Nehalem (microarquitectura)

Nehalem / n ə ˈ h eɪ l əm / ^{[ 1 ]} es el nombre en clave de la microarquitectura de 45 nm de Intel lanzada en noviembre de 2008. ^{[ 2 ]} Se utilizó en la primera generación de procesadores Intel Core i5 e i7 , y es una evolución importante con respecto a la microarquitectura Core anterior , que es utilizada por los procesadores Core 2 y es la iteración anterior de la serie de microarquitectura P6 que comenzó en 1995 con el Pentium Pro . ^{[ 3 ]} El término "Nehalem" proviene del río Nehalem . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Nehalem se basa en un proceso de 45 nm , puede funcionar a velocidades de reloj más altas sin sacrificar la eficiencia y es más eficiente energéticamente que los microprocesadores Penryn . Se reintroduce la tecnología Hyper-Threading , junto con una reducción en el tamaño de la caché L2 y una caché L3 ampliada que se comparte entre todos los núcleos. Nehalem es una arquitectura que difiere radicalmente de NetBurst , aunque conserva algunas de sus características menores.

Posteriormente, Nehalem experimentó una reducción del tamaño del chip a 32 nm con Westmere , y fue reemplazado por completo por Sandy Bridge de "segunda generación" en enero de 2011.

La microarquitectura Nehalem evolucionó a partir de la microarquitectura Core mediante la introducción de:

• El tamaño del bloque de línea de caché en la caché L2/L3 se redujo de 128 bytes en NetBurst y Merom/Penryn a 64 bytes por línea en esta generación (el mismo tamaño que Yonah y Pentium M).
• De nuevo, la tecnología Hyper-Threading .
• Intel Turbo Boost 1.0. ^{[ 6 ]}
• Caché L3 de 2 a 24  MiB con Smart Cache en algunos modelos.
• Unidad de Captura de Instrucciones (IFU) que contiene un predictor de bifurcación de segundo nivel con un búfer de destino de bifurcación (BTB) de dos niveles y un búfer de pila de retorno (RSB). Nehalem también admite todos los tipos de predictores utilizados anteriormente en los procesadores de Intel, como el predictor indirecto y el detector de bucles. ^{[ 7 ]}
• sTLB ( búfer de traducción unificada de segundo nivel ) (es decir, tanto instrucciones como datos) que contiene 512 entradas solo para páginas pequeñas, y es nuevamente asociativo de 4 vías. ^{[ 8 ]}
• 3 ALU de enteros, 2 ALU de vectores y 2 AGU por núcleo. ^{[ 9 ]}
• Procesadores nativos (todos los núcleos del procesador en un solo chip) de cuatro, seis y ocho núcleos.
• La interconexión Intel QuickPath en los modelos HEDT, de servidor y de estación de trabajo, y la interfaz Direct Media en otros modelos, reemplazan el bus frontal tradicional .
•  Caché L1 de 64 KB por núcleo (32  KB de datos L1 y 32  KB de instrucciones L1) y  caché L2 de 256 KB por núcleo.
• Integración de PCI Express y DMI en el procesador en los modelos de gama media, reemplazando el puente norte .
• Controlador de memoria integrado que admite dos o tres canales de memoria DDR3 SDRAM o cuatro canales FB-DIMM2 .
• La tecnología de virtualización Intel de segunda generación introdujo la compatibilidad con la tabla de páginas extendida , los identificadores de procesador virtual (VPID) y la salida de la ventana de interrupción no enmascarable . ^{[ 10 ]}
• SSE4.2 e POPCNTinstrucciones.
• La fusión de macrooperaciones ahora funciona en modo de 64 bits.
• De 20 a 24 etapas de la tubería. ^{[ 11 ]}

Se ha informado que Nehalem se centra en el rendimiento, de ahí el mayor tamaño del núcleo. ^{[ 13 ]} En comparación con Penryn, Nehalem tiene:

• Rendimiento de un solo hilo entre un 10 % y un 25 % superior / Rendimiento multihilo entre un 20 % y un 100 % superior al mismo nivel de potencia.
• Un 30 % menos de consumo energético para el mismo rendimiento.
• En promedio, Nehalem proporciona un aumento del rendimiento por núcleo de entre un 15 % y un 20 % en la misma frecuencia de reloj.

Es posible realizar overclocking con los procesadores Bloomfield y el chipset X58 . Los procesadores Lynnfield utilizan un PCH , lo que elimina la necesidad de un puente norte. ^{[ 14 ]}

Los procesadores Nehalem incorporan instrucciones SIMD SSE4.2 , añadiendo siete nuevas instrucciones al conjunto SSE 4.1 de la serie Core 2. La arquitectura Nehalem reduce la latencia de las operaciones atómicas en un 50% en un intento de eliminar la sobrecarga en operaciones atómicas como la instrucción de comparación e intercambio . ^{[ 15 ]}LOCK CMPXCHG

• Los procesadores Lynnfield cuentan con 16 líneas PCIe , que pueden utilizarse en configuración 1x16 o 2x8.
• ^1. Serie 6500 escalable hasta 2 sockets, serie 7500 escalable hasta 4/8 sockets. ^{[ 17 ]}

• Lista de microarquitecturas de CPU de Intel
• Modelo tictac

• Procesador Nehalem en Intel .com