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45 nm: Intels Penryn und Nehalem - 1/3
29.03.2007 by doelf
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Intel gibt Gas
Es hat den Anschein, als wolle sich Intel die Performance-Krone in nächster Zeit nicht mehr wegnehmen lassen. In Zukunft will der Chipriese jedes Jahr eine neue Architektur oder eine neue Fertigungstechnik inklusive Architekturverbesserungen vorstellen. Ende Dezember 2005 führte Intel mit dem Pentium Extreme Edition 955 seine erste 65 nm CPU auf Basis des Presler Kerns ein, im Sommer 2006 folgte dann der Wechsel von der ineffizienten Netburst Architektur auf die hocheffiziente Core Mikroarchitektur des Conroe. Für 2007 steht nun ein DIE-Shrink auf 45 nm an, der Penryn. In diesem Jahr werden die 45 nm Prozessoren in zwei Fabriken vom Band laufen, Mitte 2008 will Intel vier Fertigungsstätten auf 45 nm umgestellt haben. Während der Penryn die Core Mikroarchitektur fortsetzt, wird Intel 2008 mit dem Nehalem eine neue Architektur vorstellen, welche ebenfalls im 45 nm Prozess gefertigt werden soll. Die Architektur des Nehalem soll im Jahr 2009 auf 32 nm, den Westmere Kern geschrumpft werden. Gegen Ende dieses Jahrzehnts folgt dann wiederum eine neue Architektur, von der wir bisher nur den Codenamen Gesher kennen.


Quelle: Intel

Intel hat sich also viel vorgenommen, doch bevor wir zu fern in die Zukunft schweifen, wollen wir daran erinnern, dass Intel im Jahr 2001 noch davon ausging, durch den Einsatz der Extreme-Ultra-Violet-Lithographie bereits im Jahr 2006 die 10 GHz Grenze überschreiten zu können. Nun schreiben wir das Jahr 2007 und Intel nähert sich zum zweiten mal der 3 GHz Grenze an. Bleiben wir somit zunächst beim Penryn, der - wie gesagt - in erster Linie einen DIE-Shrink auf 45 nm darstellt. Doch der Clou steckt beim Penryn im Detail: Statt Silizium wird Intel erstmals ein Metall, genauer gesagt Hafnium, für die Gates der Transistoren verwenden - die so gennanten High K + Metal Gate Technologie (Hi-k).


Quelle: Intel

Intel betrachtet Hi-k als die "größte Veränderung in der Transistor-Technik seit den 60er-Jahren". Über die Feinheiten des 45 nm Fertigungsprozesses konnten wir bereits Ende Januar berichten, heute folgen nun weitere Details, welche Intel gestern im Rahmen eine Telefonkonfernz bekannt gab.

Der Penryn: 45 nm Eckdaten
Intel hat derzeit fünfzehn 45 nm Prozessorn in der Planung, darunter Dual- und Quad-Core Prozessoren für den Desktopbereich sowie Dual-Core Mobil-CPUs für den Einsatz in Notebooks. Diese Prozessoren werden als neue Mitglieder der Core-Familie eingeführt werden, zudem werden Quad-Core Server-Prozessoren die Xeon-Produktepalette erweitern. Intels 45 nm Core 2 Quad Prozessoren werden 820 Millionen Transistoren beinhalten, die derzeitigen 65 nm Core 2 Quad Prozessoren mit Kentsfield Kern kommen lediglich auf 582 Millionen Transistoren, AMDs Barcelona soll angeblich mit nur 463 Millionen Transistoren auskommen.


Quelle: Intel

Im Vergleich zur 65 nm Fertigung kann Intel beim Penryn die doppelte Transistorenzahl auf der gleichen Grundfläche unterbringen, doch im Vergleich zum Conroe wird der Kern des Dual-Core Penryn nur um 25 Prozent kleiner sein (170 mm2). Dies liegt darin begründet, dass Intel den Cache um 50 Prozent vergrößern wird. Desweiteren kann entweder die Schaltzeit der Transistoren um zwanzig Prozent verbessert oder der Leckstrom um den Faktor fünf reduziert werden. Die Stromstärke zum Schalten der Transistoren konnte um dreißig Prozent gesenkt werden, trotz höherer Taktraten und größerer Caches kann Intel den Stromverbrauch der Prozessoren konstant halten. Die Dual-Core Desktop-CPUs werden eine TDP von 65 Watt aufweisen, die Dual-Core Xeons sind in drei Varianten mit 40, 65 und 80 Watt erhältlich. Für die Quad-Core Xeons gibt Intel 50, 80 sowie 120 Watt an, die Desktop Vierkerner wurden mit 95 und 130 Watt TDP spezifiziert.

