Intel představuje nové procesory Pentium 4

600 je víc než 500

Dosavadní procesory pro stolní počítače měly tříčíselné kódy rozděleny následovně:

• 520 až 570 = Pentium 4 (L2 velikosti 1 MB)
• 315 až 345 = Celeron D (L2 velikosti 1/4 MB)

Dnes přibyly další:

• 630 až 670 = Pentium 4 (L2 velikosti 2 MB)

Modelová řada Pentium 4 Extreme Edition doposud neměla a stále nemá vlastní kódové značení. Nový model tak poznáme podle vnitřní frekvence 3,73 GHz.

2 MB cache L2

Rodina Pentium 4 se za 4,5 roku existence zmohla na významné změny velikosti vyrovnávací paměti. Původní model Willamette měl 256 KB cache (neboli 0,25 MB). Postupně se její velikost stále zdvojnásobovala až na současnou hodnotu 2 MB. Ta se stále nachází na společném obvodu se samotným jádrem procesoru. Čip dohromady zabírá plochu 135 mm2 a pojme 169 milionu tranzistorů.

K čemu tak velkou cache? Význam této paměti byla zde na Živě.cz probírána v mnoha článcích i diskusních fórech včetně zmínky o „áčkovém“ a „ne-áčkovém“ Celeronu (s a bez cache L2). Tak tedy jen několika větami – čím je větší rozdíl rychlosti jádra procesoru a jeho okolí, tím se zvyšuje důležitost cache pamětí. Velikost cache paměti procesoru běžných počítačů odpovídá zhruba 1/256 až 1/512 velikosti RAM paměti. A jak se zvyšuje velikost RAM paměti, měla by se adekvátně zvýšit i velikost cache (což se právě děje).

Tak potřebuji cache nebo ne?

Na tuto otázku by měli odpovědět především autoři programů. Záleží totiž nejen na počtu spuštěných programů a na stylu práce uživatele, ale hlavně na způsobu psaní programu. Kupříkladu jestli programátor používá bloky do 1 MB, mají šanci se vejít do L2 cache současných Pentií 4 (a procesorů Athlon 64 a Opteron) a program může pracovat rychle. Pakliže se ale do L2 cache nevejde vše, potom se program v 1MB procesorech rapidně zpomalí. Právě v takových případech bude vítězit 2MB Pentium 4 na celé čáře o mnoho délek.

Jestliže je velikost právě zpracovávaných dat menší, potom budou rozdíly daleko menší, ale přesto by měl mít náskok 2MB procesor před 1MB verzí (samozřejmě ve chvíli, kdy jsou použitá jádra shodná a rozhoduje právě jen velikost L2 cache). Na položenou otázku tedy odpovídám poněkud vyhýbavě – někdy se cache využije hodně, někdy méně. Tak jako tak bude stále více programů počítat s větší cache pamětí, takže stále více pamětí bude psáno právě pro větší cache a majitelé procesorů s menší cache pamětí mohou tuto okolnost pociťovat více a více.

64bitový EM64T

O přechodu na svět „silných“ 64 bitů se hovoří již od příchodu prvního 64bitového procesoru roku 1992 (vzpomínáte na legendární Alpha AXP procesory Digital Equipment?). Při klasických poučkách se uvádí, že 32bitový procesor zpracovává data po 32 bitech a dokáže adresovat 2 na 32 bitů neboli 4 GB. Naproti tomu spásný 64bitový svět zpracovává data po 64 bitech s adresací 2 na 64 neboli 16 EB (= 16.777.216 TB). Programátorům se usnadní práce, nebudou muset sekat data po 32 bitech.

Ach, jak je krásné kouzlo pouček zkombinované se slovní ekvilibristikou obchodníků! Realita ale není taková, jak se zdá. Takový styl uvažování byl možný za dob procesorů 386 před dvaceti lety. Dlouhou řádku let zvládají procesory Intelu i AMD takzvaný PAE režim, kdy procesor dokáže používat 36bitovou adresu a pomocí ní až 64 GB RAM paměti. Dále nesmíme zapomínat na 64bitové části dnešních „32bitových“ procesorů od matematického koprocesoru přes datovou šířku vnitřních i vnějších sběrnic až po MMX sadu. A můžeme jít klidně dál na 128 bitů, jestliže zahrneme rodinu SSE / SSE2 / SSE3. Chcete dál? A co takhle 256bitový přístup do cache paměti?

