Intel Centrino

Centrino Intela to kompletna platforma mobilna. Procesor Pentium M, chipsety 855 oraz Wireless LAN 802.11 to wysoka wydajność, długi czas pracy na bateriach oraz wygodna łączność. W dalszym ciągu tekstu przedstawimy szczegóły technologii Centrino.

Centrino Intela to kompletna platforma mobilna. Procesor Pentium M, chipsety 855 oraz Wireless LAN 802.11 to wysoka wydajność, długi czas pracy na bateriach oraz wygodna łączność. W dalszym ciągu tekstu przedstawimy szczegóły technologii Centrino.

"Marka Centrino to nowa generacja komputerów przenośnych, które zmienią sposób i miejsca, w których ludzie pracują z użyciem komputerów" - powiedziała Pam Pollace, wiceprezes Intela i dyrektor Corporate Marketing Group, komentując pojawienie się nowej marki. Logo Centrino ma symbolizować lekkość, mobilność i dążenie do przodu.

Sercem platformy Centrino jest Pentium M - znany również pod kryptonimem Banias. Pentium M przypomina próbę rozwiązania kwadratury koła - jak zwiększyć wydajność przenośnych procesorów Pentium 4, taktowanych z wysoką częstotliwością, znacznie zmniejszając przy tym pobór mocy. Zastosowane rozwiązania, takie jak MicroOPs Fusion, agresywne bramkowanie zegarów (clock-gating) oraz rozszerzony wariant SpeedStep mają umożliwić to pozornie niewykonalne przedsięwzięcie.

W dalszej części tekstu przedstawimy szczegóły dotyczące nie tylko samego procesora, ale również chipsetów i rozwiązań Wireless LAN.

Budowa rdzenia

Większość 77 milionów tranzystorów tworzy pamięć cache L2. (źródło - Intel)

Większość 77 milionów tranzystorów tworzy pamięć cache L2. (źródło - Intel)

Pentium M produkowany jest w procesie 0,13 µm. Siedemdziesiąt siedem milionów tranzystorów zajmuje około 100 mm2. Większość powierzchni zajmuje pamięć cache L2 o wielkości 1024 KB.

Pamięć cache L2 jest 8-drożna, skojarzeniowa. Pierwszy stopień zapewnia po 32 KB na polecenia i dane. Na jedną komórkę pamięci składają się zaledwie cztery tranzystory.

Architektura Pentium M zawiera zestaw poleceń SSE2, znany z procesora Pentium 4. Inna cecha wspólna z architekturą NetBurst Pentium 4 to szyna procesora, taktowana z częstotliwością 400 MHz (Quad Pumped). Daje to w rezultacie przepustowość FSB 2,98 GB.

Łączenie mikrooperacji

Intel uprościł w Pentium M skomplikowane zarządzanie mikrooperacjami (MicroOPs) w zarządcach procesów poprzez microOPs fusion, czyli łączenie mikrooperacji. Technika ta polega na analizie instrukcji programu. Gdy można skomasować wiele operacji, są one stapiane w jedno polecenie. Ponowne przywrócenie pojedynczych mikrooperacji następuje dopiero w równoległych jednostkach wykonawczych.

Porównanie architektur pamięci cache

Porównanie architektur pamięci cache

Efektywność takiego przetwarzania poleceń rośnie, gdyż zarządca procesów administruje mniejszą liczbą wpisów. To oznacza nie tylko wzrost ogólnej wydajności, ale także zmniejszenie zapotrzebowania na energię ze strony zarządcy procesów. Dzięki łączeniu mikrooperacji Pentium M przetwarza w jednostkach wykonawczych ogółem o około 10 procent mniej mikrooperacji.

Kolejne zmniejszenie liczby mikrooperacji Intel uzyskał za pomocą specjalnego menedżera przetwarzania. Cały balast administracyjny, jak choćby polecenia push, pop, call i ret wykonywane są w Pentium M przez dedykowany moduł sprzętowy. Procesor może dzięki temu nieprzerwanie wykonywać właściwy program. Jak podaje Intel, menedżer stosu (stack manager) zmniejsza liczbę mikrooperacji o około 5 procent, co przekłada się na poprawę wydajności.

Oszczędność energii dzięki lepszemu prognozowaniu

Zaawansowana predykcja rozgałęzień procesora Pentium M ma zredukować błędne prognozy o 20 procent.

Zaawansowana predykcja rozgałęzień procesora Pentium M ma zredukować błędne prognozy o 20 procent.

