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Intel. Actualización Intel Multi–cores. Autor: David Giner Rodríguez. 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones. Introducción Arquitectura Prestaciones Futuro Conclusiones Referencias. Índice. 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones. 2.

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Presentation Transcript

  1. Intel Actualización Intel Multi–cores Autor: David Giner Rodríguez 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  2. Introducción Arquitectura Prestaciones Futuro Conclusiones Referencias Índice 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones 2

  3. Los procesadores iban siguiendo la Ley de Moore en cuanto a su desarrollo. Cada 2 años se duplicaba la densidad de integración en un chip. Esto quiere decir que sus prestaciones se duplicaban cada 18 meses. Introducción 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones 3

  4. Introducción • La Ley de Moore también implicaba un aumento del consumo. Prácticamente crecía al mismo ritmo que la densidad de integración. 4 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  5. Introducción • Los diseñadores se enfrentaban a un serio problema: la disipación de calor en el chip. De seguir incrementándose en la misma proporción que en el pasado, la tecnología se estancaría debido a este contratiempo. 5 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  6. Introducción • Idea: en vez de continuar aumentando la frecuencia de reloj en un solo núcleo, utilizar una arquitectura multi–núcleo. De esta forma se pueden incrementar las prestaciones de los procesadores y, a la vez, “controlar” y reducir el consumo y la densidad de potencia. • Roadmap seguido por “Intel”: • Lanzamiento comercial del procesador de doble núcleo a mediados de 2005. • Llegada al mercado del procesador de cuádruple núcleo a finales de 2006. • Lanzamiento del pseudo–procesador de ocho núcleos en el primer trimestre de 2008. Nombre en clave Skulltrail. • Procesador cuádruple real, optimizando toda la estructura de buses e interconexiones a finales de 2008. 6 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  7. Arquitectura • Hay que distinguir entre los dos planteamientos de “Intel”: • Multi–núcleo “ficticio”: • Varios núcleos, un dado (Pentium D= 2x Pentium 4). • Varios dados, un encapsulado (Core 2 Quad = 2x Core 2 Duo). • Multi–núcleo “real” ––> varios núcleos independientes integrados en un solo dado, estructura optimizada (Core 2 Duo). 7 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  8. Arquitectura • Primera arquitectura propuesta: Pentium D (derivada de Pentium 4). Variantes: Smithfield y Presler. • Smithfield: • Tecnología de fabricación de 90 nm. • Comercializado a mediados de 2005. • 2 núcleos Prescott en un solo dado. • Presler: • Tecnología de 65 nm. • Comercializado a mediados de 2006. • 2 núcleos Cedar–Mill en un solo dado. 8 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  9. Arquitectura • Segunda arquitectura propuesta: Intel Core Microarchitecture (nueva). Variantes: Core 2 Duo y Core 2 Quad. • Conroe y Allendale (familia Core 2 Duo): • Tecnología de 65 nm. • Comercializado a mediados de 2006. • Doble núcleo real. • Kentsfield (familia Core 2 Quad): • Tecnología de 65 nm. • Comercializados a finales de 2006. • 2x núcleos Conroe en un encapsulado. 9 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  10. Arquitectura • Tercera arquitectura propuesta: Penryn (derivada de “Intel Core Microarchitecture”). Variantes: Core 2 Duo y Core 2 Quad. • Wolfdale y Yorkfield (familias Core 2 Duo y Core 2 Quad, respectivamente): • Tecnología de fabricación de 45 nm. • Comercialización a finales de 2007 (Yorkfield) y principios de 2008 (Wolfdale). • Doble núcleo real (Wolfdale) y 2x Wolfdale en un encapsulado (Yorkfield). 10 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  11. Arquitectura • Dual core de 45nm (Wolfdale) • Quad core de 45nm • (Yorkfield) 11 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  12. Arquitectura • Cuarta arquitectura propuesta “Nehalem”(recientemente lanzado al mercado), se trata de un procesador real de cuatro núcleos: • Una escalabilidad dinámica. • “Hyper-Threading Techonology”: un soporte de 2-8 núcleos pudiendo llegar a más de 16. Permite aplicaciones de alto rendimiento dentro del flujo principal en 2-16 hilos optimizados para esta nueva generación de arquitecturas de procesadores multi-núcleos. • “Intel Turbo-Boost Technology” • “QuickPath”: Memoria escalable compartida, caracteriza para procesador controladores de memoria integrados e interconexiones punto a punto de alta velocidad. • Caches compartidas multinivel 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  13. Arquitectura • Bloomfield/Lynnfield: Familias de “Nehalem”: • Bloomfield: primeros en comercializarse, son los de la familia “i7”. Frecuencias de reloj 2.66,2.93 y 3.20 GHz. • Lynnfield: Serían los segundos en comercializarse y vendrían a ser la gama media, todavía no se encuentran en el mercado. 