Intel Core i9 (Gulftown) - sześciordzeniowiec w 32 nm 

Na prośbę firmy Intel artykuł był przez pewien czas usunięty ze strony. Treść została przywrócona w dniu premiery procesorów Gulftown.

Rodzina procesorów Westmere i proces technologiczny 32 nm

Czytelnicy zapewne pamiętają przedstawione w „Niezbędniku Maniaka” plany Intela na najbliższe miesiące. Pozwolimy sobie przypomnieć „rozkład jazdy” procesorów:

Dostępne dziś na rynku procesory Intela należą do dwóch rodzin: Nehalem i Penryn, i wszystkie są wykonane w procesie 45 nm. Nehalem to procesory Core i7 do podstawki LGA1366 (nazwa robocza: Bloomfield), Core i7 i Core i5 do podstawki LGA1156 (nazwa robocza: Lynnfield) oraz laptopowe Core i7 (nazwa robocza: Clarksfield). Na przełomie tego i następnego roku Intel zamierza wprowadzić procesory z rodziny Westmere. Nazwa robocza Westmere oznacza wszystkie układy, które w myśl strategii Tick-Tock będą wykonane w tej samej architekturze co Nehalem, ale w procesie 32 nm. Najwcześniej w sklepach powinny pojawić się procesory Clarkdale – układy dwurdzeniowe ze zintegrowanym rdzeniem graficznym przeznaczone do podstawki LGA1156. Z czasem rodzina Westmere powiększy się o laptopowe dwurdzeniowce ze zintegrowanym układem grafiki, Arrandale, oraz procesory Gulftown. To właśnie Gulftown jest głównym bohaterem dzisiejszego artykułu.

Jądro Gulftown

Podobnie jak Conroe (Core 2 Duo 65 nm) i Penryn (Core 2 Duo 45 nm), Gulftown ma bardzo wiele wspólnego z Bloomfieldem. W skrócie można powiedzieć, że do Bloomfielda dołożono dwa rdzenie i nieco pamięci podręcznej trzeciego poziomu. Stosunek pojemności pamięci L3 do liczby rdzeni pozostał taki sam: Bloomfield ma cztery rdzenie i 8 MB L3, Gulftown ma sześć rdzeni i 12 MB L3. Pojemność pamięci podręcznej L1D, L1C i L2 pozostała bez zmian. Również bez zmian pozostał „skład” procesora – oprócz sześciu rdzeni w tym samym bloku krzemu znajduje się blok pamięci podręcznej L3, trzykanałowy kontroler pamięci oraz dwa łącza QPI. Jedno z nich służy do komunikacji z układem IOH i resztą systemu (chipset desktopowy X58 lub serwerowy 5520). Drugie służy do komunikacji z drugim procesorem w maszynach dwuprocesorowych i w wersji przeznaczonej do desktopów i stacji roboczych będzie wyłączone (podobnie jak w Core i7-900 i Xeonach W35x0). Intel jeszcze nie pokazał wafla krzemowego z rdzeniami Gulftown ani samego procesora z odkrytym jądrem. Z nieoficjalnych źródeł wiemy, że jego rozmiary powinny wynosić około 21,1×11,4 mm. Powierzchnia jądra wynosi prawdopodobnie około 240 mm2, czyli o około 10% mniej od jądra Bloomfield (263 mm2). To oznacza, że jeśli uzysk w 32-nanometrowym procesie technologicznym Intela jest równie dobry jak w 45-nanometrowym, to koszt produkcji jednego Gulftowna jest mniejszy niż jednego Bloomfielda. Ale nie mamy co liczyć na niskie ceny Intelowskich sześciordzeniowców. Po pierwsze, moc przerobowa Intela w procesie 45 nm jest znacznie większa – dopiero jedna fabryka (D1D w stanie Oregon w Stanach Zjednoczonych) jest przystosowana do produkcji układów w 32 nm. Następne trzy są w trakcie przebudowy. Tymczasem układy 45 nm są produkowane w trzech fabrykach. Do tego ceny Gulftownów będą dostosowane do docelowej grupy odbiorców – należy się przygotować na około 1000–1200 dol. za wersję desktopową. Wciąż nie wiadomo też, pod jaką nazwą Gulftowny pojawią się w handlu – różne źródła donoszą o serii Core i9 lub Core i7-1000.

Zmiany w mikroarchitekturze

Co prawda strategia Tick-Tock zakłada na zmianę aktualizację mikroarchitektury i procesu technologicznego, ale również przy zmianie procesu Intel wprowadza pewne poprawki w logice rdzeni. Dobrym przykładem była rodzina procesorów Penryn – choć zbudowane w architekturze Conroe, zawierały takie usprawnienia, jak szybszy algorytm dzielenia i instrukcje SSE4.1. Najważniejszą, a przynajmniej najbardziej nagłośnioną przez Intela zmianą w Westmere względem Nehalemów jest nowy zestaw instrukcji AES-NI (ang. Advanced Encryption Standard – New Instructions). Chodzi o siedem nowych instrukcji, z których sześć zostało zaprojektowanych specjalnie do przyspieszenia szyfrowania AES. Szyfrowanie tym algorytmem wymaga najpierw wygenerowania kluczy, do czego służy instrukcja AESKEYGENASSIST. Instrukcje AESENC i AESENCLAST wykonują kolejne kroki szyfrowania, a AESDEC i AECDECLAST – deszyfrowania. Instrukcja AESIMC przyspiesza generowanie kluczy deszyfrujących. Ostatnia instrukcja, PCLMULQDQ (mnożenie dwóch liczb 64-bitowych bez przeniesienia), nie jest bezpośrednio związana z algorytmem AES, ale również przyspiesza proces szyfrowania. Więcej o instrukcjach AES-NI i o samym algorytmie szyfrowania AES można przeczytać na poświęconej temu zagadnieniu stronie Intela. Podobne sprzętowe mechanizmy szyfrowania już dawno temu zastosowała firma VIA w swoich procesorach C3 i Nano. Instrukcje AES-NI i PCLMULQDQ będą obecne we wszystkich procesorach Westmere, w tym desktopowych Clarkdale i laptopowych Arrandale. Mają być również zaimplementowane w przyszłej architekturze procesorów AMD (nazwa robocza: Bulldozer).

Drugą ze zmian istotnych dla użytkowników jest zmiana w działaniu kontrolera pamięci. Podobnie jak w procesorach Lynnfield (Core i5 i Core i7-800) nie obowiązuje już ograniczenie taktowania pamięci do 1/4 taktowania części uncore. O ile w Bloomfieldach uncore musi działać z częstotliwością 4000 MHz, żeby pamięć mogła osiągnąć taktowanie 1000 MHz (DDR3-2000), to w Gulftownach i Lynnfieldach wystarczy trzykrotnie szybsze taktowanie uncore. W naszym egzemplarzu procesora częstotliwość działania uncore wynosiła 2400 MHz i z powodu wczesnych wersji BIOS-u nie dało się jej zmienić. Intel wciąż nie potwierdził, czy procesory Gulftown będą oficjalnie obsługiwały pamięć szybszą niż DDR3-1333, ale można się spodziewać, że przy jednym module na kanał najszybszą oficjalną prędkością będzie DDR3-1600.