Многоядерность — следующий этап развития

Избежать конфликтных ситуаций, возникающих при использовании технологии Hyper-Threading, можно в том случае, если изолировать в пределах одного процессора выполнение различных потоков инструкций. Фактически для этого потребуется использовать не одно, а два и более ядер процессора. Тогда в идеальном варианте каждый поток инструкций утилизирует отведённое ему ядро процессора (и исполнительные блоки), что позволяет избежать конфликтных ситуаций и увеличить производительность процессора за счёт параллельного выполнения потоков инструкций.

В рассмотренном примере возникновения конфликтных ситуаций при использовании технологии Hyper-Threading применение двух независимых ядер для выполнения двух потоков инструкций позволило бы выполнить весь программный код не за семь (как в случае процессора с технологией Hyper-Threading), а за пять тактов (рис. 4).

Преимущество двухъядерной архитектуры процессора

Конечно, говорить о том, что двухъядерные процессоры в два раза производительнее одноядерных, не приходится. Причина заключается в том, что для реализации параллельного выполнения двух потоков необходимо, чтобы эти потоки были полностью или частично независимы друг от друга, а кроме того, чтобы операционная система и само приложение поддерживали на программном уровне возможность распараллеливания задач. И в связи с этим стоит подчеркнуть, что сегодня далеко не все приложения удовлетворяют этим требованиям и потому не смогут получить выигрыша от использования двухъядерных процессоров. Пройдет ещё немало времени до тех пор, пока написание параллельного кода приложений ни войдет в привычку у программистов, однако первый и самый важный камень в фундамент параллельных вычислений уже заложен. Впрочем, уже сегодня существует немало приложений, которые оптимизированы для выполнения в многопроцессорной среде, и такие приложения, несомненно, позволят использовать преимущества двухъядерного процессора. Кроме того, двухъядерная архитектура процессора позволяет выявить преимущества при одновременной работе с несколькими приложениями, что является типичной ситуацией на сегодняшний день.

Модельный ряд двухъядерных процессоров Intel

Модельный ряд двухъядерных процессоров Intel на сегодняшний день включает в себя 4 модели: процессор Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 и три процессора семейства Intel Pentium D.

Процессор Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 – флагман линейки десктопных двухъядерных процессоров Intel. Итак, процессор Intel Pentium Extreme Edition 840 – это процессор с двумя ядрами на одном кристалле и корпусировкой LGA775. Тактовая частота процессора составляет 3,2 Ггц.

Каждое ядро процессора имеет микроархитектуру NetBurst. Отметим, что среди семейства всех двухъядерных процессоров Intel процессор Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 – единственный, который поддерживает технологию Hyper-Threading, что в совокупности обеспечивает обработку до четырёх потоков. Поэтому один такой физический процессор с точки зрения операционной системы определяется как четыре логических процессора.

Каждое ядро процессора имеет собственный кэш второго уровня L2 объёмом 1 Мбайт, соответственно, общий объём кэша L2 составляет 2 Мбайта. Процессор производится по 90-нанометровому технологическому процессу, при этом размер самого кристалла процессора составляет 206 мм2, а количество транзисторов внутри процессора – 230 млн. Казалось бы, такой мощный двухядерный процессор будет выделять чрезмерно много тепла и потребует эффективной системы охлаждения. Однако, процессор Intel Pentium Extreme Edition 840 поглощает всего 130 Вт, а максимальная температура поверхности кристалла не превосходит 70 градусов Цельсия. Напряжение питания ядра процессора составляет от 1,25 В до 1,388 В, а максимальный ток – 125 А

Кроме того, отметим, что данный процессор поддерживает технологии Intel Extended Memory 64 Technology, Execute Disable Bit, а также технологии тепловой защиты Thermal Monitor и Thermal Monitor 2. В то же время, данный процессор не поддерживает технологию энергосбережения Enhanced Intel SpeedStep.

Данный процессор ориентирован на использование в компьютерах и рабочих станциях, критичных к ресурсоёмким приложениям с многопоточной обработкой данных. Выигрыш от использования двухъядерного процессора получают не все приложения. К примеру, нецелесообразным является использование данного процессора в игровых компьютерах. Выигрыш же от использования двухъядерных процессоров получают такие задачи, как рендеринг трёхмерных сцен, обработка (конвертация) видео- и аудиоданных, а также одновременная работа с несколькими программами на ПК. Поэтому оптимальным является использование данного процессора в графических станциях (для работы с 3D-графикой), а также в универсальных домашних компьютерах (но не игровых) для работы с офисными приложениями, приложениями создания контента, приложениями по обработке цифровых фотографий и т.д.

Если говорить о доступности этого процессора в розничной сети, то стоит отметить, что фактически это некий бумажный «процессор». Вряд ли вам удастся его купить, поскольку, хотя он и объявлен официально, реально в продажу не поступает.

Семейство двухъядерных моделей процессоров Intel Pentium D (табл. 1) на сегодняшний день представлено тремя моделями: Intel Pentium D 840, 830 и 820.

Как и процессор Intel Pentium Processor Extreme Edition 840, процессоры Intel Pentium D ориентированы на использование в графических станциях (для работы с 3D-графикой), а также в универсальных домашних компьютерах (но не игровых) для работы с офисными приложениями, приложениями создания контента, приложениями по обработке цифровых фотографий и т.д.

Фактически, процессоры серии Intel Pentium D 8хх ничем не отличаются от процессора Intel Pentium Processor Extreme Edition 840, за одним исключением – они не поддерживают технологию Hyper-Threading (возможность её использования заблокирована на аппаратном уровне) и поддерживают (кроме процессора Intel Pentium D 820) технологию энергосбережения Enhanced Intel SpeepStep. Во всём остальном (кроме тактовых частот), процессоры процессора Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 и Intel Pentium D 8хх идентичны друг другу и, более того, кристаллы этих процессоров нарезаются из одних и тех же пластин.

Разница между самими процессорами серии Intel Pentium D 8хх заключается лишь в тактовой частоте. Так, процессору Intel Pentium D 840 соответствует частота 3,2 ГГц, процессору Intel Pentium D 830 – 3,0 ГГц, а процессору Intel Pentium D 820 – 2,8 ГГц. Кроме того, процессор Intel Pentium D 820 не поддерживает технологию Enhanced Intel SpeepStep (как, впрочем, и любой процессор с тактовой частотой ниже или равной 2,8 ГГц).

Если же говорить о таких характеристиках, как тепловая рассеиваемая мощность и температура процессора, то для процессоров Intel Pentium D 840 и 830 они составляют соответственно 130 Вт и 69,8°C, а для процессора Intel Pentium D 820 – 95 Вт и 64,1°C

Модельный ряд двухъядерных процессоров Intel: