Intel Core 2 Duo - piekielnie mocne uderzenie

Ponad pięć lat trzeba było czekać na zmianę nietrafionej architektury NetBurst, która zadebiutowała wraz z premierą Pentium 4 w 2000 roku. Dzisiaj odbywa się "prasowa" premiera nowych procesorów, a w sprzedaży układy Intel Core 2 Duo pojawią się oficjalnie 27 lipca. Modele te wykonane w nowej mikroarchitekturze wyznaczają nowy poziom wydajności i oszczędzania energii. Działają o 40 % szybciej niż modele Pentium D i są od nich o 40 % oszczędniejsze jeśli chodzi o zużycie energii. Już dzisiaj w testach dwa nowe układy - Intel Core 2 Duo E6700 oraz X6800. Jako jedyni w Polsce sprawdziliśmy jak oba układy sprawują się w środowisku 64-bitowym.

Next Generation Micro-Architecture (NGA) to połączenie i znaczne rozwinięcie najlepszych cech procesorów Pentium III i Pentium 4. Wprowadzono wiele zmian, które mają zwiększyć efektywność działania modeli dwu- i w przyszłości czterordzeniowych. W fazie opracowywania nowej architektury projektanci z Izraela, którym powierzono to zadanie, analizowali nie tylko jej wydajność, ale i energooszczędność. W rezultacie wybrali rozwiązania, dzięki którym Intel Core 2 Duo okazuje się znacznie szybszy od poprzedników, a w większości zastosowań wygrywa z procesorami konkurencji.

Sprytna architektura

Jak to osiągnięto? Zastosowano dość krótki potok wykonawczy, który składa się z 14, a nie 31 etapów, jak w Pentium 4. Obniżyło to maksymalną częstotliwość pracy i ograniczyło zużycie energii, a procesor się nie przegrzewa. Ponieważ jego wydajność zależy od liczby instrukcji wykonywanych w każdym takcie zegara sterującego i od częstotliwości, bardzo skuteczne okazało się zastosowanie czwartej jednostki wykonawczej.

Aby została wykorzystana, należało zastosować układ niekolejnych pobrań z pamięci (Memory Disambiguation), dzięki czemu dane do przetwarzania są w pamięci podręcznej i na czas trafią do potoku wykonawczego. Poważną modyfikacją jest wykonywanie wszystkich instrukcji SSE i SSE2 w jednym takcie zegara, zamiast w dwóch. Wobec braku zintegrowanego kontrolera pamięci bardzo istotną funkcję pełni współdzielona przez rdzenie pamięć podręczna drugiego poziomu. W zależności od wykonywanej aplikacji może być w całości przydzielona jednemu rdzeniowi lub w dowolnych proporcjach obu. Pamięć ta połączona jest z rdzeniami 256-bitową szyną danych, co pozwala jednocześnie przesłać 4 bajty danych.

W tańszych procesorach Core 2 Duo E6400 (2,13 GHz) i E6300 (1,86 GHz) pamięć cache L2 będzie wielkości 2 MB. W szybszych wersjach procesorów: Core 2 Due Extreme X6800 (2,93 GHz), Core 2 Duo E6700 (2,66 GHz) oraz Core 2 duo E6600 (2,4 GHz) ma wielkość 4 MB. Pamięć podręczna o wielkości 4 MB składa się z około 270 milionów tranzystorów co stanowi ponad 90 procent łącznej liczby tranzystorów w układzie. Jednak dla kosztów wytwarzania układów istotniejsze jest to, że cache zajmuje jedynie około połowy powierzchni struktury krzemowej, która przy produkcji w procesie technologicznym 65 nm zajmuje jedynie 143 mm2.

W uzyskaniu dużej wydajności przez nowe procesory pomagają także inne usprawnienia. Pamięć podręczna L1 procesorów przechowuje instrukcje w postaci wstępnie zdekodowanej. Bufory dla pobieranych danych są większe, więc mogą przechowywać więcej informacji. Instrukcje x86 rozkładane są na tzw. makro operacje, dzięki czemu mogą być łączone w celu lepszego wykorzystania przepustowości połączeń. Przykładem takiego połączenia jest para Cmp+Jmp (porównaj i skocz), która bardzo często występuje w kodzie programów.

Bardzo istotną modyfikacją jest wprowadzenie układu śledzącego wskaźnik stosu (Extender Stack Pointer). Wszelkie obliczenia na tym rejestrze adresowym nie zajmują jednostek obliczeniowych procesora, a jednocześnie odpowiedni adres jest dostępny zawsze wtedy, gdy jest potrzebny bez konieczności oczekiwania na wyliczenie go.

Zielone procesory - nie mylić z AMD :)

Intel Core 2 Duo -  piekielnie mocne uderzenie

Intel Core 2 Duo tak jak Pentium D wyposażony jest w podstawkę LGA775

Nowe procesory Intela oferują o 40 procent lepszą wydajność przy 40 procent mniejszym zużyciu prądu w porównaniu do procesorów Intela poprzedniej generacji (Pentium D 9xx). Stało się to możliwe dzięki wielu czynnikom.

Niższa częstotliwość pracy to jedna z przyczyn oszczędności energii. Inżynierowie Intela stwierdzili, że praca przy częstotliwości 1,6 GHz będzie w zupełności wystarczająca do działania komputera w edytorach tekstów, czy przy przeglądaniu Internetu. W efekcie - niezależnie od ustawionego schematu zasilania w Windows, procesory spowolnione są do 1,6 GHz. Oczywiście włączenie zadania, które obciąża procesor powoduje, że niemal natychmiast częstotliwość pracy wzrasta do wartości maksymalnej.

Drugi sposób oszczędzania energii, to zapożyczona z procesorów do komputerów przenośnych architektura pozwalająca na wyłączanie poszczególnych bloków funkcjonalnych procesora, gdy nie są one wykorzystywane. Wśród nowości rodziny Core 2 Duo jest możliwość wyłączania fragmentów szyny danych. Jest to o tyle istotne, że szyna ta jest dostosowana do wydajnego wykonywania najdłuższych instrukcji (nawet 15-bajtowych), jednak zdecydowana większość instrukcji w kodzie programów jest znacznie krótsza (3-6 bajtowa).