La elección de la CPU. 1. Introducción. Indice de contenidos [23 diapositivas] El procesador central o CPU

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Clara Botella Torregrosa
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Martínez Departamento de Arquitectura de

1 Indice de contenidos [3 diapositivas] 1. Introducción [ diapositivas]. Modelos comerciales e innovaciones en Intel 1] 3. Modelos comerciales en AMD [3] 4. Comparativa Intel-AMD [3] 5. El mejor procesador de 017 [3] La elección de la CPU Manuel Ujaldón Martínez Departamento de Arquitectura de Computadores Universidad de Málaga El procesador central o CPU El microprocesador es el sistema más complejo que ha creado el ser humano, y también uno de los más pequeños. El primer microprocesador de la historia: 1. Introducción 4004 de Intel..300 transistores. El microprocesador con más transistores: GV100 (GPU de Nvidia). Arquitectura Volta (6ª generación CUDA). Más de millones de transistores FFN de 1 nm. 510 cores en un área de integración de 815 mm. A la venta en la saga GeForce de

2 Cómo elegir un buen procesador? Una primera clasificación sería P3:. Price (coste), Performance (rendimiento), Power (consumo).. Y después, entre todos los modelos que cumplan nuestras exigencias P3, hay que acertar con la compra maestra: Qué marca compro? Qué modelo compro? Cuándo lo compro? Dónde lo compro? Veamos cómo elegir a partir de las páginas Web de los fabricantes Modelos comerciales en la página Web Las principales magnitudes del procesador Frecuencia. Distancia de integración (anchura de puerta del transistor). Paralelismo Segmentación (años 80). Superescalaridad (años 90). Número de cores y multithreading (en la actualidad). Tamaño de la caché. L1 (años 80 y 90). L (dos últimas décadas). L3 (en la actualidad). Conjunto de instrucciones. MMX (años 90), SSE (década pasada), AVX (esta década). Thermal Design Power (TDP). 7 La potencia máxima que admite el diseño térmico. 8

Los últimos procesadores insignia de Intel (Extreme Edition) El Hyperthreading de Intel Ivy Bridge Haswell Broadwell Año 013 Skylake 017 Número de cores 4y6 6y8 6, 8 y 10 10, 14, 16, 18 (i9) Caché

hasta 400 MHz 4 canales DDR4 hasta 666 MHz Consumo (TDP) 130 W 140 W 140 W 165 W Fabricación nm.

3 Los últimos procesadores insignia de Intel (Extreme Edition) El Hyperthreading de Intel Ivy Bridge Haswell Broadwell Año 013 Skylake 017 Número de cores 4y6 6y8 6, 8 y 10 10, 14, 16, 18 (i9) Caché compartida Hasta 15 MB Hasta 0 MB Hasta 5 MB Hasta 5 MB Chipset Intel X79 Intel X99 Intel X99 Serie 100 (Sunrise) Memoria 4 canales DDR3 hasta 1866 MHz 4 canales DDR4 hasta 133 MHz 4 canales DDR4 hasta 400 MHz 4 canales DDR4 hasta 666 MHz Consumo (TDP) 130 W 140 W 140 W 165 W Fabricación nm. nm. LGA 011 LGA 011-v3 LGA 011-v3 LGA 1151 Zócalo 9 El modelo tick-tock de Intel para los procesadores que podéis tener en casa 65 nm 008 Conroe 009 Wolfdale Nehalem Westmere Sandy Bridge Ivy Bridge 1ª generación: ª gener.: sin procesagpu interna miento gráfico 3ª generación: GPU integrada El nuevo modelo de desarrollo de Intel (a partir de ) Haswell Broadwell Skylake 4ª gener. 5ª gener. 6ª gener. 11 1

Las arquitecturas de Intel por generaciones: El presente y el futuro Tercera generación de los transistores de aleta (FinFET) en

Utilización para fabricar los próximos procesadores Cannonlake, ya anunciados por la compañía.

Otros modelos: Coffee Lake (CFL), Braswell (BSW), Apollo Lake (APL), Gemini Lake (GLK), Cherry Trail (CHT, ) 13 Beneficios de

fabricación En el mismo área de integración de un Sandy Bridge de 010, podríamos ahora meter 13 veces más circuitería.

