Næste chip-generation fokuserer på lavt elforbrug

Denne artikel stammer fra det trykte Computerworlds arkiv. Artiklen blev publiceret den Computerworld d. 26. august 2005.


Denne uges Intel Developer Forum løftede sløret for Intels kommende chips. Lavt strømforbrug og mindsket overskudsvarme
har været et centralt designkriterium.

Merom, Conroe og Woodcrest. Det er navnene på Intels næste generation af chips. Navnene samt teknologien bag chippene blev i denne uge afsløret på Intels udviklerkonference, Intel Developer Forum i San Francisco. Hvor fokus for forrige generationers chips har været på klokfrekvensen, fokuserer Intel nu på at minimere chippenes strømforbrug.
Skiftet i designfokus betyder enden for Netburst-arkitekturen, som har været grundlaget for Pentium 4- og Xeon-chips de sidste fem år. I stedet for bygger de nye chips på designprincipperne for Intels Pentium M-chip, der er rettet mod bærbare pc'er.
Pentium M er designet til at være en højtydende chip med et lavt strømforbrug. Ved at anvende de samme designprincipper til Merom, Conroe og Woodcrest vil det være muligt for Intel at få højtydende processorer, der ikke afgiver så meget overskudsvarme. Den store varmeudvikling har været et problem for Netburst-arkitekturen, især efter de nye mindre chips, den såkaldte 90 nanometer proces-generation (chips hvor størrelsen af elementerne i gennemsnitlig er 90 nanometer, red.), slog igennem.
Intel lagde på konferencen vægt på, hvor meget ydelse de nye chips giver per forbrugt watt. Både Woodcrest og Merom vil forbedre ydelse per watt med en faktor tre3, mens Conroe vil forbedre den med en faktor fem per watt.
Så ud over at reducere overskudsvarmen vil de nye chips også give en betragtelig reduktion i strømforbruget.

De nye chips er alle 64-bit- processorer med virtualiseringsegenskaber, der bygger på 65 nanometer procesteknologi. Inden den nye chip-generation - Merom, Conroe og Woodcrest - sendes på markedet i anden halvdel af 2006, vil 65 nanometer procesteknologien få sin debut hos Intel i form af processorerne Yonah, Presler og Dempsey i første halvdel af 2006. Yonah, Presler og Dempsey vil dog ikke bygge på den nye processor-arkitektur som Merom, Conroe og Woodcrest.
Skiftet fra 90 nanometer til 65 nanometer betyder, at transistorerne og afstandene på chippen er blevet endnu mindre i forhold til Netburst-arkitekturen. Det burde i realiteten give endnu mere overskudsvarme, men designet i de nye chips forhindrer det.
Pentium 4's Netburst-arkitektur havde en såkaldt pipeline, der bestod af 31 trin. For at en processor kan behandle data, skal de igennem alle trinene i pipelinen. Data flyttes ind i første trin, behandles og sendes videre til næste trin. Samtidig hentes nye data ind på første trin, hvorefter processen gentages.
Processorer med kortere pipelines, som Intels kommende chipgeneration der kun har 14 trin, laver mere arbejde på hvert enkelt trin for at nå slutresultatet.
Processorer med korte pipelines arbejder derfor langsommere end processorer med lange pipelines, men samtidig er varmeudviklingen mindre.

En anden nyhed i den nye chiparkitektur er den delte memorycache. Memorycache gør det muligt at gemme ofte brugte instruktioner og data tæt på processoren, så de kan tilgås meget hurtigere, end hvis de ligger i det tradionelle ram-lager.
De to processorkerner i Intels første dobbeltkerne-processorer kunne ikke dele memorycachen. Hvis den ene processorkerne skulle bruge informationer, som lå lige ved siden af den anden processorkerne, måtte den første processorkerne hele vejen ud på memorybussen for at få fingrene i den ønskede informaton. Med den delte memorycache kan processorkernerne dele informationen, hvilket sparer gevaldig megen tid.

Hyper-threading er ikke understøttet i den første implementering af de nye chips, men ifølge TechReport oplyste Intel, at det vil komme i fremtiden. Netop hyper-threading i Intels tidligere chips som Pentium 4 og Xeon blev den 13. maj i år udpeget som en sikkerhedsrisiko, hvis det anvendes i en server. Det er blevet demonstreret, at det er muligt at få fat i eksempelvis krypteringsnøgler fra en anden bruger.
Samme dag, som Intels udvikler-konference startede, indrykkede konkurrenten AMD annoncer i en række amerikanske aviser som blandt andre Wall Street Journal og USA Today. I annoncerne udfordrede AMD Intel til en offentlig duel mellem de to virksomheders dobbeltkerne chips. Annoncebillederne viser en boksering, hvor AMD's 64-bit Opteron-chip afventer, at Intels 64-bit træder ind i ringen. AMD har nyligt vundet markedsandele fra Intel og havde 11,2 procent af markedet for serverprocessorer i andet kvartal af 2005.
I slutningen af juni i år lagde AMD sag an mod Intel, fordi Intel, ifølge AMD, misbrugte sin markedsposition til at undertrykke konkurrencen på markedet.

Boks:
65 nanometer proces-teknologi
65 nanometer proces i forbindelse med computerchips refererer til den gennemsnitlige størrelse af transistorer og afstande, som chipdesignerne anvender i designet af chips.
Et menneskehår er typisk 0,08 millimeter (=80.000 nanometer) hvilket er 1.230 gange større end de enheder, som chipfabrikanterne opererer med.
Intels nye chips
• Merom er beregnet til bærbare.
• Conmroe er beregnet til desktop.
• Woodcrest er rettet mod servere.
Alle er 64-bit dobbeltkerneprocessorer. Forventes at blive frigivet i anden halvdel af 2006.