پردازنده هاي Core Solo و Core Duo
اولين نسل پردازنده هاي مبتني بر معماري Intel Core ، با نام هاي Core Duo و Core Solo ارائه شده اند. هر دو پردازنده جايگزيني براي Pentium M به شمار مي آيند و با هسته Yonah ارائه و متعلق به رده Laptop مي باشند. به بيان ديگر كامپيوترهاي همراه مبتني بر محصولات Intel ، شامل يكي از دو پردازنده Core Duo يا Core Solo مي باشند. پردازنده Core Duo داراي دو هسته Yonah با 2 مگابايت حافظه نهان L2 مشترك مي باشد. در تصوير 1 نمايي از die پردازنده Intel Core Duo را مشاهده مي نمائيد. دو هسته مستقل Yonah و 2 مگابايت حافظه نهان L2 به اشتراك گذاشته شده به وضوح قابل تشخيص است. دو هسته Yonah از طريق يك گذرگاه داخلي با حافظه نهان به اشتراك گذاشته شده ، در ارتباط مي باشنـد. يك كنترل كننده وظيفه مديريت و نظارت بر روي هر دو حافظه نهان L2 و دسترسي به گذرگاه داخلي پردازنده را برعهده دارد. پردازنده هاي دو هسته اي نسل قبل شركت Intel داراي حافظه هاي نهان مستقل بودند. در تصوير 2 مشاهده مي شود كه در يك پردازنده دو هسته اي با حافظه هاي نهان مستقل ، هر هسته به صورت مستقل و جداگانه داراي حافظه نهان مخصوص است و کنترل هر يک از حافظه هاي به صورت مستقل و جداگانه انجام مي شود. در معماري Intel Core و پردازنده Intel Core Duo ، حافظه نهان L2 به صورت مشترك بين دو هسته استفاده و يك كنترل كننده حافظه نهان L2 (L2 Cache Controller) مديريت نحوه استفاده هسته ها از حافظه نهان L2 مشترك را برعهده دارد (تصوير 3) .

پردازنده Core Duo اولين پردازنده كم مصرفي است كه توان مصرفي آن كمتر از 25 وات مي باشد. جالب است بدانيد كه اين پردازنده ، اولين محصول شركت Intel است كه در برخي از مدل هاي كامپيوتر Apple Macintosh بكارگيري شده است. پردازنده Core Duo از تكنولوژي هاي LaGrande ، Vanderpool پشتيباني مي نمايد. Vanderpool نام كد تكنولوژي virtualization Technology (VT) يا تكنولوژي مجازي سازي مي باشد. با استفاده از تكنولوژي VT پردازنده Core Duo از ماشين هاي مجازي (Virtual Machine) ايجاد شده به صورت سخت افزاري پشتيباني مي نمايد. نكته قابل توجه اين است كه پردازنده Core Duo از تكنولوژي Extended Memory 64-bit Technology (EMT64) پشتيباني نمي نمايد و اين ويژگي در نسل بعدي يعني پردازنده Core 2 با هسته Merom وجود دارد. پردازنده Core Solo داراي دو هسته مي باشد ولي طراحي آن به صورتي انجام شده كه فقط يك هسته پردازنده فعال مي باشد. فعال بودن يك هسته در پردازنده Core Solo ، باعث كاهش قيمت در مقابل پردازنده Core Duo شده و مسلماً شركت Intel با اين ترفند ، طيف وسيعي از خريداران را راضي نگاه داشته است. اين امر (غير فعال نمودن يك ويژگي سخت افزاري) قبلاً توسط شركت Intel انجام شده است. با ارائه پردازنده 80486 توسط Intel ، مشاهده شد كه خريداران به دليل قيمت بالاي 80486 (در مقايسه با پردازنده 80386) استقبال خوبي از محصول جديد نشان ندادند. به همين دليل شركت Intel ، گونه اي از پردازنده 80486 را ارائه نمود كه داراي كمك پردازنده رياضي غير فعال بود. به بيان ديگر ، پردازنده 80486 SX به دليل دارا بودن كمك پردازنده رياضي توكار غير فعال ، قيمت ارزانتري نسبت به پردازنده 80486 DX داشت كه با استقبال خريداران مواجه شد.اكنون اجازه دهيد مدل هاي هر دو پردازنده Core Solo و Core Duo را بررسي نمائيم. شركت Intel پردازنده Core Solo را با مدل T1x00 و U1x00 ارائه نموده است(چهار مدل T1300 ، T1400 ، U1300 و U1400) . مدل هاي U1x00 از گونه هاي كم مصرف مي باشند.

