مقاله تخصصي
پردازنده هاي 32 نانومتري اينتل

شرکت اينتل ديرزمانيست که استراتژي افزايش فرکانس کاري پردازنده را کنار گذاشته و استراتژي کاهش اندازه ترانزيستورها و افزايش هسته‌هاي پردازنده را در کنار تغيير معماري انتخاب نموده است (Tick-Tock) . طبق اين استراتژي , شرکت اينتل در هر سال يک نوآوري در رابطه با کاهش فناوري توليد پردازنده يا تغيير معماري پردازنده خواهد داشت.
در اين راستا , با ارائه ريزمعماري 65 نانومتري Merom (سال 2006) شاهد هستيم که فناوري 45 نانومتري با پردازنده‌هاي Penryn (سال 2007) ارائه شده است. در اوايل سال 2009 معماري Nehalem با فناوري 45 نانو عرضه گرديد و در نيمه اول سال 2010 شاهد خواهيم بود که پردازنده‌هاي 32 نانومتري تحت معماري Westmere و نام هاي تجاري Core i3/i5/i9 ارائه خواهند شد.
امروزه شرکت اينتل پردازنده‌هاي خود را در سه رده Core i3 , Core i5 و Core i7 عرضه مي‌نمايد که تا بهار 1389 رده Core i9 نيز به سبد محصولات شرکت اينتل اضافه خواهد شد. قبل از بررسي رده Core i9 اجازه دهيد با سه رده ديگر بيشتر آشنا شويم.

Intel Core i3
Core i9 تا لحظه نگارش اين مقاله (ديماه 1388) يک سري نمونه آزمايشي از اين رده با نام Gulftown توليد شده است. با توجه به 1366 پين بودن اين پردازنده و سازگاري آن با چيپ‌ست X58 ، امکان نصب آن بر روي برد‌هاي اصلي موجود در بازار وجود دارد. اين پردازنده با فناوري 32 نانومتر توليد شده و داراي 6 هسته مي‌باشد. با وجود پشتيباني اين پردازنده از تکنولوژي Hyper-Threading ، شاهد وجود 12 پردازنده منطقي هستيم. فرکانس کاري هر يک از هسته‌هاي شش‌گانه ، 2.40 GHz است. هر هسته داراي 64 کيلوباُت حافظه نهان سطح اول (داده و دستور) و 256 کيلوبايت حافظه نهان سطح دوم (L2) مي‌باشد. کلُيه هسته‌ها به يک حافظه نهان سطح سوم 12 مگابايتي دسترسي دارند. مطابق پردازنده‌هاي نسل قبل ، در Core i9 کنترل‌کننده يکپارچه حافظه مشاهده مي‌شود که با حافظه‌هاي DDR3 به صورت سه کاناله (Triple Channel) کار مي‌کند. در اين پردازنده مجموعه دستورات MMx, SSE, SSE2, SSE3, SSE4.1, SSE4.2, EM64T‌ به صورت کامل پشتيباني شده و جهت انجام overclock‌ ضريب تغيير فرکانس پردازنده از x12 تا x18 متغيير است.
در تصوير ذيل با استفاده از برنامه CPU-Z 1.52.1 اطلاعات بدست آمده از پردازنده Core i9 را مشاهده مي‌نمائيد. اين برنامه به دليل جديد بودن پردازنده ، آن را گونه جديدي از Core i7 تلقي کرده است و آرم مشخصي را براي پردازنده در نظر نگرفته است. که اين اشتباه اجتناب ناپذير است زيرا پردازنده Core i9 به صورت رسمي و قانوني ، عرضه تجاري نشده است و هنور مراحل آزمايشي را طي مي‌نمايد و طبيعي است که عمل شناسايي نام تجاري پردازنده به صورت صحيح انجام نشود. . نام کد پردازنده (Gulftown) ، به درستي شناسايي شده است. ولتاِژ کاري پردازنده 1.204 ولت و فرکانس کاري هر هسته 2.4GHz تشخيص داده شده است. در تصوُر مشاهده مي‌شود که اين پردازنده داراي 6 هسته بوده و به دليل پشتيباني از تکنولوژي Hyper-Threading , 12 بنداجرايي (Thraed) را پشتيباني مي نمايد. .به بيُان ديگر سيستم عامل 12 هسته منطقي را شناسايي مي‌نمايد (به طور مثال در Task Manager سُيستم عامل‌هاي Windows ). البته بايد به اين نکته توجه نمود که اين پردازنده اولين پردازنده 6 هسته اي نمي باشد. چراکه شرکت AMD قبلا پردازنده هاي Opteron خود را با 6 هسته ارائه نموده است.

