Yonah è il nome in codice dell'evoluzione dual core del processore Pentium M, la cui ultima incarnazione è basata sul core Dothan, e costituisce la prima architettura dual core ottimizzata per i sistemi mobile mai realizzata prima.
Per distinguere maggiormente il nuovo prodotto dai precedenti, Intel ha deciso di abbandonare il nome "Pentium M" adottando un nuovo nome commerciale per questa CPU, chiamandola Core Duo per le versioni a doppio core, mentre Core Solo per quelle a singolo core, destinate alla fascia economica del mercato.
Caratteristiche tecniche Processo produttivo
A dispetto del nome commerciale scelto da Intel, si tratta, in un certo senso, di due Dothan costruiti affiancati in un unico blocco di silicio secondo un approccio a Die Monolitico, e i socket utilizzati sono il PGA 478 e il BGA 479 (Socket 479). Per realizzare tale processore è stato utilizzato, per la prima volta, il processo litografico a 65 nm, una caratteristica che ha contribuito a ridurre i consumi energetici rispetto a quello a 90 nm adottato per le CPU Dothan. L'adozione del nuovo processo produttivo, in realtà, è stato per Intel un passaggio pressoché obbligato, in quanto adottare la tecnologia a 90 nm con un'architettura dual core mobile avrebbe implicato una superficie del die del processore troppo elevata e quindi costosa da produrre. Le CPU Core Duo hanno una superficie del die pari a 90,1 mm², integrando circa 151 milioni di transistor.
Il bus è passato, dai 533 MHz di Dothan, a 667 MHz, e questo ha influenzato anche la frequenza minima di funzionamento quando il processore funziona in modalità di basso consumo energetico. Fin dai tempi del Pentium M Banias, tutti i processori di questa famiglia (quindi anche l'evoluzione Yonah) possono supportare solo il moltiplicatore di frequenza minimo di 6x; quando il BUS era a 400 MHz la frequenza minima del processore era pari a 600 MHz in modalità di risparmio energetico. Con le cpu a 533 MHz di BUS, il clock minimo salì a 800 MHz, mentre con Yonah e il BUS a 667 MHz, la frequenza minima è diventata 1 GHz.
La cache di primo livello L1, è di 64 kB per ciascun core, mentre quella di secondo livello L2 è di 2 MB (condivisa tra i core), pari al quantitativo installato sui core Dothan; sebbene i modelli di CPU dual core contemporanei a Yonah (Pentium D Smithfield) disponessero già di un simile quantitativo di cache di secondo livello, in tali processori ciascun core poteva accedere soltanto ad 1 MB di memoria cache dedicata: in Yonah questa barriera viene a cadere e i due core, attraverso un BUS dedicato, possono accedere dinamicamente alle risorse di memoria disponibili; in funzione delle necessità di ogni singola unità logica viene quindi assegnato il quantitativo necessario di cache L2 e, qualora un core fosse inattivo, l'altro ha la possibilità di allocare tutta la cache L2 (cioè fino a 2 MB). Tale tecnologia prende il nome di Smart Cache. La condivisione della cache L2 ha permesso di ottimizzare anche gli accessi al BUS, infatti i dati presenti nella cache L2 ed elaborati da un core possono essere utilizzati dall'altra unità di elaborazione accedendo direttamente alla cache. Se invece si fosse optato per una cache L2 dedicata ad ogni singolo core (così come avveniva nei Pentium D Smithfield e Presler), per scambiare dati da un'unità elaborativa all'altra si sarebbe dovuti ricorrere alle risorse del BUS.
Il modello di punta al momento del lancio era quello a 2,16 GHz ed è sicuramente significativo vedere come la frequenza di clock al debutto fosse pari a quella massima di Dothan in commercio, considerando che Yonah ha architettura dual core e che l'obiettivo di Intel era fare in modo che queste nuove CPU avessero lo stesso consumo delle soluzioni single core Dothan già disponibili sul mercato.
