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 
 Πυρήνες επεξεργασίας  Λιθογραφία  Επιφάνεια  Κωδικός προϊόντος  Μοντέλο  Stepping  Έκδοση για φορητούς Η/Υ  Έκδοση για σταθερούς Η/Υ  Έκδοση για εξυπηρετητές DP  Έκδοση για εξυπηρετητές MP  8-πύρηνος (4 κανάλια)  45 nm 684 mm²  206E6  46  D0    Beckton (80604) 4-πύρηνος (3 κανάλια) 45 nm 263 mm²  106A4106A5  26  C0D0  Bloomfield (80601)  Gainestown (80602) 4-πύρηνος (2 κανάλια, PCIe)  45 nm296 mm²  106E4106E5  30  B0B1 Clarksfield (80607)  Lynnfield (80605)  Jasper Forest (80612)  2-πύρηνος (2 κανάλια, PCIe, πυρήνας γραφικών) 45 nm    Auburndale (canceled)  Havendale (canceled)   10 πυρήνες (4 κανάλια)  32 nm 513 mm²  206F2  47  A2    Westmere-EX (80615) 6 πυρήνες (3 κανάλια)  32 nm 248 mm²  206C2  44  B1  Gulftown (80613)  Westmere-EP (80614)  2 πυρήνες (2 κανάλια, PCIe, πυρήνας γραφικών)  32 nm45 nm 81+114 mm²  2065220655  37  C2K0 Arrandale (80617)  Clarkdale (80616)  

 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 
 Κωδικό όνομα Εμπορικόςπροσανατολισμός Πυρήνες /Νήματα Υποδοχή Επεξεργαστής(Επωνυμία & Μοντέλο) CPUΧρονισμός ρολογιού Turbo Κατανάλωση Διεπαφές Κρυφή μνήμη 3ου επιπέδου Ημ/νία κυκλοφορίας Τσίπσετ Μνήμη Beckton1 Εξυηρετητές 8 (16) LGA1567 Xeon  X7560 2.26 GHz rowspan=9  130 W 4× QPI 6.4 GT/s DDR3-800 /1066(Μέχρι 4 στικ μνήμης) 24 ΜΒ 2010-03-30 X7550 2.0 GHz 18 MB X6550 L7555 1.86 GHz 95 W 4× QPI 5.86 GT/s 24 MB 6 (12) E7540 2.0 GHz 105 W 4× QPI 6.4 GT/s 18 MB E6540 12 MB E7530 1.86 GHz 4× QPI 5.86 GT/s L7545 18 MB 6 (6) X7542 2.66 GHz 130 W 4 (8) E7520 1.86 GHz rowspan=2  105 W 4× QPI 4.8 GT/s E6510 1.73 GHz 12 MB Gainestown Εξυπηρετητές 4 (8) LGA1366 Xeon W5590 3.33 GHz rowspan=11  130 W 2× QPI 6.4 GT/s 3× DDR3-13331 8 MB 2009-08-09 W5580 3.2 GHz 2009-03-29 X5570 2.93 GHz 95 W X5560 2.8 GHz X5550 2.66 GHz E5540 2.53 GHz 80 W 2× 5.86 GT/s 3× DDR3-10661 E5530 2.4 GHz E5520 2.26 GHz L5530 2.4 GHz 60 W 2009-08-09 L5520 2.26 GHz 2009-03-30 L5518 2.13 GHz 4 (4) E5507 2.26 GHz rowspan=4  80 W 2× 4.8 GT/s 3× DDR3-8001 4 MB 2010-03-16 E5506 2.13 GHz 2009-03-29 L5506 2.13 GHz 60 W E5504 2.0 GHz 80 W 2 (4) L5508 2.0 GHz  38 W 2× 5.86 GT/s 3× DDR3-1066 8 MB 2 (2) E5503 2.0 GHz rowspan=2  80 W 2× 4.8 GT/s 3× DDR3-800 4 MB 2010-03-16 E5502 1.86 GHz 2009-03-29 Bloomfield Εξυπηρετητές 4 (8) Xeon W3580 3.33 GHz rowspan=7  130 W 1× QPI 6.4 GT/s 3× DDR3-1333 8 MB 2009-08-09 W3570 3.2 GHz 2009-03-29 W3565 3.2 GHz 1× QPI 4.8 GT/s 3× DDR3-1066 2009-11-01 W3550 3.06 GHz 2009-08-09 W3540 2.93 GHz 2009-03-29 W3530 2.8 GHz 2010-03-16 W3520 2.66 GHz 2009-03-29 2(2) W3505 2.53 GHz rowspan=2  4 MB W3503 2.4 GHzLynnfield 4 (8)LGA1156 X3480 3.06 GHz rowspan=7 95 WDMI2× DDR3-1333 8 MB 2010-05-30 X3470 2.93 GHz 2009-09-08 X3460 2.8 GHz X3450 2.66 GHz X3440 2.53 GHz L3426 1.86 GHz 45 W 4 (4) X3430 2.4 GHz 95 W Bloomfield ΕνθουσιώδειςΧρήστες 4 (8) LGA1366 Core i7Extreme 975 3.33 GHz rowspan=7  130 W 1× QPI 6.4 GT/s 3× DDR3-1066 2009-05-31 965 3.2 GHz 2008-11-17 Core i7 960 3.2 GHz 1× QPI 4.8 GT/s 2009-10-20 950 3.06 GHz 2009-05-31 940 2.93 GHz 2008-11-17 930 2.8 GHz 2010-02-28 920 2.66 GHz 2008-11-17 Lynnfield Υψηλώνεπιδόσεων LGA1156 880 3.06 GHz rowspan=9  95 W DMI 2× DDR3-1333 2010-05-30 875K 2.93 GHz 870 2009-09-08 870S 2.66 GHz 82 W 2010-07-19 860 2.8 GHz 95 W 2009-09-08 860S 2.53 GHz 82 W 2010-01-07 4 (4) Core i5 760 2.8 GHz 95 W 2010-07-17 750 2.66 GHz 95 W 2009-09-08 750S 2.4 GHz 82 W 2010-01-07

