Intel Nehalem – revoluce v oblasti procesorů

Současná architektura procesorů od Intelu – Core – se již na trhu dobře usadila. A úspěchů sklidila nespočet. Ale doba postupuje dál, a proto Intel přichází s jeho nástupcem – Nehalem. Jde o poměrně revoluční a nejmodernější technologii, která dokáže splnit ty největší nároky jak nejnabušenějších serverů, tak maličkých notebooků. Celkově však Nehalem představuje o hodně více než pouhou novou řadu procesorů, protože najde využití v mnoha směrech. V dnešním článku vám celou tuto technologii detailně představíme a povíme si o významných novinkách Nehalemu v jeho architektuře.

Změn přichází skutečně hodně a pramení úplně od základu. Jedná se totiž o naprosto nově vyvinutou mikroarchitekturu, která má nahradit současného vůdce trhu – Intel Core. Právě ten byl zase nástupcem Intelu Netburst. Nehalem přichází poprvé s variantou čtyř a osmi jádrového procesoru, což dokáže tato maličká technologie zabalit do běžného socketu pro jednojádrové procesory. Nebojíme se vůbec označit Nehalem jako nejdůležitější procesor od dob Pentia 4, protože mění celý přístup pro všechny platformy, jichž se dočkáme společně s ním. Při jeho navrhování bylo myšleno hlavně na různorodost procesorů i platforem a zároveň vysoký výkon i efektivní spotřebu elektrické energie. Právě to začíná hrát v posledních letech významnou roli, vzhledem ke vzrůstajícím cenám elektriky a ochraně životního prostředí. Nehalem by měl mít všechny tyto vlastnosti výborně zkorigované.

Teď už si však pojďme rozebrat konkrétní vylepšení a říci si o jejich dopadech. Samozřejmě se dočkáme různě výkonných modelů, které se budou lišit svojí cenou i výkonem. Všechny ale pojednou na stejném jádru a dokážou zvýšit o hodně výkon, přičemž spotřeba by měla být zhruba stejná jako u minulé generace. Přestože jde o novou architekturu, tak i ta je založená z části na Intel Core. Intel Nehalem je tvořen z jednotlivých bloků, jež lze různě kombinovat a vytvářet tak různé cenové a výkonnostní kategorie. Nehalem disponuje nativním čtyřjádrem, v případě čtyřjádrové verze. Nově se však dočkáme i nejmodernějšího osmijádra. Pro nižší cenový segment zůstanou zachovány i dvoujádra. Jeho jádro Bloomfield se skládá ze 731 milionů tranzistorů a všechna jádra byla vyrobena 45nm technologií. Další velkou zajímavostí v architektuře jsou paměťové řadiče. Ten bude v případě Nehalemu integrovaný a odpovídá standardu DDR3, v případě dražších modelů je tříkrálový, u těch low-endových pak dvoukanálový.

Tím však zdaleka novinky nekončí a jak jsme již řekli, Nehalem bude hodně variabilní a půjde přidávat nebo odebírat různé součásti. Jednou z nich je i nahrazení sběrnice FSB, místo níž se dočkáme QPI (Quick Path Interconnect). Ta poběží na frekvenci 4,8 až 6,4 GT/s, sběrnice prvních procesorů má šířku 20 bitů a propustnost 25,6 GB/s. Chybět nesmí ani moderní vyrovnávací paměť L3, která bude sdílená mezi všechna jádra. V případě dvoujádra 4MB, u čtyř 8 MB a u osmi 16 MB. L1 má 32kB pro data a stejnou hodnotu pro instrukce na každé jádro a L2 už disponuje 256kB na každé jádro. Nehalem podporuje SMT, tedy Simultaneou MultiThreading, což znamená možnost vykonávat dvě vlákna operací v jeden okamžik. Stejná technologie už nyní funguje na Atomech. Pokud si zde však představíme model s osmi jádry, tak ten bude moci najednou pracovat až na neuvěřitelných šestnácti operacích. Docela s podivem jsme přivítali i možnost integrovaného grafického jádra (GPU). Ale to bude pouze u některých modelů, jejichž cena bude asi docela vysoká a dočkáme se jich až se zpožděním.

