El nuevo procesador fue examinado para encontrar la evolución tecnológica del multi-núcleo. Detalles y estructuras internas se definen mediante este artículo técnico.

(EOL/Oswaldo Barajas).- Mucho se ha hablado de la tecnología Multicore, citando la presión a la que ha sido sometida literalmente la física como materia aplicada en la ingeniería electrónica para desarrollar computadoras más potentes, eficientes y ahorradoras de energía.
La nueva generación comercial del Multicore ha sido bautizada por Intel como Core i7 proveniente del código “Nehalem, que presume de haber traspasado las fronteras de desempeño de sus antecesores y de los propios productos de la competencia.
En este artículo analizaremos sus características técnicas y nos introduciremos hasta las entrañas del propio procesador para sacar a flote sus principales potencialidades.

Ancho de banda (bandwidth)

En voz de quienes representan al sector diseñador, el ancho de banda es un factor crítico para desarrollar sistemas con alto desempeño, no obstante, este problema ha sido uno de los principales enemigos de las generaciones de procesadores pasadas, las cuales han ido ejerciendo presión para minimizar su efectos colaterales en los micros.

Intel identificó una vía para minimizar el problema y en esta nueva familia de procesadores se decidió abandonar el esquema de bus anterior ATGL y ahora ha adoptado el nuevo protocolo de apertura de vías QPI (Quick Path Interconect). El Core i7 incorpora un controlador de memoria en la propia oblea que es capaz registrar hasta 3.2 Ghz de reloj y esto hace posible reducir el caché. En general, estas características logran incrementar su ancho de banda hasta los 25.6 GB/s.

Cabe señalar que este bandwith se obtiene multiplicando los 6.4 GT/s (Giga-transfer por segundo) por 16 bit de datos. El resultado de la multiplicación se divide entre 8 (este número son los 8 bits que conforman 1 byte), finalmente el resultado: 12.8 representa la capacidad de bandwith por cada vía ó link (link es de 20 bit + 1 bit de reloj) y como la nueva micro-arquitectura del Core i7 se conforma de 2 vías, una para el envío y otra para la recepción de datos, se vuelve a multiplicar por 2. Se esquema de la siguiente manera: 6.4 (GT/s) x 16 bit / 8 bit x 2 links = 25.6 GB/s en capacidad de banda ancha.

Transistores
La arquitectura de 45 nm del Core i7 proveniente del código “Nehalem”, está conformada por 731 millones de transistores, 89 millones menos que la arquitectura Penryn que utilizaba 12 MB para caché combinado en el L2 a tan sólo 8 MB combinado para caché L3. Además el Core i7 tiene una nueva particularidad: poseer Silicio como elemento conductor, el elemento Hafnio (Hf) se ha convertido en la nueva capa semiconductora, pues según las investigaciones de Intel Corporation, este material reduce el calor y por ende el consumo de energía. Esta cantidad de unidades lógicas ahora son aprovechados en la caché y con esto aumenta el paralelismo de las unidades de ejecución en el chip, por ejemplo: el nuevo bus QPI y el controlador de memoria en la propia oblea.

Tecnología El microprocesador cuenta con tecnología multicore de 4 núcleos físicos con los que puede virtualizar sus actividades y convertirlo en 8 núcleos lógicos. Su interconexión es calificada como Dinámica y Compartida y la tecnología HyperThreading (SMT) es nuevamente una de sus cualidades.

Una de sus novedades es que ahora la unidad de detección de bucles se ha colocado detrás de las etapas de decodificación de instrucciones. La capacidad actual de almacenamiento llega a los 28 micro-operaciones.
Las tablas TLB (Translation Lookaside Buffers) encomendadas para realizar la transición de memoria virtual a física, han sido modificadas, aumentando el número de entradas para alcanzar a mapear todo el caché L3.

Los investigadores de Intel lograron perfeccionar el modo de entrada para el acceso de memoria caché a través del nuevo esquema NUMA (Acceso no Uniforme de Memoria) lo que en el Core 2 Duo era casi imposible de conseguir, movimientos como los saltos de reloj de una manera más sincronizada.

Eficiencia energética

En entrevista para ElectronicosOnline.com Magazine, Ricardo López Tello, ingeniero de campo para Intel México, además de contribuir con datos técnicos para este artículo, subrayó que el consumo de energía del Core i7 registra un balance de 130 W de TDP, los mismo que consumían otras plataformas, no obstante con mayor desempeño. “Hasta un 40 % de mayor desempeño, dependiendo de las aplicaciones que le pides a la plataforma. De esta manera Intel demuestra que sigue apostando por tener productos con alto desempeño y bajo consumo de energía”, dijo.
Cabe señalar que a esta nueva generación de chips se le ha añadido el nuevo microcontrolador PCU que controla el consumo de energía. Sus dimensiones pueden ser asemejadas a una estructura lógica de 486 transistores y mediante un sistema de configuración embebido logra detectar la inactividad de los núcleos y aumentar la frecuencia de aquellos que estén ocupados.

Conclusiones:

El resultado de llevar cada vez más al máximo la física aplicada, comienza a dar sus frutos. Las investigaciones en el campo tecnológico, explícitamente en el desarrollo de microprocesadores nos permiten ver el futuro de esta rama y su variabilidad de solución de problemas. El Core i7 es por mucho mejor que su antecesor el Core 2 Duo. Mientras tanto, Intel ha comenzado a preparar la segunda generación del Core i7 el cual saldrá también para su integración en servidores.