Линейка мобильных процессоров intel sandy bridge. Презентация процессоров Intel Sandy Bridge: модельный ряд и архитектурные особенности. Особенности новой микроархитектуры

В начале января компания Intel официально представила процессоры семейства Intel Core второго поколения, известные под кодовым наименованием Sandy Bridge, а также чипсеты Intel 6-й серии для них.

Новые процессоры семейства Intel Core второго поколения (2 nd Generation Intel Core Processor Family), известные также под кодовым наименованием Sandy Bridge, без преувеличения можно назвать одним из наиболее долгожданных продуктов. Без сомнения, они станут самыми популярными процессорами в 2011 году. Компания AMD готовит свой ответ в виде процессоров на базе новой микроархитектуры Bulldozer, но, во-первых, пока не понятно, когда эти процессоры появятся, а во-вторых, уже сейчас можно утверждать, что они не смогут конкурировать с процессорами Sandy Bridge ни по производительности, ни по соотношению «цена/производительность». Вообще, забегая вперед, отметим, что новые процессоры Intel получились настолько удачными, что продукция конкурентов в сравнении с ними просто меркнет.

О новой процессорной микроархитектуре Sandy Bridge мы уже подробно рассказывали на страницах нашего журнала, поэтому в данной статье не станем повторяться, а ознакомим читателей с модельным рядом новых процессоров и чипсетов, а также расскажем об их разгонных возможностях и результатах тестирования их производительности.

Прежде всего напомним, что процессоры Intel Core второго поколения, как и процессоры Intel Core первого поколения, составят три семейства: Intel Core i7, Core i5 и Core i3. Чтобы отличать процессоры Intel Core второго поколения от процессоров первого поколения, изменена система их маркировки. Если процессоры первого поколения маркировались трехзначным числом (например, Intel Core i5-650), то процессоры второго поколения маркируются четырехзначным числом, причем первая цифра - 2 - указывает на второе поколение.

Итак, всего компания Intel одновременно анонсировала 29 новых моделей процессоров семейства Sandy Bridge для настольных ПК и ноутбуков, а также десять новых чипсетов. Среди 29 новых моделей процессоров 15 моделей - это мобильные процессоры, а остальные 14 моделей предназначены для настольных компьютеров. Среди десяти новых чипсетов пять ориентированы на ноутбуки, а остальные пять - на ПК.

Прежде чем более детально ознакомиться с модельным рядом мобильных и десктопных процессоров Sandy Bridge, приведем общие сведения о них.

Особенности процессоров Sandy Bridge

Все процессоры Sandy Bridge первоначально будут производиться по 32-нм техпроцессу. В дальнейшем, когда состоится переход на 22-нм техпроцесс, процессоры на базе микроархитектуры Sandy Bridge получат кодовое на-именование Ivy Bridge.

Отличительной особенностью всех процессоров Sandy Bridge станет наличие в них интегрированного графического ядра нового поколения (Intel HD Graphics 2000/3000). Причем если в процессорах предыдущего поколения (Clarkdale и Arrandale) вычислительные ядра процессора и графическое ядро размещались на разных кристаллах и, более того, производились по разным техпроцессам, то в процессорах Sandy Bridge все компоненты процессора изготавливаются по 32-нм техпроцессу и располагаются на одном кристалле.

Важно подчеркнуть, что идеологически графическое ядро процессора Sandy Bridge можно рассматривать как пятое ядро процессора (в случае четырехъядерных процессоров). Причем графическое ядро, так же как и вычислительные ядра процессора, имеет доступ к кэшу L3.

Точно так же, как и процессоры предыдущего поколения (Clarkdale и Arrandale), процессоры Sandy Bridge будут иметь интегрированный интерфейс PCI Express 2.0 для использования дискретных видеокарт. Причем все процессоры поддерживают 16 линий PCI Express 2.0, которые могут быть сгруппированы либо как один порт PCI Express x16, либо как два порта PCI Express x8.

Также нужно отметить, что все процессоры Sandy Bridge будут иметь интегрированный двухканальный контроллер памяти DDR3. Выпуск вариантов с трехканальным контроллером памяти пока не планируется.

Еще одна особенность процессоров на базе микроархитектуры Sandy Bridge заключается в том, что вместо шины QPI (Intel QuickPath Interconnect), которая раньше использовалась для связи отдельных компонентов процессора друг с другом, теперь применяется принципиально иной интерфейс, называемый кольцевой шиной (Ring Bus).

Архитектура процессора Sandy Bridge вообще подразумевает модульную, легко масштабируемую структуру.

Еще одна особенность микроархитектуры Sandy Bridge заключается в том, что в ней реализована поддержка набора инструкций Intel AVX (Intel Advanced Vector Extension).

Intel AVX представляет собой новый набор расширений для архитектуры Intel, предусматривающий 256-битные векторные вычисления с плавающей запятой на базе SIMD (Single Instruction, Multiple Data).

Говоря о процессорной микроархитектуре Sandy Bridge, нужно отметить, что она является развитием микроархитектуры Nehalem или Intel Core (поскольку сама микроархитектура Nehalem является развитием микроархитектуры Intel Core). Различия между Nehalem и Sandy Bridge довольно существенные, но всё же назвать эту микроархитектуру принципиально новой, какой в свое время была микроархитектура Intel Core, нельзя. Это именно модифицированная микроархитектура Nehalem.

Модельный ряд мобильных процессоров Intel Core второго поколения

В семействе мобильных процессоров было представлено 15 моделей: десять моделей семейства Core i7, четыре модели семейства Core i5 и одна модель - Core i3.

В семействе мобильных процессоров присутствуют как четырех­, так и двухъядерные модели. Причем все мобильные процессоры имеют встроенное графическое ядро Intel HD Graphics 3000 и поддерживают режим Hyper-Threading. Разница между отдельными моделями заключается в энергопотреблении, штатной тактовой частоте и максимальной частоте в режиме Turbo Boost, размере кэша L3, частоте поддерживаемой памяти, частоте графического ядра в штатном режиме и в режиме Turbo Boost.

Так, из десяти моделей в семействе Core i7 пять являются четырехъядерными (в обозначении четырехъядерных процессов присутствует буква Q или X). Причем одна модель - Intel Core i7-2920XM - относится к серии Extreme Edition. Это топовая и самая дорогая модель в сегменте мобильных процессоров. Вряд ли производители будут в массовом порядке выпус­кать ноутбуки на процессоре Core i7-2920XM, поскольку его стоимость превышает 1000 долл. Скорее всего, на нем будут основаны только эксклюзивные модели ноутбуков под заказ.

Следующая по стоимости и по производительности модель процессора - Core i7-2820QM. Ее отличие от модели Core i7-2920XM заключается лишь в том, что в ней штатная тактовая частота на две ступени ниже (в процессорах Sandy Bridge частота системной шины составляет 100 МГц, соответственно одна ступень изменения тактовой частоты равна 100 МГц). Так, для процессора Core i7-2920XM штатная тактовая частота равна 2,5 ГГц, а для модели Core i7-2820QM - 2,3 ГГц. В режиме Turbo Boost максимальная частота процессора Core i7-2920XM может равняться 3,5 ГГц, а процессора Core i7-2820QM - 3,4 ГГц. Еще одно различие между процессорами Core i7-2920XM и Core i7-2820QM заключается в том, что TDP модели Core i7-2920XM составляет 55 Вт, а модели Core i7-2820QM - 45 Вт. Все остальные характеристики процессоров Core i7-2920XM и Core i7-2820QM совпадают. Это четырехъядерные модели с L3-кэшем 8 Мбайт. Обе модели поддерживают память DDR3-1600 и имеют графический контроллер Intel HD Graphics 3000 с частотой 650 МГц в штатном режиме и 1300 МГц в режиме Turbo Boost.

