Pokročilé architektury počítačů

Pokročilé architektury počítačů referát Intel Core 2 Quad Martin Samek SAM094

Abstrakt Text se bude zabývat procesorem Core 2 Quad firmy Intel. Text bude rozdělen do dvou hlavních částí, kde první část se bude zabývat čistě řadou procesorů Core 2 ze kterého Core 2 Quad vychází. Druhá část se bude již zabývat jen procesorem Core 2 Quad. Zejména pak jeho jádry Kentsfield a Yorkfield.

Obsah Intel Core 2... 4 Procesory Core 2 obsahují dále tyto technologie:... 5 64 bitová instrukční sada... 5 Virtualizační technologie... 5 XD bit (NX bit)... 5 Trusted Execution Technology... 5 SpeedStep... 6 Digital Media Boost... 6 Advanced Intel Smart Cache... 6 Procesory Intel Core 2 Quad... 7 Souhrnný seznam Core 2 Quad procesorů... 7 Jádro Kentsfield... 8 Jádro Kentsfield XE... 8 Jádro Yorkfield... 8 Jádro Yorkfield XE... 9 Core 2 Quad MCM... 9

Intel Core 2 Značka Core 2 byla představena v červenci 2006. Core 2 je označení osmé generace mikroprocesorů firmy Intel. Využívá se v ní nové architektury Core, která nahrazuje technologii NetBurst, na které se zakládaly procesory od roku 2000. Architektura Intel Core vychází sama o sobě ze stejného základu jako Pentium II, Pentium III a Pentium M, tj. z architektury Pentium Pro. V procesorech stavěných na architektuře NetBurst (např. Pentium 4, Pentium D) byla předností možnost přetaktování, kdežto technologie Core 2 klade důraz na kapacitu vyrovnávací paměti (cache) a výkon na instrukci. Velkou výhodou nové architektury je také nižší odběr elektrického proudu a tudíž i menší zahřívání. Core architektura pracuje obecně s nižší taktovací frekvencí, ale naopak s vyšší efektivitou. Mnohem efektivněji využívá dekódovací fáze, výkonné jednotky, paměti cache a sběrnice, to vše s daleko nižší spotřebou el. energie a s vyšším výpočetním výkonem. Obr.1 procesor Core 2 Duo Obr.2 patice socket 775 Název Core 2 Duo označuje procesory se dvěma jádry (modelové označení začíná písmenem E ), čtyřjádrové varianty pak nesou označení Core 2 Quad (modelové označení začíná písmenem Q ). Extreme varianty (které se liší od běžných procesorů především odemčeným násobičem) jsou pak značeny názvem Core 2 Extreme a jejich modelové označení začíná písmenem X, popřípadě QX u čtyřjádrových variant. Procesory Intel Core 2 používají patici Socket 775 (kromě QX9775, určeném do patice Socket 771). Patice Socket 775 se liší od starší Socket 478 kromě počtu pinů především tím, že procesor je nyní vybaven pouze kontaktními ploškami a odpružené piny nese základní deska. To přispívá především k nižším výrobním nákladům procesorů, snadnější manipulaci s nimi a vyšší spolehlivosti patice. Navíc je celý Socket 775 (kromě plastového rámečku kolem procesoru) v celokovovém provedení, což se odrazí na lepším odvodu tepla do chladiče.

