Dual core (tecniche di realizzazione)
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Le CPU dual core e multi core uniscono 2 o più processori indipendenti, le rispettive cache e i cache controller in un singolo package. Questo tipo di architettura consente di aumentare la potenza di calcolo senza aumentare la frequenza di lavoro, a tutto vantaggio del calore dissipato.
Nel corso del 2005 i due principali realizzatori di chip, Intel e AMD sono stati praticamente costretti a iniziare il passaggio al nuovo tipo di architettura, quella dual core, in quanto diventava sempre più difficile aumentare il clock dei tradizionali processori single core, e nel corso del 2007 arriveranno i primi chip multi core, a 4 core.
Senza dilungarsi qui sui vantaggi e gli svantaggi dell'approccio dual/multi core nello sviluppo dei processori, i cui dettagli si possono trovare nelle seguenti voci Dual core e Multi core, vediamo quali sono i differenti metodi attraverso cui si possono realizzare tali CPU partendo da quelle più semplici ovvero quelle dual core.
Indice |
[modifica] Come realizzare chip Dual core
Al momento, esistono 3 metodi differenti per creare un chip dual core:
- Die Monolitico
- Die Singolo
- Die Doppio
Il "Die" è il blocco di silicio al centro di un processore che contiene il cuore elaborativo della CPU, il core.
[modifica] Die Monolitico
Tale approccio è quello che Intel realizzerà con il suo chip Itanium 2 basato sul core Montecito, e offre ai progettisti più opportunità di condividere alcune unità del processore e potenzialmente permette di aumentare le prestazioni.
[modifica] Die Singolo
Si tratta di combinare 2 core su un singolo die, quello che avviene nel Pentium D Smithfield. È un approccio senz'altro più semplice, e quindi più economico, per realizzare un chip dual core rispetto a quello del Die Monolitico, ma ovviamente è anche più limitante per quanto riguarda le prestazioni. Infatti, prendendo ad esempio proprio il caso di Smithfield, che è formato da 2 core Prescott (single core), possiamo vedere, ovviamente in maniera molto semplicistica, come per realizzarlo sia sufficiente utilizzare la stessa maschera litografica disegnata per il processore Prescott, e "stamparla" 2 volte sul wafer di silicio interconnettendo i due core così realizzati. Rimane comunque il problema che se anche solo uno dei 2 core stampati è difettoso, tutto il chip diventa inutilizzabile, ovvero non potrà essere un Pentium D, e potrebbe quindi essere rivenduto come semplice Pentium 4 Prescott dopo aver disabilitato uno dei due core.
[modifica] Die Doppio
Tale metodo consiste nel posizionare 2 die, fisicamente separati, su un unico package e collegarli successivamente con collegamenti esterni. Il primo progetto Intel ad avvantaggiarsi di questo approccio è il Pentium D Presler. Tale metodo, seppure leggermente più complesso nella realizzazione di quello a Die Singolo, in quanto collegare i core solo in un secondo tempo richiede maggiore tempo che realizzare i collegamente direttamente sul silicio, risulta però complessivamente il metodo più economico dal punto di vista del produttore, infatti è possibile "scegliere" quali devono essere i due core che andranno poi collegati insieme, facendo cadere la necessità dei due core affiancati e massimizzando la resa produttiva. I chip che superano i test, vengono valutati sui margini di clock e tensioni. I modelli che tollerano frequenze di clock elevate possono essere marchiati come veloci Pentium 4 single core, mentre gli altri possono essere accoppiati per i modelli dual core Pentium D.
C'è tuttavia un grande svantaggio nell'inserire due core indipendenti in un solo package. Quando un core accede ai dati, anche l'altro farà lo stesso, utilizzando risorse non necessarie. Questo non è solamente il caso dei dual core Presler, ma anche dei dual core Smithfield, qualcosa di più di due core inseriti in un solo die.
[modifica] Come realizzare chip Multi core
Analogamente ai differenti metodi appena esposti per realizzare un chip dual core, anche per quelli multi core sarà possibile utilizzare gli stessi diversi approcci. In questo caso però sarà anche possibile "combinare" i metodi per ottimizzare la produzione a seconda delle esigenze dei progettisti e del mercato.
Alcuni esempi di quanto detto li vedremo quando saranno disponibili i futuri chip multi core di Intel:
- Bloomfield - 4 core su Die Singolo
- Kentsfield - 2 core dual core (Allendale) costruiti su Die Singolo, accoppiati su Die Doppio
- Yorkfield - 8 core dual core (Wolfdale) costruiti su Die Singolo, accoppiati su Die Quadruplo (variante del Die Doppio)
- Clovertown - 2 core dual core (Woodcrest) costruiti su Die Singolo, accoppiati su Die Doppio
[modifica] Sfruttamento della cache L2
Nei processori dual core e multi core si pone il problema di come sfruttare la grande dotazione di cache L2 e come gestirne l'accesso da parte dei vari core. I diversi approcci di costruzione cui si è accennato poco sopra, comportano pro e contro relativamente ai metodi di fruizione di questa preziosa memoria aggiuntiva. Buona parte di questi aspetti è evidenziata nella voce Dual core (gestione della cache).