Как видите, процессоры Core i7-2920XM и Core i7-2820QM по своим характеристикам, в том числе по производительности, мало чем отличаются друг от друга. А вот по стоимости - почти в два раза. Именно поэтому мы предполагаем, что именно модель Core i7-2820QM будет топовым решением, а Core i7-2920XM останется неким эксклюзивом, который, скорее всего, продаваться не будет.

Все остальные четырехъядерные модели мобильных процессоров (Core i7-2720QM, i7-2635QM, i7-2630QM) наделены L3-кэшем 6 Мбайт. Модель Core i7-2720QM поддерживает память DDR3-1600, а остальные процессоры - память DDR3-1333. Модели i7-2635QM и i7-2630QM вообще практически не отличаются друг от друга - разница лишь в максимальной частоте графического ядра в режиме Turbo Boost. Однако, на наш взгляд, обращать внимание на характеристики интегрированного графического ядра в случае четырехъядерных моделей процессоров вообще не имеет смысла, поскольку ноутбуки на базе таких мощных процессоров без дискретной графики вряд ли будут выпускаться (это было бы просто нелогично).

Теперь рассмотрим двухъядерные модели мобильных процессоров Sandy Bridge. Все двухъядерные модели семейства Core i7 имеют кэш L3 размером 4 Мбайт и поддерживают память DDR3-1333. Собственно, разница между отдельными двухъядерными моделями процессоров семейства Core i7 заключается в их энергопотреблении (различное значение TDP), штатной тактовой частоте и максимальной тактовой частоте ядер процессора и графического ядра в режиме Turbo Boost.

Двухъядерные модели мобильных процессоров семейства Core i5 (всего их четыре) имеют кэш L3 размером уже 3 Мбайт. Все эти процессоры поддерживают память DDR3-1333 и отличаются друг от друга энергопотреблением, штатной тактовой частотой и максимальной тактовой частотой ядер процессора и графического ядра в режиме Turbo Boost.

Как уже отмечалось, младшее семейство процессоров Core i3 представлено всего одной моделью - Core i3-2310M. Отличительной особенностью процессоров семейства Core i3 является то обстоятельство, что они не поддерживают режим Turbo Boost для ядер процессора (режим Turbo Boost поддерживается для графического ядра). Во всем остальном эти процессоры схожи с моделями семейства Core i5. Так, в модели Core i3-2310M размер кэша L3 составляет 3 Мбайт и он поддерживает память DDR3-1333.

Технические характеристики мобильных процессоров Sandy Bridge представлены в табл. 1 .

Модельный ряд десктопных процессоров Intel Core второго поколения

Модельный ряд десктопных процессоров Sandy Bridge также представлен тремя семействами: Core i7, Core i5 и Core i3.

Все десктопные процессоры семейства Core i7 являются четырехъядерными, поддерживают режим Hyper-Threading и память DDR3-1333 и имеют кэш L3 размером 8 Мбайт. Собственно, в настоящее время семейство Core i7 представлено всего одной моделью, но в трех вариантах: Core i7-2600K, Core i7-2600 и Core i7-2600S. Базовая модель - Core i7-2600. Этот четырехъядерный процессор имеет TDP 95 Вт и базовую тактовую частоту 3,4 ГГц. Максимальная тактовая частота в режиме Turbo Boost составляет 3,8 ГГц. Процессор Core i7-2600 имеет встроенное графическое ядро Intel HD Graphics 2000 с максимальной тактовой частотой до 1350 МГц в режиме Turbo Boost.

Модель Core i7-2600K отличается от Core i7-2600 прежде всего тем, что она разблокирована. Все процессоры с буквой «К» в маркировке имеют разблокированный коэффициент умножения и ориентированы на разгон. О разгонных особенностях десктопных процессоров Sandy Bridge мы еще расскажем, а пока заметим, что процессор Core i7-2600K имеет интегрированное графическое ядро Intel HD Graphics 3000 с максимальной тактовой частотой до 1350 МГц в режиме Turbo Boost.

Вообще, нужно отметить, что если во всех мобильных процессорах интегрировано графическое ядро Intel HD Graphics 3000, то в десктопных процессорах может быть интегрировано графическое ядро как Intel HD Graphics 3000, так и Intel HD Graphics 2000. Во всех разблокированных процессорах (с буквой «К» в маркировке) интегрировано графическое ядро Intel HD Graphics 3000, а во всех остальных процессорах - ядро Intel HD Graphics 2000. Различия между ядрами Intel HD Graphics 3000 и 2000 мы еще обсудим, но, забегая вперед, скажем, что ядро Intel HD Graphics 3000 более производительное и решение интегрировать более производительное графическое ядро в разблокированные процессоры кажется нам абсолютно нелогичным. Дело в том, что разгон процессоров возможен только на материнских платах на базе чипсета Intel P67 Express. Но именно эти платы как раз не поддерживают встроенного в процессор графического ядра (то есть в платах на базе чипсета Intel P67 Express нет возможности воспользоваться встроенным графическим ядром). Использовать интегрированное графическое ядро можно только на платах с чипсетом Intel H67 Express, однако они не позволяют осуществлять разгон ядер процессора (об особенностях чипсетов мы расскажем чуть позже). Естественно, разблокированные процессоры K-серии имеет смысл применять только с платами на базе чипсета Intel P67 Express, но в этом случае нельзя использовать встроенное в них графическое ядро, и какой смысл оснащать более производительным графическим ядром именно разблокированные процессоры - совершенно непонятно.

Процессор Core i7-2600S отличается от двух других моделей семейства Core i7 пониженным энергопотреблением. Его TDP составляет 65 Вт. Ну и, кроме того, в этой модели процессора меньше базовая тактовая частота (2,8 ГГц), однако в режиме Turbo Boost тактовая частота может быть такой же, как и в моделях Core i7-2600 и Core i7-2600K, то есть 3,8 ГГц. Попутно отметим, что если в маркировке процессора присутствует буква «S», то это означает, что речь идет о процессоре с пониженным энергопотреблением.

Теперь рассмотрим семейство десктопных процессоров Core i5. Оно довольно странное, поскольку в него входят как двух-, так и четырехъядерные процессоры как с поддержкой Hyper-Threading, так и без нее. Точнее, если бы не модель Core i5-2390T, то всё было бы логично и Intel Core i5 можно было бы охарактеризовать как семейство четырехъядерных процессоров без поддержки технологии Hyper-Threading с L3-кэшем 6 Мбайт. Однако модель Core i5-2390T портит всю систему классификации, поскольку это двухъядерный процессор с поддержкой технологии Hyper-Threading и кэшем L3 размером 3 Мбайт. Возникает впечатление, что этот процессор попал в семейство Core i5 просто по ошибке - ему место в семействе Core i3. Однако отличительным признаком всех процессоров Core i3 является отсутствие поддержки режима Turbo Boost для ядер процессора, а модель Core i5-2390T поддерживает Turbo Boost. Одним словом, модель процессора Core i5-2390T просто не вписывается ни в одно семейство. Поэтому охарактеризуем Core i5 как семейство четырехъядерных процессоров без поддержки технологии Hyper-Threading с L3-кэшем 6 Мбайт, но с одним исключением в виде модели Core i5-2390T.

В семейство Core i5 сегодня входят три базовые модели в различных вариациях. Так, базовая модель Core i5-2500 представлена в четырех видах: Core i5-2500K, Core i5-2500, Core i5-2500S и Core i5-2500T. Модель Core i5-2500K - это разблокированный вариант процессора Core i5-2500, да еще с графикой Intel HD Graphics 3000.

