Летом этого года Intel отпраздновала 40-летний юбилей своей деятельности. Начав тернистый путь к завоеванию кошельков миллионов потребителей по всему миру с производства примитивных биполярных запоминающих устройств, североамериканская корпорация за эти годы сумела не только стать крупнейшим производителем микропроцессоров и системной логики, но и существенно диверсифицировать бизнес.
На прошедшем в Сан-Франциско, штат Калифорния, США, двадцать четвертом по счету форуме разработчиков IDF (Intel Developer Forum) компания четко дала понять, что она намерена и дальше расширять свое присутствие в принципиально новых для нее сегментах рынка — в первую очередь, потребительской и автомобильной электроники, мобильных устройств и даже робототехники.Вот уже второй год подряд Intel вместо двух ежегодных американских сессий форумов проводит лишь одну, осеннюю, а весенняя теперь «прописалась» на территории КНР (см. PCWeek/UE №9(79), 2008 г.). Этим обстоятельством отчасти обусловлена существенная информационная насыщенность IDF в Сан-Франциско — мероприятие в США по-прежнему имеет для компании приоритетный характер и традиционно проходит с заметно большим размахом. Несмотря на впечатляющее разнообразие новых продуктов, технологий и рыночных тенденций, о которых шла речь, ключевой темой нынешнего IDF стала первая в отрасли динамически масштабируемая микроархитектура Nehalem.
Начало эры Nehalem
Напомним, выход на рынок Nehalem происходит в соответствии со стратегией Tick-Tock (см. PCWeek/UE №7(51), 2007 г.), которая предполагает поочередное ежегодное изменение техпроцесса или микроархитектуры. С момента запуска семейства первых 45-нм продуктов Penryn на базе Core скоро пройдет год, а значит теперь наступает время для Nehalem. Патрик Гелсингер обещает собрать богатый урожай процессоров в следующем году — кремниевые пластины с кристаллами 8-ядерного Nehalem-EX, Tukwila и Dunnington уже готовы |
Наиболее примечательным отличием Nehalem от существующих архитектур стала возможность динамически изменять энергопотребление и производительность процессоров на ее основе. И если до сих пор в режиме энергосбережения исчезали одни токи переключения, то теперь благодаря внесенным в техпроцесс изменениям и появлению в транзисторах специальных затворов (power gates) удалось свести на нет и токи утечки. За динамическое изменение напряжения питания и тактовой частоты каждого ядра процессора в Nehalem отвечает отдельный модуль (PCU — Power Control Unit) с весьма изощренной логикой. Он насчитывает около 1 млн. транзисторов — такого количества хватило бы для 486-го процессора.
Впрочем, Nehalem позволяет не только экономить энергию за счет отключения части вычислительных ядер, но и в случае необходимости отдавать ее оставшимся в работе ядрам для повышения их производительности — соответствующий режим получил название Turbo Mode. Учитывая, что далеко не все программы хорошо распараллелены и часто в работе находится одно или два ядра из четырех доступных, такое нововведение может оказаться весьма полезным.
Заложенный в основу Nehalem принцип модульности позволит создавать помимо привычных двух- и четырехъядерных первые восьмиядерные х86-процессоры с независимыми напряжением питания и тактовой частотой ядер. Впрочем, когда на практике появится восьмиядерный процессор, пока точно не известно, экспансия Nehalem на рынок начнется с четырехъядерных моделей. Наряду с вычислительными ядрами архитектура Nehalem объединяет на одном кристалле трехканальный контроллер памяти DDR3-800/1066/1333 с поддержкой до 18 модулей DIMM общим объемом 288 ГБ. В следующем году ожидается появление процессоров с интегрированным графическим ядром, примерно в два раза превосходящим по производительности аналоги из состава наборов системной логики Intel.
Повысить энергоэффективность процессоров Nehalem призвана технология Intel Hyper-Threading (HT) — выполнение двух потоков инструкций на одном ядре. Ряд усовершенствований в современной HT, в отличие от ее предшественницы, известной еще по процессорам Pentium 4, позволяет задействовать больше ресурсов.
В Nehalem получат дальнейшее развитие технологии виртуализации Intel Virtualization (VT), набор их разновидностей компания относит ко второму поколению. В частности, VT FlexMigration сделает возможной плавную миграцию на компоненты нового поколения в виртуальных средах без нарушения их работоспособности, а VT-d2 — непосредственное взаимодействие виртуальных машин с устройствами ввода-вывода, в частности, с сетевыми адаптерами, не задействуя напрямую ресурсы процессора. Безусловно, для реализации перечисленных функций необходима поддержка со стороны разработчиков ПО, и Intel развивает тесное сотрудничество с Hyper-V, Microsoft и VMware.
В соответствии с моделью Tick-Tock в следующем году Intel планирует представить первые процессоры на базе архитектуры Nehalem, изготовленные по 32-нм техпроцессу. Их семейство известно под кодовым названием Westmere. Еще через год придет время для архитектуры следующего поколения и 32-нм процессоров ее основе — Sandy Bridge.
Серверы
С переходом на архитектуру Nehalem компания Intel приняла решение внести изменения в маркировку процессоров для серверных платформ и тем подчеркнуть позиционирование продуктов из многочисленных линеек. Не исключено, что этот шаг окажет положительное влияние и на продвижение процессоров Itanium на базе архитектуры EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing), которые имеют довольно узкую сферу применения и занимают несколько обособленное положение. В названиях моделей Itanium появится приставка MC (Mission Critical), Xeon серии 7000 для многопроцессорных систем — EX (Expandable), Xeon серии 5000 для двухпроцессорных систем — EP (Efficient Performance), Xeon серии 3000 для однопроцессорных систем — EN (Entry).
