Bonnell (microarchitecture)

Bonnell est une microarchitecture de processeur utilisée par les processeurs Intel Atom qui peut exécuter jusqu’à deux instructions par cycle. Comme beaucoup d’autres microprocesseurs x86, il traduit les instructions x86 (instructions CISC) en opérations internes plus simples (parfois appelées micro-ops, en fait des instructions de style RISC) avant l’exécution. La majorité des instructions produisent une micro-opération lorsqu’elles sont traduites, environ 4 % des instructions utilisées dans des programmes typiques produisant plusieurs micro-opérations. Le nombre d’instructions qui produisent plus d’une micro-opération est nettement inférieur à celui des microarchitectures P6 et NetBurst. Dans la microarchitecture Bonnell, les micro-opérations internes peuvent contenir à la fois une lecture mémoire et un stockage mémoire en même temps qu'une opération ALU, ce qui les rapproche du niveau x86 et les rend plus puissants que les micro-opérations utilisées dans les conceptions précédentes. Cela permet des performances relativement bonnes avec seulement deux ALU sur entiers, et sans aucune réorganisation des instructions, exécution spéculative ou renommage de registres. Un effet secondaire de l’absence d’exécution spéculative est l’invulnérabilité contre Meltdown et Spectre.

Bonnell

Informations générales

Production	De 2008 à 2013
Fabricant	Intel

Performances

Fréquence	600 MHz à 2,13 GHz
Fréquence du FSB	400 MHz à 667 MHz

Spécifications physiques

Finesse de gravure	45 nm à 32 nm
Cœur	1 ou 2 Silverthorne Diamondville Pineview Tunnel Creek Lincroft Stellarton Sodaville Cedarview
Boîtier	µFCBGA 441

Architecture et classification

Architecture	x86-16, IA-32, x86-64 (certains)
Extensions	MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3

Produits, marques, modèles, variantes

Marques	Intel Atom

Historique

Silvermont (en)

La microarchitecture Bonnell représente donc une reprise partielle des principes utilisés dans les conceptions antérieures d’Intel telles que le P5 et le i486, dans le seul but d’améliorer le rapport de performance par watt. Cependant, l’hyper-threading est mis en œuvre de manière simple (c’est-à-dire à faible consommation) pour utiliser efficacement l’ensemble du pipeline en évitant les dépendances typiques d’un seul thread.

Cœurs de première génération

Microprocesseur Silverthorne

Le 2 mars 2008, Intel a annoncé un nouveau processeur monocœur de la série Atom Z5xx (nom de code Silverthorne), destiné aux PC ultraportables et aux appareils Internet mobiles (MID), qui remplacera Stealey (A100 et A110). Le processeur dispose de 47 millions de transistors sur une puce de 25 mm², ce qui permet une production extrêmement économique à l’époque (~2500 puces sur une seule plaquette de 300 mm de diamètre).

Les performances dual-thread d’un processeur Atom Z500 sont équivalentes à celles de son prédécesseur Stealey, mais devraient le surpasser sur les applications qui peuvent utiliser simultanément le multithreading et SSE3. Ils fonctionnent de 0,8 à 2,0 GHz et ont un TDP compris entre 0,65 et 2,4 W qui peut descendre jusqu’à 0,01 W lorsqu’il est inactif. Ils disposent de caches L1 de 32 Ko d’instructions et de 24 Ko de données, d’un cache L2 de 512 Ko et d’un bus frontal à 533 MT/s. Les processeurs sont fabriqués en 45 nm. Poulsbo a été utilisé comme hub de contrôleur système (SCH) et la plate-forme a été appelée Menlow.

Microprocesseur Diamondville

L'Intel Atom N270.

Le 2 mars 2008, Intel a annoncé des variantes moins gourmandes du processeur Diamondville nommées Atom N2xx. Il était destiné à être utilisé dans les nettops et le Classmate PC. Comme leurs prédécesseurs, il s’agit de processeurs monocœur avec Hyper-Threading.

Le N270 a un TDP de 2,5 W, fonctionne à 1,6 GHz et dispose d’un bus frontal à 533 MHz. Le N280 a une fréquence d’horloge de 1,66 GHz et un bus frontal à 667 MHz.

Le 22 septembre 2008, Intel a annoncé un nouveau processeur double cœur 64 bits (nom de code officieux Dual Diamondville) de la marque Atom 330, destiné à être utilisé dans les ordinateurs de bureau. Il fonctionne à 1,6 GHz et a une fréquence FSB de 533 MHz et un TDP de 8 W. Son double coeur est constitué de deux puces Diamondville sur un seul substrat.

En 2009, Nvidia a utilisé l’Atom 300 et son chipset GeForce 9400M sur une carte mère au format mini-ITX pour sa plate-forme Ion.

Exigences en matière d’énergie de cette 1^re génération

Le processeur Atom relativement peu gourmand en énergie était à l’origine utilisé avec un chipset moins cher et peu économe en électricité, tel que l’Intel 945G.

Bien que le processeur Atom lui-même soit relativement peu gourmand en énergie pour un microprocesseur x86, de nombreux chipsets couramment utilisés avec celui-ci dissipent beaucoup plus de puissance. Par exemple, alors que l’Atom N270 couramment utilisé dans les netbooks jusqu’à la mi-2010 a un TDP de 2,5 W, une plate-forme Intel Atom qui utilise le chipset 945GSE Express a un TDP maximum spécifié de 11,8 W, le processeur étant responsable d’une partie relativement faible de la puissance totale dissipée. Les chiffres respectifs sont de 2,5 W pour le processeur N270, 6 W pour le chipset 945GSE et 3,3 W pour le contrôleur d’E/S 82801GBM. Intel fournit également un chipset basé sur le System Controller Hub US15W avec un TDP combiné de moins de 5 W avec les processeurs de la série Atom Z5xx (Silverthorne), à utiliser dans les PC ultra-mobiles et les MID, bien que certains fabricants aient sorti des systèmes ultra-minces utilisant ces processeurs (par exemple Sony VAIO X).

Initialement, toutes les cartes mères Atom sur le marché grand public étaient équipées du chipset Intel 945GC, qui utilise 22 watts à lui seul. Au début de l’année 2009, seuls quelques fabricants proposaient des cartes mères à faible consommation avec un chipset 945GSE ou US15W et un processeur Atom N270, N280 ou Z5xx.