Intel Centrino 2: processori

Esaminiamo le caratteristiche tecniche dei primi processori disponibili per piattaforma Intel Centrino 2: FSB a 1066MHz, fino a 6MB di cache di secondo livello e tecnologie evolute di risparmio energetico.

Iniziamo la nostra analisi dei componenti della neonata piattaforma per notebook Intel Centrino 2 partendo dal processore. Premettiamo subito che, come ci conferma Andrea Toigo, Enterprise Technology Specialist di Intel Italia, l'architettura di processore resta pressoché inalterata, anche se sono stati aggiunti vari miglioramenti, e che le nuove CPU saranno incompatibili con le precedenti e viceversa.

Ci troviamo davanti, quindi, ad un nuovo set di processori Intel Penryn fabbricati con processo produttivo High-K Metal Gate a 45nm: il rimpicciolimento e l'impiego di un materiale ad elevata costante dielettrica (più correttamente permittività elettrica) in sostituzione del silicio, permettono di ridurre la dispersione di elettricità e favorire basse emissioni di calore e di rumore e un'elevata durata della batteria.

La maggiore miniaturizzazione è utile anche sotto un altro profilo: su un die a 45nm trova posto circa il doppio dei transistor che si riuscirebbero a integrare in un die di analoghe dimensioni fabbricato a 65nm. Di conseguenza c'è più spazio a disposizione per la cache di secondo livello, che aumenta fino a 6MB (serie 9000, 3MB per la serie 8000).

Fin qui nessuna vera novità rispetto alle CPU Penryn di generazione Santa Rosa. Le differenze iniziano ad affiorare quando si scende nel dettaglio delle caratteristiche tecniche: i nuovi Intel Core 2 Duo e Core 2 Extreme, infatti, esibiscono un FSB a 1066MHz contro gli 800MHz dei loro predecessori, che assicurerà un canale più ampio sul quale far correre i dati da e verso la CPU. Lasciati liberi di esprimere al meglio le loro performance, questi microchip potranno così trarre vantaggio da memorie più veloci come le DDR3 supportate dal northbridge di Centrino 2.

Nel complesso, Intel ha programmato l'introduzione di ben 14 differenti modelli di processori entro la fine dell'anno, ma solo una prima tranche di 6 processori sarà immediatamente disponibile. Di questi, cinque appartengono alla famiglia Intel Core 2 Duo (P8400, P8600, P9500, T9400 e T9600) ed uno della serie overcloccabile Intel Core 2 Extreme (X9100).

Ricordiamo che con Intel Centrino 2, il chipmaker californiano ha inaugurato anche una nuova classificazione dei suoi processori, che sono ora suddivisi in sei categorie a seconda del profilo termico (TDP) e del fattore di forma:

Con l'acronimo SFF si indicano i processori Small Form Factor, caratterizzati da una minore impronta: 22x22mm contro i 35x35mm delle CPU in formato standard. Il nuovo packaging, che è stato anticipato su alcuni subnotebook di categoria thin&light con piattaforma Santa Rosa, come Apple MacBook Air e Lenovo ThinkPad X300, ed il TDP di 25W dei processori di categoria "Power optimized performance" costituiranno le fondamenta su cui nascerà una nuova generazione di PC portatili.

Adottando questi processori, i produttori di notebook potranno realizzare modelli ancora più sottili e leggeri, sperimentare nuovi fattori di forma, senza richiedere ai loro utenti un sacrificio in termini di prestazioni (come accade invece nei netbook basati su processori Intel Atom), perché si tratta a tutti gli effetti di CPU dual-core Intel Core 2 Duo, capaci di trarre vantaggio dal multitasking e dal multithreading.

In attesa del primo processore quad core per notebook (Intel Core 2 Extreme QX9300), il vertice della gamma è occupato dal modello Intel Core 2 Extreme X9100, un processore per gamestation e workstation mobili, composto da due core con architettura Penryn e 6MB di cache L2 di tipo shared (interamente accessibile da ciascun core a seconda delle esigenze). Abitualmente i processori per dispositivi portatili hanno il moltiplicatore di clock bloccato, come forma di protezione per impedire che gli utenti possano danneggiare il chip a seguito di maldestri tentativi di overclock. È esattamente questa la peculiarità dei processori della famiglia Extreme, che possono quindi essere facilmente sottoposti ad un overclock controllato entro ben precisi limiti (circa il 20%). L'altra faccia della medaglia è che il TDP cresce fino a 44W, rendendo indispensabile un sistema di raffreddamento più efficace rispetto a quello comunemente impiegato con le CPU Intel Core 2 Duo.

Poiché Intel non ha innovato l'architettura di processore, le tecnologie integrate in queste CPU Penryn per piattaforma Centrino 2 sono quelle dell'Intel Enhanced Core Microarchitecture. Tecnicamente, tutti i nuovi processori utilizzano un die monolitico, in cui i due core che lo compongono sono costruiti in un unico pezzo di silicio e ciascuno può accedere alla totalità della cache (Advanced Smart Cache), con l'unica eccezione del modello quad-core che sarà composto da una coppia di die monolitici dual core affiancati.