جدول 1 (مشخصات پردازنده هاي Core Solo)


شركت Intel پردازنده Core Duo را در سه گونه L2x00 ، T2x00 و U2x00 عرضه نموده است. گونه L2x00 شامل مدل هاي كم مصرف L2300 (فركانس 1.5GHz ) و L2400 (فركانس 1.66GHz ) مي باشد. گونه T2x00 شامل مدل هاي T2300 (فركانس 1.66GHz ) ، T2300E (فركانس 1.66GHz و بدون تكنولوژي VT) ، T2400 (فركانس 1.83GHz ) ، T2500 (فركانس 2.0 GHz ) ، T2600 (فركانس 2.16 GHz ) و T2700 (فركانس 2.33 GHz ) بوده و گونه U2x00 شامل مدل هاي بسيار كم مصرف U2300 و U2400 مي باشد. كليه مدل ها دو هسته اي ، فركانس گذرگاه داخلي 166 مگاهرتز ، 64 كيلوبايت حافظه نهان L1 ، دو مگابايت حافظه نهان L2 و فناوري ساخت 65 نانومتر مي باشند. تفاوت مدل ها در ضريب فركانس ، ولتاژ هسته و توان مصرفي مي باشد. در جدول 2 مشخصات مدل هاي پردازنده Core Duo را مشاهده مي نمائيد.

جدول 2 (مشخصات پردازنده هاي Core Duo)


شركت Intel پردازنده Core Duo با هسته Penryn و فناوري ساخت 45 نانو را در اواخر سال 2007 ميلادي عرضه تجاري خواهد نمود. اين پردازنده با فركانس 3.0GHz كار خواهد كرد و ظرفيت حافظه نهان L2 آن بين 3 تا 6 مگابايت خواهد بود.
با استفاده از نرم افزار Cpu-Z نگارش 1.32 اطلاعات دقيقي از پردازنده Core Duo T2600 بدست مي آيد . پردازنده با نام Intel Core Duo T2600 ، هسته Yonah و سوكت نصب ( package ) 479 پين شناسايي شده است. ولتاژ هسته 5/2 ولت اعلام شده كه به نظر مي رسد عدم تشخيص صحيح ناشي از اشكال نگارش 1.32 باشد. مدل پردازنده (T2600) و فركانس كاري (2.16 GHz) به درستي تشخيص داده شده است. برنامه Cpu-Z فركانس كاري پردازنده را 2158.8MHz اعلام نموده كه با توجه به ضريب تغيير پردازنده 13.0x و فركانس FSB داخلي 166.1 MHz ، نرم افزار Cpu-Z بايد فركانس را 2159.3 MHz(يا 2.16 GHz) تشخيص مي داد . البته اين اختلاف تشخيص را مي توان ناشي از اشكالات نگارش 1.32 در نظر گرفت كه در نگارش هاي بعدي رفع شده است.

