Extreme History – Intel Pentium 5 ฝันที่ไกลแต่ไปไม่ถึง ตำนาน 7 GHz ที่ไม่เคยได้เปิดตัว

หากใครได้อ่านเรื่องราวการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ของ Intel ในการพัฒนาซีพียูสถาปัตยกรรม Intel Core จะพอทราบว่าก่อนหน้านี้ตลาดซีพียูมีกลยุทธ์ในการแข่งขันด้วยการปั่น Clock speed สูง ๆ จนกลายเป็นที่มา Netburst สถาปัตยกรรมของ Pentium 4 ที่ร้อนและกินไฟ

แต่รู้หรือไม่ว่า ก่อนที่จะปล่อยซีพียูตระกูล Core 2 Series ออกมา Intel เคยพัฒนาว่าที่ซีพียูรุ่นต่อจาก Pentium 4 ในชื่อโค้ดเนม Tejas และ Jayhawk แถมยังตั้งเป้าหมายให้มันมีความเร็วสูงถึง 7 GHz !! เรื่องราวจะเป็นอย่างไรต่อไป ไปดูกันเลยครับ

ก่อนหน้าที่จะมาเป็นสถาปัตยกรรม Netburst ใน Pentium III จะใช้สถาปัตยกรรม P6 ซึ่งมีส่วนที่เรียกว่า Pipeline เพียง 10 pipeline เท่านั้น ทำให้ Clock speed ปั่นได้ไม่สูงมากนัก แต่เนื่องจากในยุคนั้น มุมมองของผู้ใช้ส่วนมากเชื่อว่า ยิ่ง Clock speed สูง ซีพียูจะยิ่งแรง (เพราะยุคนั้นซีพียูยังเป็น Single Core อยู่เลย) แถวคู่แข่งคนสำคัญอย่าง AMD ชอบออกซีพียูที่มี Clock speed สูงกว่าออกมาข่มเสมอ ดังนั้น Intel จึงต้องหากลยุทธ์บางอย่างเพื่อเร่งความเร็วดัน Clock speed ให้สูงขึ้น

นั่นจึงเป็นที่มาของการพัฒนาซีพียูสถาปัตยกรรม Netburst ขึ้น (โครงข่ายระเบิดทะลุทะลวง!!) ซึ่งมันก็ทำได้สมชื่อจริง ๆ เพราะ Intel ได้เปลี่ยนโครงสร้างด้วยการเพิ่ม Pipeline จากเดิม 10 pipelines ใน P6 กลายเป็น 20 Pipelines ใน Willamette ซีพียู Pentium 4 ตัวแรก นอกจากนี้ ด้วย Pipeline ที่เพิ่มขึ้น จึงต้องลดรอบในการทำงานของแต่ละ Pipeline ลง เพื่อให้เกิดการประมวลผลที่เร็วขึ้น

ถึงตรงนี้อาจจะงง เดี๋ยวจะขออธิบายเพิ่มเติมสักนิด ให้ Pipeline เปรียบเสมือนห้องที่เราต้องทำงานให้เสร็จก่อนจะเลิกงาน ใน P6 จะมี 10 ห้อง (10 Pipelines) แต่ละห้องจะมีเอกสารให้เราทำ 20 ชิ้น

ในขณะที่ Netburst – Willamette จะมีห้องทำงานเพิ่มขึ้นเป็น 20 ห้อง (20 Pipelines) ทว่า ในแต่ละห้องจะมีเอกสารให้ทำแค่ 5 ชิ้นเท่านั้น ฟังดูดีใช่ไหม แต่ละห้องมีงานให้ทำลดลง มันก็น่าจะเร็วขึ้น ซึ่งนั่นทำให้ซีพียูสามารถปั่นความเร็วได้มากขึ้นนั่นเอง เลยเป็นเหตุผลในการเพิ่ม Pipeline ของ Netburst

อย่างไรก็ตาม เอกสารหรืองานที่เราพูดถึงในแต่ละห้องนี้ มันคือ IPC (Instructions per clock) เพื่อน ๆ น่าจะพอคุ้นเคยกันบ้างแล้ว มันคือค่าที่บ่งบอกความสามารถของซีพียูในการประมวลผลคำสั่งใน 1 รอบ Clock speed ในกรณีที่ 1 ห้อง หรือ 1 pipeline ทำงานได้ลดลง เราจะได้ IPC ลดลงไปด้วยครับ อย่างที่ผมสมมุติขึ้นมาว่า ใน P6 มี 10 ห้อง แต่ละห้องมี 20 งาน ผลรวมที่ออกมาจะได้ 200 งาน ด้วยความเร็ว 773 MHz

แต่ใน Netburst มี 20 ห้อง แต่ละห้องมี 5 งาน ผลรวมจะได้ 100 งาน และเพื่อให้ได้งาน 200 งานเท่ากับ P6 ซีพียู Netburst จะต้องเร่งความเร็วขึ้น 2 เท่า เพื่อให้ได้งานออกมาเท่ากัน เลยตามมาด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นครับ

