Nehalem (mikroarhitektuur)

Nehalem on töönimi Inteli protsessorite mikroarhitektuurile, mis on järglaseks Core mikroarhitektuurile. Esimene protsessor, mis anti välja Nehalem arhitektuuriga, oli lauaarvutitele suunatud Core i7, mis väljastati novembris 2008. Sellele järgnesid mitmed Xeoni protsessorid ja Core i3 ning Core i5. Esialgsetel Nehalem-protsessoritel kasutatakse sama 45 nm tootmismeetodit mis Intel Core 2 Penrynil. 2007. aasta sügisel esitleti Inteli Arendajate Foorumil kahe Nehalem-protsessoriga tööjaama ja suur arv Nehalem süsteeme näidati juunis 2008 Computexil. Mikroarhitektuur on nimetatud Nehalemi linna järgi, mis asub USA läänerannikul Oregoni osariigis. Originaalis pidi see olema viimane versioon NetBursti mikroarhitektuurist. Kuid peale projekti hülgamist on antud töönimi olnud pikalt ringluses ja viitab praeguseks hoopiski teisele projektile, kuigi Nehalemil on siiski mõningaid ühiseid jooni NetBurstiga. Nehalem tüüpi mikroprotsessoritel on kõrgemad taktsagedused ja on rohkem energiasäästlikumad kui Penryn mikroprotsessorid. Tagasi on toodud hüperhargtöötlus koos 3. taseme vahemäluga, mis oli puudu enamikust Core'i tüüpi mikroprotsessoritest. Esimene arvuti, mis kasutas Nehalem tüüpi Xeoni protsessorit, oli Apple Mac Pro. Sellekohane teadaanne anti 3. märtsil 2009. Nehalem tüüpi Xeon EX protsessoreid suurematele serveritele oodati 2009 aasta neljandas kvartalis, kuid need lasti müüki aprillis 2010. Mobiilseid Nehalem tüüpi protsessoreid tutvustati septembris 2009. Erinevad allikad on toonud välja Nehalemi perekonna spetsifikatsioonid: Kaks, neli, kuus, kaheksa, kümme või kaksteist tuuma. 731 miljonit transistorit neljatuumalisel variandil Algsel väljalaskel 45 nm tootmisprotsessiga (32 nm variandid peagi järgnemas) Integreeritud mälukontroller toetab kahte või kolme mälukanalit DDR3 SDRAMi või nelja FB-DIMM2 kanalit. Integreeritud graafikaprotsessor Uus vahetu ühendus protsessorite vahel, Inteli QuickPath ühendus kallimates mudelites, asendab esisiini PCI Expressi ja otsese meedia liidese integreerimine kesktaseme protsessorite mudelitesse, asendades põhjasilda Samaaegne hargtöötlus (ingl. k. Simultaneous multithreading (SMT)) mitme tuuma poolt, mis võimaldab kahte lõimu tuuma kohta. Intel nimetab seda hüperhargtöötluseks. Samaaegset hargtöötlust ei esinenud tavakasutajate lauaarvutite Inteli protsessorites alates 2006 aastast Pentium 4st ja Pentium XEst. Intel tõi tagasi SMT Atom arhitektuuriga. Ühtsed (monoliitsed, st. kõik protsessori tuumad asuvad ühel vormil) nelja- ja kaheksatuumalised protsessorid. Järgnevad vahemälud: 32 KB L1-instruktsiooni ja 32 KB L1-andmevahemälu tuuma kohta. 256 KB L2-vahemälu tuuma kohta. 4–12 MB L3-vahemälu (2 MB/tuum) jagatud kõigi tuumade vahel 33% enam käigus olevaid mikrotoiminguid kui Conroe Teise taseme haruennustus ja teise taseme teisenduse kõrvalepõike puhver Komponentide moodulblokid nagu näiteks tuumad, mida saab lisada või eemaldada On esitletud, et Nahalem fokuseerib jõudlusele, mida näitab ka suurenenud tuumade arv. Võrreldes Penryniga on Nahalemil: 1,1× kuni 1,25× ühe tuuma jõudlus või 1,2× kuni 2× hargtöötluse jõudlus, sama võimsustaseme juures. 30% madalam voolutarve sama jõudluse juures. AnandTechi ülevaate järgi "on oodata 20–30% jõudluse kasvu Penryni ees koos 10% voolutarbe tõusuga." Tuuma kohta pakub Nehalem 15–20% jõudluse kasvu, võrreldes Penryniga. 2,93 GHz Nehalem Bloomfield süsteemi on kasutatud, et jooksutada 3DMark Vantage jõudlustesti, mis andis CPU tulemuseks 17,966 punkti. 2,66 GHz versioon sai tulemuseks 16,294. 