Por Gabriel Torres e Cássio Lima em 11 de março de 2006
Introdução
O Intel Developer Fórum (IDF) Spring 2006 foi realizado nesta semana mais uma vez em São Francisco, Califórnia, EUA. Na palestra de abertura, vários anúncios foram feitos sendo o mais importante os detalhes da nova microarquitetura da Intel, chamada agora Core, que será usada nos futuros processadores da empresa. Neste artigo você verá os principais pontos da palestra de Justin Rattner, executivo-chefe de tecnologia (CTO) da Intel, que falou sobre as novidades da Intel na área de processadores.
Rattner falou sobre sua preocupação com o consumo de energia e apresentou um gráfico muito interessante mostrando a relação entre energia por instrução vs. desempenho de vários processadores da Intel. Esta relação indica quanta energia uma dada instrução consome para ser processada e o seu desempenho. Como você pode ver no gráfico da Figura 1, esta relação aumentou rapidamente até o Pentium 4, mas caiu para o mesmo nível dos primeiros Pentium com o Pentium M. Foi por este motivo que a arquitetura do Pentium M foi escolhida para substituir a arquitetura Netburst (que é usada pelo Pentium 4). Esta relação ficou ainda melhor com a introdução dos processadores Duo Core (também conhecidos como Yonah).
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Figura 1: Energia por instrução vs. desempenho.
O CTO da Intel também se gabou por estar um ano à frente dos concorrentes por disponibilizar no mercado processadores com tecnologia de 65 nm e nos mostrou alguns números interessantes. Processadores Intel com tecnologia de 65 nm oferecem um ganho de 20% de desempenho e consomem 30% menos energia do que processadores Intel com tecnologia de 90 nm. Os processadores Intel com tecnologia de 45 nm, que chegarão ao mercado no próximo ano, terão um aumento de desempenho de 20% e consumirão 30% menos energia comparados aos processadores de 65 nm.
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Figura 2: Vantagens da tecnologia de 65 nm da Intel em relação à tecnologia de 90 nm.
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Figura 3: Vantagens da tecnologia de 45 nm da Intel em relação à tecnologia de 65 nm.
Com isso, Ratter apresentou a nova microarquitetura da Intel, chamada Core.
Microarquitetura Core
A microarquitetura Core é baseada na microarquitetura do processador Pentium M, que por sua vez é baseada na microarquitetura do Pentium III.
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Figura 4: Microarquitetura Intel Core.
Esta nova arquitetura introduz as seguintes inovações em relação à arquitetura do Pentium M:
- Pipeline de 14 estágios (a Intel não tornou pública a quantidade de estágios do pipeline do Pentium M; O Pentium III tinha um pipeline de 11 estágios).
- Microfusão: Conceito introduzido no Pentium M, onde o decodificador de instruções combina duas microinstruções dentro de uma só de modo a economizar energia e aumentar o desempenho.
- Macrofusão: Nova característica. O processador combina duas instruções x86 dentro de apenas uma só instrução para ser enviada para o decodificador de instruções. A idéia é economizar energia e aumentar o desempenho.
- Instruções SSE de 128 bits são enviadas para as unidades de execução em apenas um ciclo.
- Cache de memória L2 compartilhado: Em vez de cada núcleo do processador ter sua própria memória cache, o cache do processador é compartilhando entre os núcleos. Isso ajuda a prevenir que o cache do processador “acabe”, o que faz com que o mesmo busque dados e instruções na lenta memória RAM.
- Pré-busca avançada.
- Desambiguação de memória.
- Técnicas avançadas de economia de energia.
Devido à dinâmica da apresentação, Rattner não teve como explicar em detalhes sobre cada uma dessas características. No entanto, nos inscrevemos em um curso especificamente voltado para a nova microarquitetura Core e assim que tivermos mais informações publicaremos um tutorial explicando em detalhes esta nova microarquitetura.
Rattner também nos deu uma idéia de como será o desempenho dos processadores baseados nesta nova microarquitetura em relação aos processadores atuais. O Merom será 20% mais rápido do que o Core Duo T2600 e terá o mesmo consumo de energia; o Conroe será 40% mais rápido e consumirá 40% menos de energia se comparado a um Pentium D (modelo 950); e o Woodcrest será 80% mais rápido e consumirá 35% menos energia se comparado a um Xeon (2,8 GHz, núcleo duplo e 2 MB de cache L2). Atualmente em um servidor baseado no Xeon o processador representa quase 50% do consumo do servidor. Com o Woodcrest, o consumo do processador representa apenas 33%, e os outros componentes do servidor deverão ser otimizados para consumir menos energia em um futuro próximo.
A propósito, o consumo de energia (TDP) do processador Conroe será de 65 W.
Mais Sobre a Tecnologia de Múltiplos Núcleos
Um outro anúncio importante feito durante a abertura do IDF foi a confirmação de que a Intel fabricará processadores com quatro núcleos no próximo ano. Com isso, Rattner decidiu explicar porque a tecnologia de múltiplos núcleos é melhor do que simplesmente aumentar o clock do processador.
O gráfico da Figura 5 é bastante interessante. Se você fizer um overclock de 20% na freqüência de operação do seu processador, o desempenho não aumentará na mesma proporção (já que o desempenho global do micro não depende exclusivamente do processador) e o consumo de energia aumentará muito (73%). No entanto, se você baixar o clock do seu processador em 20%, o consumo de energia cairá muito (50%), enquanto que o desempenho não cairá tanto (87% do desempenho original).
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Figura 5: Fazendo um overclock e diminuindo o clock do processador afeta diretamente o desempenho e o consumo.
Dessa forma, se você pegar dois processadores com seus clocks reduzidos e os montar em uma arquitetura de dois núcleos, o consumo será equivalente a de um processador com um único núcleo trabalhando em seu clock máximo, mas o desempenho aumentará muito (73% maior, de acordo com a Intel), obtendo o mesmo desempenho de um processador com overclock, mas com consumo bem menor.
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Figura 6: Desempenho da arquitetura de dois núcleos.
Originalmente em http://www.clubedohardware.com.br/artigos/1178
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