Модель Core i5-2500S - это вариант процессора Core i5-2500 с пониженным энергопотреблением. Так, если для модели Core i5-2500 TDP составляет 95 Вт, то для модели Core i5-2500S - 65 Вт.

Модель Core i5-2500T - это процессор с еще более сниженным энергопотреблением. TDP этого процессора составляет 45 Вт, а кроме того, у него снижена частота ядер в штатном режиме и в режиме Turbo Boost.

Процессор Core i5-2400 представлен в двух вариантах: Core i5-2400 и i5-2400S. Разница между ними заключается в энергопотреблении и тактовой частоте.

А вот процессор Core i5-2300 вариаций пока не имеет.

Семейство процессоров Core i3 представлено в настоящее время тремя моделями. Все процессоры этого семейства являются двухъядерными, поддерживают режим Hyper-Threading, имеют кэш L3 размером 3 Мбайт и, как уже отмечалось, не поддерживают режим Turbo Boost для ядер процессора. Встроенное графическое ядро HD Graphics 2000 имеет максимальную частоту (в режиме Turbo Boost) 1100 МГц.

Технические характеристики всех десктопных процессоров Sandy Bridge представлены в табл. 2 .

Особенности графических ядер Intel HD Graphics 2000/3000

Как уже отмечалось, все процессоры Sandy Bridge имеют встроенное графическое ядро нового поколения, которое идеологически можно рассматривать как еще одно ядро процессора. Во всех мобильных процессорах, а также в десктопных процессорах K-серии (с разблокированным коэффициентом умножения) интегрируется графическое ядро Intel HD Graphics 3000, а в остальных процессорах - графическое ядро Intel HD Graphics 2000.

Конечно, графическое ядро в процессорах Sandy Bridge не может сравниться по производительности с дискретной графикой (кстати, поддержка DirectX 11 для нового ядра даже не заявлена), но справедливости ради отметим, что это ядро и не позиционируется как игровое.

Разница между ядрами Intel HD Graphics 3000 и Intel HD Graphics 2000 заключается в количестве исполнительных блоков (Execution Unit, EU). Так, в ядре Intel HD Graphics 3000 насчитывается 12 исполнительных блоков, а в ядре Intel HD Graphics 2000 - только 6.

Отметим, что исполнительные блоки в графических ядрах Intel HD Graphics 3000/2000 нельзя сравнивать с унифицированными шейдерными процессорами в графических процессорах NVIDIA или AMD, где их насчитываются сотни. Графическое ядро Intel ориентировано прежде всего не на 3D-игры, а на аппаратное декодирование и кодирование видео (включая HD-видео). То есть в конфигурацию графического ядра входят аппаратные декодеры. Их дополняют средства изменения разрешения (scaling), шумоподавления (denoise filtering), обнаружения и удаления чередования строк (deinterlace/film-mode detection) и фильтры улучшения детализации. Постобработка, позволяющая улучшить изображение при воспроизведении, включает функции STE (улучшение передачи телесных тонов), ACE (адаптивное повышение контраста) и TCC (общее управление цветом).

Мультиформатный аппаратный кодек поддерживает форматы MPEG-2, VC1 и AVC, выполняя все этапы декодирования с помощью специализированных аппаратных средств, тогда как в интегрированных графических процессорах текущего поколения за эту функцию отвечают универсальные исполнительные блоки EU (рис. 1).

Рис. 1. Сравнение возможностей по аппаратному декодированию графических
контроллеров нового и предыдущего поколений

Вообще, если сравнивать графические контроллеры Intel предыдущего поколения, интегрированные в процессоры Clarkdale/Arrandale, и графические контроллеры, интегрированные в процессоры Sandy Bridge, то нужно отметить, что разница между ними не только в поддержке аппаратного декодирования. Сравнение технических характеристик и функциональных возможностей графических контроллеров нового и предыдущего поколений представлено на рис. 2 и 3.

Рис. 2. Сравнение функциональных возможностей графических контроллеров нового
и предыдущего поколений

Рис. 3. Сравнение технических характеристик графических контроллеров нового и предыдущего поколений

Разгонные возможности декстопных процессоров Sandy Bridge

В семействе десктопных процессоров Sandy Bridge имеются как разблокированные процессоры, ориентированные на разгон, так и обычные процессоры. Однако обычные процессоры также можно (и нужно) разгонять. Вообще, все десктопные процессоры Sandy Bridge более правильно делить не на обычные и разблокированные, а на полностью разблокированные (Fully Unlocked) и ограниченно разблокированные (Limited Unlocked). Собственно, это одна из интереснейших особенностей процессоров Sandy Bridge - все они являются разблокированными в той или иной степени.

Прежде всего, во всех процессорах полностью разблокирована возможность по разгону памяти. В BIOS платы можно выбрать коэффициент умножения для памяти (8,00; 10,66; 13,33; 16,00; 18,66; 21,33). С учетом того, что штатная частота системной шины составляет 100 МГц, выбирая, к примеру, множитель 16,00, мы получим частоту памяти 1600 МГц.

Естественно, полностью разблокированной на всех процессорах является возможность устанавливать напряжение питания памяти и ядер процессора. Собственно, так было всегда.

Ну а теперь о главном. В полностью разблокированных процессорах (процессоры K-серии) можно устанавливать любой коэффициент умножения для тактовой частоты ядер процессора. Точнее, максимальный коэффициент умножения может быть равным 57, соответственно максимальная тактовая частота ядер процессора может достигать 5,7 ГГц (теоретически). В частично разблокированных процессорах (то есть в процессорах не К-серии) также можно менять коэффициент умножения, однако в меньшем диапазоне. Правило здесь работает такое. Максимальный коэффициент умножения для частично разблокированных процессоров может быть на четыре единицы выше, чем коэффициент умножения для максимальной частоты процессора в режиме Turbo Boost в штатном режиме.

Рассмотрим, к примеру, частично разблокированный процессор Core i5-2400. Его штатная тактовая частота составляет 3,1 ГГц, а в режиме Turbo Boost максимальная тактовая частота может быть равна 3,4 ГГц (при одном активном ядре). Соответственно для этого процессора коэффициент умножения для максимальной частоты в режиме Turbo Boost составляет 34. Значит, максимальный коэффициент умножения, который можно задать, равен 38.

И полностью разблокированные, и частично разблокированные процессоры Sandy Bridge позволяют настраивать режим Turbo Boost. То есть для процессоров Sandy Bridge можно задавать коэффициенты умножения для ядер процессора в режиме Turbo Boost. В случае четырехъядерных процессоров имеется возможность задавать коэффициенты умножения для четырех, трех, двух и одного активного ядра. Для полностью разблокированных процессоров коэффициенты умножения могут быть любыми (но менее 57), а для частично разблокированных процессоров действует то же правило: максимальный коэффициент умножения на четыре единицы выше, чем коэффициент умножения для максимальной частоты процессора в режиме Turbo Boost в штатном режиме (рис. 4).

Рис. 4. Сравнение разгонных возможностей полностью
и частично разблокированных процессоров Sandy Bridge

Рассмотрим для примера всё тот же частично разблокированный процессор Core i5-2400. По умолчанию (в штатном режиме) режим Turbo Boost для этого процессора настроен следующим образом. Если активны все четыре ядра, то коэффициент умножения может быть равным 32 (если не превышены ограничения по максимальному току и TDP процессора). Если активны три или два ядра процессора, то коэффициент умножения может быть равным 33, а если активно только одно ядро, то коэффициент умножения может достигать значения 34.

Поскольку максимальный коэффициент умножения для этого процессора на 4 единицы выше 34, то есть равен 38, режим Turbo Boost можно настроить так, чтобы для всех случаев активности ядер коэффициент умножения был не выше 38. К примеру, для одного активного ядра - 38, для двух - 37, для трех - 36 и для четырех - 35. А можно и так, чтобы для случаев одного, двух, трех и четырех активных ядер коэффициент умножения был равен 38.

