Evoluzione e confronto tra microprocessori

Evoluzione e confronto tra microprocessori

By Emanuela Giaconi

Evoluzione

• Federico Faggin ha progettato il primo microprocessore nel 1968

• Faggin ha contribuito allo sviluppo di ulteriori processori e gli attuali processori in commercio derivano dai primi degli anni '70

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Nell'acquisto di un microprocessore, quali sono le principali specifiche tecniche di cui tenere conto?

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Le principali specifiche tecniche di cui occorre tenere conto nell'acquisto di un processore sono:

• frequenza

• core

• thread

• TDP (Thermal Design Power)

• Cache

• IPC

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Che cos'è la frequenza e come viene misurata?

Frequenza

• La frequenza definisce il numero di operazioni svolte in un determinato periodo di tempo

• Velocità alla quale opera il chip

• CPU aumentano o diminuiscono la loro frequenza in funzione dell'operazione e della temperatura

• frequenza base (minima) e una turbo (massima)​

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Cos'è un core?

#Core

• numero di CPU indipendenti presenti in unico dispositivo integrato

• numero di nuclei di processori montati sullo stesso package

• da 2 a 64 core

• ogni core gestisce le sue operazioni​

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Che cos'è un thread?

Thread

• numero di processi indipendenti che un chip gestisce contemporaneamente.

• in teoria coincide con il numero di core

• ​processori multithreading che permettono al singolo core di gestire due thread

• multithreading Intel: Hyper-Threading

• multithreading AMD: SMT​ (Simultaneous Mutlithreading)

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Che cos'è il TDP (Thermal Dissipation Power)?

TDP - Thermal Dissipation Power

• Il thermal design power (TDP) rappresenta un'indicazione del "calore" (potenza termica) dissipato da un microprocessore, smaltito dal sistema di raffreddamento. La sua unità di misura è il watt.

• La dissipazione del calore avviene normalmente tramite un sistema di raffreddamento attivo come una ventola, in modo passivo, usando il principio della convezione (trasferimento attraverso un fluido liquido o gas) o tramite radiazione del calore (trasferimento attraverso onde elettromagnetiche), o in tutti e tre i modi insieme.​

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Che cos'è la cache?

Cache

• L1, L2, L3

• ...​

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Che cos'è l'IPC (Instruction per Clock)?

IPC - Instruction per Clock

• CPU che hanno la stessa frequenza e lo stesso numero di thread se arrivano da aziende diverse e sono costruite su architetture differenti della medesima azienda producono IPC diverso

• IPC dipende fortemente dall'architettura

• Microprocessori più recenti hanno migliore IPC

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APU AMD (Accelerated Processing Unit)

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• ​Unità di elaborazione centrale (CPU) e unità di elaborazione grafica (GPU) su un singolo die (il blocco di silicio al centro di un processore che contiene il cuore elaborativo della CPU).

• dovuta principalmente alle misure di riduzione dei costi e alla creazione di più spazio per altri componenti importanti

• richiedere meno energia rispetto alla concorrenza, il che è l'ideale per laptop e console per videogiochi come la linea di dispositivi Xbox a partire da Xbox One

APU AMD (Accelerated Processing Unit)

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Vantaggi:

• assemblaggio semplificato

• efficienza: il processore e la GPU sono sullo stesso die, possono quindi condividere risorse; riduzione del consumo di energia

• costi

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Fare una breve ricerca sull'offerta del mercato attuale per quanto riguarda processori Intel e AMD, confrontandone le prestazioni e le caratteristiche

Ice Lake

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• Ice Lake è il nome in codice dei processori Intel di decima generazione basati sulla microarchitettura Sunny Cove.

• Ice Lake è prodotto sulla seconda generazione del processo a 10 nm di Intel, 10 nm +, diventando così la seconda microarchitettura Intel a essere prodotta col processo a 10 nm dopo il lancio limitato di Cannon Lake nel 2018.

• Le CPU Ice Lake sono vendute insieme alle CPU Comet Lake a 14 nm come "Core di decima generazione"

Ice Lake - Die mapping

Tiger Lake

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• Tiger Lake processori Intel Core di undicesima generazione per dispositivi mobili basati sulla nuova microarchitettura Willow Cove Core, prodotta utilizzando la terza generazione del processo produttivo a 10 nm (denominato "10nm SuperFin").

• Tiger Lake sostituisce la famiglia di processori mobili Ice Lake

• Tiger Lake include modelli quad-core e dual-core con un TDP configurabile tra 7 W e 28 W.

• Il die quad-core misura 13,6 x 10,7 mm (146,1 mm ²), ovvero è il 19,2% più largo del die quad-core di Ice Lake, che misura 11,4 x 10,7 mm (122,5 mm ² ) ma integra una GPU con 96EU (execution Unit) contro 64EU del predecessore.

Tiger Lake - Die Mapping

Ice Lake Core Perfomance

AMD Ryzen - Serie U - TDP 15W

• Ryzen 9

• Ryzen 7

• Ryzen 5

• Ryzen 3.

• AMD Athlon

Fill in the Blank

Osserva la tabella. Quale dei due processori è più adatto ad un dispositivo portatile? Motivare la scelta