Intel Nehalem: uno sguardo alla nuova architettura

Intel Nehalem: uno sguardo alla nuova architettura

In attesa del debutto delle prime cpu Intel Core i7 analizziamo l'architettura della prossima generazione di processori Intel nota con il nome in codice di Nehalem. Memory controller integrato, bus QPI, ritorno di Hyper-Threading e varie innovazioni caratterizzano queste nuove architetture.

di pubblicato il nel canale Processori
Intel
 

Una nuova modalità Turbo Mode

Turbo Mode è il nome scelto per indicare una tecnologia implementata nelle cpu Nehalem particolarmente interessante, con la quale è possibile ottenere un overclock dinamico della CPU in funzione sia del carico di lavoro istantaneo del processore che del livello di TDP massimo raggiunto dalla cpu in un dato istante. Il suo funzionamento è molto semplice: nel momento in cui il processore viene utilizzato in modo parziale, lasciando alcuni core inutilizzati mentre altri vengono sfruttati al massimo delle loro potenzialità, la tecnologia Turbo Mode interviene incrementando la frequenza di clock dei core occupati così che possano processare le elaborazioni in modo più rapido.

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Una tecnologia di questo tipo è stata implementata da Intel anche nelle cpu Core 2 Duo per sistemi notebook, ma sussistono varie differenze rispetto a quella implementazione. Nelle cpu Core 2 Duo la tecnologia Turbo Mode interviene incrementando la frequenza di clock di uno dei due core, nel momento in cui l'altro entra in modalità idle, mantenendo il TDP massimo del processore entro quanto previsto di default. Affinché la tecnologia possa intervenire è necessario che il secondo Core rimanga inattivo in modalità di risparmio energetico, quindi che venga eseguita una applicazione single threaded.

Passando alle cpu della famiglia Nehalem l'implementazione cambia: se un core è inattivo vengono attivate le modalità di risparmio energetico e incrementata la frequenza di clock dei core che stanno operando, a prescindere dal loro numero. L'incremento nella frequenza di clock dei vari core può essere differente, a seconda del tipo di carico di lavoro richiesto e delle condizioni di funzionamento del processore: se il valore di TDP di un singolo istante è tale da permettere di incrementare le frequenze di clock, il processore opererà automaticamente in questa direzione.

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Turbo Mode può inoltre operare anche quando tutti i core sono utilizzati al 100%, sfruttando il margine eventualmente disponibile in termini di dissipazione termica e contando su un valore di TDP del processore in quel particolare istante che è inferiore a quello massimo definito in fase di produzione. La gestione di questa tecnologia avviene tutta a livello hardware e non richiede alcun tipo di implementazione software, nel sistema operativo come nell'applicazione. E' evidente come più efficace è il sistema di raffreddamento adottato per il processore, maggiori saranno i margini di intervento della tecnologia Turbo Mode sia con alcuni dei core utilizzati che con tutti attivati al massimo delle potenzialità.

Di quanto incrementa la frequenza di clock? A seconda dei margini disponibili al momento, e dell'efficacia del sistema di raffreddamento, il processore può incrementare la frequenza di clock di un singolo Core di un valore pari a 1 o 2 volte la frequenza di clock base del processore, pari a 133 MHz. Di conseguenza l'incremento predefinito può essere di 133 MHz oppure di 266 MHz, anche se da bios è possibile intervenire a modificare questa impostazione così da ottenere salti di clock più sensibili.

Questa funzionalità rende difficile definire con precisione quale sia la frequenza di clock della cpu nell'esecuzione di uno specifico pattern di operazioni; è possibile disabilitare questa funzionalità da bios, così che il processore operi sempre alla frequenza di clock di default a prescindere dal carico di lavoro istantaneo.

 
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