پردازنده Core 2 Duo
شركت Intel سومين نسل پردازنده هاي مبتني بر معماري Intel Core را با نام Core 2 Duo و فناوري 65 نانو عرضه نموده است. پردازنده Core 2 Duo به عنوان جايگزين پردازنده Pentium D ارائه شده است. اين پردازنده با هسته Allendale يا Conroe ارائه و داراي ويژگي هاي EMT64 ، Virtualization Technology ، Execute Disable Bit ، LaGrande Technology ، Enhanced Intel SpeedStep Technology و Active Management Technology مي باشد. پردازنده Core 2 Duo از اول مردادماه 1385 (23 جولاي 2006) به عنوان جايگزين پردازنده هاي Pentium 4 و Pentium D عرضه تجاري شده است. پردازنده Core 2 Duo با دو گونه E4x00 و E6x00 در پنج مدل ارائه شده است. مدل هاي اين پردازنده عبارتند از : E4200 (با فركانس 1.6 GHz) ، E6300 (با فركانس 1.86 GHz) ، E6400 (با فركانس 2.13 GHz) ، E6600 (با فركانس 2.4 GHz) و E6700 (با فركانس 2.66 GHz) . مدل هاي E2400 ، E6300 و E6400 با هسته Allendale (حافظه نهان 2 مگابايتي) و مدل هاي E6600 و E6700 با هسته Conroe (حافظه نهان 4 مگابايتي) ارائه شده اند.
پردازنده Core 2 Duo E4200 داراي فركانس گذرگاه داخلي 200 مگاهرتزي و ضريب تغيير 8.0x مي باشد. بنابراين فركانس پردازنده 1.6 GHz و فركانس گذرگاه سيستم 800 مگاهرتز بدست مي آيد. حافظه نهان L2 اين مدل ، برابر با 2 مگابايت و توان مصرفي آن 45 وات مي باشد. پردازنده Core 2 Duo E6300 ، همان دو مگابايت حافظه نهان L2 و 45 وات توان مصرفي مدل قبلي را دارد ولي فركانس كاري اين مدل 1.86 GHz بوده و فركانس گذرگاه داخلي پردازنده برابر با 266 مگاهرتز در نظر گرفته شده است (به بيان ديگر 1066 مگاهرتز فركانس FSB سيستم) . در پردازنده Core 2 Duo E6400 فركانس گذرگاه داخلي سيستم همان 266 مگاهرتز است ولي ضريب تغيير از 7.0x به 8.0x تغيير يافته است. بنابر اين فركانس كاري پردازنده از 1.86 GHz به 2.13 GHz افزايش مي يابد. توجه داشته باشيد كه هر سه مدل E4200 ، E6300 و E6400 با هسته Allendale ارائه شده اند و طبيعتاً ظرفيت حافظه نهان L2 برابر با 2MB مي باشد( به اصطلاح يك مگابايت براي هر هسته). نكته بسيار قابل توجه اين است كه هر سه مدل ذكر شده به دليل دارا بودن هسته Allendale دربرگيرنده ويژگي هاي Virtualization Technology (VT) و Enhanced SpeedStep Technology( EIST) نمي باشند. در مقدمه اين مقاله عنوان شده كه هسته Allendale نسخه ساده تر هسته Conroe مي باشد.
پردازنده Core 2 Duo E6600 داراي همان 266 مگاهرتز فركانس گذرگاه داخلي مي باشد (1066 مگاهرتز فركانس FSB سيستم) ولي ضريب تغيير از 8.0x به 9.0x افزايش يافته است. بنابراين با فركانس 2.4 GHz مواجه هستيم. ظرفيت حافظه نهان L2 نيز از 2 مگابايت به 4 مگابايت افزايش يافته است (2 مگابايت براي هر هسته Conroe) . با توجه به افزايش ظرفيت حافظه نهان ، طبيعتاً از تعداد زيادتري ترانزيستور استفاده شده و در نتيجه توان مصرفي پردازنده از 45 وات به 65 وات افزايش مي يابد. پردازنده Core 2 Duo E6700 كاملاً مشابه مدل E6600 مي باشد با اين تفاوت كه ضريب تغيير از 9.0x به 10.0x افزايش يافته و فركانس كاري اين مدل برابر با 2.66 GHz خواهد بود. شركت Intel نسل دوم پردازنده هاي مبتني بر معماري Intel Core را با هسته Conroe ارائه نموده است. ولي جهت در اختيار نگه داشتن بازار و قرار دادن گزينه هاي متعدد در مقابل خريداران ، ترفند هميشگي خود را بكار برده و با ساده سازي و كم نمودن برخي امكانات هسته Conroe اقدام به ارائه هسته Allendale نموده است. مشخصات فني 27 مدل پردازنده Core 2 Duo در قسمت چهارم مقاله ارائه شده است.

ويژگي هاي معماري Intel Core
معماري Intel Core دربرگيرنده ويژگي هاي تكنولوژي (EIST (Enhanced Intel SpeedStep Technology ، تكنولوژي (EDB (Execute Disable Bit ، تكنولوژي EMT64 ، تكنولوژي LaGrande ، مجموعه دستورات SSE4 و تكنولوژي (iAMT2 (Active Management Technology مي باشد.
تكنولوژي (Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST: اين تكنولوژي براي اولين بار در پردازنده Pentium M استفاده شده است . اساس كار اين تكنولوژي بر پايه كاهش فركانس به هنگام عدم نياز پردازشي استوار است. با كاهش فركانس ، پردازنده توان مصرفي كمتري داشته و در نتيجه حرارت كمتري نيز توليد مي نمايد.تكنولوژي EIST بر پايه مديريت فركانس پردازنده و ولتاژ هسته بر مبناي سطح پردازش هاي بارگذاري شده عمل مي نمايد. اگر به صددرصد كارآيي پردازنده نيازي نباشد ، دليلي وجود ندارد كه پردازنده با تمام ظرفيت فركانسي خود كار كند. بنابراين فركانس پردازنده كاهش مي يابد. كاهش فركانس هسته باعث كاهش حرارت توليدي و توان مصرفي پردازنده مي شود. در صورت نياز به كارآيي بيشتر ، اين امكان به راحتي وجود دارد كه فركانس پردازنده به مقدار طبيعي و پيش فرض خود تغيير يابد.