ซึ่งนั่นหมายความว่า สมมุติถ้าเราปรับความเร็วของ P6 และ Netburst ให้เท่ากันที่ 1 GHz จะกลายเป็นว่า P6 อาจประมวลผลได้ดีกว่า เพราะรอบการทำงานสามารถประมวลผลคำสั่งได้เยอะกว่า หรือพูดง่าย ๆ คือมี IPC สูงกว่านั่นเอง

ซึ่ง Intel ดูเหมือนจะใส่ใจกับเรื่องของความเร็วมากกว่า หลังจากมี Willamette แล้ว จึงตามมาด้วย Northwood (ตัวนี้ผมเคยใช้) และ Prescott ซึ่งเพิ่มเป็น 30 Pipelines และโฆษณาว่าจะสามารถทำความเร็วสูงสุดที่ 5.0 GHz ได้ ทว่า มันกลับกินไฟมากถึง แต่กลายเป็นว่าทำได้จริง ๆ แค่ 3.8 GHz เพราะมีข้อจำกัดเรื่องระบบระบายความร้อน กินไฟไป 115W แถมยังร้อนแบบสุด ๆ

Intel ดูเหมือนจะยังดันทุรังต่อที่จะอยู่กับ Netburst ต่อ จนกลายเป็นข่าวการพัฒนาซีพียู Pentium 5 โค้ดเนม Tejas และ Jayhawk ในปี 2003 และตั้งเป้าหมายให้สามารถเร่งความเร็วได้ถึง 7 GHz เลยทีเดียว

เพื่อที่จะให้ซีพียูทำความเร็วขนาดนี้ได้ Intel จึงต้องเพิ่ม Pipeline ขึ้นเป็น 50 Pipelines จนกระทั่งได้มีซีพียูรุ่นทดสอบออกมาเป็น ๆ ครับ

สำหรับ Tejas เป็นซีพียูสำหรับผู้ใช้ทั่วไป ในขณะที่ Jayhawk เน้นทางฝั่ง Workstation ทว่า ในระหว่างการพัฒนา Intel ติดปัญหาบางอย่างจนทำให้ซีพียูถูกเลื่อนไปเป็นปี 2005 จากเดิมที่จะต้องเปิดตัวในปี 2004 และด้วยประสิทธิภาพของ Prescott ที่ไม่ได้สู้ดีมากนัก โดยเฉพาะเรื่องความร้อน ทำให้ AMD เข้ามากินตลาดไปเรื่อย ๆ

หากถามว่าสิ่งที่ทำให้ Pentium 5 มีปัญหาในระหว่างพัฒนาคืออะไร? ผมก็คงต้องตอบไว้ก่อนว่า ไม่ทราบ แต่เชื่อว่าคงมาจากประสิทธิภาพของซีพียูที่ไม่สามารถรันได้ความเร็ว 7 GHz ตามที่ตั้งเป้าไว้ อีกทั้งน่าจะเจอเรื่องความร้อนและกินไฟ จากที่เห็นใน Prescott ที่ความเร็ว 3.8 GHz ยังกินไฟ 115W หากปั่นความเร็วเป็น 7 GHz คงกินไฟไม่ต่ำกว่า 250W เป็นแน่

นอกจากนี้ ในปี 2005 AMD ยังออก Athlon 64 X2 ซีพียู Dual Core ออกมาด้วย ยิ่งทำให้ Intel เกิดแรงกดดันที่ว่า จะยังคงไปต่อกับ Netburst ดีไหม หรือจะต้องจากลากันจริง ๆ ?

สุดท้ายทางเลือกที่ดีที่สุด และเป็นทางเลือกที่ตัดสินใจอย่างถูกต้อง คือ การละทิ้ง Netburst แล้วกลับไปซบสถาปัตยกรรม P6 ดั้งเดิม เพื่อนำมาพัฒนาซีพียู Intel Core จนโด่งดัง และประกาศศักดาของค่ายฟ้าได้อย่างสมศักดิ์ศรีจริง ๆ

ส่วนชะตากรรมของ Intel Pentium 5 มียูทูเบอร์ Fully Buffered ได้ซื้อมาจาก Ebay โดยผู้ขายอ้างว่ามันคือ Tejas และ Jayhawk อีกทั้งเขายังได้ส่งอีเมลไปสอบถาม Steve Fischer หนึ่งในผู้ร่วมพัฒนาซีพียู Netburst เขาคิดว่านี่น่าจะเป็น Tejas และ Jayhawk ของจริงแหละ แต่เนื่องจาก Fully Buffered ไม่มีไลออนที่รองรับการใช้งานร่วมกับซีพียูสุดหายาก 2 ตัวนี้ได้ ทำให้เขาไม่สามารถโชว์ประสิทธิภาพของ The last netburst ให้เราได้ชมได้ครับ น่าเสียดายจริง ๆ

ขอขอบคุณข้อมูลจาก Wccftech, Fully Buffered Channel