Teď se opět maličko vraťme k zmíněné úspoře elektrické energie. Ke snížení spotřeby elektriky slouží několik technologií. Hojně využívaná je například CnQ (Cool’n’Quiet od AMD), ESS nebo Clock Gating. Nehalem však nabízí novinku v podobě Power Gating. Kdy zkrátka aktuálně nevyužitá část procesoru nespotřebovává žádný proud a je naprosto v klidu. Díky tomu lze do značné míry zefektivnit využití energie a snížit tak finální spotřebu. Dalším pomocníkem je technologie Turbo Mode. Samozřejmou výbavou Nehalemu jsou i mnohé senzory pro zjišťování teploty jádra, napětí a také právě spotřeby. Takže ani v tomto směru evidentně Intel nezůstává pozadu, za což děkujeme nejen my a naše peněženky, ale i životní prostředí.

Tolik k architektuře a vlastnostem samotného jádra Nehalemu. Intel začíná vyrábět zatím první procesorovou řadu procesorů pracujících na Nehalemu pojmenovanou Bloomfield. Jde o čtyřjádrový procesor se sdílenou L3 cache s 8 MB. Disponuje socketem LGA1266 a zmíněnou sběrnicí QPI s rychlostí 4,8-6,4 GT/s. Bloomfield se vyrábí ve třech variantách. Oficiální ceny zatím nebyly Intelem stanoveny, avšak na internetu se objevují odhady, které budou mít velmi blízko ke skutečnosti. Podle nich by ta nejvýkonnější (Extreme Edition) měla stát 999 amerických dolarů (cca. 15 000 Kč) a běží na frekvenci 3.2 GHz, střední Performance Edition na 2.93 GHz má mít cenovku 562 dolarů (8500 Kč). Konečně nejlevnější varianta údajně za 284$, tj. 4300 Kč disponuje 2,66GHz frekvencí. Nejdražší model Extreme se od obou levnějších verzí odlišuje i pamětí a rychlostí sběrnice, jak se můžete podívat na přehledném obrázku vedle tohoto odstavce. Toto jsou zatím jediné tři procesory, které běží na Nehalemu. Ovšem během příštího roku se určitě dočkáme mnohých dalších modelů. Střední třídu pak vyplní mainstreamové procesory Lynnfield a Clarksfiel (4 jádra, 8 threadů) a Havendale, které se však dostanou na trh až zhruba za rok. Celkově by jich mělo být skutečně hodně.

Střední třídu pak vyplní mainstreamové procesory Lynnfield a Clarksfiel (4 jádra, 8 threadů) a Havendale, které se však dostanou na trh až zhruba za rok. Celkově by jich mělo být skutečně hodně.

Samozřejmě ještě jsme neměli možnost Nehalem nijak na vlastní kůži otestovat, ovšem máme zde odhadované nárůsty výkonu podané samotným Intelem. Podle něj se jedná o zvýšení výkonu o 10-25% při operacích s jedním vláknem a slušných 20-100% v případě vícevláknových operací. Porovnávání je s jeho předchůdcem Penrynem, oproti němuž je dokonce i zhruba 30% úspora elektrické energie.

Jak jsme si řekli v dnešním článku, Intel Nehalem představuje poměrně velkou revoluci. Promítne se postupně prakticky do všech procesorů od Intelu a exceluje v mnoha směrech. Hodně se nám líbí i jeho velká variabilita, kdy se dočkáme různých cenových i výkonnostních verzí. Své využití najde Nehalem opravdu všude. Díky velkému počtu naráz tvořených operací se výborně postará o chod multisocketových serverů, ale i klasických desktopů. Mobilní platforma pro změnu může ocenit jeho velkou míru integrace a výkonu při zachování hodně solidní spotřeby energie. O této produktové řadě tak ještě rozhodně hodně uslyšíme, protože takto razantní změny v celé struktuře přinesou velký pokrok kupředu. Na jeho uvedení na trh si však ještě budeme muset chvíli počkat, protože na trhu by se měl objevit až někdy v první polovině příštího roku. V každém případě je vidět, že Intel se stále snaží a malinko se obáváme, že Nehalem ještě více prohloubí mezeru mezi ním a konkurenčním AMD.