فناوري 32 نانو و پردازنده گرافيکي توکار

شرکت اينتل با ارائه معماري Westmere و استفاده از فناوري 32 نانو , پردازنده گرافيکي را در کنار کنترل کننده حافظه در کنار die پردازنده بر روي يک Packacge قرار داده است. همانطوريکه در طرح ارائه شده توسط شرکت اينتل مشاهده مي نمائيد , يک die مشتمل بر دو هسته 32 نانومتري Clarkdale در کنار يک die 45 نانومتري گرافيکي به همراه کنترل کننده حافظه بر روي يک Package قرار گرفته است. دو هسته 32 نانومتري Clarkdale از تکنولوژي Hyper-Threading پشتيباني نموده و اين امکان به سيستم عامل داده مي شود که چهار پردازنده منطقي را شناسايي نمايد(به بيان ديگر توانايي پردازش موازي چهار Thread را داشته باشد).
طرح ادغام CPU و GPU در اصل متعلق به شرکت AMD تحت نام Fusion مي باشد ولي شرکت اينتل زودتر از رقيب ديرينه خود موفق به پياده سازي اين طرح شده است. مدل هاي 6xx و 6x1 پردازنده Core i5 در مشخصات فني مشابه بوده و فقط در چهار ويژگي با هم تفاوت دارند. هر دو پردازنده بر روي سوکت LGA1156 نصب شده و داراي 4 مگابايت حافظه نهان سطح سوم (L3) مي باشند. خصوصيات مشترک ديگر اين دو پردازنده عبارتند از :
1. سوکت نصب LGA1156
2. تکنولوژي Turbo Boost
3. حافظه نهان L3 به ظرفيت 4 مگابايت
4. تکنولوژي Hyper Threading
5. کنترل کننده حافظه توکار
6. ارتباط با حافظه DDR3 به صورت دوکاناله با فرکانس 1333MHz
7. هسته گرافيکي توکار
8. تکنولوژي Virtualization
9. مجموعه دستورات AES
تفاوت هاي اين دو پردازنده عبارتند از :



اجازه دهيد نگاهي دقيق‌تر به اين پردازنده داشته باشيم. بسياري از کارشناسان سخت افزار بر اين باور هستند که در Clarkdale , شرکت اينتل يک ارتباط مشترک die به die بين Lynnfield و هسته گرافيکي انجام داده است. اما واقعيت امر فراتر از يک ارتباط die به die مي باشد. به تصاويري که از هسته هاي اجرايي و گرافيکي clarkdale تهيه شده است توجه نمائيد.

نمايي از هسته هاي اجرايي و گرافيکي Clarkdale	نمايي از هسته Lynfield

در هسته اجرايي Clarkdale بخش هاي Core 0 , Core 1 , L3 Cache , MPC Interface, Legacy IO , Queue و Misc IO مشاهده مي‌شوند. در بين بخش‌هاي ذکر شده اثري از Memory Controller مشاهده نمي شود. در حالي‌که در Lynnfield شاهد حضور Memory Controller هستيم. در Clarkdale کنترل کننده حافظه در کنار قسمت PCIe بخشي از هسته گرافيکي مي باشد. از طرفي هسته گرافيکي در clarkdale از لحاظ فيزيکي بزرگتر از هسته CPU مي‌باشد. هسته گرافيکي با فناوري 45 نانو و هسته CPU بافناوري 32 نانو ساخته شده است. die پردازنده Clarkdale با دارا بودن 383ميليون ترانزيستور ابعادي برابر با 81 ميليمترمربع و die گرافيکي با 177ميليون ترانزِيستور مساحتي برابر با 114 ميليمترمربع دارد!

