Banias

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații ale lui Banias, consultați Banias (dezambiguizare) .

Banias a fost primul procesor dezvoltat special de Intel pentru sisteme mobile formate din 77 de milioane de tranzistori ; de fapt, în 2003 , anul în care Banias a fost lansat pe piață, astfel de procesoare „dense” nu fuseseră încă văzute în afara pieței serverelor, gândiți-vă doar că Pentium 4 al timpului cu miez Northwood construit și cu un proces litografic de 0,13 microni ( 130 nm ), conținea puțin peste 55 de milioane.

Prima platformă Centrino începe să prindă contur

Vocația acestui procesor de procesare într-un mediu mobil este imediat evidentă: de fapt, odată cu acesta, se propune o arhitectură extrem de funcțională, care este atentă la nevoile unui context dificil, precum cel al computerelor portabile. În cele din urmă, proprietarii de notebook- uri ar putea avea un computer echipat cu un microprocesor care consuma puțin (aproximativ 24 W) încălzit foarte puțin (gândiți-vă doar că, în multe momente de utilizare normală a laptopului, ventilatorul de răcire Banias se oprește, lucru care nu s-a întâmplat niciodată în omologul Pentium 4), iar performanța este în concordanță cu cea a celui mai faimos „frate mai mare” cu mult mai mulți MHz la dispoziție.

Banias, născut pe cenușa proiectului Timna din sediul Israelului Haifa din Intel, reprezintă primul exemplu de Pentium M adoptat în platforma Centrino , iar designul său se bazează pe cel al Pentium III , cu unele modificări substanțiale care i-au dat porecla din „ Pentium III cu autobuzul unui Pentium 4 ”. De fapt, folosește un autobuz cu pompă quad , precum Pentium 4, pentru a crește cantitatea de date care poate fi gestionată în același timp (până la patru în același timp). La această adresă este posibil să se cunoască pașii intermediari și evenimentele care au condus, mai întâi la dezvoltare, și apoi la realizarea efectivă a acestui proiect.

Caracteristici tehnice

Proiectare, frecvențe și opțiuni strategice

Obiectivele principale

În proiectarea primului nucleu al platformei Centrino (procesorul Banias, de fapt), inginerii echipei Haifa au făcut câteva alegeri care necesită o discuție aprofundată. După cum se poate vedea din articolul menționat mai sus ( Istoria Pentium M ), la baza proiectării Banias există dorința de a reduce drastic consumul de energie în primul rând și, prin urmare, de a optimiza utilizarea resurselor disponibile pentru CPU. Ambele obiective au fost atinse prin echilibrarea minuțioasă și distribuția puterii.

Alegerea atentă a punctului de plecare

Echipei israeliene i-a fost clar că proiectarea unui procesor care urmează filozofia arhitecturii NetBurst a Pentium 4 va fi sinucidere. Prin definiție, de fapt, arhitectura pe care se bazează procesoarele familiei Pentium 4 nu este concepută pentru „îmbunătățirea” eficientă a resurselor CPU. Acesta este motivul pentru care primele nuclee Willamette ale proiectului P4, în 2001 , au rămas mai puțin eficiente la același ceas , în comparație cu frații mari bazate pe arhitectura P6 a Pentium III. O conductă prea lungă ar fi rezultat cu siguranță în deșeuri uriașe de cicluri de ceas și, mai presus de toate, de energie prețioasă (întotdeauna în vederea economisirii). Abandonați imediat ideea de a implementa 20 de etape de conducte (așa cum sa întâmplat în schimb în Pentium 4), inginerii Intel nu au avut de ales decât să evalueze care a fost cea mai bună opțiune pentru noul procesor. Alegerea a căzut pe un număr intermediar de etape între cele ale arhitecturii P6 și cele ale NetBurst. Alegerea este justificabilă pur și simplu considerând că dacă cele 20 de etape ale conductei P4 (care ar crește apoi la 31 odată cu apariția nucleului Prescott ) ar fi prea slab conforme cu principiul „economisirii energiei”, cele 10 etape ale arhitecturii P6 pe de altă parte, nu permiteau atingerea unor frecvențe care justificau introducerea unui nou procesor mobil. Adâncimea conductei Pentium M nu a fost dezvăluită de Intel, se crede, totuși, la un număr între 13 și 16.

