Intel e le CPU a 45nm: cosa ci riserva il futuro

Intel e le CPU a 45nm: cosa ci riserva il futuro

Penryn e Nehalem sono i nomi in codice delle future cpu Intel costruite con tecnologia a 45 nanometri, attese al debutto rispettivamente nel 2007 e nel 2008. Frequenze in crescita per le prime e un'architettura completamente nuova per le seconde, con memory controller integrato e architetture integrate con CPU e GPU nello stesso package

di pubblicato il nel canale Processori
Intel
 

Le CPU Penryn

Le CPU della famiglia Penryn saranno suddivise a loro volta in 6 sottocategorie, che includeranno allo stato attuale dei lavori un totale di ben 15 differenti versioni di processore. Il processo produttivo a 45nm porterà le dimensioni del die (contenente 820 milioni di transistor) a 107 mm2, ovvero del 25% più piccola rispetto a quello delle CPU a 65nm che hanno al momento attuale superficie di 143 mm2. Come è risaputo poi, la riduzione del processo produttivo permetterà di godere di benefici in termini di risparmio energetico, o quantomeno di dissipare la stessa energia ottenendo però prestazioni superiori.

deep_power_down.jpg (45232 bytes)

Nello specifico, Intel introdurrà un nuovo power state indicato come deep power down capability, grazie al quale il processore scenderà al livello di consumo complessivo a valori minimi: le cache L1 e L2 verranno disabilitate e il voltaggio di alimentazione delle cpu ridotto a valori molto più bassi che negli altri stati; core clock e PLL verranno ovviamente spenti, così come accade già oggi con la modalità C3. Si tratta di funzionalità particolarmente interessanti nelle versioni di processore Penryn pensate per l'utilizzo in sistemi notebook.

La roadmap di Intel riguardante i processori della famiglia Penryrn prevede lo sviluppo di tre linee di prodotti Xeon, sia Quad Core che Dual Core; simile allo status quo ante anche la situazione in ambito Desktop, che vedrà la realizzazione di due linee di prodotti denominati Intel Core 2 e Intel Core 2 Extreme Edition, con modelli sia Quad Core che Dual Core (solo Quad Core per la Extreme Edition). Grantita la retrocompatibilità con il Socket 775 LGA, salvo prendere in considerazione ovviamente un upgrade del bios delle schede madri, nei primi tempi, oltre alla certificazione della circuiteria di alimentazione che dovrà essere tale da garantire il corretto supporto delle nuove cpu a 45 nanometri.

L'ambito mobile è di fatto l'unico settore nel quale non è prevista la realizzazione di un modello Quad Core; difficile in ogni caso aspettarsi altro, in considerazione del fatto che un processore Quad Core è caratterizzato da consumi assolutamente incompatibili con sistemi alimentati a batteria.

Tra le novità delle cpu Penryn segnaliamo l'integrazione del nuovo set di istruzioni SSE4, per la prima volta presente in processori Intel. Si tratta di un set di istruzioni multimediali che velocizzeranno, al pari di quanto accaduto in passato con le precedenti versioni di istruzioni SSE, varie famiglie di applicazioni. Fra le nuove istruzioni citiamo i sottogruppi Floating Point Dot Product (DPPS, DPPD) ed i Floating Point Round (ROUNDPS, ROUNDSS, ROUNDPD, ROUNDSD), coinvolti nell'ottimizzazione delle scene 2D e 3D, a tutto vantaggio degli ambiti gaming ed in generale in tutti quelli che richiedono un uso massiccio dei calcoli in virgola mobile. Intel non ha al momento attuale esposto in dettaglio le caratteristiche di queste nuove 50 istruzioni, specificando tuttavia come saranno capaci di eseguire in un singolo ciclo di clock operazioni a 128bit su dati di tipo shuffle.

Come già anticipato da alcune news pubblicate anche su Hardware Upgrade, i nuovi processori trarranno vantaggio oltre che da frequenze operative superiori, anche dall'adozione di un quantitativo di memoria cache che potrà arrivare a 6 MB per i processori Dual Core e fino a 12 MB per quelli Quad Core: l'incremento della cache L2 di conseguenza sarà del 50% rispetto a quanto integrato attualmente nelle cpu Core 2 Duo e Core 2 Quad costruite con tecnologia produttiva a 65 nanometri. Immutati i valori di TDP per le versioni top, pur con frequenze operative che potranno superare i 3 GHz. Al momento attuale Intel ha prototipi di processori Penryn in test alla frequenza di 3,2 GHz.

Le cpu Penryn potranno arrivare ad utilizzare anche frequenze di bus Quad Pumped sino a 1.600 MHz; sappiamo sin d'ora che le prossime versioni di processori Core 2 Duo, sempre basati su core Conroe, passeranno alla frequenza di bus Quad Pumped di 1.333 Mhz dall'attuale di 1.066 MHz, ma è possibile che Intel possa salire sino a 1.600 MHz con alcune specifiche versioni di processore Penryn destinate a particolari segmento di mercato. Garantire elevata stabilità operativa a queste frequenze non è semplice, e una conferma la troviamo nella scelta di Intel di non utilizzare per le cpu Quad Core destinate al segmento desktop la frequenza di bus Quad Pumped di 1.333 MHz ma di limitare tale funzionalità solo al segmento dei sistemi workstation e server con processori Xeon DP.

Importante, e non solo in ambito mobile, la Enhanced Dynamic Acceleration Technology, propria di tutti i nuovi processori. Questa tecnologia nasce per ottimizzare le prestazioni delle CPU multi-core, laddove siano in esecuzione applicativi e software che non sono in grado di gestire più core. Questa tecnologia permetterà di fatto di togliere parte dell'energia al core che non viene sfruttato, per dirottarla su quello che invece risulta sotto carico. Siamo di fronte a quello che può essere definito un leggero overclock dinamico, operato nativamente dala CPU in presenza di un applicativo non ancora pronto a sfruttare i sistemi multi-core.

Gli appassionati ricorderanno sicuramente delle discussioni su una fantomatica tecnologia chiamata "reverse hyperthreading": di fatto Enhanced Dynamic Acceleration Technology è la concretizzazione di quelle indiscrezioni, a suo tempo tuttavia discusse non su processori Intel ma AMD.

Il passaggio ai 45nm è stato possibile anche grazie all'adozione di materiali e tecnologie che ne hanno reso possibile la produzione in massa. Intel indica con High-K e Metal Gate Silicon Process le tecnologie da ringraziare. High-K indica come si sia scelto di utilizzare materiali dall'elevata costante dielettrica al posto dell'ossido di silicio. Questo nuovo materiale ha permesso di superare diverse problematiche riconducibili alla sottigliezza dell'isolante del gate. L'adozione di un gate metallico al posto di uno in silicio ha poi apportato ulteriori migliorie costruttive.

 
^