Trochę światła na udoskonalenia 'Penryna'

Intel planuje premierę procesorów z rodziny Penryn na ostatni kwartał bieżącego roku, zaraz po wejściu na rynek układów 'Barcelona' ze stajni AMD. Penryn to zbiorcza nazwa na wszystkie oparte o architekturę Core 2 procesory, które będą produkowane w technologii 45 nm, czyli czterordzeniowe Xeony o nazwie kodowej Harpertown, czterordzeniowe Core 2 Yorkfield i dwurdzeniowe Xeony i Core 2 nazwane Wolfdale.
Na pierwszy rzut oka Penryn wygląda jak zminiaturyzowana wersja ubiegłorocznego modelu Conroe. Intel wprowadził jednak zmiany w mikroarchitekturze, dzięki którym Penryn może się pochwalić zwiększoną wydajnością przy tej samej częstotliwości zegara.




Usprawnienia dotyczą między innymi technologii Wide Dynamic Execution, Advanced Smart Cache, Advanced Digital Media Boost oraz Intelligent Power Capability, które pierwszy raz pojawiły się w procesorach z rodzin Conroe i Merom.

Technologia Wide Dynamic Execution została rozwinięta o nowy algorytm dzielenia radix-16 oraz poprawione zdolności wirtualizacji. Dzięki nowemu algorytmowi dzielenia, Penryn może w jednym cyklu wykonać operację na czterech bitach dzielonej liczby, podczas gdy Conroe mógł operować jedynie na dwóch. W praktyce może to oznaczać dwukrotną poprawę wydajności. Usprawnienia w technologii Intel VT powodują za to 25-75% przyrost prędkości działania mechanizmów wirtualizacyjnych.

Procesory Penryn otrzymały szybszą i większą pamięć cache L2 - 6MB w przypadku modeli dwurdzeniowych i 12 MB w przypadku czterordzeniowych. Na tym jednak nie koniec zmian - Penryn korzysta z 24-drożnego cache'u asocjacyjnego, co jest sporym krokiem naprzód w porównaniu z 16-drożną pamięcią cache procesorów Conroe.

Kolejną nowością w jądrze Penryn jest wprowadzenie do technologii Advanced Digital Media Boost pakietu SSE4 - 47 nowych instrukcji mających na celu poprawę wydajności akceleratorów graficznych, przetwarzania elementów obrazu i przetwarzania potokowego. Intel twierdzi, że nowe procesory nawet dwukrotnie przyspieszają wykonywanie operacji związanych ze wspomaganiem grafiki. 14 z 47 nowych instrukcji zostało wprowadzonych wyłącznie w tym celu. 32 kolejne wspomagają proces automatycznego przekazywania obliczeń wektorowych do jednostek SIMD.

Intel liczy, że pakiet SSE4 pozwoli poprawić wydajność w takich zastosowaniach, jak kompresja i obróbka filmów oraz obrazów, wyszukiwanie klipów wideo, współpraca z niezintegrowanymi kartami graficznymi, oraz gry i obliczenia fizyczne. Razem z nowymi instrukcjami zadebiutuje Super Shuffle Engine - technologia pozwalająca na sprawniejsze pozycjonowanie i formatowanie argumentów operacji SSE, dzięki której, zdaniem Intela, szybkość wykonywania tychże operacji dwukrotnie wzrośnie.

Mobilne wersje procesorów Penryn będą też bardziej energooszczędne od poprzedników, głównie za sprawą nowego stanu głębokiego uśpienia (deep power down state). Polega on na obniżeniu napięcia w dużo większym stopniu niż w dotychczasowym najoszczędniejszym stanie C4 oraz wyłączeniu obu poziomów pamięci cache. Intel twierdzi, że stan głębokiego uśpienia znacząco wydłuża czas, przez jaki komputer może pozostawać w trybie czuwania.

Aby sprostać wymaganiom serwerów i stacji roboczych, procesory serii Harpertown zostały zaprojektowane tak, by można było w przyszłości przyspieszyć taktowanie szyny FSB. Pierwsze Xeony DP, MP i UP mają działać przy FSB 1333 MHz, ale ich architektura ma umożliwić bezproblemowe podniesienie taktowania szyny głównej do 1600 MHz. Xeony z rodziny Penryn będą miały trzy progi TDP - 50, 80 i 120 watów w przypadku czterordzeniowych modeli Harpertown i 40, 65 i 80 watów w przypadku dwurdzeniowych Wolfdale.

W porównaniu z obecnymi procesorami Core 2 i Core 2 Extreme, układy Penryn mają więcej kanałów oddawania ciepła. Czterordzeniowe modele Yorkfield w zależności od wersji mają współczynnik TDP na poziomie 95 albo 130 watów, podczas gdy wszystkie dwurdzeniowe Wolfdale zmieszczą się w 65 watach. Intel nie podał jeszcze ile ciepła będą oddawały modele do komputerów przenośnych.

Rodzina Penryn jest kontynuacją dotychczasowej strategii Intela polegającej na wprowadzaniu w dwuletnich cyklach nowego procesu produkcji, a następnie zupełnie nowej architektury. W kończącej właśnie żywot generacji najpierw w ostatnich seriach Pentium D i Xeonów DP pojawiła się technologia 65 nm, a następnie światło dzienne ujrzała wytwarzana z jej wykorzystaniem nowa architektura Conroe. Analogicznie, procesory Penryn są zminiaturyzowanymi wersjami układów Conroe, a przy okazji ich wyjścia na rynek zadebiutuje proces produkcyjny 45 nm.

Następcami Penrynów będą procesory wykorzystujące nową architekturę Nehalem opartą o proces 45 nm i technologię QuickPath, określaną wcześniej przez Intela jako „common-system interface”. Rodzina Nehalem ma wejść na rynek w 2008 roku, a jej pierwszymi przedstawicielami będą procesory Xeon przeznaczone do serwerów i stacji roboczych. Kolejnym krokiem w planach Intela jest miniaturyzacja jądra Nehalem, czego efektem będzie wykorzystujące technologię 32 nm jądro Westmere. Po Westmere na rynku ukaże się Sandy Bridge - nowa mikroarchitektura 32 nm.