2,4 GHz Core 2 Duo E6600 tulemuseks on 4,300 punkti. AnandTech testis Inteli QuickPath ühendust ("QPI", 4,8 GT/s variant) ja leidis, et kopeerimise ribalaius, kasutades triple-channel 1066 MHz DDR3-mälu, oli 12,0 GB/s. 3,0 GHz Core 2 Quad süsteem, kasutades dual-channel 1066 MHz DDR3-mälu, saadi tulemuseks 6.9 GB/s. Ülekiirendamine on võimalik Bloomfieldi protsessoritega ja X58 kiibistikuga. Lynnfieldi protsessor kasutab PCH-i eemaldades vajaduse põhjasilla kiibistiku järele. Nehalem protsessorid on esimesed, mis sisaldav SSE 4.2 SIMD instruktsioone, lisades 7 uut instruktsiooni SSE 4.1 komplekti, mis oli olemas Core 2 seerias. Nehalemi arhitektuur oluliselt vähendab atomaarse operatsiooni latentsusaega; vähendades seda 50% Westmere (endise nimega Nehalem-C) on 32 nm Nehalemi toorikkristalli plaadile antud nimetus. Esimesed Westmere-il põhinevad protsessorid lasti müüki 7. jaanuaril 2010 ja olid osaks Core i3, i5 ja kahetuumalise mobiilse Core i7 perekonnas. Westmere'i tunnused ja edusammud Nehalemist on järgmised: Standardine kuuetuumaline ja võimalik, et topelt sisemine kaheteisttuumaline protsessor. Bloomfieldi ja Gainestowni järglane on kuuetuumaline. Uus komplekt instruktsioone, mis annab üle kolme korra suurema krüpteerimise ja dekrüpteerimise kiiruse Arenenud Krüpteerimise Standardi (Advanced Encryption Standard – AES) protsessides võrreldes varasemaga. Toimetab seitse uut instruktsiooni, mida kasutab AES-i algoritm. Veel ka instruktsiooni nimetusega PCLMULQDQ, mis viib läbi "kanna-vähem" (carry-less) mitmekordistamist, mida kasutatakse krüptograafias. Need instruktsioonid lubavad protsessoril läbi viia riistvara-kiirendatud krüpteerimisi, mitte ainult andes kiiremaid tulemusi, vaid kaitstes ka tarkvaraliselt suunatud rünnakute vastu. AES-NI võib olla kaasa arvatud Westmere'i integreeritud graafikal. Integreeritud graafika, väljastatud samal ajal, kui protsessor. Täiendatud virtualisatsiooni latentsusaeg. Uus virtualiseerimise suutlikkus: "VMX Piiramatu töörežiimi tugi," mis lubab 16-bitist külalist. Tugi 1 GB suurustele "Suurtele Lehtedele" Iga kombinatsioon Nehalemi/Westmere'i protsessori plaadist ja pakendist omab eraldi töönime ja tootekoodi. Tüüpiliselt kasutatakse sama plaati üheprotsessoriliste (ingl. keeles uniprocessor UP) ja kaheprotsessoriliste (ingl. keeles dual-processor – DP) serverite jaoks, kuid kasutatakse ekstra QuickPathi linki protsessorite vahelises kommunikatsioonis DP serveri variandis. Nagu Core mikroarhitektuur, kasutab ka Nehalem nelja protsessoripakendit, ühte iga turuosa jaoks. "Kõrgema otsa" kiibid, kaheksa tuumaga, on saadaval ainult MP serveri osale, samas kui kõiki teisi kasutatakse vähemalt kahes eri pakendis. Westmere EX protsessori kohta pole siiani veel detaile avaldatud. Extreme klassi protsessoritel on lukustamata kordaja. Termo disain jõudluse (Thermal design power – TDP) väärtused sisaldavad ka graafikaprotsessorit (GPU). Kõigil protsessoritel on baassageduseks 133 MHz 45 nm Clarksfield Kõik on quad-core mudelid (8 lõime). Samuti omavad hüperhargtöötluse ja Turbo Boosti tehnoloogiaid. Toetatavad liidesed : DMI 2x DDR3-1333 PCIe 1 x16 / 2 x8 32 nm Arrandale Kasutatav siin: µPGA-988 või BGA-1288. Toetatavad liidesed : DMI PCIe 1 x16 Need tabelid toovad välja kõik siiamaani teadaolevad protsessorid Nehalem mikroarhitektuuriga. Märkused: Kõikidel variantidel on 64 KiB L1-vahemälu tuuma kohta ja 256 KiB L2-vahemälu tuuma kohta. 