Especial

Conoce la arquitectura Sandy Bridge de Intel a fondo

Tras Nehalem y Westmere, llega el turno de un cambio de arquitectura mientras se mantiene la tecnología de fabricación de 32 nm. En realidad, no es tanto cambio

Anabel Pasiego

Procesadores apertura

22 marzo 2011

Intel sigue con el ritmo previsto en su estrategia Tick–Tock de lanzamiento de procesadores. La idea es que, de todas las variables que intervienen en la fabricación de un procesador, no coincidan nunca de forma simultánea las dos que más afectan al éxito o fracaso de un lanzamiento: la arquitectura y la tecnología de fabricación. En este caso, le toca el turno a la primera.

La principal novedad de la microarquitectura Sandy Bridge es la integración entre la CPU y la GPU, que ya se inició con Westmere, pero que tiene lugar de forma real ahora, cuando el procesador gráfico comparte silicio con los cores. No obstante, no se trata solo de una mera integración de silicio en plan «fuerza bruta», sino que es un esfuerzo importante para dotar de inteligencia y organización al conjunto CPU + GPU.

Estrategia Tick-Tock de Intel

La estrategia Tick-Tock ha funcionado hasta la fecha con una evolución constante de la tecnología y la arquitectura de los procesadores Intel.

Principales novedades de Sandy Bridge

  1. Integración real entre la CPU y la GPU, dotando al conjunto de inteligencia y organización
  2. Mejora de la unidad de predicción (Branch Predictor) y de la gestión de las instrucciones descodificadas o uops
  3. Ampliación de las instrucciones extendidas frente a la arquitectura x86
  4. Mejoras para la codificación y descodificación de contenidos multimedia
  5. Gestión de la energía unificada entre la CPU y la GPU
  6. Compartición de la memoria caché LLC con los gráficos
  7. CPU, GPU y el Agente del Sistema pueden modificar voltajes y frecuencias dinámicamente
  8. Mejora de Turbo Boost
  9. Aplicación tanto para procesadores de sobremesa como portátiles

Repaso a los núcleos

En el apartado de los núcleos o cores, Sandy Bridge no supone una revolución comparado con Nehalem, pues la parte de los núcleos propiamente dicha no ha sufrido aparentemente modificaciones revolucionarias. Eso sí, se ha dado un repaso de arriba a abajo a la microarquitectura para hacerla más eficiente. Es decir, el rendimiento máximo teórico de una arquitectura pasa por que las unidades de ejecución se aprovechen al máximo y la pipeline esté ocupada en todo momento. Para llenarla, se necesita predecir en la línea de ejecución de un programa qué instrucciones se van a ejecutar en el futuro. En la práctica, no siempre hay instrucciones ejecutándose o la pipeline se llena con algunas que luego se «descubre» que no son las que hay que procesar.

La solución propuesta en Sandy Bridge es la de mejorar la unidad de predicción (Branch Predictor), así como la gestión de las instrucciones descodificadas o micro ops (uops). La unidad de predicción es un clásico de las optimizaciones en cada generación de microarquitectura, porque mejorarla supone aumentar el rendimiento del procesador sin hacer lo propio con la frecuencia. Si se sabe qué instrucciones vendrán después, la CPU puede estar trabajando al máximo de su rendimiento.

En cuanto a la gestión de las uops (instrucciones descodificadas para que sean «procesables» por la electrónica y la lógica en el procesador), Sandy Bridge trabaja con una caché de uops, de modo que las instrucciones descodificadas estarán accesibles sin volver a descodificarlas. Si una uop se localiza en la caché, no hace falta usar toda la lógica dedicada a la descodificación, que además se «apaga» para ahorrar energía.

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