Еще одна особенность настройки режима Turbo Boost заключается в том, что и для полностью разблокированных, и для частично разблокированных процессоров можно устанавливать значения максимального тока и энергопотребления. Напомним, что режим динамического разгона Turbo Boost реализуется лишь в том случае, если не превышен предел по максимальному току и энергопотреблению процессора. Так вот, значения максимального тока и энергопотребления можно устанавливать самостоятельно.

Говоря о разгонных возможностях процессоров Sandy Bridge, нужно отметить, что они действительно впечатляют. У нас была возможность протестировать три десктопных процессора: Core i7-2600K, Core i5-2500K и Core i5-2400, и нужно сказать, что все они отлично разгонялись. К примеру, процессор Core i7-2600K прекрасно работал на частоте 4,6 ГГц (при штатной частоте 3,4 ГГц), а час­тично разблокированный процессор Core i5-2400 при штатной частоте 3,1 ГГц отлично работал на частоте 3,8 ГГц. Более подробно о производительности и разгонных возможностях указанных процессоров мы расскажем в следующем номере нашего журнала. Напомним, что разгонять десктопные процессоры Sandy Bridge можно лишь в том случае, если используется материнская плата на базе чипсета Intel P67 Express. Платы на базе остальных чипсетов не позволяют разгонять процессоры.

Теперь самое время подробнее ознакомиться с новыми чипсетами для процессоров Sandy Bridge.

Чипсеты Intel 6-й серии

Компания Intel представила сразу десять чипсетов 6-й серии, из которых пять моделей - это чипсеты для ПК (P67, H67, Q65, Q67, B65), а еще пять (QS67, QM67, HM67, HM65, UM67) для ноутбуков.

Все новые чипсеты, или, в терминологии компании Intel, платформенные хабы (Platform Controller Hub, PCH), представляют собой однокристальные решения, которые заменяют собой традиционные северный и южный мосты.

В процессорах Sandy Bridge взаимодействие между процессором и чипсетом реализуется по шине DMI. Соответственно в чипсетах Intel 6-й серии имеется контроллер DMI.

Чипсеты для настольных ПК

Если говорить о чипсетах для настольных ПК, то наиболее широкое распространение получат чипсеты Intel P67 Express (P67) и Intel H67 Express (H67). Именно они ориентированы на домашние компьютеры. Остальные чипсеты (Q65, Q67, B65) предназначены для корпоративного сегмента рынка и не представляют интереса для конечных пользователей, а потому мы сосредоточимся прежде всего на рассмотрении чипсетов P67 и H67.

Как уже неоднократно упоминалось, ключевая разница между чипсетами P67 и H67 заключается в том, что чипсет P67, во-первых, позволяет разгонять процессоры, а во-вторых, не дает использовать встроенный в процессор графический контроллер. Чипсет H67, наоборот, не обеспечивает разгона процессоров, но позволяет применять встроенный в процессор графический контроллер. Для этого в чипсете H67 предусмотрена шина Intel FDI (Flexible Display Interface), по которой чипсет взаимодействует с процессором. А вот в чипсете P67 такой шины нет, и именно по этой причине воспользоваться встроенным графическим ядром процессора Sandy Bridge на платах с чипсетом P67 не удастся.

Остальные функциональные возможности чипсетов P67 и H67 практически совпадают. Оба чипсета поддерживают 14 портов USB 2.0. Кроме того, в них встроен 6-портовый SATA-контроллер, который поддерживает два порта SATA 6 Гбит/с (SATA III) и четыре порта SATA 3 Гбит/с (SATA II). Этот контроллер поддерживает технологию Intel RST с возможностью создания RAID-массивов уровня 0, 1, 5, 10 или JBOD.

Чипсеты P67 и H67 поддерживают восемь полноскоростных линий PCI Express 2.0, которые могут использоваться интегрированными на материнскую плату контроллерами и для организации слотов PCI Express 2.0 x1 и PCI Express 2.0 x4. А вот традиционную шину PCI чипсеты P67 и H67 не поддерживают.

Отметим также, что в чипсеты P67 и H67 уже встроен MAC-уровень гигабитного сетевого контроллера.

Структурные схемы чипсетов P67 и H67 показаны на рис. 5 и 6. В табл. 3 приведены технические характеристики чипсетов P67 и H67, а также чипсетов Q67 и B65.

Рис. 5. Структурная схема чипсета Intel P67 Express

Рис. 6. Структурная схема чипсета Intel H67 Express

Чипсеты для мобильных ПК

Из пяти чипсетов для мобильных ПК модели QM67 иQS67 ориентированы на корпоративный сегмент рынка и в ноутбуках для домашних пользователей встречаться не будут. А вот чипсеты HM67, HM65 и UM67 будут использоваться как раз в ноутбуках для домашних пользователей.

Вообще, если посмотреть на характеристики всех мобильных чипсетов (см. табл. 3), то можно заметить, что их характеристики различаются весьма незначительно. К примеру, чипсеты HM67 и UM67 отличаются друг от друга лишь разницей в энергопотреблении в 0,5 Вт, а их функциональные возможности полностью совпадают.

Все мобильные чипсеты имеют шину Intel FDI (Flexible Display Interface) и поддерживают интегрированный в процессор графический контроллер. Кроме того, эти чипсеты поддерживают выходы DVI, VGA, Display Port, HDMI 1.4 и LVD. Кроме того, поддерживаются технологии Intel Wireless Display, PAVP и SDVO.

Чипсеты QM67, QS67, HM67 и UM67 поддерживают 14 портов USB 2.0, а чипсет HM65 - только 12 портов. Однако напомним, что речь идет о ноутбуках и физически реализовать более четырех портов USB весьма проблематично. Так что разницу в количестве поддерживаемых портов USB в данном случае можно не принимать во внимание.

Кроме того, все мобильные чипсеты имеют встроенный 6-портовый SATA-контроллер, который поддерживает два порта SATA 6 Гбит/с (SATA III) и четыре порта SATA 3 Гбит/с (SATA II). В чипсетах QM67, QS67 и HM67 поддерживается технология Intel RST с возможностью создания RAID-массивов уровней 0 и 1, а чипсеты QM67 и HM67 поддерживают также создание RAID-массивов уровней 5 и 10, правда не очень понятно, зачем это нужно в ноутбуках.

Все мобильные чипсеты поддерживают восемь полноскоростных линий PCI Express 2.0, которые могут использоваться интегрированными контроллерами. Отметим также, что в мобильные чипсеты встроен MAC-уровень гигабитного сетевого контроллера.

Технические характеристики всех мобильных чипсетов представлены в

Очередной обзор на тему нового продукта Intel, как правило, начинается с объяснения стратегии процессорного гиганта под названием Тик-Так. Смысл ее заключается в том, что каждые два года миру представляется новая архитектура с промежуточным переходом на более тонкий техпроцесс.

Благодаря ей, прогресс на рынке не останавливается и мы постоянно сталкиваемся с более функциональными и производительными решениями. Правда, некоторые нововведения не так сильно влияют на производительность, как того хотелось бы. Например, переход от архитектуры Core к Nehalem серьезной прибавки в скорости не принес, но позволил отказаться от привычной шины FSB и сделать ЦП более интегрированным, содержащим в себе не только контроллер памяти, но и графическое ядро. Последним оснащались очень медленные представители семейства Westmere. Следующий шаг Intel призван как раз исправить сложившуюся ситуацию и вывести будущие продукты на новый уровень производительности.

