Następca Core i7 - co nowego?

Procesory z wbudowanymi układami graficznymi, mniejszym poborem energii oraz rozbudowanymi sprzętowymi funkcjami szyfrowania danych to nie futurystyka, lecz rzeczywistość czekająca nas w najbliższych miesiącach. Przedstawiamy garść informacji na temat procesorów Westmere, następnej generacji Core i7, które będą wykonane w procesie 32 nm.

Już w listopadzie do redakcyjnych testów trafić mają procesory Intela wykonane w technologii 32 nm. Intel bardzo szybko udoskonala proces technologiczny zgodnie ze swoją strategią Tick-Tock (pol. tik-tak), pochodzącego od cyklicznego tykania zegarka, a ściślej, od dźwięku wydawanego przez poruszające się w nim wahadło.

We wprowadzonej przez Intela strategii cykl "Tick" oznacza przejście na nowocześniejszy (gęstsze upakowanie tranzystorów) proces wytwarzania półprzewodników, zaś cykl "Tock" dotyczy wprowadzenia nowej architektury procesorów.

Teraz przyszedł już czas na wychylenie się "intelowskiego wahadła postępu" do kroku "Tick", a więc przeniesienia znanej architektury Nehalem do nowego, tym razem już 32-nanometrowego procesu technologicznego. Oznacza to pojawienie się architektury o kodowej nazwie Westmere. Przyjrzyjmy się czego możemy oczekiwać od nowych układów.

Procesor z grafiką, czyli dwa w jednym

Arrendale, Clarkdale oraz Gulftown zaprezentowane podczas tegorocznego Intel Developer Forum.
Arrendale

Arrendale

Clarkdale

Clarkdale

Gulftown

Gulftown

Jak można się domyślić, architektura układów Westmere to nieznacznie zmodyfikowane procesory Nehalem, które zostały "przeniesione" do nowej 32-nanometrowej technologii produkcji. W nowych jednostkach centralnych o kodowych nazwach Gulftown (procesory serwerowe i zaawansowane stacje robocze), Arrandale (układy mobilne) i Clarkdale (CPU dla komputerów stacjonarnych) pojawiły się jednak niewielkie, aczkolwiek bardzo istotne z punktu użytkownika zmiany. Najważniejsza z nich to wbudowanie w układy Arrandale i Clarkdale zintegrowanego modułu graficznego, który tym samym przeniesiony został z chipsetu płyty głównej do procesora.

Sam moduł graficzny o kodowej nazwie Ironlake produkowany będzie w starszym, bo jeszcze 45-nanometrowym procesie technologicznym i jest unowocześnioną i zmodyfikowaną wersją dostępnych w chipsetach modułów graficznych Intel GMA X4500HD spotykanych w chipsecie P45.

Całość zintegrowana została na jednej procesorowej płytce drukowanej, na którą "przylepiono" dwa rdzenie - procesorowy i graficzny. Oznacza to, że w maszynach nowej generacji wraz z wymianą procesora na szybszy, nowszy model będzie można jednocześnie poprawić wydajność zintegrowanego z układu graficznego, co w wypadku grafiki umieszczonej, tak jak dotychczas, w chipsecie płyty głównej nie było możliwe.

Wszystkie 32-nanometrowe procesory Intela obsługują technologię współbieżnej wielowątkowości Hyper-Threading. Oznacza to, że w wypadku np. sześciordzeniowego Gulftowna jednocześnie może być przetwarzanych aż 12 wątków.

Istotną nowością wprowadzoną do architektury Westmere jest pojawienie się w niej sprzętowego wspomagania kodowania AES. We wszystkich wersjach Westmere'ów, zarówno tych mobilnych, jak i stacjonarnych, dodano nowy zestaw instrukcji kodujących i dekodujących - AES-NI. Pozwolą one na bieżąco szyfrować dane przesyłane przez sieć oraz informacje przechowywane na przykład na dysku twardym. Tę funkcję zademonstrowano na tegorocznym Intel Developer Forum prezentując notebooki z najnowszymi 32-nanometrowymi układami Arrandale. Dzięki wprowadzeniu rozszerzenia listy rozkazów AES-NI, procesory zgodne z x86 będą już obsługiwać ponad 700 dodatkowych instrukcji.

Czym odpowie AMD

Wafel krzemowy z rdzeniami graficznymi Ironlake, które zostaną zintegrowane z CPU.

Wafel krzemowy z rdzeniami graficznymi Ironlake, które zostaną zintegrowane z CPU.

AMD również szykuje się do wprowadzenia 32-nanometrowej technologii produkcji - prawdopodobnie pod koniec 2010 roku. Niestety, producent ten nie ujawnił jak dotąd zbyt dużo informacji na temat swoich procesorowych planów, a pojawiające się w Internecie dane często są ze sobą sprzeczne.

Wiadomo, że inżynierowie z AMD intensywnie pracują nad architekturą AMD Fusion, czyli procesorów zintegrowanych z układami graficznymi, które mają stworzyć nową klasę układów o nazwie APU (Accelerated Processing Unit). Pierwsza generacja układów AMD Fusion będzie produkowana właśnie w 32-nanometrowym procesie technologicznym, a APU o nazwie kodowej Llano ma być przeznaczony dla komputerów niskobudżetowych.

Z niepotwierdzonych informacji wynika, że Llano będzie wyposażony w rdzeń klasy Phenom II o kodowej nazwie Shanghai, 4 MB pamięci podręcznej trzeciego poziomu, kontroler pamięci RAM DDR3 1600 MHz oraz moduł graficzny zgodny z DirectX 11. Jednocześnie w laboratoriach AMD trwają też prace nad nowymi rdzeniami o kodowych nazwach Bulldozer oraz odpowiednikiem intelowskiego Atoma - układem Bobcat i platformą Yukon.

Procesory z grafitu

Wiele nadziei dotyczących możliwości w przyszłości zastąpienia krzemowej technologii półprzewodnikowej wiąże się z procesorami wykonanymi z grafitu, a w zasadzie z odkrytej w 2004 roku jego dwuwymiarowej, na kształt kartki papieru, formy zwanej grafenem. Grafen to tak naprawdę pojedyncza warstwa atomów węgla, które w strukturze krystalograficznej są ułożone na kształt plastrów miodu. Z takich warstw poukładanych jedna na drugiej złożony jest grafit, ale wydzielenie z niego grafenu nie było do niedawna możliwe, gdyż węglowe warstwy nie chciały się rozwinąć w płaską strukturę, lecz skręcały się w zamknięte struktury, tworząc znane wcześniej fullereny lub nanorurki.

Grafen, podobnie jak fullereny i nanorurki, jest bardzo wytrzymały, ma bardzo małą rezystancję, a co za tym idzie bardzo dobrze przewodzi prąd, a także nieźle ciepło. Te cechy sprawiają, że teoretycznie nadaje się doskonale do budowy bardzo szybkich układów elektronicznych, w tym procesorów.

Pierwsze sukcesy w zaprzęgnięciu grafenu do budowy układów scalonych na swoim koncie mają już naukowcy z firmy IBM. W tym roku udało im się bowiem zbudować działające grafenowe tranzystory o częstotliwość przełączania 26 GHz i wymiarze 150 nm. Co prawda tranzystor taki jest stosunkowo duży, ale za to ma dość dużą szybkość przełączania. Jeśli uda się teraz zminiaturyzować ten elektroniczny element i połączyć grafenowe tranzystory w struktury logiczne, wówczas droga do zbudowania bardzo szybkich grafenowych procesorów będzie otwarta.


Zobacz również