Arhitectură

Alegerile arhitecturale care stau la baza proiectului "Pentium M", în special în versiunea sa originală Banias, reprezintă una dintre cele mai semnificative evoluții ale conceptului de "Mobile Computing". De fapt, procesoarele Pentium M adoptă o abordare a procesării care este inovatoare din diferite puncte de vedere. Având în vedere acest lucru, atenția inginerilor israelieni asupra unora dintre aspectele mai „delicate” care caracterizează segmentul „notebook” a contribuit cu siguranță la transformarea proiectului născut din cenușa Timnei într-unul dintre cele mai interesante modele din ultimii ani. De la introducerea primului nucleu Banias, căutarea unui „număr finit” de inovații potențial decisive în nucleul original al Pentium M s-a dovedit a fi o întreprindere foarte dificilă. Cu toate acestea, putem evidenția unele dintre ele aici:

  • Noua conductă: mijloc între P6 și NetBurst;
  • Abordarea gestionării resurselor;
  • Prognoză de ramură: Detectorul de buclă și predictorul de ramură indirectă
  • Micro-Ops Fusion
  • Manager Stack dedicat

Fiecare dintre aceste caracteristici a contribuit în mod semnificativ la succesul proiectului Pentium M. scalabilitatea (evitând risipa ciclurilor prețioase de ceas), noile unități care susțin predicția salturilor permit îmbunătățirea „ratei de lovire” a predicțiilor, permițând astfel o creșterea ciclurilor de ceas „utile”. Fuziunea micro-op-urilor, pe de altă parte, permite menținerea conductei în mod constant umplută cu „micro-operațiuni ambalate” permițând raționalizarea și unificarea executării unor instrucțiuni și gestionarea operațiunilor cu memoria. În cele din urmă, Stack Manager-ul dedicat eliberează unitățile de execuție ale actualizării registrelor care păstrează informații cu privire la „starea de procesare” (Program Counter și Stack Pointers, de exemplu) permițând o creștere a vitezei de execuție, deoarece acestea sunt eliminate tipic întreruperi ale arhitecturilor existente până în acel moment.

Scalabilitatea arhitecturii

Datorită unei activități atente de optimizare și verificare, proiectanții au reușit să elimine toate acele căi care, împrăștiate în diferitele unități, au parcurs cu o viteză mai mare decât ținta (consumând în consecință o cantitate mai mare de energie). O altă inovație importantă introdusă cu noul design este gestionarea stărilor de somn ale unităților. Filozofia de construcție din spatele Banias este semnificativ diferită de cea adoptată pentru proiectul anterior Pentium 4-M (adică versiunea mobilă a Pentium 4). Dacă acesta din urmă începe, de fapt, prin pornirea tuturor unităților și dezactivarea treptată a celor neutilizate, Banias (și, de asemenea, succesorul său Dothan ), începe în „modul de repaus” și „trezește” doar ale căror unități au nevoie de îndată ce devin indispensabile prelucrării informațiilor. Deși această abordare prelungește timpii de așteptare pentru ca unitățile individuale să devină utilizabile, acest lucru permite economii semnificative de energie, cu consecințe evidente asupra autonomiei dispozitivului portabil. Rezultatul acestei serii de modificări este un nucleu foarte funcțional, conceput pentru a utiliza cel mai bine toate unitățile și a cărui limită fizică este estimată la aproximativ 2 GHz pentru Banias (3 GHz pentru versiunile mai mature ale evoluției Dothan). În realitate, definirea limitei scalabilității acestor procesoare este o întreprindere foarte dificilă. De fapt, inginerii Intel au proiectat aceste procesoare astfel încât să poată beneficia foarte mult de utilizarea tehnicilor și tehnologiilor avansate de construcție. Practic, imediat ce atingeți „limita fizică”, puteți utiliza cele mai noi tehnici de ambalare disponibile pentru a depăși problema. Cu alte cuvinte, deoarece frecvența maximă depinde și de căldura disipată în timpul funcționării procesorului, folosind tehnici litografice mai moderne, puteți construi același cip prin exploatarea unor rafinamente în procesul de construcție și printre acestea una dintre cele mai eficiente îmbunătățiri este reducerea dimensiunii tranzistoarelor (mai corect, reducerea dimensiunilor porților tranzistorului), o modificare care, prin scăderea distanței dintre componente, reduce disiparea termică.