Семейство процессоров Intel, выполненных по 32-нм технологическим нормам (ядро Clarkdale) оказалось медленнее первых решений на базе архитектуры Nehalem (Bloomfield и Lynnfield). Исключением были шестиядерные Core i7-9xx (Gulftown), лишенные встроенного видеоядра. Такое поведение было обусловлено строением младших представителей Westmere, которые состояли из двух кристаллов. На одном из них располагались вычислительные блоки и кэш, а на другом — контроллеры памяти, шины PCI Express и графическое ядро. Связь между этими половинками осуществлялась за счет интерфейса QPI. Естественно, этот гибрид не смог демонстрировать чудес производительности, даже несмотря на поддержку технологии Hyper-Threading, благодаря которой он лишь конкурировал с младшими четырехъядерными моделями Core 2.

При такой высокой интеграции использование монолитного кристалла с внутренними широкими шинами для обмена информацией между блоками напрашивается само собой. Пройдя обкатку 32-нм техпроцесса, инженеры компании наконец-то смогли объединить все блоки в одном чипе и даже пересмотрели архитектуру, которая получила название Sandy Bridge.

Итак, что же в ней такого особенного? Во-первых, как уже отмечалось, все функциональные блоки теперь располагаются на одном кристалле, а количество ядер в производительных моделях процессоров увеличено до четырех. Во-вторых, разделяемая кэш-память третьего уровня стала общей для всех, включая видеоядро, и работает она на частоте процессора, что наилучшим образом скажется на производительности последнего. Кроме того, было увеличено быстродействие графического ядра, а часть северного моста, известная по старым процессорам как Uncore, теперь называется System Agent. И в-третьих, тактовый генератор встроен в чипсет и разгон по базовой частоте теперь потерял свою актуальность. Но обо всем по порядку.

Основные представители архитектуры Sandy Bridge содержат четыре ядра и поддерживают технологию Hyper-Threading, благодаря которой процессоры могут выполнять восемь потоков одновременно. Кэш-память третьего уровня (или LLC — last level cache, кэш последнего уровня) теперь работает на частоте процессора, имеет объем в восемь мегабайт и может использоваться всеми блоками ЦП, которые в нем нуждаются. Учитывая большое количество потребителей и возможный рост числа ядер в будущих процессорах, инженерам Intel пришлось отказаться от привычной топологии связи между узлами и отдать предпочтение 256-битной кольцевой шине, соединяющей вычислительные ядра, кэш, графический процессор и «системный агент». Пропускная способность такой шины за такт равна произведению количества процессорных ядер на ее ширину. Для четырехъядерного Sandy Bridge с 8 мегабайтами кэша и частотой 3,0 ГГц она составит 384 Гбайт в секунду (96 Гбайт/с на одно соединение), а для двухъядерного — лишь 192 Гбайт/с.

Объемы кэш-памяти остальных уровней остались без изменений (по 32 Кбайт для инструкций и данных, и 256 Кбайт второго уровня для каждого ядра), но скорость работы с ними теперь выше. Был еще добавлен так называемый L0-кэш на 1,5 тыс. декодированных микроопераций, позволяющий повысить быстродействие процессора и его энергоэффективность.

System Agent, пришедший на смену Uncore, является аналогом северного моста и содержит контроллеры памяти DDR3 и шин PCI Express, DMI, блок видеовыхода и модуль управления питанием (Power Control Unit, PCU). В отличие от того же Uncore, «системный агент» функционирует отдельно от L3-кэша и не зависит от его частоты и напряжения питания. Ранее связь с кэш-памятью третьего уровня накладывала сильные ограничения при разгоне процессоров, особенно на ядре Bloomfield. Двухканальный контроллер памяти был переработан и его производительность с латентностью теперь не хуже, чем у лучших представителей архитектуры Nehalem. Из поддерживаемой памяти заявлена DDR3-1066 и DDR3-1333, но при использовании материнских плат на чипсете Intel P67 Express можно будет устанавливать модули частотой до 2133 МГц. Количество линий PCI Express 2.0 по сравнению с предшественниками не изменилось и составляет 16 штук. При работе CrossFireX или SLI они могут комбинироваться по восемь линий для каждой видеокарты. «Системный агент», вычислительные ядра с кэшем и графический процессор трактуются отдельно друг от друга и имеют свои напряжения питания. Модуль PCU собирает данные по уровню энергопотребления и тепловыделения этих блоков и управляет их состоянием, переводя либо в экономичный режим работы, либо в производительный. Благодаря раздельной схеме тактования частот, ЦП и видеоядро за счет технологии Turbo Boost 2.0 могут разгоняться независимо друг от друга, и даже сверх нормы уровня TDP, но лишь на непродолжительное время и при условии, что процессор до этого простаивал некоторое время.

Помимо архитектурных изменений, в новых процессорах появилась поддержка 256-битных инструкций AVX (Advanced Vector Extensions), являющихся дальнейшим развитием SSE и позволяющих увеличить скорость вычислений с плавающей точкой в мультимедиа-приложениях, научных и финансовых задачах. Поддержка инструкций AES-NI, которые появились в Westmere и давали возможность повысить быстродействие шифрования и дешифрования по алгоритму AES, продолжила свое существование и в Sandy Bridge.

Новое графическое ядро Intel HD Graphics хоть и относится к новому поколению, но существенных архитектурных различий между ним и графическим процессором, встроенным в Clarkdale, нет. Это все те же 12 шейдерных блока (для HD Graphics 3000 и шесть для HD Graphics 2000), но уже с поддержкой DirectX 10.1 и OpenGL 3.0.

За счет переноса видеоядра на общий с процессором кристалл, выполненный по 32-нм технологическим нормам, стало возможным увеличивать тактовую частоту GPU до 1,35 ГГц. Это может положительно сказаться на быстродействии видеоподсистемы, вплоть до конкуренции с дискретными графическими адаптерами начального уровня AMD и NVIDIA. Но даже на такой частоте скорость в игровых приложениях все равно будет оставлять желать лучшего. В новой версии Intel HD Graphics скорее будет интересна возможность аппаратного кодирования видео формата MPEG2 и H.264, новые фильтры пост-обработки и поддержка HDMI 1.4 с Blu-Ray 3D.

Конечно, вышеперечисленные изменения призваны увеличить производительность новых решений, но самое серьезное нововведение в Sandy Bridge, пожалуй, будет перенесение генератора базовой частоты в набор системной логики. Он единственный и от него зависят все частоты различных узлов и блоков, как самого процессора, так и чипсета. По этой причине базовая частота составляет 100 МГц и при ее повышении будут расти частота не только процессора, но и всевозможных шин и контроллеров, а это серьезно скажется на стабильности системы во время разгона.

В связи с этим для новых процессоров потребовался и новый разъем — LGA 1155. И хотя он внешне похож на LGA 1156, в нем отсутствует один контакт, а ключ смещен ближе к краю разъема, что не позволяет вставить в него ЦП старого поколения.

Что качается разгона, то максимум чего можно добиться, так это поднятия базовой с номинальных 100 МГц до 105 МГц (+/- один-два мегагерца), чего явно будет недостаточно. Пожалуй, с таким подходом Intel энтузиасты могли бы поставить крест на платформе LGA1155, если бы не одно но — компания все же решила оставить возможность разгона своих процессоров, но только в K-серии и путем поднятия множителя, так как в них он не заблокирован (максимальный x57). Пользователи уже успели познакомиться с подобными моделями на ядрах Lynnfield и Clarkdale. Их аналогов на Sandy Bridge пока два и все они относятся к ценовому диапазону $200-300, что еще больше разочарует оверклокеров, большинство которых вряд ли смогут позволить себе такие процессоры.