با عناُيت به استفاده از معماري Nehalem در پردازنده Clarkdale ، ويژگي‌هاي بارز اين پردازنده شامل Turbo Boost ،‌Hyper-Threading‌ ، وجود شتاب‌دهنده‌هاي سخت‌افزاري براي پشتُياني از استاندارد پيشرفته کدگذاري (Advanced Encryption Standard : AES) و هسته گرافيکي مي‌باشند.پردازنده Clarkdale (به عنوان نمونه Core i5-661 ) دومُن نسل پردازش Hi-K‌ محسوب مي شود.
اجازه دهُيد مجددا بر يک نکته تاکيد نمايم. پردازنده Clarkdale‌ ، يک پردازنده multi-chip است که داراي دو chip‌ اجرايي (32نانومتري) و گرافيکي (45 نانومتري) مي‌باشد. به بيان ديگر CPU و GPU با يکديگر بر روي يک die ادغام نشده‌اند و جداگانه بر روي package قرار دارند. شرکت اينتل GPU توکار را هسته گرافيکي Intel HD ناميده است نگارش Mobile‌ هسته گرافيکي Intel HD داراي حالت Turbo‌ جهت کنترل فرکانس و ولتاژ مي‌باشد.
اکنون اجازه دهيد اطلاعات بدست آمده از اجراي نرم‌افزار CPU-Z بر ِيک سيستم مبتني بر پردازنده Core i5-661 را بررسي نمائيم.با عنايت به عرضه پردازنده 45 نانومتري Core i5-750 توسط شرکت اينتل ،‌ نگارش 1.53 برنامه CPU-Z قادر به تشخيض آرم و لوگوي Core i5 مي‌باشد. نام Intel Core i5 661‌ به درستي تشخيص داده شده و نام کد يعني Clarkdale‌ صحيح مي‌باشد. با عنايت به فرکانس گذرگاه (133 MHz) , آخرين حد ضريب تغيير فرکانس پردازنده (x25) ، فرکانس کاري پردازنده Core i5 661 برابر با 3325 = 25 * 133 مي‌باشد که به درستي 3.33 GHz تشخيص داده شده است. جهت صرفه‌جويي در مصرف انرژي ، اين پردازنده در مواقع بيکاري مي‌تواند فرکانس کاري خود را تا 1.2GHz پائين آورد. در حالت Turbo‌ به هنگام سنگين بودن عمليات پردازنده ، به صورت خودکار فرکانس کاري تا 3.6GHz مي تواند افزايش يابد. پردازنده Core i5 661 مي تواند با انجام overclocking تا فرکانس 3.78 GHz عملکرد عادي و طبيعي داشته باشد. در اين حالت ولتاژ هسته 1.384v ، فرکانس گذرگاه 151.5MHz و ضريب تغيير فرکانس x 25 مي‌باشد.
در اين بخش از مقاله به بررسي ويژگي‌هاي گرافُيکي پردازنده‌هاي Core i5-6xx مي‌پردازيم. معماري بکار رفته سومين نسل Shader محسوب شده و مشتمل بر 12 واحد اجرايي مي‌باشد. حداکثر فرکانس هسته گرافيکي 900 مگاهرتز است و قابليت پشتيباني از حداکثر 1.7GB حافظه گرافيکي و وضوح تصوير 2560 x 1600 را دارا مي‌باشد. قابليت پشتيباني از DirectX 10 و Open GL 2.1 در اين نسخه از هسته گرافيکي وجود دارد.

نتيجه‌گيري

شرکت اينتل هفدهم ديماه 1388 پردازنده هاي 32 نانومتري خانواده Core i5 را عرضه نموده است. البته فعلا خبري از خانواده 32 نانو‌متري Core i3 نيست ولي مطمئنا شرکت اينتل بزودي اُين خانواده را عرضه تجاري خواهد نمود. در جدول ذيل مشخصات فني پردازنده‌هاي 32نانو‌متري اُينتل را مشاهده مي‌نمائيد.

مشخصات فني پردازنده‌هاي 32 نانو‌متري شرکت اينتل	مشخصات فني پردازنده هاي Core i5

خانواده Core i5‌ داراي دو گونه 45 و 32 نانومتري مي‌باشد. در گونه 45 نانومتري شاهد حضور پردازنده‌هاي Core i5-750S و Core i5-750‌ هستيم. اُين دو پردازنده 4 هسته‌اي فقط 260مگاهرتز اختلاف فرکانس دارند و ساير مشخصات فني آنها يکسان است. در گونه 32 نانومتري شاهد حضور چهار پردازنده i5-650 ، i5-660 ، i5-661 و i5-670 هستيم. اولين تفاوتي که مشاهده مي‌شود نصف شدن ظرفيت حافظه نهان است. اين مسئله با وجود هسته گرافيکي در داخل پردازنده طبيعي مي‌باشد. زيرا دو هسته پردازنده حذف و يک هسته گرافيکي اضافه شده است. بنابراُين چهار تفاوت عمده بين دو گونه 45 و 32 نانو‌متري وجود دارد.

1 – گونه 45نانومتري چهار هسته‌اي و گونه 32نانومتري دو هسته‌اي مي‌باشند.
2- گونه 45نانومتري دو برابر گونه 32 نانومتري ، حافظه نهان دارد.
3 – گونه 32نانومتري داراي يک هسته گرافيکي داخلي مي‌باشد.
4 – حداکثر فرکانس گونه 45نانومتري 2.66GHz و گونه 32نانومتري 3.46GHz مي‌باشد.