Intel Autor: David Giner Rodríguez Actualización Intel Multi–cores 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

Intel

Autor: David Giner Rodríguez

Actualización Intel Multi–cores

5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

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Introducción Arquitectura Prestaciones Futuro Conclusiones Referencias


Índice

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Los procesadores iban siguiendo la Ley de Moore en cuanto a su desarrollo. Cada 2 años se duplicaba la densidad de integración en un chip. Esto quiere decir que sus prestaciones se duplicaban cada 18 meses.


1. Introducción


La Ley de Moore también implicaba un aumento del consumo. Prácticamente crecía al mismo ritmo que la densidad de integración.

1. Introducción

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Los diseñadores se enfrentaban a un serio problema: la disipación de calor en el chip. De seguir incrementándose en la misma proporción que en el pasado, la tecnología se estancaría debido a este contratiempo.

1. Introducción

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Idea: en vez de continuar aumentando la frecuencia de reloj en un solo núcleo, utilizar una arquitectura multi–núcleo. De esta forma se pueden incrementar las prestaciones de los procesadores y, a la vez, “controlar” y reducir el consumo y la densidad de potencia.

Roadmap seguido por “Intel”:1. Lanzamiento comercial del procesador de doble núcleo a

mediados de 2005.2. Llegada al mercado del procesador de cuádruple núcleo a

finales de 2006.3. Lanzamiento del pseudo–procesador de ocho núcleos en

el primer trimestre de 2008. Nombre en clave Skulltrail.4. Procesador cuádruple real, optimizando toda la estructura

de buses e interconexiones a finales de 2008.


1. Introducción

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Hay que distinguir entre los dos planteamientos de “Intel”:

1. Multi–núcleo “ficticio”:i. Varios núcleos, un dado (Pentium D= 2x Pentium

4).ii. Varios dados, un encapsulado (Core 2 Quad = 2x

Core 2 Duo).

2. Multi–núcleo “real” ––> varios núcleos independientes integrados en un solo dado, estructura optimizada (Core 2 Duo).

2. Arquitectura

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Primera arquitectura propuesta: Pentium D (derivada de Pentium 4). Variantes: Smithfield y Presler. Smithfield:

i. Tecnología de fabricación de 90 nm.ii. Comercializado a mediados de 2005.iii. 2 núcleos Prescott en un solo dado.

Presler:i. Tecnología de 65 nm.ii. Comercializado a mediados de 2006.iii. 2 núcleos Cedar–Mill en un solo dado.

2. Arquitectura


Segunda arquitectura propuesta: Intel Core Microarchitecture (nueva). Variantes: Core 2 Duo y Core 2 Quad. Conroe y Allendale (familia Core 2 Duo):

i. Tecnología de 65 nm.ii. Comercializado a mediados de 2006.iii. Doble núcleo real.

Kentsfield (familia Core 2 Quad):i. Tecnología de 65 nm.ii. Comercializados a finales de 2006.iii. 2x núcleos Conroe en un encapsulado.

2. Arquitectura


Tercera arquitectura propuesta: Penryn (derivada de “Intel Core Microarchitecture”). Variantes: Core 2 Duo y Core 2 Quad. Wolfdale y Yorkfield (familias Core 2 Duo y Core 2

Quad, respectivamente):i. Tecnología de fabricación de 45 nm.ii. Comercialización a finales de 2007 (Yorkfield) y principios

de 2008 (Wolfdale).iii. Doble núcleo real (Wolfdale) y 2x Wolfdale en un

encapsulado (Yorkfield).

2. Arquitectura


2. Arquitectura


Dual core de 45nm (Wolfdale)

Quad core de 45nm(Yorkfield)

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Cuarta arquitectura propuesta “Nehalem”(recientemente lanzado al mercado), se trata de un procesador real de cuatro núcleos:i. Una escalabilidad dinámica.ii. “Hyper-Threading Techonology”: un soporte de 2-8

núcleos pudiendo llegar a más de 16. Permite aplicaciones de alto rendimiento dentro del flujo principal en 2-16 hilos optimizados para esta nueva generación de arquitecturas de procesadores multi-núcleos.

iii. “Intel Turbo-Boost Technology”iv. “QuickPath”: Memoria escalable compartida, caracteriza

para procesador controladores de memoria integrados e interconexiones punto a punto de alta velocidad.

v. Caches compartidas multinivel

2. Arquitectura


Bloomfield/Lynnfield: Familias de “Nehalem”:i. Bloomfield: primeros en comercializarse, son los de la familia

“i7”. Frecuencias de reloj 2.66,2.93 y 3.20 GHz.

ii. Lynnfield: Serían los segundos en comercializarse y vendrían a ser la gama media, todavía no se encuentran en el mercado.

