Du neuf dans la microarchitecture du Penryn

Simple tick pour Intel, le Penryn conserve donc une microarchitecture globalement identique à celle qui équipe le Conroe. Histoire de nous faire patienter avant sa prochaine microarchitecture, nom de code Nehalemen, le fondeur se laisse tout de même aller à quelques petites améliorations. Ainsi, alors que les unités de calcul du Core 2 Duo n'évoluent pas avec Penryn, pas plus d'ailleurs que le pipeline, Intel jugeant probablement le tout comme suffisamment performant, l'unité en charge des divisions arithmétiques a en revanche été revue. Le géant de Santa-Clara propose en effet une fonction baptisée Fast Radix-16 qui vise à accélérer ce type d'opérations. Concrètement, le processeur peut dorénavant effectuer les divisions en traitant 4 bits par cycle d'horloge alors que ses prédécesseurs ne traitent que 2 bits par cycle d'horloge. Cette particularité du Penryn devrait profiter notamment aux applications multimédias, mais également aux moteurs de rendu 3D géométriques.

Autre changement attendu avec Penryn, l'arrivée des instructions de traitement SSE4. Alors que celles-ci auraient du voir le jour initialement avec le Core 2 Duo Conroe, c'est finalement avec Penryn qu'Intel les introduit. Il s'agit ici de 47 nouvelles instructions qui touchent à peu près à tous les domaines avec des instructions pour accélérer certains traitements opérés par les moteurs 3D ou encore lors de la compression vidéo ou même pour vérifier l'intégrité d'un fichier en accélérant le calcul du CRC. Dans le cas de l'encodage vidéo, Intel met en exergue les possibilités de SSE4 en stipulant qu'il faut dorénavant moins d'instructions pour repérer des blocs animés dans une vidéo (il s'agit ici de vérifier d'une image à l'autre quelles sont les zones qui changent pas pour ne compresser que celles-ci) ce qui se traduira in-fine par des gains de performance sensibles.


Naturellement et comme à chaque fois qu'Intel ou AMD propose de nouvelles instructions, il faudra attendre que les programmes en tirent profit pour ressentir de réels gains de performances. Parmi les autres nouveautés, citons notamment le Super Shuffle. Il s'agit ici d'accélérer les instructions de shuffle dont le rôle est de mélanger plusieurs registres SSE. Là encore cela peut sembler anecdotique, mais dans le cadre des logiciels d'encodage vidéo ce genre de petite amélioration peut s'avérer crucial. En effet et grâce au moteur Super Shuffle, le Penryn peut dorénavant traiter des opérations 128 bits en un seul cycle d'horloge soit deux fois plus rapidement que précédemment.

L'organisation de la mémoire cache est également revue avec Penryn, puisqu'il est dorénavant question de doter chaque paire de cœurs de 6 Mo de mémoire cache de second niveau. Ainsi, un Core 2 Extreme comme le QX9650 qui nous intéresse aujourd'hui embarque la quantité impressionnante de 12 Mo de mémoire cache alors que les versions double-cœur du Penryn seront logiquement dotées de 6 Mo de mémoire cache de second niveau contre 4 Mo actuellement. Bien sûr, cette augmentation de la quantité de mémoire cache se ressent directement sur le nombre de transistors, ce dernier dépassant les 800 millions sur un quadri-cœurs.

Qui plus est, Intel revoit également l'associativité du cache. Alors que la mémoire cache de Conroe laissait la possibilité de stocker une location mémoire à 16 endroits différents, il est dorénavant possible de stocker une même location mémoire à 24 emplacements différents dans la mémoire cache. Cette augmentation étant rendue nécessaire pour maintenir un ratio convenable entre la taille de la mémoire vive et celle de la mémoire cache : si Intel n'était pas du tout obligé de modifier l'associativité du cache, il aurait perdu en granularité et donc en efficacité puisque le découpage de la mémoire cache aurait du se faire de manière plus grossière. Parallèlement, Intel a quelque peu revu ses algorithmes de gestion du cache pour les optimiser alors que les temps de latence de cette mémoire sont heureusement préservés intacts d'après nos mesures.

Enfin, le Penryn est l'occasion pour Intel d'améliorer sa gestion de la virtualisation. La technologie VT d'Intel, anciennement nommée Vanderpool, profite ici d'améliorations des performances. Sans donner beaucoup de détails, Intel annonce avoir amélioré les temps de transition entre deux machines virtuelles. Le fondeur est d'ailleurs bien évasif sur la portée même du gain obtenu puisque celui-ci est annoncé comme compris entre 25 et 75 %. Tout juste sait-on que les développeurs auront un contrôle plus direct de la gestion d'états des machines virtuelles.

Intel Penryn : toujours 2x2 en quadri-coeurs

Avec Penryn, Intel reste… pragmatique. Le fondeur ne revient en effet pas sur ses choix technologiques passés puisque les Processeurs quadri-cœurs Penryn sont toujours constitués de deux dies double-cœur chacun. Rappelons en effet que pour être le premier à proposer des processeurs quadri-cœurs, Intel a fait quelques concessions sur le plan architectural. Plutôt que de mettre au point une architecture native dotée de quatre cœurs, le fondeur a préféré reprendre le schéma utilisé en son temps avec le Pentium D en regroupant sur une même puce physique deux noyaux de Core 2 Duo. Chaque noyau étant doté de deux cœurs, la puce est bien au final composée de quatre cœurs.

Naturellement ce choix a quelques limites sur le papier puisque chaque noyau est physiquement isolé. Impossible donc pour le cœur n°1 de communiquer directement avec le cœur n°3 sauf à repasser par le bus système et donc par le chipset, un processus qui est à priori pénalisant dans certains cas. Même chose pour la mémoire cache qui n'est pas totalement mutualisée puisque scindée en deux : chaque noyau dispose de 6 Mo de mémoire cache secondaire, mais la communication de données entre les caches des deux noyaux exige là encore un passage par le bus système.


Sur le papier, les choix technologiques d'Intel semblent quelque peu limitatifs comparés aux bénéfices d'une architecture native. Pourtant dans la pratique la pénalité de performance engendrée par cette implémentation quadri-cœurs risque de ne se faire ressentir que dans quelques cas très précis. Quand à AMD qui a opté pour une architecture quadri-cœurs native, le fondeur de Sunnyvale n'a toujours pas sorti le moindre processeur de bureau quadri-cœurs alors qu'Intel en propose depuis presqu'un an maintenant.