 Επεξεργαστές φορητών συστημάτων 

 Κωδικό όνομα Εμπορική επωνυμία Πυρήνες /Νήματα Υποδοχή Επεξεργαστής(Επωνυμία & Μοντέλο) CPUΧρονισμός ρολογιού Turbo Κατανάλωση Κρυφή μνήμη 3ου επιπέδου Διεπαφή Ημ/νία κυκλοφορίαςClarksfield Υψηλών Επιδόσεων4 (8) µPGA988 Core i7Extreme 940XM 2.13 GHz rowspan=6  55 W 8 MB* DMI* 2x DDR3-1333* PCIe 1 x16 / 2 x8 2010-06-21 920XM 2.0 GHz 2009-09-23 Core i7 840QM 1.86 GHz 45 W 2010-06-21 820QM 1.73 GHz 2009-09-23 740QM 6 MB 2010-06-21 720QM 1.6 GHz 2009-09-23

 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 
 Κωδικό όνομα ΕμπορικόςΠροσανατολισμός Πυρήνες /Νήματα Υποδοχή Επεξεργαστής(Επωνυμία & Μοντέλο) Χρονισμός ρολογιού Turbo Κατανάλωση Διεπαφές Κρυφή μνήμη 3ου επιπέδου Ημ/νία κυκλοφορίας Χρονισμός GPU Τσιπσετ Μνήμη Westmere-EX Εξυπηρετητές 10 (20) LGA1567 Xeon  E7-4870 2.4 GHz rowspan=3  rowspan=3  130 W 2× QPI 6.4 GT/s 30 MB 2011-04-05 E7-4860 2.26 GHz 24 MB E7-4850 2 GHz Gulftown /Westmere-EP Εξυπηρετητές 6 (12) LGA1366 Xeon X5690 3.46 GHz rowspan=17  rowspan=16  130 W 2× QPI 6.4 GT/s 3× DDR3-1333 12 MB 2011-02-13 X5680 3.33 GHz 2010-03-16 X5675 3.06 GHz 95 W 2011-02-05 X5670 2.93 GHz 2010-03-16 X5660 2.8 GHz X5650 2.66 GHz E5645 2.4 GHz 80 W 2× QPI 5.86 GT/s L5640 2.26 GHz 60 W L5638 2.0 GHz 4 (8) X5677 3.46 GHz 130 W 2× QPI 6.4 GT/s X5667 3.06 GHz 95 W E5640 2.66 GHz 80 W 2× QPI 5.86 GT/s 3× DDR3-1066 E5630 2.53 GHz E5620 2.4 GHz L5630 2.13 GHz 40 W L5618 1.86 GHz 4 (4) L5609 1.86 GHz  2× QPI 4.8 GT/s UP Server 6 (12) Xeon W3680 3.33 GHz rowspan=6  rowspan=6  130 W 1× QPI 6.4 GT/s 3× DDR3-1333 2010-03-16 W3670 3.20 GHz 1× QPI 4.8 GT/s 3× DDR3-1066 2010-08-29ΥψηλώνΕπιδόσεωνCore i7Extreme 990X 3.46 GHz 1× QPI 6.4 GT/s 2011-02-13 $999 980X3.33 GHz 2010-03-16Core i7 9801× QPI 4.8 GT/s 2011-06-26 970 3.20 GHz 2010-07-17  Clarkdale Εξυπηρετητές 2 (4) LGA1156 Xeon L3406 2.26 GHz rowspan=2  rowspan=7  30 W DMI 2× DDR3-1066 4 MB 2010-03-16 L3403 2.0 GHz 2010-10 Μεσαίαςκατηγορίαςχρηστών Core i5  680 3.6 GHz 733 MHz 73 W 2× DDR3-1333 2010-04-18 670 3.46 GHz 2010-01-07 661 3.33 GHz 900 MHz 87 W $196 660 733 MHz 73 W 650 3.2 GHz Core i3 560 3.33 GHz rowspan=6  2010-08-29$138 550 3.20 GHz 2010-05-30 540 3.06 GHz 2010-01-07 530 2.93 GHz 2 (2) Pentium G6950 2.8 GHz 533 MHz 2× DDR3-1066 3 MB Celeron G1101 2.26 GHz 2 MB OEM