Но для самых экономных все-таки была сделана поблажка — в любом обычном процессоре на базе новой архитектуры можно поднять множитель на четыре пункта, не считая турбо-режим. Например, если частота ЦП 3,1 ГГц, то он легко заработает на 3,5 ГГц, при этом технология Turbo Boost будет исправно функционировать. Это, конечно, не разгон в 1,5 раза по частоте, к которому уже привыкли, но все же лучше, чем ничего.

Помимо всего прочего, официальному разгону теперь поддается и графическое ядро, естественно, при использовании материнской платы на соответствующем чипсете. Для производительного ПК потребуется плата на Intel P67 Express, позволяющему разгонять сам процессор, а чтобы воспользоваться встроенным видеядром — на Intel H67 Express. К сожалению, последний лишен возможности управлять множителем ЦП.

Более подробно о них будет рассказано в ближайших материалах на нашем сайте, а в заключении об архитектуре Sandy Bridge стоит упомянуть о реализации поддержки памяти DDR3, максимальный объем которой доведен до 32 Гбайт. Дело в том, что с переходом на раздельное формирование частот основных блоков и разгон процессора путем повышения его множителя, частота памяти всегда постоянна и равна умножению определенного коэффициента на частоту 133 МГц, имеющую соотношение с базовой как 4:3. Количество множителей памяти позволяет использовать ее в режимах от DDR3-800 до DDR3-2400 с шагом 266 МГц. Если рабочая частота модулей не будет кратна 266, они автоматически (при использовании профилей XMP) переведутся в режим с ближайшей меньшей частотой.

После краткого описания архитектурных особенностей Sandy Bridge перейдем к продуктам на ее основе.

Его детального обзора на нашем сайте (правда, поддержка состояния глубокого сна C6 и низковольтной памяти LV-DDR3 появилась только в Westmere). А что появилось в SB?

Во-первых - второй тип термодатчиков. Привычный термодиод, показания которого «видят» BIOS и утилиты, измеряет температуру для регулировки оборотов вентиляторов и защиты от перегрева (частотным троттлингом и, если не поможет, аварийным отключением ЦП). Однако его площадь весьма велика, потому их всего по одному в каждом ядре (включая ГП) и в системном агенте. К ним в каждом крупном блоке добавлено по нескольку компактных аналоговых -схем с термотранзисторами. У них меньший рабочий диапазон измерений (80–100 °C), но они нужны для уточнения данных термодиода и построения точной карты нагрева кристалла, без чего нереализуемы новые функции TB 2.0. Более того, силовой контроллер может использовать даже внешний датчик, если производитель системной платы разместит и подключит его - хотя не совсем ясно, чем он поможет.

Добавлена функция перенумерации C-состояний, для чего отслеживается история переходов между ними для каждого ядра. Переход занимает время тем большее, чем больше «номер сна», в который ядро входит или из которого выходит. Контроллер определяет, имеет ли смысл усыплять ядро с учётом вероятности его «пробудки». Если таковая ожидается скоро, то вместо затребованного ОС ядро будет переведено в C3 или C1, соответственно, т. е. в более активное состояние, быстрее выходящее в рабочее. Как ни странно, несмотря на большее потребление энергии в таком сне, общая экономия может не пострадать, т. к. сокращаются оба переходных периода, в течение которых процессор совсем не спит.

Для мобильных моделей перевод всех ядер в C6 вызывает сброс и отключение кэша L3 общими для банков силовыми ключами. Это ещё сильнее снизит потребление при простое, но чревато дополнительной задержкой при пробуждении, т. к. ядрам придётся несколько сотен или тысяч раз промахнуться в L3, пока туда подкачаются нужные данные и код. Очевидно, в совокупности с предыдущей функцией это произойдёт, лишь если контроллер точно уверен, что ЦП засыпает надолго (по меркам процессорного времени).

Core i3/i5 прошлого поколения являлись своеобразными рекордсменами по требованиям к сложности системы питания ЦП на системной плате, требуя аж 6 напряжений - точнее, все 6 были и ранее, но не все вели в процессор. В SB изменились не числом, а использованием:

• x86-ядра и L3 - 0,65–1,05 В (в Nehalem L3 отделён);
• ГП - аналогично (в Nehalem почти весь северный мост, который, напомним, являлся там вторым кристаллом ЦП, питается общей шиной);
• системный агент, у которого частота фиксирована, а напряжение - постоянное 0,8, 0,9 или 0,925 В (первые два варианта - для мобильных моделей), либо динамически регулируемое 0,879–0,971 В;
• - постоянное 1,8 В или регулируемое 1,71–1,89 В;
• драйвер шины памяти - 1,5 В или 1,425–1,575 В;
• драйвер PCIe - 1,05 В.

Регулируемые версии силовых шин используются в разблокированных видах SB с буквой K. В настольных моделях частота простоя x86-ядер повышена с 1,3 до 1,6 ГГц, судя по всему, без ущерба для экономии. При этом 4-ядерный ЦП при полном простое потребляет 3,5–4 Вт. Мобильные версии простаивают на 800 МГц и просят ещё меньше. Модели и чипсеты

Производительность

Что эта глава делает в теоретическом обзоре микроархитектуры? А то, что есть один общепризнанный тест, уже 20 лет (в разных версиях) использующийся для оценки не теоретической, а программно достижимой скорости компьютеров - SPEC CPU. Он может комплексно оценить производительность процессора, причём в наилучшем для него случае - когда исходный код тестов скомпилирован и оптимизирован для тестируемой системы (т. е. походя проверяется ещё и компилятор с библиотеками). Таким образом, полезные программы окажутся быстрее лишь с написанными вручную вставками на ассемблере, на что сегодня идут редкие смельчаки-программисты с большим запасом времени. SPEC можно отнести к полусинтетическим тестам, т. к. он и ничего полезного не вычисляет, и никаких конкретных цифр не даёт (IPC, флопсы, тайминги и пр.) - «попугаи» одного ЦП нужны только для сравнения с другими.

Обычно Intel предоставляет результаты для своих ЦП почти одновременно с их выпуском. Но с SB произошла непонятная 3-месячная задержка, а полученные в марте цифры всё ещё предварительны. Что именно их задерживает - неясно, однако это всё равно лучше, чем ситуация с AMD, вообще не выпустившей официальных результатов своих последних ЦП. Нижеуказанные цифры для Opteron даны производителями серверов, использовавшими компилятор Intel, так что эти результаты могут быть недооптимизированы: что программный инструментарий Intel может сделать с кодом, исполняемым на «чужом» ЦП, . ;)

Сравнение систем в тестах SPEC CPU2006. Таблица составлена Дэвидом Кантером с по данным на март"2011.

В сравнении с предыдущими ЦП SB показывает превосходные (в прямом смысле) результаты в абсолюте и вовсе рекордные на каждое ядро и гигагерц. Включение HT и добавление 2 МБ к L3 даёт +3% к вещественной скорости и +15% к целой. Однако самую высокую удельную скорость имеет 2-ядерная модель, и в этом - поучительное наблюдение: очевидно, Intel задействовала AVX, но т. к. целочисленного прироста пока получить нельзя, то можно ожидать резкое ускорение лишь вещественных показателей. Но и для них никакого скачка нет, что показывает сравнение 4-ядерных моделей - а результаты для i3-2120 раскрывают причину: имея те же 2 канала ИКП, каждое ядро получает вдвое бо́льшую ПСП, что отражается 34-процентным приростом удельной вещественной скорости. Видимо, кэш L3 на 6–8 МБ слишком мал, и масштабирование его собственной ПС за счёт кольцевой шины уже не спасает. Теперь ясно, зачем Intel планирует оснастить серверные Xeon 3- и даже 4-канальными ИКП. Только вот тамошним 8 ядрам уже и их не хватит, чтобы развернуться по полной…

