Zaprojektuj od nowa
Centrino to nazwa kompletnej platformy składającej się z procesora, specjalnego chipsetu i układów, które zapewniają bezprzewodową komunikację z różnymi sieciami lokalnymi i Internetem. Wszystkie te elementy przeznaczone zostały dla różnego typu komputerów przenośnych, takich jak notebooki czy tablety PC. Co więcej, platforma Centrino została tak zaprojektowana, aby notebook miał wydajność standardowego, stacjonarnego peceta i zużywał o 2/3 mniej mocy – niemożliwe? A jednak! Świadczą o tym pierwsze testy komputerów zbudowanych na bazie Centrino (patrz:
CHIP 5/2003, s. 14
).
Powiększona pamięć Centrino
Pomysł na nową mobilną architekturę komputerów pochodzi z izraelskiego oddziału Intela (Intel Israel Development Center), bo tam właśnie opracowywana została platforma Centrino. Główna idea rozwiązania polega na wprowadzeniu do architektury wszystkich układów (procesora i chipsetu) takich zmian, które przy zastosowaniu systemów oszczędzania energii nie zmniejszą wydajności komputera. Zagadnienie to przypomina więc próbę rozwikłania nierozwiązywalnego problemu – niższe zasilanie, mniejsza częstotliwość pracy, a znacznie wyższa wydajność!
Podstawę systemu Centrino stanowi procesor Pentium-M, znany do niedawna pod kodową nazwą Banias. Jego rdzeń produkowany jest w technologii 0,13 mikrona i ma 77 milionów tranzystorów, z czego prawie 65 milionów to ogromna, bo aż jednomegabajtowa ośmiodrożna pamięć podręczna drugiego poziomu. To w głównej mierze dzięki tej modyfikacji znacznie niżej taktowane układy Banias dorównują szybszym jednostkom Pentium 4. Zwiększono też z 20 KB (12 KB na dane i 8 KB na mikrooperacje) do 64 KB (po 32 KB dla mikrooperacji i danych) pamięć cache L1. Sama architektura jądra Pentium-M bazuje zaś na biurkowym układzie Pentium 4. Tutaj najważniejszą zmianą prowadzącą do wzrostu wydajności jest zastosowanie dwóch rozwiązań: technologii Micro-op Fusion oraz modułu Dedicated Stack Manager.
Zamiany w kolejkach
Technika Micro-op Fusion w największym skrócie polega na usprawnieniu procesów zarządzania przetwarzanymi przez potoki wykonawcze mikrooperacjami. Jak wiadomo, każdy współczesny pecetowy procesor, w tym Pentium 4 (patrz:
CHIP 12/2000, s.40
), tłumaczy zestaw instrukcji x86 na swój własny język wewnętrznych rozkazów, nazywanych mikrooperacjami. Dopiero ten wewnętrzny kod jest przetwarzany przez poszczególne jednostki wykonawcze, np. moduł zmiennoprzecinkowy, jednostkę stałoprzecinkową itp.
Technologia Micro-op Fusion zastosowana w Baniasie analizuje wszystkie mikrooperacje i w miarę możliwości równolegle wprowadza (łączy ze sobą lub zastępuje inną) po dwie-trzy niezależne instrukcje do jednego potoku wykonawczego. Podobna metoda stosowana jest co prawda w procesorach Athlon XP, lecz w odróżnieniu od kości AMD Pentium-M potrafi niezależnie przekolejkowywać wykonywane operacje i w miarę dostępności przenosić je w dowolny sposób między poszczególnymi jednostkami wykonawczymi. Nietrudno zauważyć, że takie rozwiązanie znacząco wpływa na stopień wykorzystania jednostek wykonawczych, a więc na końcową wydajność procesora. Wzrost prędkości działania układów Pentium-M w stosunku do dotychczasowych mobilnych kości, taktowanych tą samą częstotliwością zegara, to 20-30%.
Dowolne przekolejkowywanie mikrooperacji nie byłoby możliwe, gdyby nie sprawne zarządzanie stosem. W tym celu wbudowano w Baniasa moduł dedykowanego menedżera stosu (Dedicated Stack Manager – DSM). Wszystkie instrukcje dotyczące stosu, takie jak np. push, pop, call i ret, wykonywane są właśnie przez moduł DSM. W tym czasie procesor “zwolniony” z obowiązku obsługi stosu może się zająć wyłącznie przetwarzaniem zasadniczego programu znajdującego się w jednostkach wykonawczych. Jak twierdzą inżynierowie z Intela, mechanizm DSM daje ok. 5% wzrostu wydajności.