Liniile directoare urmate în proiectarea Banias

O mare parte din activitatea de control asupra detaliilor proiectului a fost realizată cu scopul de a reduce la minimum prezența „căilor” pentru care informațiile ar putea călători mai repede decât frecvența țintă. În spatele acestei alegeri se află conștientizarea faptului că, la aceste niveluri, „mai rapid” coincide prea des cu „mai scump” în ceea ce privește alimentarea cu energie electrică și, prin urmare, a energiei consumate. Dacă, totuși, acest lucru duce la avantaje considerabile în ceea ce privește autonomia sistemului, cealaltă față a monedei ne prezintă o implicație negativă: din cauza limitelor strict legate de proiectare și, prin urmare, nu de tehnologia de producție, aceste procesoare nu pot depăși o anumită „frecvența prag” care pentru procesatoarele Banias se crede că este în jur de 2 GHz, așa cum am spus și mai sus. În orice caz, Intel a demonstrat apoi cu Dothan că o astfel de limitare de proiectare poate fi ușor ocolită prin introducerea de noi tehnologii de producție capabile să scurteze fizic distanțele în interiorul unităților, permițând astfel reducerea timpilor de conducere.

Managementul consumului de energie

O altă alegere importantă de design din spatele platformei Pentium M se traduce prin managementul energiei. În acest caz, echipa israeliană, așa cum am spus mai devreme, a îmbrățișat o filozofie diametral opusă celei utilizate pentru dezvoltarea versiunilor M ale Pentium 4. Dacă, de fapt, acestea încep să furnizeze energie tuturor unităților și apoi pun în modul „repaus” pe măsură ce apare inactivitatea, noile procesoare Intel Mobile fac exact opusul: întregul procesor pornește în „modul repaus” la pornire și apoi „trezește” unitățile individuale imediat ce devin necesare. Versiunea tehnologiei Intel SpeedStep folosită în Banias este „Enhanced SpeedStep”, care prin exploatarea unui număr mai mare de „pași” (versiunea anterioară permitea doar 2 nivele de operare) permite optimizarea funcționării dispozitivului în funcție de nevoile reale necesare prin aplicații. Prin urmare, procesorul își poate varia frecvența de funcționare pe un număr mai mare de intervale de ceas între frecvența maximă, cea implicită a procesorului și frecvența minimă, frecvența la care se obține cel mai mic consum de energie posibil. Evident, frecvența de ceas singură nu variază, ci și tensiunea de alimentare: prin scăderea frecvenței de ceas a procesorului, de fapt, procesorul necesită o tensiune de alimentare mai mică pentru a funcționa corect. Deoarece acesta este un element care afectează foarte mult consumul general al procesorului, scăderea acestuia în funcție de frecvența de ceas utilizată permite creșterea în continuare a autonomiei de funcționare. Evident, chiar și această alegere, deși foarte interesantă, nu este lipsită de riscuri. Cu utilizarea unei astfel de abordări, de fapt, timpii necesari pentru a obține disponibilitatea unei anumite unități (așa-numitele „latențe”) se prelungesc datorită „tranziției” de la o stare la alta. După o serie de teste, totuși, inginerii Intel par să fi constatat că aceste creșteri ale latențelor sunt în mare parte „mascate” de creșterea generală a performanței, garantată de noua arhitectură.

Alte tehnologii implementate

În plus față de tehnologia de economisire a energiei SpeedStep menționată mai sus, Banias a inclus toate celelalte tehnologii pe care Intel le dezvoltase deja pentru celelalte procesoare, iar printre acestea este posibil să menționăm suportul pentru instrucțiunile MMX , SSE și SSE2 .

Performanta

Pentru a clarifica aria de performanță prin compararea diferitelor arhitecturi cu diferite frecvențe de operare, Intel a decis să utilizeze numărul procesorului menționat anterior. Noul sistem ia în considerare o serie de factori, inclusiv: arhitectura procesorului, FSB , memoria cache , implementarea tehnologiilor proprietare și viteza. Alegerea Intel de a include evoluția Banias, Dothan în cea mai înaltă gamă (marcată de numărul 7 urmat de alte două numere) împreună cu Pentium 4 Extreme Edition care nu este altceva decât un Gallatin (numele de cod al unei versiuni de Xeon , procesor pentru piața serverelor). În intervalele inferioare găsim Pentium 4 (Prescott) și Pentium 4-M pentru 5xx și Celeron D și Celeron M pentru 3xx.