Jednostki wykonawcze obecnych procesorów przez ponad jedną czwartą swojej pracy zajęte są powtarzaniem poleceń z powodu złego ich przewidywania. To powoduje nie tylko spadek wydajności, ale pochłania też energię. Dlatego Intel włożył wiele pracy w optymalizację prognozowania poleceń w procesorze Pentium M.

Mechanizm zaawansowanej predykcji rozgałęzień procesora Pentium M analizuje wykonaną już część programu i na tej podstawie przewiduje, jakie operacje będą wykonywane w następnej kolejności i jakie dane będą w tym celu potrzebne. Intel wbudował w architekturę Pentium M trzy różne mechanizmy logiczne do przewidywania skoku: bimodalny, lokalny i globalny. Ma to zredukować stopę błędnych prognoz o 20 procent. Wydajność procesora rośnie dzięki mechanizmowi predykcji o pięć procent, a pobór prądu przez procesor spada o dwa procent. Dane te opierają się na symulacjach przeprowadzonych przez Intela.

Agresywne bramkowanie zegara

Aby zmniejszyć pobór energii, Pentium M może w całości wyłączyć nieaktywne obszary, niepotrzebne w danej chwili do przetwarzania poleceń. Samo włączanie i wyłączanie bloków odbywa się w ciągu jednego cyklu taktowania.

Intel podzielił wszystkie osiem ścieżek na cztery kwadranty. Za pomocą tak zwanego Quadrant Selector Pentium M może precyzyjnie sterować pracą wszystkich 32 bloków. Obszary pamięci cache, które w danej chwili nie są potrzebne, można przełączyć w tryb oszczędzania energii. Wydzielony układ logiczny sprawdza i analizuje odwołania do pamięci cache Pentium M, lokalizując w ten sposób obszary nieaktywne.

Intel zoptymalizował w Pentium M pod kątem oszczędzania energii również szynę procesora. Zasilane są tylko te fragmenty magistrali, które w danej chwili tego wymagają. Szczególnie duże zapotrzebowanie na energię wykazują układy buforowania - konwertują napięcia magistrali na napięcia potrzebne procesorowi. Architektura Pentium M zasila bufory dynamicznie - tylko w razie potrzeby, a nie ciągle.

Ulepszona technologia SpeedStep

Intel 855 PM - chipset z obsługą pamięci DDR333-SDRAM może wysterować również zewnętrzną kartę AGP 4x. Za urządzenia peryferyjne odpowiada ICH4-M.

Intel 855 PM - chipset z obsługą pamięci DDR333-SDRAM może wysterować również zewnętrzną kartę AGP 4x. Za urządzenia peryferyjne odpowiada ICH4-M.

Wraz z procesorem Pentium M Intel wprowadza trzecią wersję technologii oszczędzania energii SpeedStep. W pierwszych dwóch wersjach procesor mógł znajdować się w dwóch różnych stanach, odmiennych pod względem częstotliwości taktowania i napięcia rdzenia. SpeedStep II (oficjalna nazwa Enhanced SpeedStep) procesorów Pentium III-M oraz Pentium 4-M może dostosowywać w sposób skoordynowany i dynamiczny zarówno częstotliwość taktowania, jak i napięcie rdzenia do aktualnego obciążenia procesora.

Technologia Enhanced SpeedStep procesora Pentium M umożliwia wieloetapowe dostosowanie częstotliwości taktowania i napięcia rdzenia. Takie rozwiązanie stosuje się już od dawna w procesorach Transmety i AMD - technologie nazywają się odpowiednio LongRun i PowerNow! Intel zdecydował się na stopniowanie częstotliwości taktowania co 200 MHz, przy czym minimalna częstotliwość wynosi 600 MHz. Tak więc procesor Pentium M 1600 może pracować z częstotliwością 600, 800, 1000, 1200, 1400 i 1600 MHz. Napięcie rdzenia waha się odpowiednio pomiędzy 0,956 a 1,484 V.

Dodatkowo Intel zastosował w procesorze Pentium M odsprzężenie napięcia I/O od napięcia rdzenia za pomocą techniki IMVP czwartej generacji. Umożliwia to dokładniejszą kontrolę poziomów napięcia. IMVP to pewien element inteligencji w układzie sterowania napięciem, wykorzystujący dopuszczalny zakres napięć procesora do zmniejszenia poboru mocy.


Zobacz również