Víc jader víc ví

Zvyšování počtu jader v jednom pouzdře je poměrně efektivní metoda zvyšování celkového výkonu počítače. Prakticky nám tak výrobci procesorů mohou nabídnout víceprocesorové sestavy „komprimované” do klasických základních desek s jednou paticí. To kromě zjednodušení výroby přináší také nemalé úspory prostoru a především nabízí nové možnosti spolupráce více procesorů, které jsou umístěné na jedné křemíkové vafli.

Je jasné, že uživatelům se takový přístup líbí a není proto divu, že se výrobci okamžitě pustili do nových výzkumů a už nás zaplavují informacemi o tom, čeho se v budoucnu dočkáme a na co se můžeme už teď těšit.

V poslední době velmi zuří obchodní boje mezi Intelem a AMD. Tito dva dlouholetí rivalové spolu zápasí už řadu let, ale potyčky nikdy nebyly tak ostré. Nutno říct, že zatím na vícejádrovém bitevním poli vyhrává Intel. Proto se budeme v článku zabývat jeho výrobky.

Základem je nová mikroarchitektura

Na počátku letošního roku představil Intel veřejnosti zcela novou mikroarchitekturu nazvanou jednoduše Intel Core Microarchitecture (dále ICM). Ta byla vyvinuta vývojovým týmem v Izraeli a důvodem pro zahájení jejího vývoje byly problémy s efektivitou stávajících procesorových ja­der.

Zvyšování frekvence už jednoduše není co bývalo a u staré technologie se začíná nepříjemně projevovat nárůst tepla. Přestože továrny přešly v posledním čtvrtletí roku 2005 na 65nm technologii výroby, problém se tím nevyřešil, jen oddálil. Proto se Intel rozhodl jít na věc od lesa… ted od jádra.

Základem ICM je upravená verze jádra Yonah, vyrobená jak jinak 65nm technologií. Během vývoje byl kladen důraz na několik konkrétních bodů: Nové procesory mají být škálovatelné, připravené pro použití ve vícejádrových systémech a také mají mít snížené nároky na přísun elektrické energie a snížit tak svou teplotu.

Jádra dostala k tomuto účelu několik nových funkcí. Nejzajímavější je Ultra Fine-grained Power Control. Speciální jednotka průběžně sleduje vytížení jednotlivých sekcí každého procesoru. Pokud není některá část procesoru po určitou dobu používána, dojde k jejímu odpojení. V případě, že je potřeba ji znovu použít, dokáže se okamžitě probrat z umělého spánku a začít pracovat.

Procesory také dokáží sledovat své zatížení a podle toho regulovat vstupní napětí a frekvenci procesoru. Při běžné „kancelářské” práci, při které se počítač obvykle nudí, dojde ke snížení napětí a poklesu pracovní frekvence. Zároveň by se měly zpomalit větráčky a počítač se celkově ztiší.

Dvě jádra jsou jen začátek

Prvními procesory, které novou mikroarchitekturu využívají, patří do řady Core 2 Duo a nesou kódová jméne Merom, Conroe a Woodcrest. Jedná se vlastně o ucelenou řadu procesorů určených pro různé podmínky. Merom je určen pro mobilní počítače, Conroe pro běžné desktopy a nejvýkonnější Woodcrest je určen pro servery a pracovní stanice.

Pohled do Conroe – jsou jasně vidět dvě jádra

Kromě slušného navýšení výkonu, které plyne ze samotného faktu, že v jednom pouzdře jsou skutečně dvě jádra, se podařilo také splnit další požadavky. Na jedno jádro připadá „papírově” přibližně 31 W příkonu. Spotřeba nových procesorů Core 2 Duo se tak pohybuje okolo 65 W. Pro srovnání procesor Pentium D potřebuje ke své práci téměř 135 W.

Nová jádra Core 2 Duo nabízejí také několik technických vylepšení a novinek. Především se jedná o 64bitové procesory, které zvládnou nativně práci s 64bitovými čísly.

Dvoujádrový procesor naživo

Další podstatná změna se týká nové L2 cache, která je nyní oběma jádry sdílená. To podstatně zjednodušuje a zrychluje celou komunikaci obou jader, ale také nabízí možnost využití mezipaměti jen jedním jádrem. V případě jednovláknové aplikace tak dostane jeden procesor všechnu dostupnou L2 cache. Té jsou k dispozici celkem 4 MB (2 MB u nejnižších Meromů).

Celkově se tedy jedná o velmi povedené procesory a zatím se zdá, že splnily očekávání uživatelů i výrobce. Ten ovšem neusnul na vavřínech a už se připravuje na další výpad.

Řadíme na čtyřku

Přestože se ještě oficiálně čtyřjádrové procesory na trhu neobjevily, už teď o nich můžeme říct několik podstatných informací. Zřejmě počátkem příštího roku se dočkáme nové řady, která nebude překvapivě označená ani jako Core 4 Duo ani jako Core 2 Quatro. Ponese poměrně obyčejné pojmenování Core 2 Extreme.

V této řadě nás čekají procesory s názvem Kentsfield, Clovertown a Tigerton. Všechny budou přímými nástupci výše popsaných dvoujádrových bratříčků. Kentsfield je jsou jednoduše dva Conroe v jednom pouzdře, se vším všudy. Procesor obsahuje dvakrát 4 MB cache, sdílené vždy dvěma procesory. Rovněž příkon se přibližně vynásobí dvěma a podle Intelu bude těsně pod 130 W. Kentsfield je stejně jako Conroe určen pro běžné desktopy a poběží na 2,66 GHz. Při uvedení na trh bychom jej měli pořídit za 999 USD (kurzy).

Připravovaný Kentsfield – jsou vidět oba procesory

Procesor Clovertown bude obdobně složen ze dvou serverových Woodcrestů a bude určen pro servery. Tigerton pak bude vylepšenou variantou Clovertownu.

Osm a více

Ani tady ovšem není plánován konec a už nyní existují poměrně jasné představy dalšího postupu. Chystají se procesory Yorkfield a Harpertown. První jmenovaný bude přímým nástupcem procesoru Kentsfield. Bude obsahovat čtyři Conroe, což dohromady dává osm samostatných plnohodnotných jader spárovaných do dvojic.

Dá se očekávat, že prakticky tato řada nabídne osminásobný výkon proti jednojádrovému základu. Otázkou ale je, co se stane s příkonem. Selský rozum říká, že se vyšplhá někam k 260 W, což je docela síla. Tyto procesory se už ale budou vyrábět 45nm technikou, takže můžeme očekávat určitý pokles příkonu. Snad se dostane na přijatelnou úroveň.

Otázka více jader zatím není na pořadu dne a zatím nejsou známy žádné informace o dalším postupu. Pokud se ale podaří rozumně snížit příkon jednoho jádra, není důvod v trendu přidávání jader nepokračovat. Zatím si ale musíme počkat.

       

Závěrem

Je jasné, že se Intel se zaměřil na více jader. Tento trend bude pravděpodobně pokračovat i nadále a uvidíme, kam se až počet jader vyšplhá. Otázkou pak zůstává, jak vývojáři a především uživatelé více procesorů ve svých počítačích využijí. Na serveru to nebude takový problém, ale otazník zatím visí nad desktopy. Historické zkušenosti ale ukazují, že s rozšířením hardware jde ruku v ruce také vývoj příslušného software.

Informace a obrázky byly získány z Wikipedie a Tom's Hardware.