Jaký bude nástupce Pentia 4 (Prescott)? | Kapitola 2
Letošní rok ve světě procesorů přinese mnoho, ale nejvíce překvapení nás čeká na konci roku (milých i nemilých). Kromě toho, že AMD možná už konečně uvede Athlon 64, tak Intel horečně připravuje následníka Northwoodu - Prescotta. V procesorovém světě to bude malá revoluce, protože nejenom se zvýší frekvenční možnosti procesoru, ale také Intel dosavadní architekturu NetBurst od základu "překopal" ...
Prescott
Čip Prescott je pokračováním architektury NetBurst. Jakožto předposlední Pentium 4 v řadě (po něm bude jen Tejas, pak Intel uvede zcela novou architekturu Nehalem) je to trumf Intelu pro letošní rok. A nebude to ledajaký trumf. Zatímco Northwood je hodně podobný dnes přes dva roky starého čipu Willamette s přidanými dvěma 128 kByte bloky cache druhé úrovně (celkem tedy 256 kByte cache) a vylepšenou výrobní technologií, Prescott je krokem vpřed mnohem větším.
Co zatím víme o Prescottu přímo od Intelu:
- 90nm výrobní technologie
- frekvence od 3 do 5 GHz
- zvětšená L1 data cache na 16 kByte
- zvětšená L2 unifikovaná cache na 1 MB
- zrychlení celočíselných výpočtů
- zlepšená předpověď větvení kódu
- zlepšený pre-fetch mechanismus
- vylepšený power-management
- vylepšený Hyper-Threading
- další buffery pro Write Combining
- 13 nových instrukcí (PNI - Prescott New Instructions)
- bezpečnostní technologie La Grande
Již na první pohled je to poněkud razantnější změna. Northwood víceméně využil výborné 0,13ľm technologie k dosažení vysokých frekvencí a jinak to byl procesor ne nějak zvlášť dobře navržený. Prescott se spolehne nejen na novou technologii, ale i na zlepšení v architektuře. Konečně!
Popis vylepšení
Jak jsem si měl možnost ověřit u Nortwoodu i Celeronu, cache hraje v případě Pentia 4 jednu ze zásadních rolí.
S větší cache roste u Pentia 4 výkon. Ani 512 kByte L2 nestačí k tomu, aby bylo výpočetní jádro plně vytíženo. Protože Prescott opět zdvojnásobí velikost L2, dojde díky tomu bez pochyby ke zvýšení výkonu na stejné frekvenci oproti Northwoodu.
Stejný efekt jako větší L2 cache bude mít bez pochyby dvojnásobná L1 - ta činí u Willamette i Northwoodu směšných 8 kByte (pozn.: tolik měly už 486ky), U Prescottu to tedy bude 16 kByte. Jsem zvědavý na výsledek Linpacku, jak moc se křivka stane strmější.
Zlepšená předpověď větvení, zlepšený pre-fetch a zrychlení celočíselných výpočtů = další nárůst výkonu. Zdá se, že Intel konečně hodlá zlepšovat tolik kritizovaný údaj o počtu instrukcí vykonatelných za takt - údaj známý pod zkratkou IPC. Všechny tyto technologie se k tomu přičiní. Zlepšená předpověď větvení kódu zabezpečí méně časté zahazování (nesprávných) výsledků a tím pádem vyšší využití jednotek, zlepšený pre-fetch zajistí méně čekání na paměť RAM a konečně zrychlení násobení celých čísel u již tak dost rychlých ALU jednotek učiní z Prescottu patrně nejrychlejší x86 procesor na celočíselné výpočty.
K dalším vylepšením (Hyper-Threading, power-management, La Grande, buffery) zatím nejsou žádné informace. V praxi se tak ví "že to bude lepší", ale neví se jak moc a jak toho chce Intel dosáhnout. Konkrétně třeba Hyper-Threading byl u Northwoodu ve značně legračním provedení, když procesor potřeboval Windows XP se Service Pack 1 na to, aby vůbec byl schopen spouštět aplikace jen s minimálním poklesem výkonu a nikoliv s třeba 20 procenty "záporného" výkonu, jak tomu někdy bylo při použití Windows 2000. Pokud by Prescott dokázal například obsluhovat jednotlivé thready na úrovni řízení využití jednotek, mohlo by to znamenat velký krok vpřed. Ale jak říkám, zatím nejsou k dispozici žádné informace, jak chce Intel tuto technologii vylepšít.
90nm výrobní proces
... je logickým pokračováním současného 0,13ľm (nebo chcete-li 130nm).
Oproti 60nm přechodům u 0,13ľm nabízí nová technologie přechody pouze 50nm a napětí kolem 1,2V. To umožní rychlejší přepínání tranzistorů a menší spotřebu, tudíž vyšší maximální frekvence.
Samotné 50nm přechody by jistě nedokázaly katapultovat Prescott k frekvenční hranici 5 GHz. Intel nejen že použije namísto současných šesti vrstem tranzistorových mezispojů vrstev sedm, ale navíc má připravenou technologii Strained Silicon (mohli bychom přeložit jako napnutý křemík).
Při průchodu elektronů skrz různé materiály dochází k jejich zpomalování vlivem magnetických polí a nutnému vyhýbání se jádrům. To znamená, že takový elektron je bržděn a ztrácí svojí rychlost.
Technologie Strained Silicon profituje z méně husté struktury materiálu. Elektrony tak mají při průchodu materiálem méně překážek. Tím se jejich pohyb stává znazší a zrychluje se.
V praxi to znamená 10 až 20 procent zlepšení, což je velmi citelné. Přitom náklady na aplikaci této technologie jsou jen 2 procenta. Dále je zajímavé, že přechod na 90nm výrobní proces si vyžádá upgrade pouze 25 procent zařízení továren. Při ceně jedné takové továrny kolem 2 miliard USD je to nezanedbatelná úspora.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