Jestliže tolik brečíme po 64bitovém světě, musíme si uvědomit, že chceme něco, co už většinou dávno máme a používáme. Procesory Xeon i Pentium 4 dokáží adresovat až 64 GB RAM bez ohledu na to, jestli pracují v 32 nebo 64bitovém EM64T režimu. Víc neumí ani jeden (tj. ani ten nový, který 64bitový režim umí). A jestliže je nám 4 GB RAM (potažmo 64 GB) málo, potom je jednoznačné, že potřebujeme skutečné 64bitové procesory. Ale ruku na srdce – viděl někdo 64 GB RAM v počítači nebo alespoň základní desku pro ně? Kolik by taková paměť stála – více nebo méně než nové osobní auto? Mimochodem – víte o tom, že doposud neexistuje procesor, který by dokázal fyzicky použít 64bitovou fyzickou adresu (maximum je 250 = 1024 TB pro Itanium 2)?

Doufám, že jsem vás právě tímto odstavcem neotrávil; toto je ale pravý obraz přechodu na 64bitový svět. Nepřinese ani rychlejší psaní ve Wordu, neznamená ani mnohonásobné zvýšení rychlosti počítačů, ba ani hry se nebudou najednou chovat jako utržené ze řetězu. Jedná se ale o krok kupředu s výhledem do delší budoucnosti. V následujících letech mohou tento režim využít spíš profesionální uživatelé od grafiků přes konstruktéry až po designéry. Tedy pokud již do světa 64 bitů nenastoupili dávno (například se zmíněnou alfou).

Je ti teplo, děvče?

Celé roky trápí uživatele, prodejce i výrobce trend stoupající spotřeby elektrické energie procesorů a s tím spojená stále vyšší tvorba tepla. Jednou z cest jak tomu zabránit jsou šetřící režimy. Výrobce osadil do nových procesorů technologii zvanou EIST neboli Enhanced Intel SpeedStep Technology (známá z notebookových procesorů Pentium M potažmo Centrino technologie). Snížení spotřeby zahrnuje tři mechanismy:

• C1E = aktivováno příkazem Halt
• EIST = reaguje na potřeby operačního systému
• TM2 = reguluje procesor na základě jeho teploty

Samotná redukce spotřeby je prováděna snížením frekvence a snížením napájecího napětí procesoru.

Abychom nové vlastnosti mohli využít, musíme provozovat příslušný operační systém:

• MS Windows XP SP2
• MS Windows Advanced Server 2003 SP1 (build 1218 a následující)
• Linux s kernelem 2.6.9 a novějším

Pokud jste váhali s instalací SP2, můžete mít nyní motivaci (nebo změnu operačního systému). Asi nemusím podotýkat, že příslušné technologie musí podporovat rovněž použitá základní deska včetně BIOSu.

Je to pro mou desku?

Nové procesory jsou pouzdřeny jen pro patici LGA-775. Předchozí patice Socket 478 již je odstavena na vedlejší kolej, vlastně jen na dožití. Dokonce i Celerony jsou také ve verzi pro LGA-775, a tak procesory pro starou patici slouží typicky pro rozšiřování stávajících počítačů místo stavby nových. Máte-li v počítači základní desku s paticí Socket 478, potom na nové vlastnosti nových procesorů rychle zapomeňte (nebo vyměňte základní desku či rovnou celý počítač). Samozřejmostí je dále podpora EIST technologie základní deskou i BIOSem.

A nečetli jsme tohle už jednou?

