Intel Core i7: Descripción y características del nuevo procesador de Intel

Con el nombre en clave de Nehalem conocido hasta ahora desde hace varios años que se lleva desarrollando, por fin llega al mercado rebautizado con el nombre comercial Intel Core i7 en sus versiones de dos, cuatro y ocho núcleos.

Construído a 45 nm., es el primer procesador del Intel en conseguir poner cuatro y ocho procesadores integrados de forma nativa compartiendo una misma memoria caché y procesador de instrucciones. Asímismo vuelve la tecnología hyperthreading ya utlizada en el Pentium 4, por lo el sistema operativo nos reportaría 16 procesadores si tuvierámos instalado el Intel Core i7 Octo. Además el controlador de memoria va integrado dentro del propio procesador con la nueva tecnología QuickPath, algo a lo que AMD ya nos tiene acostumbrados desde hace bastante tiempo con su tecnología HyperTransport.

Tenemos cambio de socket y de chipsets, es decir, este procesador no será compatible con ninguna de las placas madres desarrolladas para Intel Core 2 y procesadores anteriores. Intel Core i7 necesita placas madre nuevas y chipsets nuevo. El zócalo para el procesador ha crecido considerablemente de tamaño pasando a ser LGA1366 en comparación con el anterior LGA775.

El Nombre “Intel Core i7″

Aunque Intel aún no se han pronunciado acerca de la procedencia del nombre “i7″, se ha especulado mucho sobre este nombre en la web. No coincido con ninguna de estas especulaciones, por lo que publico aquí la mía. La letra “i” vendría de Intel, y el número haría referencia a la generación del procesador según la siguiente tabla.

Generación 1: Abarcaría todos los procesadores de Intel hasta el 80188.
Generación 2: El procesador Intel 286 y todas sus variantes.
Generación 3: El procesador Intel 386 y todas sus variantes.
Generación 4: El procesador Intel 486 y todas su variantes.
Generación 5: El procesador Intel Pentium y todas sus variantes.
Generación 6: El procesador Intel Core, Intel Core 2 y todas sus variantes.
Generación 7: El procesador Intel Core i7.

Múltiples Núcleos con HyperThreading (HT) Multi-Threading (SMT).

Una de las principales características de este procesador es el integrar múltiples núcleos de forma nativa (single die). Es decir, núcleos que comparten la memoria caché y el juego de instrucciones. Disponible en versiones de dos, cuatro y ocho núcleos a velocidades que van inicialmente desde los 2.66 Ghz. hasta por encima de los 4 Ghz, aunque inicialmente solo veremos las versiones de cuatro núcleos.

Con Hyperthreading Multi-Threading, tecnología ya utilizada con Pentium 4, cada procesador será capaz de ejecutar dos instrucciones por cada ciclo de reloj, por lo que en un sistema que tenga instalado el Intel Core i7 con cuatro núcleos, el sistema operativo le reportará que tiene instalado ocho núcleos.

El viejo HyperThreading (HT), cambia de nombre con Intel Core i7, para llamarse Simultaneous Multi-Threading (SMT) contará con 2 vías (2-way) que permitirá administrar hasta 16 hilos (threads) de ejecución en un procesador de ocho cores, que es lo que permite Intel Core i7 o en su defecto 8 hilos de ejecución en un procesador Quad core.

Resulta algo contradictorio pues los procesadores multi-núcleos deberían suplir lo que se intentaba hacer con el HyperThreading en procesadores de un solo núcleo de la compañía años atrás, pero la idea de tener mas hilos de ejecución es algo que para futuros sistemas de computo seduce bastante y si se pueden entre comillas tener mas hilos, habrá que ver como los sistemas y aplicaciones aprovechan estos canales adicionales para optimizar la performance, pues es sabido que cuando Intel incorporo el HT en sus P4, no todas las aplicaciones hacían uso o sabían aprovecharlo, pues todo o casi todo se programaba para un solo hilo de ejecución. Actualmente la tendencia es aprovechar los procesadores dual o quad core para optimizar el rendimiento, veremos si este remozado HT logra hacer diferencia.

Memoria Caché Compartida de Alto-Nivel.

