец-то позволят нам использовать уже давно обещанные дополнительные возможности графического ядра в GM965. Начиная с версии 15.6.1, появится поддержка блока Hardware T&L и вершинных шейдеров, что позволит повысить производительность в различных играх – правда, не стоит ожидать чего-то сверхъестественного. Уже сейчас Intel настолько ускорила доступ к памяти при использовании одного модуля (без чередования памяти), что на ноутбуки с такой конфигурацией устанавливается Windows Vista Premium – раньше это делалось только на моделях с двумя модулями памяти.
Фильмы с носителей HD-DVD и Blu-ray должны воспроизводиться без задержек. Интегрированный графический чип не выполняет требований консорциумов HD, поэтому ноутбуки не получают соответствующего логотипа – однако, по утверждению Intel, ни один современный фильм также не соответствует этим завышенным требованиям. При наличии дополнительного аппаратного обеспечения ноутбуки с чипсетом серии GM также смогут получить логотип, однако более подробной информации об этом нам получить так и не удалось.
Интегрированный в драйвер контроллер SATA-трафика должен следить за тем, чтобы процессор при передаче данных через SATA чаще переходил в новый режим энергосбережения С6. По данным Intel, это должно несколько увеличить время автономной работы. В первую очередь при копировании CD и воспроизведении видео с DVD. Кроме того, Intel перенесла функции управления из версии чипсета vPro в версию 2.6. Не все пользователи смогут воспользоваться новыми драйверами, потому что, как и в случае с ATI/AMD и NVIDIA, базовые драйверы можно установить не на всех ноутбуках. Вместо них производители лэптопов должны устанавливать свои драйверы.

Вывод
Процессор Penryn – это настоящая находка для пользователей: за ту же цену можно получить в два раза большую кеш-память второго уровня (L2) и более высокие тактовые частоты, чем у Merom, и все это при относительно равном энергопотреблении. Повышение тактовой частоты может последовать после того, как Intel оптимизирует 45-нм техпроцесс и отдел маркетинга даст на выпуск новой серии свое согласие.
Можно ли в будущем на основе чипа Penryn разработать четырехъядерный процессор с уровнем тепловыделения 35 Вт – вопрос спорный. Возможно, он будет использоваться исключительно в ноутбуках с тепловыделением 44 Вт, которые Intel предполагает оснастить третьим процессором линейки Extreme и позиционировать его как новый по производительности класс чипов.
Пользователям ноутбуков с процессором Merom едва ли стоит рассматривать Penryn в качестве альтернативы при апгрейде системы, так как он, по всей видимости, не сможет в полной мере показать свои возможности без «отточенной» поддержки аппаратного обеспечения и BIOS. Правда, окончательно мнение о процессоре можно будет сформировать только после выхода серийных образцов.