Библиотека Интернет Индустрии I2R.ru

Kак известно, выпуск процессоров линейки Pentium III будет постепенно прекращен. Их место займут процессоры Pentium 4. Верхние модели предназначены для сектора High End, нижние — для Mainstream.

Архитектура Pentium III становится основой процессоров Celeron. Более того, архитектура Coppermine с кэш-памятью 256 КБ получила новое воплощение, перейдя на технологию 0,13 мкм.
И связано это с ростом тактовых частот и, соответственно, производительности процессоров и систем, созданных на их основе. Ведь традиционная архитектура процессоров P6, основанная
на технологическом процессе 0,18 мкм, практически достигла предела. Для Pentium III с ядром Coppermine этот предел находится в районе 1,2-1,4 ГГц, в чем легко убедиться на основе анализа и аппроксимации результатов форсирования работы процессоров с разной рабочей частотой (http://rudteam.narod.ru).

С увеличением тактовой частоты ядра увеличивается энергопотребление процессора,
что создает проблемы поддержания температурных режимов кристалла.

При переходе на техпроцесс, оперирующий меньшими размерами элементов, например,
с 0,18 мкм на 0,13 мкм, существенно понижается энергопотребление и соответственно повышается тактовая частота процессоров.

В процессе производства были также использованы межсоединения на основе 6-ти слоев двухслойных медных проводников при большом отношении толщины проводников к ширине (1,6:1). Это обеспечивает уменьшение электрического сопротивления при высокой плотности размещения.

Однако высокая плотность элементов и уменьшение расстояний между проводниками усиливает паразитное влияние межэлементных емкостей, что увеличивает теплообразование и уменьшает стабильность работы внутренних элементов. Поэтому в производстве новейших микросхем и процессоров были использованы изоляторы с малой диэлектрической проницаемостью.
В качестве изолирующего материала используется легированный фтором диоксид кремния (SiO2), имеющий малую диэлектрическую проницаемость (3,6).

Специальным проектированием ядра Tualatin удалось повысить быстродействие процессоров и решить проблемы устойчивой и надежной работы при приемлемом уровне энергопотребления и теплообразования и снизить себестоимость. Последнее чрезвычайно важно для систем
Low End.

Изменений в самом ядре немного. Кроме тех, что решают проблемы, связанные с новым техпроцессом, добавилась только технология Data Prefetch Logic, более эффективно использующая кэш-память.

Новое ядро потребовало разработки рекомендаций для разработчиков по поддержанию тепловых режимов и мониторингу работы аппаратных средств (http://rudteam.narod.ru/mb/monitoring/monitoring.html), а также выпуск нового поколения элементов поддержки — чипсетов.

Главная особенность нового ядра — подход к проблеме электропитания ядра процессора.
За счет уменьшения толщины затворов транзисторов, составляющих основу структур ядра, удалось снизить уровни управляющих напряжений, что позволило снизить напряжение питания ядра до 0,9-1,475 В. У Coppermine — 1,65-1,75 В. Также уменьшилось до 1,25 В рабочее напряжение процессорной шины.

В действительности для процессоров, созданных на основе ядра Tualatin, не совсем корректно говорить о напряжении ядра. Здесь используется динамическое управление напряжением в зависимости от тока потребления. Чем выше ток, тем ниже можно держать напряжение, т. к. при больших токах меньше влияние паразитных емкостей. Таким образом, стабилизируется тепловыделение.

Новые условия электропитания обеспечивают соответствующие элементы VRM — модуля на материнской плате, вырабатывающего напряжение питания ядра. Подобные модули должны удовлетворять спецификации версии 8.5 — VRM 8.5. Модули VRM 8.5 вместе с чипсетами, например, i815 B-step и VIA Apollo Pro133T, обеспечивают соответствующие условия для работы процессоров Celeron, созданных на основе ядра Tualatin. Системы, в состав которых входят такие процессоры, демонстрируют высокие показатели производительности, что и будет представлено в одной из следующих статей.