Wszystko o procesorze Banias

Procesor mobilny Banias (oficjalnie już obowiązująca nazwa to Pentium-M) Intela to zupełnie nowa architektura. Ma wydajność Pentium 4, a pobiera o 2/3 mocy mniej - idealne rozwiązanie również do serwerów typu blade i cichych pecetów.

Procesor mobilny Banias (oficjalnie już obowiązująca nazwa to Pentium-M) Intela to zupełnie nowa architektura. Ma wydajność Pentium 4, a pobiera o 2/3 mocy mniej - idealne rozwiązanie również do serwerów typu blade i cichych pecetów.

Banias leży 13 km na wschód od Kiriat Szmona, nad rzeką, z której wypływa Jordan i która nosi tę samą nazwę. Od nazwy tej rzeki i znajdującego się tam rezerwatu przyrody wywodzi się nazwa przyszłego procesora mobilnego Intela. Sam procesor powstaje zresztą całkiem niedaleko - Intel Israel Development Center i jego szef Mooly Eden odpowiadają za projekt i wdrożenie procesora.

Banias ma się stać - dzięki takim technikom, jak Micro-Op Fusion, agresywne bramkowanie zegara czy rozszerzona technologia SpeedStep - prawdziwym cudem oszczędzania energii. Intel widzi ten procesor także w kategorii platformy, która obejmuje chipset i moduł sieci bezprzewodowych. Oficjalna nazwa tego trójkąta to Centrino.

Na platformie Centrino Intel próbuje rozwiązać problem, który przypomina kwadraturę koła - uzyskać wydajność taktowanego z większą częstotliwością procesora Pentium 4 przy znacznie mniejszym zużyciu energii. Sam Intel nazywa to "holistycznym podejściem do projektowania urządzeń przenośnych". Niniejszy raport przedstawia szczegóły dotyczące procesora Banias. Dodatkowo zgromadziliśmy znane już fakty dotyczące notebooków z procesorem Banias.

1. Rdzeń w szczegółach

U góry zdjęcia widoczny jest procesor Banias. Mooly Eden demonstrował na Microprocessor Forum 2002 procesor pracujący bez wentylatora.

U góry zdjęcia widoczny jest procesor Banias. Mooly Eden demonstrował na Microprocessor Forum 2002 procesor pracujący bez wentylatora.

Intel produkuje rdzeń Baniasa w technologii 0,13 µm. Jego 77 milionów tranzystorów zajmuje ok. 100 mm kw. Większość z nich będzie tworzyć pamięć cache L2, która ma mieć wielkość 1024 KB. Strukturę pamięci cache L2 wyposażono w ośmiokrotne śledzenie. Poszczególne komórki pamięci składają się z zaledwie czterech tranzystorów.

Architektura Baniasa obsługuje zestaw instrukcji SSE2 procesora Pentium 4. Wspólna z Pentium 4 jest także szyna, taktowana z częstotliwością 400 MHz (quad pumped). W ten sposób magistrala FSB Baniasa osiąga przepustowość 2,98 GB/s.

2. Micro-Op Fusion

W procesorze Banias Intel upraszcza skomplikowane zarządzanie Micro-Op w zarządcach procesów, wprowadzając technologię Micro-Op Fusion. Nowa technologia analizuje instrukcje w trakcie wykonywania programu. Jeżeli można zgrupować kilka operacji, są one przekształcane w jedną instrukcję. Połączone instrukcje rozdzielane są ponownie na poszczególne Micro-Ops dopiero w celu przetwarzania w równoległych jednostkach wykonawczych.

Dobra prognoza -zaawansowane przewidywanie rozgałęzień procesora Centrino ma zredukować fałszywe prognozy o 20 procent.

Dobra prognoza -zaawansowane przewidywanie rozgałęzień procesora Centrino ma zredukować fałszywe prognozy o 20 procent.

Taka procedura podnosi wydajność wykonywania instrukcji, ponieważ zarządca procesów ma do obsłużenia mniej wpisów. "Redukcja instrukcji" na odcinku poprzedzającym jednostki wykonawcze nie tylko jednak zwiększa wydajność, ale także zmniejsza zapotrzebowanie na energię zespołu zarządcy procesów. Dzięki Micro-Op Fusion Banias ma do przetworzenia w jednostkach wykonawczych o 10 procent Micro-Ops mniej. Współczynnik ten obliczono na podstawie symulacji, które Intel przeprowadził w trakcie projektowania architektury.