L'accresciuto quantitativo di cache L2 richiede un sistema di predizione estremamente efficiente, che riesca a popolare la cache con i dati di cui il processore avrà bisogno nell'immediato, affinché siano rapidamente accessibili. Questo compito spetta alla tecnologia Smart Memory Access.

La tecnologia Wide Dynamic Execution, invece, permette di eseguire 4 istruzioni per ciclo di clock contro le tre dell'architettura precedente. Inoltre,utilizzando una pipeline dati a 14 stadi si riesce a combinare meglio prestazioni ed efficienza.

Intel HD Boost velocizza l'esecuzione delle istruzioni SIMD, tra cui anche 47 istruzioni SSE4 che andranno ad arricchire le capacità grafiche, multimediali e di gioco del processore, con particolare riguardo alla codifica/decodifica di flussi video ad alta definizione. Si tratta di un'avanguardia del set completo di 54 istruzioni SSE4. Per ottimizzare la gestione delle istruzioni SSE4 e Supplemental Streaming SIMD Extensions 3 (SSSE3), si usa la cosiddetta Super Shuffle Engine.

Fra le tante features, meritano anche una menzione Intelligent Power Capability, in grado di ottimizzare il processo che regola la distribuzione del lavoro sui due core in modo da sfruttare tutta la potenza di calcolo a disposizione solo se questa viene effettivamente richiesta dal sistema, e Intel TXT Trusted Execution Technology, un sistema hardware che offre protezione contro attacchi software-based e garantisce la sicurezza e l'integrità dei dati immagazzinati sul PC.

Split Load Cache Enhancement migliora le prestazioni con applicazioni che fanno uso intensivo della memoria e Fast radix-16 divider velocizza le divisioni, risultando molto utile per le applicazioni di calcolo scientifico.

A catalizzare la nostra attenzione è, però, la tecnologia HUGI, Hurry UP & Get Idle, che Mooly Eden definisce "l'ingrediente segreto di Centrino 2". Idle è uno stato del processore nel quale le sue capacità di calcolo non sono utilizzate da nessuna applicazione. È una condizione di quiescenza e tutti i moderni processori approfittano di questo momento per entrare in uno stato di risparmio energetico in cui i consumi vengono ridotti ai minimi termini. Per questo, quando una CPU è in stato di idle consuma meno: ad esempio, un processore può consumare circa 50W quando è sottoposto ad un carico di lavoro elevato, ma scendere a 15W in idle.

Gli ingegneri di Intel hanno intuito che si possono estendere questi vantaggi forzando il processore a terminare il suo compito rapidamente, così da avere la CPU in idle più tempo possibile: se un core giace inutilizzato perché l’altro è impegnato in un’attività single threaded, quest’ultimo viene momentaneamente ovecloccato per finire più rapidamente il lavoro e tornare il prima possibile all’idle (sembra strano, ma anche se lavora in overclock, usando meno tempo di calcolo, il PC globalmente consuma di meno che a svolgere lo stesso conto non in overclock).

Da queste prime informazioni, però, ci sembra di intuire che sotto l'acronimo HUGI si celi una tecnologia già implementata nei processori Penryn: Enhanced Intel Dynamic Acceleration che aumenta le prestazioni del singolo core attivo all'interno di una frequenza garantita.

Fondamentale per ridurre il TDP medio è lo stato di risparmio energetico Deep Power Down (C6). La differenza rispetto allo stato C4 "Deeper Sleep", che, per fare un confronto, è il massimo supportato dagli attuali processori AMD Griffin per piattaforma AMD Puma, consiste nel fatto che questo prevede l'azzeramento del clock dei core e la riduzione del voltaggio ma la cache, anche se parzialmente liberata, continua ad essere alimentata.

Nello stato C6, invece, la cache viene completamente svuotata, con la conseguenza che il processore si trova quasi totalmente spento.

La durata della batteria trarrà giovamento anche dalla tecnologia Intel Dynamic Power Coordination, che ha il compito di combinare la tecnologia SpeedStep e le transizioni della modalità inattiva di power management (C-state) in modo indipendente per ogni core, in modo tale da avere un profilo energetico in grado di adattarsi meglio alle più disparate situazioni d'uso.
Puòessere considerata equivalente alla tecnologia AMD Dynamic Power Management.

È importante sottolineare come anche la frequenza di FSB possa essere gestita dinamicamente per ottenere una maggiore efficienza energetica con la tecnologia Intel Dynamic Bus Parking.

Una piccola nota conclusiva per esaminare un aspetto spesso trascurato dalle analisi tecniche: quello dell'ecosostenibilità. Con i processori Penryn, Intel ha fatto un enorme passo in avanti sotto il profilo della tutela ambientale: il processo manifatturiero a 45nm non prevede l'impiego di piombo e quindi soddisfa i requisiti della direttiva europea RoHS, inoltre, entro il 2008 sia i processori (45nm) che il chipset (65nm) utilizzeranno un packaging privo di alogeni.