Intel ha dichiarato, per voce del suo presidente Paul Otellini, che Yonah offre prestazioni 100 volte maggiori rispetto al primo Pentium, con un quarto della grandezza del primo die di un processore Intel.
Il 5 aprile 2006, Intel ha reso nota l'intenzione di passare ad un nuovo "stepping" di produzione per le CPU Yonah, ovvero si è passati dal C-0 al D-0, in modo da permettere frequenze più elevate. L'unica accortezza per la piena compatibilità con le nuove versioni, era quella di aggiornare il BIOS della motherboard. Prima dell'introduzione dei modelli a frequenze ancor più spinte, le versioni interessate dall'aggiornamento sono state: T2600, T2500 e T2400. Anche il package è stato rinnovato, anche se pare che le modifiche siano state soprattutto di natura estetica.
Sfruttamento della cache L2 Nei processori dual core e multi core si pone il problema di come sfruttare la grande dotazione di cache L2 e come gestirne l'accesso da parte dei vari core. L'approccio a die singolo cui si è accennato poco sopra è solo uno degli approcci possibili nella realizzazione, e ognuno di questi comporta pro e contro relativamente ai metodi di fruizione di questa preziosa memoria aggiuntiva. Buona parte di questi aspetti è evidenziata nella voce Dual core (gestione della cache), in cui si fa riferimento anche ad altri processori che sfruttano i differenti approcci.
Miglioramenti della microarchitettura In termini prestazionali, Yonah ha introdotto molte novità nel core rispetto a quanto presente precedentemente in Dothan. I set di istruzioni SSE e SSE2 sono stati ottimizzati per cercare di ottenere superiori prestazioni, mentre le istruzioni SSE3, introdotte inizialmente con i processori Pentium 4 Prescott, sono state per la prima volta fornite anche in una CPU mobile. Altre ottimizzazioni sono state introdotte anche per quanto riguarda l'FPU, Floating Point Unit, elemento che, fino a quel momento, rappresentava un punto debole nell'architettura delle CPU Pentium M. Tutte queste innovazioni hanno portato (come citato anche precedentemente) il numero di transistor integrati nel processore a ben 151,6 milioni ma rispetto all'architettura Pentium M Banias originaria, tali migliorie hanno permesso di raddoppiare l'efficienza, e quindi le prestazioni, a parità di Watt dissipati.
La frequenza massima raggiungibile da questo core dovrebbe essere pari a 2,5 GHz ma non ci sono voci ufficiali in tal senso. Se tale notizia si rivelasse vera, si avrebbe un bel salto nelle prestazioni di un processore mobile senza comunque trascurare il fattore che ha segnato la fortuna di questo microprocessore, il consumo medio e quindi l'autonomia del portatile; per il 2010, infatti, Intel conta, grazie ad una stretta collaborazione con vari soggetti dell'industria, di riuscire ad estendere l'autonomia di un tipico notebook ad almeno 8 ore. Per quanto riguarda Yonah, quando un sistema basato su tale processore viene collegato alla sola batteria di alimentazione, oppure si trova in uno stato in cui non viene richiesta una grande potenza di elaborazione, uno dei due core viene automaticamente disabilitato così da diminuire il consumo complessivo. La cache L2, in quanto condivisa, può essere completamente assegnata al core rimasto in funzione, quando il sistema opera in questa modalità, diventando quindi molto simile ad un "vecchio" processore Dothan pur con tutte le altre migliorie implementate. Di seguito ne si illustrano i dettagli.