Modele au ajuns pe piață

Tabelul următor prezintă modelele Pentium M, bazate pe nucleul Banias, care au ajuns pe piață. Multe dintre acestea împărtășesc caracteristici comune, în ciuda faptului că se bazează pe nuclee diferite; din acest motiv, pentru a face aceste afinități mai evidente și a „ușura” afișajul, unele coloane prezintă o valoare comună mai multor rânduri. Mai jos este, de asemenea, o legendă a termenilor (unii abreviati) folosiți pentru antetul coloanelor:

  • Denumire comercială : înseamnă numele cu care specimenul respectiv a fost introdus pe piață.
  • Data : înseamnă data introducerii pe piață a specimenului respectiv
  • Socket : Soclul plăcii de bază în care este introdus procesorul. În acest caz, pe lângă nume, numărul reprezintă și numărul pinilor de contact.
  • Ceas : frecvența de funcționare a procesorului.
  • Molt. : înseamnă „Multiplicator”, care este factorul de multiplicare prin care trebuie multiplicată frecvența magistralei pentru a obține frecvența procesorului.
  • Pr.Prod. : înseamnă „Proces de producție” și indică de obicei dimensiunea porților tranzistoarelor (180 nm, 130 nm, 90 nm).
  • Voltag. : înseamnă „tensiune” și indică tensiunea de alimentare a procesorului.
  • Watt : înseamnă consumul maxim al specimenului respectiv.
  • Autobuz : frecvența autobuzului de sistem.
  • Cache : prima și a doua dimensiune cache.
  • XD : înseamnă XD-bit și indică implementarea unei tehnologii de securitate care evită executarea unui cod rău intenționat pe computer.
  • EM64T : Implementarea tehnologiei Intel pe 64 de biți .
  • HT : înseamnă „Hyper-Threading” și indică implementarea tehnologiei exclusive Intel care permite sistemului de operare să vadă 2 nuclee logice.
  • EIST : înseamnă „Enhanced SpeedStep Technology” sau tehnologia de economisire a energiei dezvoltată de Intel și inclusă în cel mai recent Pentium M pentru a conține un consum maxim.
  • VT : înseamnă „Vanderpool Technology”, tehnologia de virtualizare care face posibilă rularea simultană a mai multor sisteme de operare diferite.
Nume comercial Data Priză Ceas Molt. Pr.Prod. Voltag. Watt Autobuz Cache XD EM64T HT EIST VT
Pentium M 1,1 GHz 12 martie 2003 479 1,1 GHz 11x 130 nm
77 mil.
1,39 V
0,96 V
24,5 W 400
MHz
L1 = 64 KB
L2 = 1MB
Nu Nu Nu Da Nu
Pentium M 1,2 GHz 1,2 GHz 12x
Pentium M 1,3 GHz 1,3 GHz 13x
Pentium M 1,4 GHz 1,4 GHz 14x 1,484 V
0,956 V
Pentium M 1,5 GHz 1,5 GHz 15x
Pentium M 1,6 GHz 1,6 GHz 16x
Pentium M 1,7 GHz 2 iunie 2003 1,7 GHz 17x
Pentium M 1,8 GHz N / A 1,8 GHz 18x N / A N / A
Pentium M 2 GHz 2,0 GHz 20x
Pentium M 705 16 iulie 2004 1,5 GHz 15x
Pentium M LV 1,1 GHz 12 martie 2003 1,1 GHz 11x 1,180 V
0,956 V
12 W
Pentium M LV 1,20 GHz 2 iunie 2003 1,2 GHz 12x
Pentium M LV 718 7 aprilie 2004 1,3 GHz 13x
Pentium M ULV 900 MHz 12 martie 2003 0,9 GHz 9x 1.004 V.
0,844 V
7 W
Pentium M ULV 1,0 GHz 2 iunie 2003 1,0 GHz 10x
Pentium M ULV 713 7 aprilie 2004 1,1 GHz 11x

Notă : tabelul de mai sus este un extract al celui complet conținut în pagina Pentium M.

Succesorul

După cum s-a anticipat deja, succesorul lui Banias a fost Dothan , care nu a introdus inovații revoluționare, dar a îmbunătățit în continuare unele caracteristici pentru a îmbunătăți în continuare performanța fără a crește consumul maxim și, prin urmare, durata de viață relativă a bateriei unui sistem portabil. Dothan este un fel de Banias construit la 90 nm cu o memorie cache L2 dublată, prin urmare crescută la 2 MB și un BUS mai rapid la 533 MHz. Noul proces de producție a permis, de asemenea, creșterea în continuare a ceasului procesorului până la peste 2 GHz.

Harta rutieră

Elemente conexe

Alte proiecte

Informatică Portal IT : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu IT