1 Kuigi on ainult üks mälukontroller ja sellel on ainult kolm kanalit, siis Intel ütleb, et Gainestowni protsessoritel on kuus mälukanalit. Gainestowni protsessorid omavad topelt QuickPath interconnection linki ja neil on eraldi mäluregistrid iga linki jaoks; tulemuseks on kuuekanaliline süsteem "Havendale" ja "Auburndale" variandid on tühistatud Lauaarvuti jaoks on "Gulftown" mõeldud, kui "Extreme Edition" CPU ja seega see eksisteerib koos "Bloobfield"-iga. Sellel on "Turbo Boost" ja sarnased taktsagedused Bloomfieldiga. Lynnfield ja Clarksfield võivad saada 32 nm siirde 2010 aasta keskel, sometime after Q2, samas Beckton läheb üle 32 nm 2010 aasta lõpus. 32 nm protsessoritel ei saa olema märgatavalt erinevad taktsagedused, võrreldes 45 nm protsessoritega. Clarkdale ja Arrandale sisaldavad 32 nm topelt-tuum protsessorit "Hillel" ja 45 nm integreeritud graafikaseadet "Ironlake", ja toetust vahetatavale graafikale. The lowest-power variant of Arrandale may have a 10 W CPU TDP, and a maximum clock speed of 1.6 GHz. "Bloomfield"-i järeltulijat ja sissekande taseme kiipi on samuti oodata 2010 aasta teises kvartalis. Nehalemi ja Westmere'i järeltulijaks on Sandy Bridge, mida tutvustati esmakordselt avalikult 2009. aastal. Sandy Bridgei järeltulijaks sai Haswell, mis toodi välja 2013, aastal. Intel Details Upcoming New Processor Generations, Intel Corporation, 28. märts 2007 Gruener, Wolfgang (10. august 2008), Nehalem = i7: Intel unveils new Core processor brand, TG Daily Hillis, Scott; John Wallace (21. mai 2008), Intel says Nehalem chips on track for '08 2nd half, Reuters, originaali arhiivikoopia seisuga 20. mai 2009, vaadatud 7. detsembril 2010 Lal Shimpi, Anand (18. september 2007), IDF 2007 – Day 1: Nehalem, Intel's GPUs, 32nm and More, AnandTech Roadmaps of AMD and Intel CPU in 2010, Extra Reading Material, 24. detsember 2009, originaali arhiivikoopia seisuga 10. november 2010, vaadatud 7. detsembril 2010 Ian, King (20. oktoober 2008), Intel's new faster chip right on AMD's heels, The Seattle Times Jones, George (9. veebruar 2008), IAMD vs Intel: The future of desktop CPUs, PC Advisor UK Crothers, Brooke (3. märts 2009), Apple beats Intel to Nehalem-EP chip launch[alaline kõdulink] Morgan, Timothy (10. veebruar 2009), Intel confirms Nehalem Xeons imminent Intel Unveils Plans for Six-Core Nehalem-EX – InternetNews.com Laird, Jeremy (19. september 2007), IDF: Not all Intel Nehalem CPUs single-die, Tech.co.uk Laird, Jeremy (19. juuli 2007), IDF: Intel reveals eight-core PC processor, TechRadar UK Lal Shimpi (17. märts 2008), Opening the Kimono: Intel Details Nehalem and Tempts with Larrabee, AnandTech {{citation}}: |author= ja |last= dubleerivad üksteist (juhend) Gelsinger, Patrick P. (17. märts 2008), "Intel Architecture Press Briefing" (PDF), Intel "Intel's dual teamed approached to micro-architecture development", PC Watch (Japanese), 29. jaanuar 2008{{citation}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link) Lal Shimpi, Anand (5. juuni 2008), The Nehalem Preview: Intel Does It Again, AnandTech Nguyen, Tuan (9. juuli 2008), 'Nehalem' 2.93 GHz Benches Revealed, Tom's Hardware, originaali arhiivikoopia seisuga 17. veebruar 2012, vaadatud 12. detsembril 2010 Intel Bloomfield 2.66 GHz: First Comprehensive Evaluation, techPowerUp!, 9. juuli 2008 Intel does it again, AnandTech, 5. juuni 2008 Botezatu, Bogdan (22. aprill 2008), Intel: No Overclocking for Mainstream Nehalems, Softpedia, originaali arhiivikoopia seisuga 18. jaanuar 2012, vaadatud 12. detsembril 2010 NO EXECUTE! Intel says no to 28nm, focuses on 22nm: Ivy Bridge/Haswell & Larrabee Smalley, Tim (19. september 2007), Westmere is Nehalem's