Краткая родословная Nehalem. Часть I. Прерванный полет Туалатина

Первый вопрос, который приходит на ум при упоминании о Nehalem, это зачем понадобилось корпорации Intel выводить на рынок новую архитектуру, особенно в условиях доминирования в данном сегменте продукта той же корпорации – мегапопулярной на сегодняшний день архитектуры Core?
 
Для ответа на этот простой вопрос стоит вернуться аж на десяток лет назад и посмотреть как ситуация складывалась для корпорации Intel в 1999 году от Р.Х.
 
Пра-прадед Nehalem  - Pentium III
 

 
История семейства Pentium III ведется с начала 1999 года, когда на свет появились первые процессоры этого модельного ряда, основанные еще на 0.25 мкм ядре Katmai. По сути, эти CPU отличались от предыдущего семейства, Pentium II, лишь поддержкой нового набора SIMD-инструкций, SSE. Поэтому изначально Pentium III комплектовались 512 Кбайтами L2 кеша, работающего на половинной частоте процессора и размещенного во внешних микросхемах SRAM.
 

 
Переход на более тонкий техпроцесс (0.18мкм=180нм) позволил разработчикам достаточно серьезно изменить структуру процессора и наконец отказаться от очередного маркетологического «пшика» - исполнения в корпусе SECC. Напомню, что данный изврат в свое время преподносился как некий прогрессивный шаг в процессоростроении, хотя на деле все объяснялось неспособностью разработчиков разместить кэш второго уровня в самом процессоре. В Coppermine кэш L2 вернулся на кристалл процессора, но в полном объеме разместить его там не удалось и поэтому объем кэша уменьшили вдвое – до 256 КБ. Учитывая достаточно медленную процессорную шину PIII, уменьшение размера кэш-памяти второго уровня для него было очень чувствительно. Но расширение шины до 256 бит и увеличение частоты, на которой работал кэш, до частоты самого процессора позволил Coppermine все же «привозить» предшественнику в тестах немало «попугаев».
 
Tualatin – второе дыхание Pentium III
 

 
Дальнейшим развитием процессорного ряда Intel должен был стать новый процессор на ядре Tualatin, который должен был производиться по немыслимой в то время 0.13мкм технологии. Переход на более тонкий процесс позволил бы разработчикам, во-первых, без проблем наращивать частоты новых процессоров, а, во-вторых, снова довести размер кэша L2 до 512 КБ.
 
Основным отличием нового ядра от Coppermine стало наличие аппаратной предвыборки данных (data prefetch logic), что позволило серьезно повысить производительность работы процессора.
 
Кстати, Tualatin хоть и вставлялся в Socket 370, как и его предшественник, но выпускался уже в корпусе FCPGA2, где хрупкий кристалл процессора был закрыт теплораспределителем. Данное нововведение весьма благотворно сказалось на надежности процессора, а пониженное напряжение питания и более тонкий техпроцесс чувствительно снижали его нагрев.
 
Короче говоря, ядро Tualatin по замыслу разработчиков должно было (и вполне могло) стать достойным развитием линейки процессоров Pentium III.
 
Могло, да не стало. И чтобы понять почему, вспомним, что Intel - не одинокий сферический конь в вакууме, а корпорация, испытывающая постоянное давление со стороны конкурентов. А в то время давление было особенно сильным – ведь Intel и AMD находились в самом финале «гонки мегагерц», которая должна была вот-вот смениться теми же «крысиными бегами», но на более высоком, гигагерцовом уровне. А именно, закадычные конкуренты изо всех сил старались взять психологический рубеж 1 ГГц. И именно архитектура Athlon была более приспособлена для наращивания частот. Поэтому, когда Athlon уже щеголял гигагерцем с хвостиком, PIII-Coppermine никак не мог покорить эту высоту. Попытки выпустить Coppermine с частотой выше 1 ГГц закончились фатально - вскоре после выпуска PIII 1.13 ГГц всю партию процессоров пришлось отозвать из-за нестабильной работы.
 
А что же новый Tualatin, который мог спокойно «перевалить» за гигагерц? Он, как оказалось, никак не спасал Intel. Запуск в производство нового процессора потребовал бы перевода существующих фабрик на новый техпроцесс, что было и долго, и затратно. За это время конкурент мог вырваться далеко вперед, и тогда догнать его было бы очень трудно.
 
Маркетологическое убийство Tualatin
 
Решить проблему можно было только одним способом – форсировать разработку новой архитектуры. Причем на текущем техпроцессе. Не желая отказываться от узнаваемой торговой марки, но, желая дистанциировать новую разработку от последних провальных моделей Pentium III, компания начинает активно продвигать новый процессор Pentium 4 на жутко прогрессивной (по заявлениям маркетологов) шине NetBurst.
 

 
Форсирование выпуска нового флагманского продукта Intel не могло не сказаться серьезно на его характеристиках. Поскольку первое ядро Willamette было на том же самом 0.18-мкм техпроцессе, то, как и в случае с Coppermine, разместить на кристалле процессора кэш достойного размера не удалось. Первые Pentium 4 могли «похвалиться» только тем же самым 256-килобайтным кэшем.
 
И тут-то была засада. Сразу же после начала продаж выяснилось, что в некоторых тестах новые Pentium 4 уступали даже старым Coppermine, которые в свою очередь проигрывали в производительности процессорам на ядре Tualatin c 512 KB кэш-памяти второго уровня.
 
Дабы не убить продажи новой линейки на корню, Intel предпринимает интересный ход – компания урезает кэш второго уровня у Tualatin до 256 KB и устанавливает в роудмапах предельную частоту линейки Tualatin в 1.26 GHz, хотя возможности данной линейки позволяли процессорам работать на куда более высоких частотах. В дальнейшем даже такие урезанные процессоры были потихоньку выведены из роудмапов, дабы не конкурировать с младшими моделями Pentium 4.
 
Pentium III-Tualatin, таким образом был убит как продукт не в связи с какими-то личными недостатками, а скорее наоборот – уж больно выигрышно он смотрелся на фоне флагмана.
 
Но совсем убивать свое детище Intel все же не стала. И вместо Pentium III Tualatin в роудмапах появились так называемые Celeron Tualatin, которые фактически представляли собой те же самые процессоры, но c урезанной до 100 MHz частотой системной шины. Этим был достигнут компромисс. Настолько урезанные процессоры, разумеется, уже не могли конкурировать с Pentium 4, а вот в бюджетном сегменте, по сравнению с Celeron на ядре Coppermine, они выглядели достаточно привлекательно.
 
В-общем, как часто бывает, в угоду маркетологам прогрессивной для того времени технологии была отведена достаточно жалкая роль.
 
Но на этом история Tualatin не заканчивается. Именно этому процессору, а не Pentium 4 предстояло стать родоначальником современных процессоров. Но это уже совсем другая история…