Дополнение: В появились финальные результаты SB - цифры (ожидаемо) чуть подросли, но качественные выводы те же. Перспективы и итоги

О выходящем весной 2012 г. 22-нанометровом преемнике Sandy Bridge под названием Ivy Bridge («плющевый мост») уже многое известно. Ядра общего назначения будут поддерживать чуть обновлённый поднабор AES-NI; вполне возможно и «бесплатное» копирование регистров на стадии переименования. Улучшений в Turbo Boost не предвидится, зато ГП (который, кстати, заработает на всех версиях чипсета) нарастит максимальное число ФУ до 16, станет поддерживать подключение не двух, а трёх экранов, наконец-то обретёт нормальную поддержку OpenCL 1.1 (вместе с DirectX 11 и OpenGL 3.1) и улучшит возможности по аппаратной обработке видео. Скорее всего, уже и в настольных и мобильных моделях ИКП станет поддерживать частоту 1600 МГц, а контроллер PCIe - версию шины 3.0. Главное технологическое новшество - в кэше L3 будут использоваться (впервые в массовом микроэлектронном производстве!) транзисторы с вертикально расположенным многосторонним затвором-ребром (FinFET), имеющие радикально улучшенные электрические характеристики (детали - в одной из ближайших статей). Ходят слухи, что версии с ГП снова станут многочиповыми, только на этот раз к процессору добавят один или несколько кристаллов быстрой видеопамяти.

Ivy Bridge будет подключаться к новым чипсетам (т. е. южным мостам) 70-й серии: Z77, Z75 и H77 для дома (заменят Z68/P67/H67) и Q77, Q75 и B75 для офиса (вместо Q67/Q65/B65). Она (т. е. физическая микросхема под разными именами) по-прежнему будет иметь не более двух портов SATA 3.0, а поддержка USB 3.0 наконец-то появится, но на год позже, чем у конкурента. Встроенная поддержка PCI исчезнет (после 19 лет шине пора на покой), зато контроллер дисковой подсистемы в Z77 и Q77 получит технологию Smart Response для увеличения производительности кэшированием дисков с помощью SSD. Впрочем, наиболее волнительная новость заключается в том, что несмотря на старую добрую традицию, настольные версии Ivy Bridge не просто будут размещаться в том же разъёме LGA1155, что и SB, но и будут обратно совместимы с ними - т. е. современные платы подойдут и новому ЦП.

Ну а для энтузиастов уже в 4-м квартале этого года будет готов куда более мощный чипсет X79 (к 4–8-ядерным SB-E для «серверно-экстремального» разъёма LGA2011). Он пока не будет иметь USB 3.0, зато портов SATA 3.0 будет уже 10 из 14 (плюс поддержка 4 видов RAID), а 4 из 8 полос PCIe могут соединяться с ЦП параллельно с DMI, удваивая ПС связи «ЦП-чипсет». К сожалению, X79 не подойдёт к 8-ядерным Ivy Bridge.

В качестве исключения (а может быть, и нового правила) список того, что бы хотелось улучшить и исправить в Sandy Bridge, приводить не будем. Уже очевидно, что любое изменение является сложным компромиссом - строго по закону сохранения вещества (в формулировке Ломоносова): если где-то что-то прибыло, то где-то столько же и убудет. Если бы Intel кидалась в каждой новой архитектуре исправлять ошибки старой, то число наломанных дров и полетевших щепок могло бы превысить выгоду от полученного. Поэтому вместо крайностей и недостижимого идеала экономически выгодней искать баланс между постоянно меняющимися и подчас противоположными требованиями.

Несмотря на некоторые пятна, новая архитектура должна не только ярко засветить (что, судя по тестам, она и делает), но и затмить все предыдущие - как свои, так и соперника. Объявленные цели по производительности и экономности достигнуты, за исключением оптимизации под набор AVX, которая вот-вот должна проявиться в новых версиях популярных программ. И тогда Гордон Мур ещё раз удивится своей прозорливости. Судя по всему, Intel во всеоружии подходит к Эпической Битве между архитектурами, которую мы увидим в этом году.

Благодарности выражаются:

• Максиму Локтюхину, тому самому «представителю Intel», сотруднику отдела программной и аппаратной оптимизации - за ответы на многочисленные уточняющие вопросы.
• Марку Бакстону, ведущему программному инженеру и главе отдела оптимизации - за его ответы, а также за саму возможность получить какую-то официальную реакцию.
• Агнеру Фогу, программисту и исследователю процессоров - за независимое низкоуровневое тестирование SB, обнаружившее массу нового и загадочного.
• Внимательному Читателю - за внимательность, стойкость и громкий храп.
• Яростным фанатам Противоположного Лагеря - до кучи.

В эти дни компания Intel представляет миру долгожданные процессоры Sandy Bridge , архитектура которых заранее была окрещена как революционная. Но не только процессоры стали новинками этих дней, а и все сопутствующие компоненты новых настольной и мобильной платформ.

Итак, на этой неделе анонсировано аж 29 новых процессоров, 10 чипсетов и 4 беспроводных адаптера для ноутбуков и настольных рабочих и игровых компьютеров.

К мобильным новинкам относятся:

процессоры Intel Core i7-2920XM, Core i7-2820QM, Core i7-2720QM, Core i7-2630QM, Core i7-2620M, Core i7-2649M, Core i7-2629M, Core i7-2657M, Core i7-2617M, Core i5-2540M, Core i5-2520M, Core i5-2410M, Core i5-2537M, Core i3-2310M;

чипсеты Intel QS67, QM67, HM67, HM65, UM67 Express;

беспроводные сетевые контроллеры Intel Centrino Advanced-N + WiMAX 6150, Centrino Advanced-N 6230, Centrino Advanced-N 6205, Centrino Wireless-N 1030.

В настольном же сегменте появятся:

процессоры Intel Core i7-2600K, Core i7-2600S, Core i7-2600, Core i5-2500K, Core i5-2500S, Core i5-2500T, Core i5-2500, Core i5-2400, Core i5-2400S, Core i5-2390T, Core i5-2300;

чипсеты Intel P67, H67, Q67, Q65, B65 Express.

Но сразу же стоит отметить, что анонс новой платформы не является одночастным для всех моделей процессоров и чипсетов – с начала января доступны только решения класса «майнстрим», а большинство более массовых и не таких дорогих появятся в продаже немного позднее. Вместе с выпуском настольных процессоров Sandy Bridge представлен и новый процессорный разъем для них LGA 1155 . Таким образом, новинки не дополняют модельный ряд Intel Core i3/i5/i7, а являются заменой для процессоров под LGA 1156, большинство из которых теперь становятся совсем неперспективным приобретением, ибо в ближайшее время их выпуск вообще должен прекратиться. И только для энтузиастов до конца года Intel обещает продолжать выпуск старших четырехъядерных моделей на ядре Lynnfield.

Однако, судя по «роадмапу» платформа долгожитель Socket T (LGA 775) все еще будет оставаться актуальной как минимум до середины года, являясь основой для систем начального уровня. Для наиболее же производительных игровых систем и настоящих энтузиастов до конца года будут актуальны процессоры на ядре Bloomfield по разъем LGA 1366. Как видим, жизненный цикл двухъядерных процессоров с «интегрированным» графическим адаптером на ядре Clarkdale оказался очень коротки, всего один год, но именно они «протоптали» дорожку для представленных «сегодня» Sandy Bridge, приучив потребителя к мысли, что в процессоре может быть интегрирован не только контроллер памяти, а и видеокарта. Теперь же пришло время не просто выпустить более быстрые версии подобных процессоров, серьезно обновить архитектуру, чтобы обеспечить заметное увеличение их эффективности.