Procesory Core 2 obsahují dále tyto technologie: 64 bitová instrukční sada Virtualizační technologie pro IA-32 - Vanderpool XD bit (znemožnění spuštění kódu v úseku paměti, kde je povolený zápis) Trusted Execution Technology (kromě jader Wolfdale-3M a a Yorkfield XE) Vylepšená technologie SpeedStep ( EIST, dynamická změna taktu procesoru) Digital Media Boost Advanced Intel Smart Cache 64 bitová instrukční sada Jedná se o instrukční sadu x86-64 jejíž specifikace byla navržena společnosti AMD, která je poté přejmenovala na AMD64. Společnost Intel ji ve svých procesorech implementovala pod názvem Intel 64(dříve EM64T nebo IA-32e). Na procesorech x86-64 mohou běžet jak 64bitové programy, tak i 32bitové a 16bitové programy. Virtualizační technologie Virtualizační technologie pro IA-32 (VT-x), dříve "Vanderpool", je Intelovská technologie pro virtualizaci na platformě IA-32, kde IA-32 (Intel Architecture, 32-bit) je označení architektury procesorů. Firma Intel s tímto názvem přišla až při přípravě architektury IA-64, dříve se používalo označení i386. Jedna se o architekturu 32bitovou, registrovou, s CISCovou instrukční sadou. XD bit (NX bit) Je vlastnost, která umožňuje rozlišit části operační paměti, které obsahují proveditelný kód programu od těch, které obsahují nespustitelná data. Taková schopnost zvyšuje bezpečnost těchto systémů proti útokům. XD bit je bit v hlavičce každé stránky, pomocí kterého může operační systém zvolit, zda je dovoleno provádět obsah této stránky jako kód. Pokud se program pokusí provádět kód ze stránky s nastaveným XD bitem, dojde k výjimce, která má obvykle za následek ukončení odpovídajícího procesu. Trusted Execution Technology Trusted Execution Technology (TET or TXT), dříve též známá jako technologie LaGrande Technology je jedna z klíčových komponent tzv."safer computing". Jedná se o iniciativu Intel pro lepší zabezpečení běžících programů. TXT je HW vyjímka, která by měla poskytnout uživatelům a organizacím vyšší úroveň důvěry při přistupování, úpravě, či vytváření citlivých dat a kódů.

SpeedStep SpeedStep je soubor technologií, které umožňují snížení taktu procesoru a tím i zmenšení odběru energie při jeho nedostatečném vytížení spuštěnými programy. Digital Media Boost Technologie Intel Digital Media Boost procesoru Intel Core Duo zajišťuje vyšší výpočetní výkon s plovoucí desetinnou čárkou, důležitý zvláště u aplikací, jako jsou CAD nástroje, 3D a 2D modelování, střih videa, digitální hudba, digitální fotografie a hry. Špičková podpora technologie Vivid zajišťuje unikátní podporu grafického výkonu v HD kvalitě, což lze dokonale využít při přehrávání filmů. Advanced Intel Smart Cache Systém Advanced Intel Smart Cache umožňuje konstrukci chytřejší, efektivnější vyrovnávací paměti a sběrnice, které zvyšují výkon, rychlost odezvy a úspory energie.

Procesory Intel Core 2 Quad Unikátní čtyřjádrový procesor Intel Core 2 Quad je exkluzivní procesor, který přináší revoluční výkon s optimálním využitím dvou dvoujádrových procesorů Intel Core 2 Duo. Díky tomu můžete v domácím počítači vytvořit ekvivalent čtyřprocesorového serveru, který Vám umožní souběžně provozovat několik náročných aplikací, jako jsou například profesionální výpočetní aplikace, vědecké výpočty či různé simulace a na pozadí přitom mohou běžet zabezpečovací a antivirové programy. Lze tak dosáhnou maximálního výkonu a škálovatelnosti při nesrovnatelně nižších nákladech oproti pořízení drahé základní serverové desky a více procesorů.. Procesor je vyráběn technologií 65(45) nanometrů, což také přináší zmenšení rozměrů čipu a snížení tepelného vyzařování a spotřeby Obr.3 Procesor Intel Core 2 Quad Extréme Souhrnný seznam Core 2 Quad procesorů Model Frekvence FSB Násobič L2 Cache TDP Tech.výr. Jádro Q6600 2400 MHz 266 MHz 9 2 4 MB 95 W 65nm Kentsfield Q6700 2667 MHz 266 MHz 10 2 4 MB 95 W 65nm Kentsfield QX6700 2667 MHz 266 MHz 10 2 4 MB 130 W 65nm Kentsfield XE QX6800 2933 MHz 266 MHz 11 2 4 MB 130 W 65nm Kentsfield XE QX6850 3000 MHz 333 MHz 9 2 4 MB 130 W 65nm Kentsfield XE Q9300 2500 MHz 333 MHz 7,5 2 3 MB 95 W 45nm Yorkfield Q9450 2667 MHz 333 MHz 8 2 6 MB 95 W 45nm Yorkfield Q9550 2833 MHz 333 MHz 8,5 2 6 MB 95 W 45nm Yorkfield QX9650 3000 MHz 333 MHz 9 2 6 MB 130 W 45nm Yorkfield XE QX9770 3000 MHz 400 MHz 8 2 6 MB 136 W 45nm Yorkfield XE QX9775 3200 MHz 400 MHz 8 2 6 MB 150 W 45nm Yorkfield XE Pozn.: TDP z anglického Thermal Design Power, v překladu možno Navržený tepelný výkon. Tato hodnota představuje nejvyšší možný tepelný výkon, který musí chlazení počítače (CPU, GPU či jiné součástky) umět odvést.