تكنولوژي (Execute Disable Bit (EDB
اين تكنولوژي جهت مقابله با حملات سرريزي بافر ايجاد شده است. اين تكنولوژي مانع از اجراي كدهايي مي شود كه در يك صفحه مشخص از حافظه ذخيره شده و باعث بروز اشكال سرريزي بافر (Buffer Overflow) مي شوند. بيش از 80% حملات رايج در اينترنت از تكنيك سرريزي بافر براي بروز اشكال در سيستم استفاده مي كنند. در تكنولوژي EDB يك بيت كنترلي وجود دارد كه وظيفه مقايسه كد با آدرس اجرا را بر عهده دارد. بنابراين بيت كنترلي موجود، مانع از اجراي كد هاي مشكوكي مي شود كه آدرس اجراي آنها در صفحات تقلبي گزارش شده است. به بيان ديگر اين بيت كنترلي از استقرار برنامه هاي مشكوك در مكان هايي از حافظه كه متعلق به برنامه ها و داده هاي سيستم عامل است، جلوگيري مي نمايد.

تكنولوژي (Extended Memory 64-bit Technology (EM64T
اين تكنولوژي با هدف رقابت با معماري AMD64 توسط شركت Intel ارائه شده است. تكنولوژي EM64T در اصل امكاناتي 64 بيتي است كه به معماري IA-32 اضافه شده است. اين تكنولوژي براي اولين بار به همراه پردازنده Pentium4 با هسته prescott نگارش E ارائه گرديد.با توجه به محدود بودن پردازنده هاي 32 بيتي به چهار گيگابايت حافظه اصلي، تكنولوژي EM64T اين محدوديت را برطرف نموده و امكاناتي نظير پشتيباني از فضاي آدرس دهي مجازي 64 بيتي، اشاره گرهاي 64 بيتي، ثبات هاي همه منظوره 64 بيتي، پشتيباني از محاسبات صحيح 64 بيتي و پشتيباني از آدرس دهي 64 حافظه جانبي را براي پردازنده هاي 32 بيتي فراهم مي نمايد. در رده كامپيوترهاي notebook ، پردازنده هاي دو هسته اي Core 2 (با هسته Merom) از اين تكنولوژي استفاده مي نمايند.

تكنولوژي LaGrande :
امروزه كاربران از اينترنت واينترانت در زمينه هاي خانگي ، شخصي و اداري استفاده مي كنند و اين امر چالشهاي متعددي را در پيش روي كاربران قرار مي دهد. شركت Intel با در نظر گرفتن چالش هايي كه كاربران در پيش رو دارند سعي نموده است كه يك پلاتفرم سخت افزاري بنام LaGrand به معماري پردازنده هاي خود اضافه نمايد كه كاربران در مقابل حملات اينترنتي و شبكه اي احساس امنيت نمايند. تكنولوژي LaGrand دربرگيرنده مجموعه سخت افزار توسعه يافته اي است كه با هدف محافظت اطلاعات حساس از حملات نرم افزار گرايانه طراحي شده است.
ويژگيهاي تكنولوژي LaGrand شامل قابليت هايي درريزپردازنده ، چيپ ست و ورودي/خروجي مي باشد. هنگاميكه تكنولوژي LT در سيستم عامل و برنامه هاي كاربردي فعال باشد، ضريب امنيت اطلاعات بالا خواهد رفت. در اين تكنولوژي قابليت هايي نظير اجراي محافظت شده ، رمزنگاري اطلاعات ، ورودي محافظت شده و گرافيك محافظت شده مي باشد.ويژگي اجراي محافظت شده بيانگر اين مفهوم است كه برنامه هاي كاربردي در محيطي ايزوله و محافظت شده و دور از دسترس نرم افزارهاي غير مجاز ، اجرا مي شوند. محيط ايزوله توسط پردازنده ،چيپ ست و هسته سيستم عامل جهت برنامه كاربردي اجرا شده فراهم مي گردد.ورودي محافظت شده بدين معنا است كه ارتباطات بين صفحه كليد/ موشواره و برنامه كاربردي اجرا شده به صورت محافظت شده برقرار مي گردد و نرم افزار هاي غير مجاز هيچگونه دسترسي به ارتباطات ذكر شده نخواهند داشت. در تصوير 4 نحوه بكارگيري تكنولوژي LaGrand را در پردازنده، پل شمالي و پل جنوبي را مشاهده مي نمائيد.پل شمالي ارتباط حافظه و نمايشگر را به صورت محافظت شده برقرار مي نمايد و ارتباط صفحه كليد وموش واره نيز عملاً به صورت محافظت شده انجام مي پذيرد.

