Μικροαρχιτεκτονική Nehalem

Ο όρος μικροαρχιτεκτονική Nehalem αποτελεί την κωδική ονομασία της μικροαρχιτεκτονικής επεξεργαστών για Η/Υ της Intel, η οποία αντικατέστησε τη μικροαρχιτεκτονική Core. Οι επεξεργαστές Nehalem κατασκευάζονται με τη λιθογραφική μέθοδο ολοκλήρωσης των 45 nm. Η πρώτη σειρά επεξεργαστών αρχιτεκτονικής Nehalem που κυκλοφόρησε ήταν η σειρά Core i7, τον Νοέμβριο του 2008.

Η μικροαρχιτεκτονική Nehalem αποτελεί μια εντελώς νέα αρχιτεκτονική σχεδίαση για επεξεργαστές, ωστόσο διατηρεί ορισμένα κοινά σημεία με την παλαιότερη Netburst. Οι επεξεργαστές της γενιάς Nehalem διαθέτουν μεγαλύτερο εργοστασιακό χρονισμό ρολογιού και είναι λιγότερο ενεργοβόροι από τη γενιά επεξεργαστών Penryn. Η τεχνολογία Hyper-threading (υπερνημάτωση) επιστρέφει σε αυτή τη γενιά επεξεργαστών ενώ καινοτόμο χαρακτηριστικό αποτελεί η ενσωμάτωση κρυφής μνήμης 3ου επιπέδου (L3 cache). Η μικροαρχιτεκτονική Nehalem αντικαταστάθηκε από τη μικροαρχιτεκτονική Sandy Bridge, τον Ιανουάριο του 2011.

Τεχνολογικές καινοτομίες 
 Επανενσωμάτωση της τεχνολογίας Hyper-threading.
 Ενσωμάτωση κρυφής μνήμης 3ου επιπέδου (L3 cache) μεγέθους από 4 έως 12 ΜΒ, ανάλογα με το μοντέλο.
 Ενδογενή υποστήριξη 4 και 8 πυρήνων επεξεργασίας.
 Αντικατάσταση του διαύλου FSB με τον δίαυλο QPI.
 Μέγεθος κρυφής μνήμης 1ου επιπέδου 64 ΚΒ/πυρήνα και 2ου επιπέδου, 256 KB/πυρήνα.
 Ενσωμάτωση του ελέγχου των διαύλων PCI Express και DMI μέσα στον επεξεργαστή. Εξάλειψη του northbridge.
 Ενσωμάτωση του ελεγκτή μνήμης μέσα στον επεξεργαστή. Υποστήριξη 2 ή 3 καναλιών μνήμης RAM DDR3 ή 4 καναλιών μνήμης FB-DIMM2.
 2ης γενιάς τεχνολογία Intel Virtualization.

Απόδοση και βελτίωση κατανάλωσης 
Ο κύριος στόχος των επεξεργαστών Nehalem ήταν πρωτίστως η επίτευξη υψηλών επιδόσεων, κάτι που δικαιολογεί το αυξημένο μέγεθος του πυρήνα. Σε σύγκριση με τους Penryn, οι Nehalem:
 παρουσιάζουν βελτίωση στην απόδοση των απλών εφαρμογών κατά 10-25% και 20-100% βελτίωση απόδοσης στις πολυνηματικές εφαρμογές με την ίδια κατανάλωση ρεύματος.
 καταναλώνουν 30% λιγότερη ενέργεια για την ίδια απόδοση.
 παρουσιάζουν αύξηση στην απόδοση πυρήνα-με-πυρήνα, κατά 15-20%.

Ο υπερχρονισμός είναι εφικτός με τη σειρά επεξεργαστών Bloomfield και το τσίπσετ X58. Οι επεξεργαστές Lynnfield ενσωματώνουν το PCH, το οποίο εξαλείφει πλήρως την παρουσία του northbridge ως ξεχωριστού τσιπ.

Οι Nehalem ενσωματώνουν επίσης το αρχιτεκτονικό σύνολο εντολών SSE 4.2, το οποίο προσθέτει 7 νέες εντολές στο σύνολο SSE 4.1 που προϋπήρχε από τη γενιά Core 2.

Εξέλιξη στη Westmere 
To όνομα Westmere (πρώην Nehalem-C) αποτελεί το όνομα που δόθηκε στην τεχνολογική σμίκρυνση της μικροαρχιτεκτονικής Nehalem στα 32 nm. Οι πρώτοι επεξεργαστές Westmere κυκλοφόρησαν τον Ιανουάριο του 2010.
Οι βελτιώσεις των Westmere επί των Nehalem, συνοψίζονται στα εξής:

 Ενδογενή υποστήριξη 6 πυρήνων (Gulftown) για προσωπικούς υπολογιστές και 10 πυρήνων (Westmere-EX) για εξυπηρετητές.
 Ενσωμάτωση ενός νέου συνόλου εντολών το οποίο αποδίδει 3 φορές καλύτερη κρυπτογράφηση/αποκρυπτογράφηση AES.
 Ενσωμάτωση 7 νέων εντολών τα οποία χρησιμοποιούνται από τον αλγόριθμο AES. Αυτές οι εντολές επιτρέπουν την υλική επιτάχυνση της κρυπτογράφησης δεδομένων με αποτέλεσμα την ταχύτερη εκτέλεση και καλύτερη προστασία από επίθεση στο λογισμικό.
 Ενσωμάτωση κυκλωμάτων γραφικών στο συνολικό πακέτο του επεξεργαστή (μόνο στους διπύρηνους Arrandale και Clarkdale).

Επισκόπηση προϊόντων

Nehalem 
 Οι επεξεργαστές της εμπορικής σειράς Lynnfield ενσωματώνουν ελεγκτή PCIe 1x16 ή 2x8.
 Η σειρά 6500 ενσωματώνεται σε συστήματα με πολλαπλή υποστήριξη μέχρι και 2 ανεξάρτητων επεξεργαστών. Η σειρά 7500 ενσωματώνεται σε συστήματα με πολλαπλή υποστήριξη 4/8 ανεξάρτητων επεξεργαστών.

Επεξεργαστές για σταθερούς Η/Υ και εξυπηρετητές

Επεξεργαστές φορητών συστημάτων

Westmere 
 Η εκτιμώμενη κατανάλωση ενέργειας συμπεριλαμβάνει και το ενσωματωμένο κύκλωμα γραφικών (εφόσον υποστιρίζεται).
 Οι επεξεργαστές Clarkdale ενσωματώνουν μια PCIe 1 x16.
 Οι επεξεργαστές Clarkdale και Arrandale αποτελούνται από έναν διπύρηνο επεξεργαστή στα 32nm (με την κωδική ονομασία Hillel) και από τη μονάδα γραφικών στα 45nm (με την κωδική ονομασία Ironlake).

Επεξεργαστές για σταθερούς Η/Υ και εξυπηρετητές

Επεξεργαστές για φορητά συστήματα

Διαδοχή 
Οι επεξεργαστές Nehalem και Westmere αντικαταστάθηκαν από τους επεξεργαστές Sandy Bridge, κατασκευασμένοι με την ομώνυμη αρχιτεκτονική.

Μικροεπεξεργαστές Intel