successor, bit-tech.net Carry-Less Multiplication and Its Usage for Computing The GCM Mode – Intel Software Network, 11. aprill 2008, vaadatud 1.03.2009 Fuad Abazovic (16. september 2008), Westmere 32nm to improve Nehalem features, Fudzilla.com, vaadatud 1.03.2009[alaline kõdulink] AMD launches 12-core Opteron server chips, Intel counters with the 8-core Xeon 7500, engadedget.com, 31. märts 2010, vaadatud 31.03.2010 Nebojsa Novakovic (12. veebruar 2009), Intel's next bunch of fun CPUs moves to 2010, CNN International, originaali arhiivikoopia seisuga 4.03.2009, vaadatud 1.03.2009 Intel Xeon Processor 5500 Series Product brief, (Document Number: 321579-001US) (PDF), Intel, 1. aprill 2009, vaadatud 27.08.2010 Core i7 to make leap to Xeon in early 2009, Legacy.macnn.com, originaali arhiivikoopia seisuga 7.12.2008, vaadatud 24.11.2008 Fuad Abazovic (28. jaanuar 2009), Nehalem based Xeon comes Mar 29th, Fudzilla.com, vaadatud 28.01.2009[alaline kõdulink] Intel Xeon Processor 3500 Series, Intel, 1. aprill 2009, vaadatud 10.04.2009 Teglet, Traian (13. november 2008), Intel to Add New Nehalem Xeon Processor, softpedia, originaali arhiivikoopia seisuga 22.01.2009, vaadatud 13.11.2008 "Intel Core i7 Processor Extreme Datasheet, Volume 2, (Document Number: 320835-002)" (PDF). Intel. 1. november 2008. Vaadatud 24.03.2009. Worrel, Jon (9. veebruar 2009), Core i7 950 and 975 to replace 940 and 965, Fudzilla, vaadatud 10.02.2009[alaline kõdulink] Intel to launch new Core i7 960 and Celerons Intel Core i5-750, AnandTech, 17. juuni 2009 Intel Quietly Announces Core i5, Xtreview, 26. juuni 2009 Intel Xeon Processor 5000 SequenceTechnical Documents Intel Xeon Processor 5500 Series Datasheet Volume 2 (PDF), Intel, märts 2009, vaadatud 1.05.2009 Jansen, Ng (10. veebruar 2009), Intel Replaces "Havendale" and "Auburndale" With 32nm Die Shrinks, DailyTech, vaadatud 1.03.2009 Intel's Nehalem-EX: A Big Chip For Big Servers 【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】 ノートPCからMPサーバーまで投入されるIntelの「Sandy Bridge」 (Japanese){{citation}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link) Head to head: Intel's Nehalem EX and AMD's Magny Cours, originaali arhiivikoopia seisuga 15. august 2010, vaadatud 12. detsembril 2010 Intel pushes workhorse Xeons to six cores Intel Launches Its Most Secure Data Center Processor, originaali arhiivikoopia seisuga 29. september 2011, vaadatud 12. detsembril 2010 Intel Clarkdale Processor, XTREVIEW, 9. veebruar 2009, originaali arhiivikoopia seisuga 4.03.2009, vaadatud 1.03.2009 Ng, Jansen (10. veebruar 2009), "Gulftown" is the Flagship of 32nm "Westmere" Line, DailyTech, vaadatud 10.02.2009 Gulftown 32nm six-core is only an "Extreme Edition"[alaline kõdulink] Gulftown 32nm six core supports Turbo boost[alaline kõdulink] Ng, Jansen (10. veebruar 2009), Intel Aims for Efficiency With New Server Roadmap, DailyTech, originaali arhiivikoopia seisuga 13.02.2009, vaadatud 1.03.2009 Bell, Brandon (10. veebruar 2009), Intel CPU Roadmap 2009–2010, FS Media, Inc, originaali arhiivikoopia seisuga 20.08.2010, vaadatud 1.03.2009 CPU list, originaali arhiivikoopia seisuga 1. märts 2012, vaadatud 12. detsembril 2010 Arrandale to get to Ultra low voltage[alaline kõdulink] Update: Intel's First-Quarter Profits Soar The Intel Tick-Tock Model of Architecture & Silicon Cadence, Intel Corporation Doc Teraboule (8. aprill 2008), IDF 2008 Shanghaï – From Nehalem to Haswell (French), Canard PC, vaadatud 1.03.2009{{citation}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link) Inteli koduleht