Μικροαρχιτεκτονική Nehalem

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Nehalem
Κατασκευάστρια εταιρεία Intel
Μέγιστος χρονισμός ρολογιού μέχρι και 3.33 GHz
Μέθοδος ολοκλήρωσης 45 και 32nm
Σύνολο εντολών x86
Αριθμός πυρήνων 2-8
Προγενέστερη αρχιτεκτονική Core
Διάδοχη αρχιτεκτονική Sandy Bridge
Εμπορική ονομασία προϊόντων Intel Core

Ο όρος μικροαρχιτεκτονική Nehalem αποτελεί τη 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, το Νοέμβριο του 2008.

Η μικροαρχιτεκτονική Nehalem αποτελεί μια εντελώς νέα αρχιτεκτονική σχεδίαση για επεξεργαστές, ωστόσο διατηρεί ορισμένα κοινά σημεία με τη 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 από τη μικροαρχιτεκτονική Sandy Bridge, το Γενάρη του 2011.

Τεχνολογικές καινοτομίες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • 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 το 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[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

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[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

To όνομα Westmere (πρώην Nehalem-C) αποτελεί το όνομα που δόθηκε στη 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[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

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 106A4
106A5
26 C0
D0
Bloomfield (80601) Gainestown (80602)
4-πύρηνος (2 κανάλια, PCIe) 45 nm 296 mm² 106E4
106E5
30 B0
B1
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 nm
45 nm
81+114 mm² 20652
20655
37 C2
K0
Arrandale (80617) Clarkdale (80616)

Nehalem[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Οι επεξεργαστές της εμπορικής σειράς Lynnfield ενσωματώνουν ελεγκτή PCIe 1x16 ή 2x8.
  • H 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[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κωδικό όνομα Εμπορικός
προσανατολισμός
Πυρήνες /
Νήματα
Υποδοχή Επεξεργαστής
(Επωνυμία & Μοντέλο)
CPU
Χρονισμός ρολογιού
Turbo Κατανάλωση Διεπαφές Κρυφή μνήμη 3ου επιπέδου Ημ/νία κυκλοφορίας
Τσίπσετ Μνήμη
Beckton1 Εξυηρετητές 8 (16) LGA
1567
Xeon X7560 2.26 GHz Ναι 130 W 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 Όχι 105 W 4× QPI 4.8 GT/s
E6510 1.73 GHz 12 MB
Gainestown Εξυπηρετητές 4 (8) LGA
1366
Xeon W5590 3.33 GHz Ναι 130 W 2× QPI 6.4 GT/s 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 Όχι 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 Ναι 38 W 2× 5.86 GT/s 3× DDR3-1066 8 MB
2 (2) E5503 2.0 GHz Όχι 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 Ναι 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 Όχι 4 MB
W3503 2.4 GHz
Lynnfield 4 (8) LGA
1156
X3480 3.06 GHz Ναι 95 W DMI 2× 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 Ενθουσιώδεις
Χρήστες
4 (8) LGA
1366
Core i7
Extreme
975 3.33 GHz Ναι 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 Υψηλών
επιδόσεων
LGA
1156
880 3.06 GHz Ναι 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[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κωδικό όνομα Εμπορική επωνυμία Πυρήνες /
Νήματα
Υποδοχή Επεξεργαστής
(Επωνυμία & Μοντέλο)
CPU
Χρονισμός ρολογιού
Turbo Κατανάλωση Κρυφή μνήμη 3ου επιπέδου Διεπαφή Ημ/νία κυκλοφορίας
Clarksfield Υψηλών Επιδόσεων 4 (8) µPGA
988
Core i7
Extreme
940XM 2.13 GHz Ναι 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[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • 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 τη κωδική ονομασία Hillel) και από τη μονάδα γραφικών στα 45nm (με τη κωδική ονομασία Ironlake).

Επεξεργαστές για σταθερούς Η/Υ και εξυπηρετητές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κωδικό όνομα Εμπορικός
Προσανατολισμός
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) LGA
1567
Xeon E7-4870 2.4 GHz N/A Ναι 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) LGA
1366
Xeon X5690 3.46 GHz N/A Ναι 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 Όχι 2× QPI 4.8 GT/s
UP Server 6 (12) Xeon W3680 3.33 GHz N/A Ναι 130 W 1× QPI 6.4 GT/s DDR3-1333 2010-03-16
W3670 3.20 GHz 1× QPI 4.8 GT/s 3× DDR3-1066 2010-08-29
Υψηλών
Επιδόσεων
Core i7
Extreme
990X 3.46 GHz 1× QPI 6.4 GT/s 2011-02-13 $999
980X 3.33 GHz 2010-03-16
Core i7 980 1× QPI 4.8 GT/s 2011-06-26
970 3.20 GHz 2010-07-17
Clarkdale Εξυπηρετητές 2 (4) LGA
1156
Xeon L3406 2.26 GHz N/A Ναι 30 W DMI 2× DDR3-1066 4 MB 2010-03-16
L3403 2.0 GHz 2010-10
Μεσαίας
κατηγορίας
χρηστών
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 Όχι 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[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κωδικό όνομα Εμπορικός
προσανατολισμός
Πυρήνες /
Νήματα
Επεξεργαστής
(Επωνυμία & Μοντέλο)
CPU
Χρονισμός ρολογιού
GPU Χρονισμός ρολογιού Turbo Κατανάλωση Μνήμη Κρυφή μνήμη 3ου επιπέδου Διεπαφή Ημ/νία
κυκλοφορίας
Ρολόι Turbo
(1/2 ενεργοί πυρήνες )
Arrandale Μεσαίας κατηγορίας 2 (4) Core i7 640M 2.8 GHz 3.47/3.2 GHz 766 MHz Ναι 35 W 2× DDR3-1066 4 MB * DMI
* PCIe 1 x16
* Υποδοχή:
µPGA-988 /
BGA-1288
2010-09-26
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
480M 2.67 GHz 2.93/2.93 GHz 766 MHz 35 W 2× DDR3-1066 2011-01-09 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 Όχι 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[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

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

Διάγραμμα των αρχιτεκτονικών και των επεξεργαστών της Intel, από την Netburst έως την Skylake.
Με κόκκινο, οι επεξεργαστές που ακυρώθηκαν.
Με μάυρο, οι επεξεργαστές που κυκλοφόρησαν.
Με μπλέ, οι μελλοντικοί επεξεργαστές
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Nehalem (microarchitecture) της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).