Mejoras en la memoria caché con una nueva arqitectura de tres niveles: la caché L1 con 32 Kb. de caché para intrucciones y otros 32 Kb para caché de datos; nueva caché L2 por núcleo de latencia muy baja con 256 Kb por núcleo para datos e instrucciones; y una nueva caché L3 compartida por todos los núcleos y con diferentes configuraciones en Mb. según el tipo de procesador, 8 Mb en el caso de un Core i7 con cuatro núcelos, aunque con el tiempo se irá ampliando esta memoria caché compartida.

Intel tendrá en sus procesadores lo que ha denominado Multi-level shared cache, esto quiere decir que seguramente tanto la memoria cache de nivel 2 (L2) como la memoria Cache de nivel 3 (L3) serán memorias compartidas por cada uno de los núcleos del procesador, esto trae la ventaja de que se simplifica el diseño de la arquitectura interna del procesador, pero hay que ser cuidadosos en la forma en al que cada uno de los cores intenta acceder a la memoria para que no se produzcan conflictos en los accesos, quizás con un switch interno que administre las peticiones. Esto por que siempre será mas optimo que cada core tenga su propio cache y que acceda a el exclusivamente a que tener un solo Gran cache en que dos, cuatro o mas núcleos intenten acceder a el provocando, colas o latencias demasiado altas en los accesos, lo que provoca un contrasentido en la razón de ser del la memoria Cache de un procesador, la cual es ahorrarse tiempos al tener un cache externo o tratar de acceder a la memoria principal en tareas críticas.

Intel QuickPath

El procesador Intel Core i7 lleva integrado el controlador de memoria dentro del propio procesador. La tecnología Intel QuickPath Interconnect, es una tecnología de interconexión con el procesador punto a punto desarrollada por Intel en competencia con la tecnología HyperTransport de AMD.

Esta tecnología incluye un controlador de memoria dentro del propio procesador. Reemplaza al Front Side Bus (FSB) de los procesador Xeon e Itanium.

El rendimiento de esta tecnología está reportado para ser de 4,8 a 6,4 Gigatransferencias por segundo (GT/s) por dirección, y un enlace puede ser 5, 10 o 20 bits de largo en cada dirección. Además el ancho de banda provisto por un enlace largo completo asciende de 12,0 a 16,0 GB/s por dirección, o de 24,0 a 32,0 GB/s por enlace.

Admite hasta tres canales de memoria DDR3 a 1600 Mhz por lo que empezaremos a ver placas con seis slots de memoria en vez de cuatro.

Integrated Graphics Processor

Tambien incluirá un procesador gráfico integrado dentro del propio procesador también en respuesta al anuncio de AMD con su tecnología Fusion que consiste en integrar un procesador gráfico dentro del propio procesador.

En el caso de Intel Core i7, habrá versiones distintas de este procesador, unas sin este controlador y otras con este procesador integrado.

Aunque no veremos procesadores Intel Conre i7 hasta el año 2.009, la idea es la de incluir una GPU, procesador gráfico discreto integrado, para modelos concretos, como por ejemplo portátiles y dispositivos ultra-móviles (UMPC) ya que se consegurían consumos de energía muy bajos por lo que se aumentaría considerablemente la duración de las baterías en sistemas móviles como los portátiles.

Nuevo Conjunto de Instrucciones SSE 4.2

Streaming SIMD Extensions (SSE) es un conjunto de instrucciones SIMD (Single Instruction, Multiple Data – Única Instrucción, Múltiples Datos) añadidas en el año 1.999 al procesador Pentium III, como extension a la arquitectura x86 como respuesta a la tecnología 3DNow! que AMD tenía implementada años atrás.

La versión 4.2 de las extensiones de vector de Intel SSE trae de regreso al futuro el x86 ISA atrás con la adición de nuevas instrucciones de manipulación de cadenas. Digo “Regreso al futuro” porque el soporte a nivel de cadena de procesamiento ISA es una característica de las arquitecturas CISC que se considera obsoleta actualmente en los años post-RISC. Pero la cadena de instrucciones del nuevo SSE 4,2 están destinadas a acelerar el procesamiento de XML, lo que las convierte en perfectas para la Web y aplicaciones futuras basadas en XML.