2. Arquitectura


2. Arquitectura


Siguiente arquitectura: “Westmere” -> Derivada de la “Nehalem”

i. Tecnología de fabricación de 32nm.ii. Comercialización en 2009.iii. Principales mejoras respecto a ”Nehalem”:

1. Procesador de 6 cores2. Un nuevo juego de instrucciones que

aumentará por tres la tasa de encriptación y de decodificación.

3. Mejora la latencia de virtualización.

2. Arquitectura


Futuras arquitecturas: “Sandy Bridge” entre 2009 y 2010i. Tecnología de fabricación de 32nm.ii. Arquitectura completamente nueva.iii. Podrían ser los primeros 8 núcleos realesiv. Se centrará su arquitectura en:

1. Eficiencia de energía2. Frecuencias de reloj poco superiores.3. Nuevo sistema de interconexión.4. Nuevo juego de instrucciones de vectores5. Aumento del datapath de 128 a 256 bits.

Futuras arquitecturas: “Haswell”:i. Tecnología de fabricación de 22 nm.ii. Comercialización en 2012.iii. Diseño nuevo de la caché.iv. revolucionarios sistemas de ahorro de energíav. Nuevos juegos de instrucciones.

2. Arquitectura


2. Arquitectura


Procesadores de “Intel”

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2. Arquitectura


3. Prestaciones


SPEC CFP2006

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Procesador Chips Núcleos Threads CPU MHz

Intel Core i7-965 Extreme Edition 1 4 8 3200

Intel Core i7-940 1 4 8 2933

Intel Core i7-920 1 4 8 2667

Intel Core 2 Extreme QX9770 1 4 4 3200

Intel Core 2 Quad Q9650 1 4 4 3000

Intel Core 2 Duo E8600 1 2 2 3333

3. Prestaciones


Entre las diferentes aplicaciones que hay, hemos querido explicar las siguientes, debido a su importancia y coste computacional:

bwaves: simula numérica ráfagas de ondas en 3 dimensiones a través de un fluido.gamess: Realiza un amplio rango de operaciones de cálculo de química cuántica.milc: Ejecuta cálculos sobre teoría quántica y la consistencia de la materia zeusmp: Crea la solución de un problema físico en 3 dimensiones de una ráfaga de ondas dentro de un campo magnético.cactusADM: Resuelve las ecuaciones de la evolución de Einstein. Es un conjunto de 10 parejas de ecuaciones diferenciales parciales no lineales.GemsFDTD: Soluciona las ecuaciones de Maxwell en 3-D en el dominio del tiempo del método de las diferencias finitas.Sphinx3: Programa que realiza reconocimientos de voz.

SPEC CFP2006

3. Prestaciones


SPEC CFP2006

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3. Prestaciones


Fritz 11 (kilo nodos/s)

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3. Prestaciones


Filtro Photoshop CS3 (seg.)

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3. Prestaciones


PcMark – Memory Suite (puntos)

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3. Prestaciones


Powerpoint a PDF (seg.)

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3. Prestaciones


Crisis demo (fps)

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3. Prestaciones


Sandra 2008 – Floating Point

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En septiembre de 2006 el consejero delegado de “Intel”, Paul Otellini, presentó un prototipo de procesador de 80 núcleos. Esperan que para 2011 se comercialicen los primeros modelos. En la foto, sostiene la oblea de 300 mm con los prototipos.

“Intel” tiene previsto implementar la tecnología de 32 nm en 2009 y la de 22 nm en 2011.

4. Futuro

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5. Conclusiones


“Intel” reduce el tiempo a mercado de sus productos. Esto se traduce en: ↓ investigación + ↓ tecnología + ↓ gastos. Opta por la solución tecnológica fácil al principio, pasado un tiempo, la mejora: Ej. Pentium D ––> Core 2 Duo.

A día de hoy ya ofrece un núcleo cuádruple real, que son los de la estructura “Nehalem”, el siguiente paso será unir 2 “cores i7” para formar uno de 8 cores antes de aplicar la nueva arquitectura Solución + barata

Contrariamente a lo que pueda parecer, en la gran mayoría de las aplicaciones las prestaciones de la tecnología nueva no duplican las de la anterior. Ej. Core 2 Quad ≠ 2x Core 2 Duo.

Las aplicaciones deben estar preparadas para aprovechar al máximo las prestaciones de las nuevas arquitecturas. Desgraciadamente, en este sentido, el software va un paso por detrás del hardware.

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Apuntes y documentación de la asignatura “Microprocesadores para

comunicaciones”

www.intel.com

www.spec.org

www.theinquirer.es

www.tomshardware.com

www.hothardware.com

www.wikipedia.org

techfreep.com/intel-80-cores-by-2011.htm

www.trustedreviews.com/cpu-memory/review/2007/03/30/Intel-Processor-

Roadmap-Penryn-Nehalem-and-the-Future/p3

http://www.hexus.net/content/item.php?item=6184&page=25º IT – Microprocesadores para comunicaciones

6. Referencias

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