مجموعه دستورات SSE4
شركت Intel با ارائه معماري Intel Core مجموعه دستوراتي را با نام SSE4 به خانواده SSE اضافه نموده است. شركت Intel سال 1999 ميلادي با ارائه پردازنده Pentium III مجموعه دستورات (SSE (Streaming SIMD Extensions را با نام (KNI (Katmai New Instruction معرفي نمود. درسال 2001 ميلادي با ارائه پردازنده Pentium 4 ، مجموعه دستورات SSE2 به مجموعه دستورات معماري NetBurst اضافه شد. سه سال بعد شركت Intel ( سال 2004 ميلادي ) اقدام به ارائه مجموعه دستورات SSE3 تحت نام PNI (Prescott New Instructions) نمود. مجموعه دستورات SSE3 شامل دستورات جديدتري بود ، بطوريكه تعداد دستورات از 70 دستور در SSE ، به 144 دستور در SSE3 افزايش يافت. مجموعه دستورات SSE4 با نام (TNI (Tejas New Instructions شناخته شده و چهارمين نسل مجموعه دستورات SSE محسوب ميشود. اين مجموعه دستورات فقط در پردازنده هاي Xeon سري 5100 و پردازنده هاي مبتني بر معماري Intel Core وجود دارد.
در قسمت هاي بعدي مقاله به بررسي بيشتر در مورد معماري Intel core ، پردازنده هاي Core 2 ، Core 2 Extreme ، Core 2 Quad و چيپ ست برد هاي اصلي (MainBoard) خواهيم پرداخت.

مراجع:

Intel Core Microarchitecture , http://www.intel.com/technology/architecture/coremicro/index.htm
Anand Lal Shimpi , “Intel's Core 2 Extreme & Core 2 Duo: The Empire Strikes Back” , www.anandtech.com , July 14th, 2006
Gary Key & Wesley Fink , “Conroe Buying Guide: Feeding the Monster” , www.anandtech.com , July 19th, 2006
Patrick Schmid, Bert Tpelt , “Game Over? Core 2 Duo Knocks Out Athlon 64” , www.tomshardware.com , July 14 , 2006
Aleksandr Mitrofanov, “Dual-core Intel Conroe processors “ , www.digital-daily.com , July 15 , 2006
Alan Zeichick , “Intel Core: A Next-Generation Microarchitecture “ , www.devx.com
Cssio Lima , “All Core Duo Models” , www.hardwaresecrets.com
Intel Core Duo Model number , http://www.intel.com/products/processor_number/index.htm
energy-efficient performance , http://www.intel.com/technology/eep/index.htm
Sunil R. Shenoy / Akhilesh Daniel , “Intel Architecture and Silicon Cadence: The Catalyst for Industry Innovation” , Technology@Intel Magazine
R. M. Ramanathan , “Extending the World’s Most Popular Processor Architecture” , Technology@Intel Magazine , October 2006, www.intel.com
R.M. Ramanathan ,” Intel Multi-Core Processors : Making the Move to Quad-Core and Beyond” , Intel whitepaper , www.intel.com
Anand Lal Shimpi , “Fall IDF 2006 - Day 1: 45/65nm, UMPC Update and Quad-Core” , 26 September 2006 , www.anandtech.com
Wesley Fink , “ Motherboards that work with Kentsfield ” , 29 September 2006 , www.anandtech.com
Anand Lal Shimpi , “Quad Cores: Intel Kentsfield Preview “ , 28 September 2006 , www.anandtech.com
Paul Jastrzebski , “Core 2 Quad QX6700 Performance Preview “ , 28 September 2006 , enthusiast.hardocp.com
Loyd Case , “Core 2 Extreme Quad Performance “ , 28 September 2006 , www.extremetech.com
Jason Cross , “Do We Really Need Quad Core? “, 28 September 2006 , www.extremetech.com

فرشاد وحيدپور