SSE 4.2 también incluye una instrucción CRC que acelera el almacenamiento y las aplicaciones de red, así como una instrucción POPCNT útil para una variedad de tareas de patrón especificado. Además, para ofrecer mejopr soporte a las aplicaciones multi-hilo, Intel ha reducido la latencia de los hilos de las primitivas de sincronización.

En el frente de virtualización, acelera las transiciones y tiene algunas mejoras sustanciales, que no voy a detallar aquí, en su sistema de memoria virtual que reduce en gran medida el número de esas transiciones requeridas por el Hypervisor.

Otras Características

Cuatro unidades de dispatch en vez de tres, lo que se traduce en un 33% más de mejora de proceso de datos por parte del procesador. El Intel Core i7 podrá ejecutar cuatro microinstrucciones a la vez en lugar de las tres de Intel Core 2, consiguiendo un aumento considerable en velocidad.

Además este procesador llevará un segundo buffer de 512-entradas TLB (Translation Look-aside Buffer). Este circuito es una tabla utilizada para convertir las direcciones físicas y virtuales por el circuito de memoria virtual. Añadiendo esta segunda tabla se mejora considerablemente el rendimiento del procesador.

Un nuevo segundo buffer de predicción de bifurcaciones o BTB (Branch Target Buffer) y aumentando el tamaño del primer y este segundo nuevo buffer permitirá carga más instrucciones y predecir con más exactitud cual es la siguiente instrucción a procesador mejorando aún más el rendimiento del procesador.

Destaca también el Turbo, que vuelve otra vez a los procesadores como en las épocas del 386. El modelo a 2,66 podría llegar a 2,8 con el Turbo en momentos de mucha demanda de proceso, trabajo y carga del procesador y bajaría la velocidad en momentos de reposo.

Esto facilita también enormemente el trabajo de overclocking, pues aumentando el multiplicador del turbo se consiguen velocidades impresionantes con gran facilidad, claro que ello requiere disponer de buenos sistemas de refrigeración o disipación del procesador, así como aumentar los voltajes del mismo. Destacar que el modelo Extreme lleva el multiplicador desbloqueado, facilitando cualquier overcloking, mientras el resto de procesadores llevan el multiplicador bloqueado, impidiendo aumentar mucho el rendimiento del procesador, a no ser que se aumenten manualmente las frecuencias. Ya se puede ver en varias tiendas que están vendiendo ordenadores con este procesador con overcloking a 4,2 Ghz.

Disponibilidad y Modelos.

Inicialmente en octubre de 2.008 veremos los primeros modelos con socket LGA1366, cuatro núcleos y 8 Mb. de memoria caché, serán los Intel Core i7 a velocidades de 2,66 Ghz, 2,93 Ghz y en su version Extreme Editon a 3,2 Ghz con versiones de doble y triple canal de memoria DDR3 a 1066 y 1333 y 1600 MHz con buses de memoria de 1x 4.8 GT/s QuickPath, 1x 6.4 GT/s QuickPath y 2x QuickPath. El consumo de este procesador estará en 130 W.

El primer chipset para este procesador, estará optimizado y desarrollado para trabajar (por desgracia) con Windows Vista, sistema operativo que ofrecerá un mayor rendimiento que Windows XP sobre estos procesadores y chipsets.

Actualización Octubre 2.008.

Según fuentes de Intel, podría cancelarse el desarrollo del procesador con ocho núcleos para lanzar directamente a mediados o finales del año 2.009 un modelo con doce núcleos, más de 12 Mb de caché, velocidades superiores a los 4 Ghz y, por supuesto, menor consumo. Está previsto para esas fechas el lanzamiento de la nueva generación de Intel Corel i7: nuevo procesador y nuevo chipset, en esta ocasión ya optimizados para Windows Seven (más información sobre este tema en Lanzamiento de la versión final y definitiva de Windows Seven RTM para empresas el 30 de noviembre de 2009 y para el resto el 30 de enero de 2010).

Actualización Diciembre 2.009.

Sin contar los recientes procesadores aparecidos en el mercado con el nombre Core i7, i5 e i3, con socket 1156, los nuevos Core i7 con socket 1366 y tecnología de 32nm contarán con 6 núcleos (12 unidades de proceso con Hyperthreading) y llegarán al mercado en el primer trimestre del año 2.010, probablemente en Marzo. Su nombre Intel Core i7 serie 980X.