Por Dentro da Microarquitetura Intel Nehalem

Introdução

Nehalem é o codinome do novo processador da Intel com controlador de memória integrado que chegará ao mercado em breve e será chamado Core i7; esta arquitetura também será usada nos processadores para servidores (Xeon) e, daqui a alguns anos, também será usada nos processadores para PCs “populares”. Os processadores baseados nesta arquitetura terão um controlador de memória DDR3 integrado de três canais, três níveis de cache, a volta da tecnologia Hyper-Threading, um novo barramento externo chamado QuickPath e muito mais. Neste tutorial nós explicaremos o que há de novo nesta nova arquitetura. Confira.

Abaixo nós resumimos uma lista dos principais recursos da arquitetura Nehalem e explicaremos o que cada um deles significa ao longo deste artigo:

• Baseado na microarquitetura Intel Core.
• De dois a oito núcleos.
• Controlador de memória DDR3 integrado com três canais de memória.
• Caches de memória L2 individuais de 256 KB para cada núcleo.
• Cache de memória L3 de 8 MB.
• Novo conjunto de instruções SSE 4.2 (sete novas intruções).
• Tecnologia Hyper-Threading.
• Modo Turbo (overclock automático).
• Aprimoramentos na microarquitetura (suporte a fusão de instruções no modo de 64 bits, detector de laços aprimorado, seis portas de despacho, etc).
• Aprimoramentos na unidade de previsão de desvios, com a adição de um segundo Buffer de Desvios (BTB, Branch Target Buffer).
• Um segundo Buffer de Tradução de Endereços (TLB, Translation Look-aside Buffer) com 512 entradas.
• Otimizado para as instruções SSE desalinhadas.
• Aumento do desempenho da tecnologia de virtualização (melhora de 60% na latência de virtualização em relação aos processadores Core 2 de 65 nm e melhora de 20% em relação aos processadores Core 2 de 45 nm, segundo a Intel).
• Novo barramento externo QuickPath.
• Nova unidade de controle de energia.
• Tecnologia de fabricação de 45 nm no lançamento, com futuros modelos de 32 nm (processadores com codinome “Westmere”).
• Novo soquete com 1.366 pinos.

É importante lembrar que os processadores Core 2 fabricados com tecnologia de 45 nm têm recursos extras em relação aos processadores Core 2 com tecnologia de 65 nm. Todos esses recursos estão presentes nos processadores baseados na arquitetura Nehalem e os mais significativos deles são:

• Novo conjunto de instruções SSE4 (que traz 47 novas instruções SSE para o processador).
• Tecnologia de Desligamento Profundo (Deep Power Down, apenas nos processadores para notebooks, também conhecido como estado C6).
• Tecnologia de Aceleração Dinâmica Avançada (Enhanced Intel Dynamic Acceleration, apenas nos processadores para notebooks).
• Circuito divisor usando o algoritmo Raiz-16 (aprimoramento da unidade de ponto flutuante).
• Unidade “Shuffle” aprimorada (aprimoramento da unidade de ponto flutuante).
• Tecnologia de Virtualização Aprimorada (entre 25% e 75% de aumento de desempenho no tempo de transição entre máquinas virtuais).

Vamos agora discutir em detalhes as diferenças mais significativas introduzidas por esta nova arquitetura.