Intel Itanium МС 9000
В отличие от доступных в настоящее время двухъядерных разновидностей Itanium с кодовыми названиями Montecito и Montvale процессоры Tukwila будет содержать четыре вычислительных ядра и 2 млрд. транзисторов на одном кристалле. Очевидно, создание таких «монстров» оказалось непростой задачей и процессоры будут выпускать на основе морально устаревшего 65-нм техпроцесса. Тем не менее в них уже задействованы многие технологии из состава Nehalem: исполнение двух потоков инструкций на одном ядре, виртуализация второго поколения, функции контроля за энергопотреблением и тепловыделением, поддержка последовательной шины QPI (QuickPath Interconnect) с суммарной пропускной способностью 25,6 ГБ/c. Реализованы и характерные исключительно для Itanium возможности, например, интегрированная на кристалле система защиты от возникновения ошибок или функции класса RAS (Reliability — Availability — Serviceability).
Примечательно, что Tukwila станет первым процессором из семейства Itanium, который сможет работать в составе универсальной платформы Boxboro, совместимой с чипами Intel Xeon EX. Очевидно, грань между Itanium и Xeon верхнего уровня будет постепенно стираться и введение новой системы маркировки серверных процессоров — первый шаг на пути к подобной взаимозаменяемости. Несмотря на все связанные с Itanium сложности Microsoft видит перспективы в развитии этой платформы и обещает ей поддержку со стороны ОС Windows Server.
В более отдаленной перспективе на смену Tukwila должен придти 32-нм процессор с кодовым названием Poulson. Еще позже его заменит Kittson, но сколько-нибудь подробная информация об этих чипах пока отсутствует.
Intel Xeon EX 7000
До недавнего времени основой многопроцессорной платформы Caneland на базе чипсета Intel 7300 оставались четырехъядерные Xeon 7300, произведенные по нормам 65-нм техпроцесса. Совсем недавно им на смену пришли 45-нм Xeon 7400, известные под кодовым названием Dunnington и полностью совместимые по разъему со своими предшественниками. Новые процессоры насчитывают 1,9 млрд. транзист\оров, содержат целых шесть вычислительных ядер и 16 МБ кэша третьего уровня (доступны четырехъядерные версии с более объемным кэшем). Выдающиеся технические характеристики позволили построенным на базе Xeon 7400 серверам установить очередные мировые рекорды производительности в различных отраслевых тестах. В числе победивших — системы Dell, FCS, HP, IBM, Sun Microsystems.
В сегмент Expandable архитектура Nehalem придет в последнюю очередь, не ранее второй половины 2009 года. Патрик Гелсингер продемонстрировал кремниевую пластину с образцами процессоров Nehalem-EX с интегрированными контроллерами памяти и пообещал поделиться подробностями на следующем форуме. Одновременно платформу Caneland заменит Boxboro-EX с одноименным набором системной логики, поддерживающим QPI и шину PCI Express второго поколения.
Intel Xeon EP 5000
Intel видит несколько сфер применения для своих наиболее популярных серверных процессоров Xeon 5000 для двухпроцессорных конфигураций: высокопроизводительные вычисления (HPC — High Performance Calculations), создание контента и виртуальные среды. В зависимости от специфики решаемых задач в настоящий момент доступны три платформы, в основе которых могут работать двух- и четырехъядерные 45-нм Xeon. Отличительной особенностью Stoakley на базе чипсетов Intel 5400 является поддержка двух высокоскоростных системных шин и, как следствие, ее ориентация на сегмент рабочих станций и HPC. Bensley и Cranberry Lake на базе чипсетов Intel 5000 P/V и 5100 P/V предназначены для построения серверов, главное отличие между ними состоит в возможности последней работать с обычной памятью DDR2.
Вполне закономерно, что в первую очередь процессоры Nehalem появятся именно в этих стратегически важных для компании сегментах наиболее массовых корпоративных вычислений. Анонс реконфигурируемой платформы Tylersburg, северного моста для нее Х58 Express, работающего в связке с южными ICH 9 или ICH 10, и процессоров Nehalem-EP с интегрированным трехканальным контроллером памяти DDR3 намечен на конец текущего года. По аналогии с Boxboro-EX платформа Tylersburg поддерживает QPI, PCI Express второго поколения и сокращенное до трех количество модулей DIMM на канал. С целью защиты инвестиций заказчиков одновременно с Tylersburg на рынке останутся Bensley и Cranberry Lake наряду с современными моделями Xeon 5000.
Intel Xeon EN 3000
Платформа Garlow на базе чипсетов Intel 3000 P/V ориентирована на сегмент однопроцессорных рабочих станций и серверов начального уровня на базе двух- или четырехъядерных процессоров Xeon 3000. Последние фактически представляют собой перемаркированные версии настольных аналогов для массовых ПК — Core 2 Duo/Quad. С выходом в 2009 году соответствующих моделей процессоров на основе Nehalem — четырехъядерного Lynnfield и двухъядерного Havendale — и чипсета Ibex Peak для них произойдет и замещение Garlow.
| Планы Intel по переходу на новые микроархитектуры и техпроцессы | ||||
| Intel Core | Nehalem | Будущая микроархитектура | ||
| Merom новая микроархитектура 65 нм | Penryn новый техпроцесс 45 нм | Nehalem новая микро-архитектура 45 нм | Westmere новый ехпроцесс 32 нм | Sandy Bridge новая микроархитектура 32 нм |
| Tock | Tick | Tock | Tick | Tock |
| Montecito / Montvale новая микроархитектура 90 нм | Tukwila новая микроархитектура 65 нм | Poulson новая микроархитектура 32 нм | ||