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45 nm: Intels Penryn und Nehalem - 2/3
29.03.2007 by doelf
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Der Penryn: Technische Neuerungen
Der mobile Penryn wird mit "Deep Power Down" einen weiteren Stromsparmodus beherrschen, bei dem die CPU-Spannung extrem abgesenkt werden kann. Dies ist möglich da der PLL (Phaselocked Loop zur Taktsynchronisation) und die Caches abgeschaltet werden und der Prozessor mit einem Minimaltakt von 4x 100 MHz arbeitet. Diesen Zustand unterhalb von C4 nimmt der Prozessor an, wenn keine Last anliegt.


Quelle: Intel

Eine interessante Lösung für Anwendungen, die nur einen CPU-Kern nutzen, bietet Intel mit der "Enhanced Dynamic Acceleration Technology". Wenn einer der Kerne nicht genutzt wird und in einen Ruhezustand eintritt, bekommt der andere Kern zusätzlichen Spielraum eingeräumt und darf höher takten. Intel ist es somit möglich, die maximale Verlustleistung der CPU beizubehalten und single-threaded programmierter Software dennoch mehr Leistung zur Verfügung zu stellen.


Quelle: Intel

Intels Befahlssatzerweiterung SSE (Streaming Single Instruction Multiple Data Extensions) geht beim Penryn in die vierte Generation und soll insbesondere multimediale Anwendungen beschleunigen. Hierzu trägt auch die "Super Shuffle Engine" bei, welche wie die SSE-Einheit mit einer Breite von 128 Bit arbeitet und Shuffle-Operationen für SSE2, SSE3 oder SSE4 Befehle in einem Durchgang bearbeiten kann. Bisher werden für eine 128 Bit Shuffle-Operation zwei Durchgänge benötigt.


Quelle: Intel

Auch die hauseigene Virtualisierungstechnologie ("Enhanced Intel Virtualization Technology") wurde überarbeitet und soll nun schneller arbeiten. Zudem wird der Penryn eine Technik namens Radix 16 einsetzen, welche das Dividieren von Zahlen deutlich beschleunigt.


Quelle: Intel

Mit der Einführung der 45 nm Prozessoren wird Intel wieder ein wenig an der Taktschraube drehen und die 3 GHz Marke überschreiten. Das überrascht nicht wirklich, da der Core 2 Extreme X6800 bereits mit 2,933 GHz taktet. Die Cache-Größe wird auf bis zu 3 MByte pro Kern erhöht werden, Dual-Core Prozessoren werden somit über 6 MByte Cache verfügen und die Quad-Core Modelle sogar über 12 MByte.

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45 nm: Intels Penryn und Nehalem - 3/3
29.03.2007 by doelf
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Der Nehalem
Im Rahmen der Telefonkonferenz stellte Intel nicht nur Details zum Penryn vor, sondern gab gleich noch einen Ausblick auf die nächste Architektur, den Nehalem.


Quelle: Intel

Der Nachfolger des Penryn soll 2008 an den Start gehen und birgt einige Überraschungen:


Quelle: Intel

Weiterhin soll beim Nehalem das Powermanagement verfeinert und die Cache-Architektur ausgebaut werden. Möglich wäre beispielsweise ein Level 3-Cache, wie ihn AMD für seinen Barcelona Kern vorsieht und wie Intel ihn bei den Extreme Edition Prozessoren mit Gallatin Kern einsetzte.

Ob es AMD in diesem Jahr gelingen wird, mit dem Barcelona und seiner Desktop-Varinate Agena nicht nur am Conroe vorbeizuziehen, sondern gleichzeitig auch den Penryn im Zaum zu halten, wird für die Texaner eine Schlüsselfrage sein. Intel macht mächtig Druck und winkt bereits warnend mit der nächsten Architektur. AMD bleibt keine Zeit zum Luft holen und auch in den Prozessorpreisen steckt nicht mehr viel Luft. Die nächste Preissenkung ist bei AMD und Intel bereits im Anmarsch, doch es wird wohl noch etwas dauern, bis AMD im oberen Preisbereich neue Prozessoren nachlegen kann.

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