Intel Core 2 Extreme QX9650 aka Penryn, czyli pierwszy procesor 45 nm już jest!

Co nowego?

O zmianach poczynionych w procesorach Penryn pisaliśmy już w dwóch artykułach - w styczniu i w marcu (zachęcamy do lektury artykułów zaszytych pod linkami),. Dla leniwych krótki rekonesans.

Procesory Penryn produkowane są w nowym wymiarze technologicznym 45 nm. Nowy proces umożliwia przede wszystkim zmieszczenie większej liczby tranzystorów na tej samej powierzchni wafla krzemowego. Większy uzysk z wafla przenosi się na niższą cenę produkcji układu, ale nie tylko. Samo jądro ma mniejszą powierzchnię. Daje to możliwość uzupełnienia jądra o dodatkowe jednostki wykonawcze lub pojemniejszą pamięć cache, przy zachowaniu takiego samego rozmiaru jądra jak w przypadku układu produkowanego w starszym wymiarze technologicznym (np. 65 czy 90 nm).

Zmniejszenie rozmiaru tranzystorów to nie jedyna zmiana. Modyfikacji uległy bowiem ich bramki. Dotychczas w tranzystorach Intel stosował krzemowe elektrody bramek. Niestety zmniejszenie rozmiarów tranzystora spowodowało zmniejszenie grubości izolacji bramki, a to wpłynęło na zwiększenie upływu elektronów do podłoża tranzystora. Aby zapobiec temu zjawisku konieczne były dwie zmiany: krzemową elektrodę bramki zastąpiono elektrodą metalową (na bazie tlenku hafnu), a izolację z dwutlenku krzemu zamieniono na izolator High K. Efekt: dziesięciokrotna redukcja prądu upływu, zmniejszenie energii przełączania o 30% (co wpłynie na niższy pobór mocy przez procesor) i potencjalne zwiększenie szybkości przełączania tranzystora nawet o 20%!

W efekcie procesory Penryn mogą pracować z wyższymi częstotliwościami (lub - patrząc z innej perspektywy - mogą się lepiej podkręcać), a przy tym samym zegarze będą pobierały mniej mocy niż układy 65 nm (jak Conroe czy Kentsfield). Oczywiście sprawdziliśmy, czy tak jest w rzeczywistości.

Chociaż architektura Penryna nie zmieniła się znacząco w stosunku do Conroe, poczyniono pewne modyfikacje makroarchitektury, które powinny przełożyć się na wzrost wydajności sięgający nawet kilkudziesięciu procent (chociaż średnio będzie to kilka-kilkanaście procent). Przede wszystkim przyspieszono algorytm dzielenia. W jednostkach obliczeniowych procesora zaimplementowano algorytm dzielenia Radix-16. Umożliwia on wykonanie w jednym cyklu operacji na czterech bitach dzielonej liczby, podczas gdy dotychczas stosowany algorytm Radix-4 operuje w jednym cyklu na dwóch bitach. Implementacja pozwala na korzystanie z algorytmu zarówno przy obliczeniach zmiennoprzecinkowych, jak i przy działaniach całkowitoliczbowych.

Usprawniono komunikację z pamięcią cache - przepływność danych pomiędzy pamięcią cache L2 a jądrami procesorów przyspieszono prawie dwukrotnie. Jednostka Super Shuffle Engine, zaimplementowana w Penrynie, skraca czas wykonywania niektórych operacji SSE nawet czterokrotnie.

Wreszcie, zaimplementowano zestaw 47 nowych instrukcji SSE4, przystosowanych specjalnie do multimediów (przetwarzanie obrazu - zdjęć i wideo), ale i gier. Jest już pierwsza aplikacja korzystająca z SSE4 - DivX 6.7. Jak się przekonamy, na nowych instrukcjach zyskuje bardzo wiele.

Penryn to nowa rodzina procesorów, obejmująca układy serwerowe (czterordzeniowy Harpertown i dwurdzeniowy Wolfdale-DP), desktopowe (czterodzeniowy Yorkfield i dwurdzeniowy Wolfdale) oraz notebookowe, nazwane przez Intela po prostu Penryn.

To tyle w wielkim skrócie. Dociekliwych odsyłamy do wspomnianych wcześniej artykułów, a tymczasem pora przejść do tego, co tygryski lubią najbardziej - testy!