Především technické inovace ve spotřebě či 64bitové rozšíření tu už bylo. Kde? Je to téměř tři čtvrtě roku (28. června 2004), co Intel uvedl procesory s kódovým označením Nocona. Na trhu se objevily pod obchodním názvem 64bitový procesor Intel Xeon. Do rodiny Pentium 4 přinesl Intel zmíněné vlastnosti zhruba před měsícem. Verze 3.20F, 3.40F a 3.60F byly určeny hlavně pro stroje s čipsetem E7221 a na běžných pultech se tedy neobjevily.

Rozdíly mezi Pentiem 4 a Extreme Edition

Procesor Pentium 4 je určen pro výkonné jednoprocesorové počítače snad všech kategorií kromě notebooků. Procesor Pentium 4 XE (Extreme Edition) směřuje do nejvýkonnějších herních jednoprocesorových počítačů. Rozdíl byl hlavně v přítomnosti 2MB cache L3 v P4XE. Šlo vlastně o Intel Xeon MP v pouzdře pro Socket 478. Pro jednoprocesorové účely nemá L3 cache takové využití jako ve 4procesorových sestavách. Jediný procesor naopak potřebuje co největší cache L2.

Dosavadní P4XE se vyrábějí 0,13µm technologií a jádro vychází z Northwoodu (20stupňová pipeline, L1 datová cache velikosti 8 KB, L2 velikosti 512 KB atd.). Dosavadní Pentia 4 však jsou Prescotty (výroba 90nm technologií, 30 až 35stupňová pipeline, L1 datová velikosti 16 KB, L2 velikosti 1 MB).

Pro samostatnou kapitolku je povídání o externí frekvenci. Řada Pentium 4 se vyšplhala od původních 400 na 800 MHz (resp. 4x 200 MHz). Nejnovější extrémy se dostaly na ještě vyšší hodnotu, a to na 1066 MHz (resp. 4x 266 MHz). To je doposud nejvyšší hodnota v podání Intelu. Do budoucna bude právě to rozdílem mezi „klasickým“ Pentiem 4 a extrémním Pentiem XE. Ostatní rozdíly se totiž ode dnešního dne stírají. Jedinou výjimkou je Enhanced Intel SpeedStep technologie, ta v extrému chybí.

Parametry a ceny

V době, kdy tento článek píši, jsou informace zatím tajné. Na svých stránkách se je odvážila zveřejnit jen společnost Czech Computer, proto jsou ceny jen od ní. Ostatní společnosti od Alzasoftu přes Levi International až po Cybex zatím zmíněné novinky v ceníku nemají. Ve chvíli, kdy čtete tyto řádky, již informační embargo pominulo, a tak i zmíněné společnosti jistě zveřejnili své ceny.

Dvouprocesorové servery...

...také nepřijdou zkrátka. Vlastně právě ony vše odstartovaly. Těsně po podepsání slibu dočasné mlčenlivosti (známého jako NDA) jsem zjistil, že Intel již začal zveřejňovat informace o novém čipu, ale jen pro prodejní verzi známou jako Intel Xeon. V čem se liší od „obyčejného“ Pentia 4? Řada „Pentium 4“ je určena pro jednoprocesorové stroje, zatímco řada „Xeon“ směřuje do dvouprocesorových sestav (servery či pracovní stanice). Dále je zde rozdíl v paticích. Platforma Xeon si stále drží patici Socket 604. A dál? Možná to bude znít zvláštně, ale to je vše, přátelé!

Samozřejmě, že to není zdaleka první model rodiny Xeon s tak velkou cache pamětí. Vedle dvouprocesorové skupiny Xeon (též Xeon DP) je královská skupina Xeon MP, která vedle L2 cache typicky obsahuje L3 cache velikosti až 4 MB. Ta přejde ještě letos na maximální hranici 8 MB cache L3 (na čipu s procesorem). Intel se také ve 2. čtvrtletí 2005 pustí do dvoujádrových procesorů napříč procesorovým spektrem (tedy i v serverech).

Co řečeno nebylo

Místo závěru předkládám to, co není předmětem změn. Procesory Celeron D, Pentium M, Celeron M či mobilní Pentium 4 zůstávají beze změny. Stále podporují jen 32bitové instrukce (tj. bez EM64T) a jsou vyráběny 90nm technologií.