Dynamic Power Coordination Più nel dettaglio, questa tecnologia chiamata Dynamic Power Coordination funziona nel seguente modo: i processori integrano la possibilità di entrare all'interno di cinque differenti modalità, ciascuna delle quali ha frequenze di funzionamento e voltaggi di alimentazione specifici così da bilanciare il consumo in funzione del tipo di carico di lavoro richiesto. I due core operano in modo indipendente, nel senso che ciascuno di essi ha un proprio tool di C-State che permette di verificare lo status di funzionamento richiesto dal sistema in quel preciso istante; un sistema di gestione coordinato permette ai due core di scegliere dinamicamente quale stato utilizzare, in funzione del carico di lavoro richiesto in quell'istante. I core possono posizionarsi indipendentemente in una delle cinque differenti modalità, qualora queste non richiedano differenti voltaggi di alimentazione tra i due core. Se questo dovesse verificarsi, cioè uno dei due processori voglia posizionarsi in una delle modalità con voltaggio più basso rispetto a quella dell'altro, è necessario attendere che il processore maggiormente sotto carico in quel preciso istante termini i propri task, mettendosi anch'esso in una condizione di cambiare status a vantaggio di uno a più basso consumo.
Altre tecnologie implementate Anche in questo caso, come in tutti i processori mobile di Intel, non è stata implementata la tecnologia Hyper-Threading, che renderebbe visibili al sistema operativo ben 4 core LOGICI (2 fisici, ciascuno composto da 2 logici); una scelta che Intel ha intenzione di portare avanti anche in futuro con i successori di Yonah, in quanto pare che tale tecnologia, abbinata a processori dual core, non ottenga risultati apprezzabili soprattutto per la mancanza di software ottimizzato.
È invece stato inserito il supporto XD-bit che permette di rafforzare la separazione tra le aree di memoria riservate ai dati e quelle riservate al codice, per impedire che un programma malevolo, sfruttando uno dei cosiddetti bug "buffer overflow", possa inserire del codice in aree riservate ai dati, per successivamente causarne l'esecuzione. Sono inoltre supportate le tecnologie Vanderpool e Active Management Technology.
Il supporto alle EM64T in ambito mobile, invece, è arrivato solo con l'evoluzione di Yonah, il Core 2 Duo Merom, dato che alcuni test interni ad Intel eseguiti durante lo sviluppo di Yonah, avevano evidenziato che le maggiori richieste energetiche fatte da queste istruzioni non erano bilanciate dai risultati prestazionali, ancora scarsi data la limitata presenza di software a 64 bit agli inizi del 2006, anno di presentazione di Yonah.
Un nuovo nome per le CPU mobile Intel ha da sempre abituato i propri clienti a nomi commerciali di processori che si protraggono a lungo nel tempo inalterati sebbene nel corso degli anni le ultime evoluzioni siano profondamente diverse dalle incarnazioni originali. L'esempio più eclatante di questa strategia è rappresentato dal Pentium 4 di cui l'ultima incarnazione, il core Cedar Mill è molto diverso dall'originale Willamette.
Sembrava che questo approccio venisse mantenuto anche con Yonah, e infatti durante i primi annunci fatti da Intel, essa stessa aveva annunciato i seguenti nomi, in cui però non era ancora nota la prima cifra del processor number, ma che presumibilmente sarebbe stata un "8", diventando quindi "Pentium M serie 8xx": Pentium M x60 Pentium M x50 Pentium M x40 Pentium M x30 Pentium M x20
Nel corso del tempo invece, Intel decise che per Yonah era necessario cambiare strategia commerciale ritenendo fondamentale che i consumatori distinguessero fermamente tra i "vecchi" processori mobile Dothan e i nuovi dual core. Per questo motivo, il 15 novembre 2005 furono presentati i nuovi loghi che indicavano le varie versioni di Yonah (single core e dual core), dichiarando che non sarebbe più stata presente nessuna menzione al Pentium M. Tali loghi erano (come già accennato), Core Duo per le versioni dual core di Yonah, e Core Solo per quelle single core.
Successivamente, il 18 novembre 2005, Intel presentò i nomi ufficiali delle varie versioni di Yonah che sono poi arrivate in commercio. Si nota che non era infatti più presente nessun riferimento al "Pentium M serie 8xx" e che anzi anche il processor number era cambiato diventando composto da una lettera iniziale seguita da 4 cifre.