 Επεξεργαστές για φορητά συστήματα 
Κωδικό όνομα Εμπορικόςπροσανατολισμός Πυρήνες /Νήματα Επεξεργαστής(Επωνυμία & Μοντέλο) CPUΧρονισμός ρολογιού GPU Χρονισμός ρολογιού Turbo Κατανάλωση Μνήμη Κρυφή μνήμη 3ου επιπέδου Διεπαφή Ημ/νίακυκλοφορίας Ρολόι Turbo(1/2 ενεργοί πυρήνες ) Arrandale Μεσαίας κατηγορίας 2 (4) Core i7 640M 2.8 GHz 3.47/3.2 GHz 766 MHz rowspan=23  35 W 2× DDR3-1066 4 MB* DMI* PCIe 1 x16* Υποδοχή:µPGA-988 /BGA-12882010-09-26 620M 2.66 GHz 3.33/3.2 GHz 2010-01-07 610E 2.53 GHz 3.2/2.93 GHz OEM 660LM 2.26 GHz 3.06/2.8 GHz 566 MHz 25 W 2010-09-26 640LM 2.13 GHz 2.93/2.66 GHz 2010-01-07 620LM / 620LE 2.0 GHz 2.8/2.53 GHz 680UM 1.46 GHz 2.53/2.16 GHz 500 MHz 18 W 2× DDR3-800 2010-09-26 660UM 1.33 GHz 2.4/2.0  GHz 2010-05-25 640UM 1.2 GHz 2.26/1.87 GHz 2010-01-07 620UM / 620UE 1.06 GHz 2.13/1.76 GHz Core i5 580M 2.66 GHz 3.33/2.93 GHz 766 MHz 35 W 2× DDR3-1066 3 MB 2010-09-26 560M 2.66 GHz 3.2/2.93 GHz 540M 2.53 GHz 3.06/2.8 GHz 2010-01-07 520M / 520E 2.4 GHz 2.93/2.66 GHz 560UM 1.33 GHz 2.13/1.86 GHz 500 MHz 18 W 2× DDR3-800 2010-09-26 540UM 1.2 GHz 2.0/1.73 GHz 2010-05-25 520UM 1.06 GHz 1.86/1.6 GHz 2010-01-07 480M2.67 GHz2.93/2.93 GHz 766 MHz 35 W 2× DDR3-10662011-01-09 OEM 460M 2.53 GHz 2.8/2.8 GHz 2010-09-26 450M 2.4 GHz 2.66/2.66 GHz 2010-06-26 430M 2.26 GHz 2.53/2.53 GHz 2010-01-07 470UM 1.33 GHz 1.86/1.6 GHz 500 MHz 18 W 2× DDR3-800 2010-10-01 430UM 1.2 GHz 1.73/1.47 GHz 2010-05-25 Core i3 380M 2.54 GHz n/a 667 MHz rowspan=13  35 W 2× DDR3-1066 2010-09-26 370M 2.4 GHz 2010-06-20 350M 2.26 GHz 2010-01-07 330M / 330E 2.13 GHz 380UM 1.33 GHz 500 MHz 18 W 2× DDR3-800 2010-10-01 330UM 1.2 GHz 2010-05-25 2 (2) Pentium P6200 2.13 GHz 667 MHz 35 W 2× DDR3-1066 2010-09-26 P6100 2.00 GHz P6000 1.86 GHz 2010-06-20 U5400 1.20 GHz 500 MHz 18 W 2× DDR3-800 2010-05-25 Celeron P4600 2.00 GHz 667 MHz 35 W 2× DDR3-1066 2 MB 2010-09-26 P4500 / P4505 1.86 GHz 2010-03-28 OEM U3400 / U3405 1.06 GHz 500 MHz 18 W 2× DDR3-800 / 1066 2010-05-25

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


Κατηγορία:Μικροεπεξεργαστές Intel