Aby jeszcze bardziej zmniejszyć liczbę Micro-Ops, Intel wbudował w architekturę Baniasa dedykowanego menedżera stosu (Dedicated Stack Manager). Instrukcje stosu push, pop, call i ret, stanowiące obliczenia wewnętrzne programu, wykonywane są w procesorze Banias przez specjalną jednostkę sprzętową. Procesor może dzięki temu realizować bez przerw zasadniczy program w jednostkach wykonawczych. Menedżer stosu obniża, według Intela, liczbę Micro-Ops o kolejne pięć procent, co powinno zwiększać wydajność.

3. Oszczędność energii dzięki lepszym prognozom

Jednostki wykonawcze współczesnych procesorów zajęte są przez ponad jedną czwartą czasu pracy powtarzaniem instrukcji spowodowanym przez błędne prognozy. Oznacza to nie tylko spadek wydajności, ale także większe zużycie energii. Z tego powodu Intel, projektując Banias, poświęcił bardzo dużo uwagi optymalizacji prognozowania.

Funkcja Advanced Branch Prediction procesora Banias analizuje wykonany dotychczas program i na tej podstawie przewiduje, jakie mogą być następne operacje i jakie dane będą potrzebne. W architekturze procesora Banias Intel zastosował połączenie trzech zasad prognozowania: bimodalnej, lokalnej i globalnej. W ten sposób liczba fałszywych prognoz ma być zredukowana o 20 procent. Wydajność procesora ma wzrosnąć dzięki Advanced Branch Prediction o pięć procent. Optymalizacja ma też przynieść oszczędność energii rzędu dwóch procent.

4. Agresywne bramkowanie zegara

Odem - chipset do układów pamięci DDR266-SDRAM może sterować zewnętrzną kartą grafiki AGP 4x.

Odem - chipset do układów pamięci DDR266-SDRAM może sterować zewnętrzną kartą grafiki AGP 4x.

W celu zaoszczędzenia energii Banias może całkowicie wyłączać obszary nieaktywne, które chwilowo nie są potrzebne do wykonywania instrukcji. Włączanie i wyłączanie poszczególnych bloków odbywa się w ciągu jednego cyklu zegara procesora.

Pamięć cache L2 w procesorze Banias dysponuje ośmiokrotnym śledzeniem. Każdą z ośmiu ścieżek pamięci cache Intel podzielił na cztery kwadranty. Za pomocą tak zwanego selektora kwadrantów Banias może "świadomie" wybierać jeden z 32 bloków. Niepotrzebne w danej chwili obszary pamięci cache można przełączyć w tryb oszczędzania energii. Dedykowana logika sprawdza i analizuje odwołania procesora do pamięci cache i lokalizuje w ten sposób obszary nieaktywne.

Intel nie zapomniał również o szynie procesora i zoptymalizował ją pod kątem niskiego zużycia energii. Zasilanie otrzymują tylko te fragmenty szyny, których procesor potrzebuje w danej chwili. Szczególnie dużo energii pobierają układy buforowe, które przekształcają napięcie szyny na napięcie potrzebne do zasilania układów pamięci. Architektura procesora Banias zasila bufory dynamicznie, w zależności od potrzeb, a nie stale.

5. Nowy wariant SpeedStep

Wraz z procesorem Banias Intel wprowadza trzecią wersję technologii oszczędzania energii SpeedStep. Poprzednie warianty rozróżniały tylko dwa stany procesora, w których mogła się zmieniać częstotliwość taktowania i napięcie rdzenia. SpeedStep II (oficjalnie Enhanced SpeedStep) procesorów Pentium III-M i Pentium 4-M może dynamicznie dostosowywać do obciążenia procesora napięcie rdzenia i częstotliwość taktowania, pozostające w stosunku współzależności.

W wypadku procesora Banias nowa technologia SpeedStep III (kryptonim) może zmieniać częstotliwość taktowania i napięcie w kilku etapach. Technologie LongRun Transmety i PowerNow! AMD już od dawna wykorzystują takie rozwiązanie.


Zobacz również