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  14. Arquitectura 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  15. Arquitectura • Siguiente arquitectura: “Westmere” -> Derivada de la “Nehalem” • Tecnología de fabricación de 32nm. • Comercialización en 2009. • Principales mejoras respecto a ”Nehalem”: • Procesador de 6 cores • Un nuevo juego de instrucciones que aumentará por tres la tasa de encriptación y de decodificación. • Mejora la latencia de virtualización. 15 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  16. Arquitectura • Futuras arquitecturas: “Sandy Bridge” entre 2009 y 2010 • Tecnología de fabricación de 32nm. • Arquitectura completamente nueva. • Podrían ser los primeros 8 núcleos reales • Se centrará su arquitectura en: • Eficiencia de energía • Frecuencias de reloj poco superiores. • Nuevo sistema de interconexión. • Nuevo juego de instrucciones de vectores • Aumento del datapath de 128 a 256 bits. • Futuras arquitecturas: “Haswell”: • Tecnología de fabricación de 22 nm. • Comercialización en 2012. • Diseño nuevo de la caché. • revolucionarios sistemas de ahorro de energía • Nuevos juegos de instrucciones. 16 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  17. Arquitectura • Procesadores de “Intel” 17 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  18. Arquitectura 18 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  19. Prestaciones • SPEC CFP2006 19 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  20. Prestaciones • SPEC CFP2006 • Entre las diferentes aplicaciones que hay, hemos querido explicar las siguientes, debido a su importancia y coste computacional: • bwaves: simula numérica ráfagas de ondas en 3 dimensiones a través de un fluido. • gamess: Realiza un amplio rango de operaciones de cálculo de química cuántica. • milc: Ejecuta cálculos sobre teoría quántica y la consistencia de la materia • zeusmp: Crea la solución de un problema físico en 3 dimensiones de una ráfaga de ondas dentro de un campo magnético. • cactusADM: Resuelve las ecuaciones de la evolución de Einstein. Es un conjunto de 10 parejas de ecuaciones diferenciales parciales no lineales. • GemsFDTD: Soluciona las ecuaciones de Maxwell en 3-D en el dominio del tiempo del método de las diferencias finitas. • Sphinx3: Programa que realiza reconocimientos de voz. 20 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  21. Prestaciones • SPEC CFP2006 21 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  22. Prestaciones • Fritz 11 (kilo nodos/s) 22 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  23. Prestaciones • Filtro Photoshop CS3 (seg.) 23 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  24. Prestaciones • PcMark – Memory Suite (puntos) 24 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  25. Prestaciones • Powerpoint a PDF (seg.) 25 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  26. Prestaciones • Crisis demo (fps) 26 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  27. Prestaciones • Sandra 2008 – Floating Point 27 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  28. Futuro • En septiembre de 2006 el consejero delegado de “Intel”, Paul Otellini, presentó un prototipo de procesador de 80 núcleos. Esperan que para 2011 se comercialicen los primeros modelos. En la foto, sostiene la oblea de 300 mm con los prototipos. • “Intel” tiene previsto implementar la tecnología de 32 nm en 2009 y la de 22 nm en 2011. 28 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  29. Conclusiones • “Intel” reduce el tiempo a mercado de sus productos. Esto se traduce en: ↓ investigación + ↓ tecnología + ↓ gastos. Opta por la solución tecnológica fácil al principio, pasado un tiempo, la mejora: Ej. Pentium D ––> Core 2 Duo. • A día de hoy ya ofrece un núcleo cuádruple real, que son los de la estructura “Nehalem”, el siguiente paso será unir 2 “cores i7” para formar uno de 8 cores antes de aplicar la nueva arquitectura Solución + barata • Contrariamente a lo que pueda parecer, en la gran mayoría de las aplicaciones las prestaciones de la tecnología nueva no duplican las de la anterior. Ej. Core 2 Quad ≠ 2x Core 2 Duo. • Las aplicaciones deben estar preparadas para aprovechar al máximo las prestaciones de las nuevas arquitecturas. Desgraciadamente, en este sentido, el software va un paso por detrás del hardware. 29 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

  30. Apuntes y documentación de la asignatura “Microprocesadores para comunicaciones” www.intel.com www.spec.org www.theinquirer.es www.tomshardware.com www.hothardware.com www.wikipedia.org techfreep.com/intel-80-cores-by-2011.htm www.trustedreviews.com/cpu-memory/review/2007/03/30/Intel-Processor-Roadmap-Penryn-Nehalem-and-the-Future/p3 http://www.hexus.net/content/item.php?item=6184&page=2 • Referencias 30 5º IT – Microprocesadores para comunicaciones

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