Jádro Kentsfield Jádro Kentsfield byly představeno 2.listopadu 2006 a bylo prvním čtyřjádrovým desktop procesorem společnosti Intel pod značkou Core 2. Nejvýkonnějším modelem byl procesor Core 2 Extreme označný QX6xx0, zatímco mainstreamové procesory byly označny Q6xx0. Všechny procesory s jádrem Kentsfield měly 4 MB L2 cache. Nejnižší mainstreamový procesor Core 2 Quad Q6600, s frekvencí 2.4 GHz, byl vypuštěn do prodeje 8. ledna 2007 za zaváděcí cenu US$851. Jádro Kentsfield se skládá ze dvou silikonových čipů v jednom modulu(multi-chip Module), kde každý je ekvivalentem čipu Intel Core 2 Duo. Toto řešení se projevilo v nižší ceně, ale větším sdílení šířky pásma z každého procesoru do northbridge, než kdyby jádra byla uložena v samostatných socketech, jako například AMD Quad FX. také, jak můžeme očekávat z dvou čipové MCM konfigurace, maximální spotřeba (TDP) Kentsfieldu (QX6800-130 W, QX6700-130 W, Q6600-95 W) je asi dvojnásobná oproti Core 2 Duo na podobné frekvenci. Z vicejádrového Kentsfieldu nejvíce těží aplikace, které mohou být jednoduš rozděleny do několika malých paralelně běžících vláken(zpracování audia a videa, datová komprese, 3D rendering, ray-traycing apod.). Například moderní multi-thread hry jako Crysis, či Gears of War, které musí vykonávat několik souběžných úloh najednou jako AI, audio, zpracování fyziky apod. těží z výhod core-quad. Jádro Kentsfield XE První jádro Kentsfield XE se jmenovalo Core 2 Extreme QX6700 s frekvencí 2,67 GHz, bylo představeno 2. listopadu 2006 s počáteční cenou US$999.Oproti klasickému jádru Kentsfield měly procesory s jádrem Kentsfield XE odemčený násobič. Core 2 Extreme QX6800 s frekvencí 2,93GHz bylo představeno 8. května 2007 s počáteční cenou US$1,199. Nejvýšší možný tepelný výkon je 130 W TDP. Core 2 Extreme QX6850 s frekvencí 3.0 GHz byl představen 22. července 2007 s cenou US$999. Obsahoval rychlejší 1333 MT/s FSB. Jádro Yorkfield Yorkfield (kódové jméno pro sérii procesorů Q9000) obsahuje dvoučipový quad-core s dvěma sjednocenýma 6MB L2 cache pamětma. Pozdější verze měly dvě 3MB L2 cache paměti z důvodu snížení ceny. Yorkfield byl vypuštěn v březnu 2008 ve verzi Q9300 a Q9450. Původní plán vypuštění byl ale už v lednu, ale byl pozdržen. Yorkfield obsahuje 1333 MT/s FSB a frekvenci 3 GHz. Využívá SSE4.1 instrukční sadu, má 820 milionu tranzistorů na 2x107 mm² čipu.

Jádro Yorkfield XE V listopadu 2007 byl vypuštěn první Yorkfield XE procesor, Core 2 Extreme QX9650. Je to první desktop procesor od Intelu, u kterého byla použita 45nm výrobní technologie. Core 2 Quad MCM Integrated Heat Spreader(IHS): tzv. kovový rozvaděč tepla. Má za úkol rozvádět teplo ze silikonových čipů a tím je chránit. IHS slouží ke kontaktu s chladičem a poskytuje mu dostatečnou plochu k dostatečnému chlazení. Silicon chips(dies): dva čipy uvnitř procesoru Intel Core 2 Extreme jsou velké 143 mm^2 a každý obsahuje 291 millionů tranzistorů, kde každý má rovněž 4MB ASCache(advanced smart cache) pozn. Q6xx0. Substrate: čipy jsou montovány na podklad, který je následně uložen na základní desku do socket 775.