4 Las arquitecturas de Intel por generaciones: El presente y el futuro Tercera generación de los transistores de aleta (FinFET) en Intel En el nodo de fabricación de 10 nanómetros: Anchura del surco entre aletas: 34 nm. Altura de la aleta: 53 nm. Utilización para fabricar los próximos procesadores Cannonlake, ya anunciados por la compañía. Broadwell (BDW, ), Skylake (SKL, 015) y Kaby Lake (KBL, ) a Cannonlake (CNL, 017), Icelake (018) y Tigerlake(019) a 10 nm. Otros modelos: Coffee Lake (CFL), Braswell (BSW), Apollo Lake (APL), Gemini Lake (GLK), Cherry Trail (CHT, ) 13 Beneficios de los dos próximos nodos en Intel: 10 nm y 10++ Área de integración del microprocesador (die) a escala, segun el nodo de fabricación En el mismo área de integración de un Sandy Bridge de 010, podríamos ahora meter 13 veces más circuitería. 55% y 70% de reducción del consumo a igual rendimiento. 5% y 15% de aumento del rendimiento a igual consumo. Ejemplo: Fermi (Nvidia, 010: 480 cores), Volta (Nvidia, 018: 510 cores)

5 Principales innovaciones estructurales en los últimos 15 años La planta de fabricación de 10 nm. Transistores híbridos de silicio y germanio. Transistores con dieléctrico de alta capacitancia. Transistores 3D o con aleta (Tri-Gate o FinFET) Gama comercial según la pagina Web de AMD

Catálogo de productos Algunos modelos de ejemplo Frecuencia Fabricación Memoria caché Conjunto de instrucciones Paralelismo Modelo NomiLito- ConTurbo nal grafía sumo 1950X 3.4 GHz 4 GHz 14 nm 180 W 1.

6 Catálogo de productos Algunos modelos de ejemplo Frecuencia Fabricación Memoria caché Conjunto de instrucciones Paralelismo Modelo NomiLito- ConTurbo nal grafía sumo 1950X 3.4 GHz 4 GHz 14 nm 180 W 1.5 MB 8 MB 3 M X 3.5 GHz 4 GHz 14 nm 180 W 1.15 MB 6 MB 3 M X 3.8 GHz 4 GHz 14 nm 180 W 768 KB 4 MB 16 M L1 L L3 Cores Threads Versión Versión de AVX de FMA 1 Comparativa AMD-Intel (1) Arquitecturas a comparar (tamaño y tecnología afín) 4. Comparativa Intel-AMD Año Nodo de fabricación Área de integración Número de transistores AMD Llano (010/11) 01 3 nm. 8 mm 1178 millones Intel Sandy Bridge (011/1) 01 3 nm. 16 mm 1160 millones AMD Athlon II X4 750K Trinity nm. 46 mm 1303 millones Intel Ivy Bridge 013 nm. 160 mm 1400 millones AMD Athlon II X4 760K Richland 3 nm. 46 mm 1303 millones Intel Haswell nm. 181 mm 1300 millones AMD Athlon II X4 860K Kaveri nm. 45 mm 410 millones Intel Core i7-5775r Broadwell mm 1910 millones AMD Athlon FX nm. (*) 319 mm 100 millones Intel Core i7-6950x Broadwell 46 mm 300 millones AMD Ryzen Threadripper 1950X mm 6000 mill. estim. Intel Core i9-7980xe Skylake mm 7500 mill. estim. Los dos modelos de 017 tienen un precio de lanzamiento de 1000 dólares. 3 (*) El nodo de 8 nm. no tolera las frecuencias elevadas que requieren los diseños CPU puros que no llevan GPU. 4

A favor de Intel: El nodo de fabricación y la maquinaria de litografía e integración.

7 Comparativa de las áreas de integración Comparativa global A favor de AMD: El precio. Invierte más en la vertiente gráfica y de vídeo, aprovechando ATI. Su plataforma es más adecuada para computación paralela. A favor de Intel: El nodo de fabricación y la maquinaria de litografía e integración. El rendimiento de las típicas aplicaciones x86, como programas C. Herramientas de desarrollo (compiladores, depuradores, profilers). 5 6 El mejor procesador en Septiembre de La mejor elección de

8 El mejor procesador en Septiembre de 017 El mejor procesador en Septiembre de

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