Ключевыми особенностями процессоров архитектуры Sandy Bridge являются:

выпуск с соблюдением 32 нм техпроцесса;

заметно увеличившаяся энергоэффективность;

оптимизированная технология Intel Turbo Boost и поддержка Intel Hyper-Threading;

значительное увеличение производительности встроенного графического ядра;

реализация нового набора инструкций Intel Advanced Vector Extension (AVX) для ускорения обработки вещественных чисел.

Но все вышеуказанные нововведения не обеспечивали бы возможности говорить о действительно новой архитектуре, если бы все это не было реализовано теперь в пределах одного ядра (кристалла), в отличие от процессоров на ядре Clarkdale.

Естественно, чтобы все узлы процессора заработали согласовано, нужно было организовать быстрый обмен информацией между ними – важным архитектурным нововведением стала кольцевая шина Ring Interconnect.

Объединяет же Ring Interconnect через кэш-память L3, теперь называемую LLC (Last Level Cache), процессорные ядра, графическое ядро и системный агент (System Agent), включающий в себя контроллер памяти, контроллер шины PCI Express, контроллер DMI, модуль управления питанием и другие контроллеры и модули, ранее имеющие объединенные названием «uncore».

Кольцевая шина Ring Interconnect является следующим этапом развития шины QPI (QuickPath Interconnect), которая после «обкатки» в серверных процессорах с обновленной 8-ядерной архитектурой Nehalem-EX, перекочевала и в ядро процессоров для настольных и мобильных систем. Посредством Ring Interconnect образуются четыре 32-разрядных кольца для шин Данных (Data Ring), Запросов (Request Ring), Мониторинга состояния (Snoop Ring) и Подтверждения (Acknowledge Ring). Функционирует кольцевая шина на частоте ядер, поэтому её пропускная способность, задержки и энергопотребление полностью зависят от частоты работы вычислительных блоков процессора.

Кэш-память третьего уровня (LLC - Last Level Cache) является общей для всех вычислительных ядер, графического ядра, системного агента и других блоков. При этом графический драйвер определяет какие потоки данных разместить в кэш-памяти, но и любой другой блок может получить доступ ко всем данным в LLC. Специальный механизм контролирует распределение кэш-памяти, чтобы не возникло коллизий. В целях ускорения работы для каждого из процессорных ядер выделен «свой» сегмент кэш-памяти, к которому оно имеет прямой доступ. Каждый такой сегмент включает независимый контроллер доступа к шине Ring Interconnect, но при этом ведется постоянное взаимодействие с системным агентом, который производит общее управление кэш-памятью.

Системный агент (System Agent), по сути, является встроенным в процессор «северным мостом» и объединяет контроллеры шин PCI Express, DMI, оперативной памяти, блок обработки видео (медиапроцессор и управление интерфейсами), диспетчер питания и другие вспомогательные блоки. С остальными узлами процессора системный агент взаимодействует через кольцевую шину. Кроме упорядочения потоков данных, системный агент следит за температурой и загрузкой различных блоков, и через Power Control Unit обеспечивает управление напряжением питания и частотами, дабы обеспечить наилучшую энергоэффективность при высокой производительности. Здесь же можно отметить, что для питания новых процессоров нужно трехкомпонентный стабилизатор питания (или двух, если встроенное видеоядро останется неактивным) – отдельно для вычислительных ядер, системного агента и интегрированной видеокарты.

Встроенная в процессор шина PCI Express соответствует спецификации 2.0 и насчитывает 16 линий для возможности увеличения мощности графической подсистемы при помощи мощного внешнего 3D-ускорителя. В случае использования старших наборов системной логики и согласования лицензионных вопросов эти 16 линий могут быть разделены на 2 или три слота в режимах 8x+8x или 8x+4x+4x соответственно для NVIDIA SLI и/или AMD CrossFireX.

Для обмена данными с системой (накопителями, портами ввода-вывода, периферией, контроллеры которых находятся в чипсете) используется шина DMI 2.0, позволяющая прокачать до 2 ГБ/с полезной информации в обоих направлениях.

Важной частью системного агента является встроенный в процессор двухканальный контроллер памяти DDR3, номинально поддерживающий модули на частоте 1066-1333 МГц, но при использовании в материнских платах на чипсете Intel P67 Express без проблем обеспечивающий функционирование модулей на частоте до 1600 и даже 2133 МГц. Размещение контроллера памяти в одном кристалле с процессорными ядрами (ядро Clarkdale состояло из двух кристаллов) должно уменьшить латентность памяти и, соответственно, увеличить производительность системы.

Отчасти благодаря расширенному мониторингу параметров всех вычислительных ядер, кэш-памяти и вспомогательных блоков, который реализован в Power Control Unit, в процессорах Sandy Bridge появилась усовершенствованная технология Intel Turbo Boost 2.0. Теперь, в зависимости от нагрузки и выполняемых задач, ядра процессора при высокой необходимости могут ускоряться даже с превышением теплового пакета, как при обычном ручном разгоне. Но системный агент будет следить за температурой процессора и его компонентов, и когда будет зафиксирован «перегрев» частоты узлов будут постепенно уменьшаться. Однако в настольных процессорах лимитировано время работы в сверхускоренном режиме, т.к. здесь значительно легче организовать в разы более эффективное охлаждение, чем «боксовый» кулер. Такой «овербуст» позволит получить прибавку производительности в критичные для системы моменты, что должно создать у пользователя впечатление работы с более мощной системой, а также уменьшить время ожидания реакции системы. Также Intel Turbo Boost 2.0 гарантирует, что и в настольных компьютерах встроенное видеоядро имеет динамическую производительность.

Архитектура процессоров Sandy Bridge подразумевает не только изменения в структуре межкомпонентного взаимодействия и улучшение возможностей и энергоэффективности этих компонентов, но и внутренние изменения в каждом вычислительном ядре. Если отбросить «косметические» улучшения, то наиболее важными окажутся следующие:

возврат к выделению кэш-памяти для примерно 1,5 тысяч декодированных микроопераций L0 (использовался в Pentium 4), являющейся обособленной частью L1, что позволяет одновременно обеспечить более равномерную загрузку конвейеров и снизить энергопотребление вследствие увеличения пауз в работе достаточно сложных схем декодеров операций;

повышение эффективности блока предсказания ветвлений вследствие увеличение емкости буферов адресов результатов ветвления, истории команд, истории ветвлений, что увеличило эффективность конвейеров;

увеличение емкости буфера переупорядоченных команд (ROB - ReOrder Buffer) и повышение эффективности этой части процессора благодаря внедрению физического регистрового файла (PRF – Physical Register File, тоже характерной особенности Pentium 4) для хранения данных, а также расширение других буферов;

удвоение емкости регистров для работы с потоковыми вещественными данными, что в ряде случаев может обеспечить в два раза большую скорость выполнения операций, их использующих;

увеличение эффективности исполнения инструкций шифрования для алгоритмов AES, RSA и SHA;

введение новых векторных инструкций Advanced Vector Extension (AVX);

• оптимизацию работы кэш-памяти первого L1 и второго L2 уровней.

Важной особенностью графического ядра процессоров Sandy Bridge является то, что оно теперь находится в одном кристалле с остальными блоками, а управление его характеристиками и слежение за состоянием выполняет на аппаратном уровне системный агент. При этом блок обработки медиаданных и формирования сигналов для видеовыходов вынесен в этот самый системный агент. Такая интеграция обеспечивает более тесное взаимодействие, меньшие задержки, большую эффективность и т.д.

Однако самой архитектуре графического ядра не так много изменений, как того хотелось бы. Вместо ожидаемой поддержки DirectX 11 была просто добавлена поддержка DirectX 10.1. Соответственно и не многие приложения с поддержкой OpenGL ограничены аппаратной совместимостью только с 3-й версией спецификации этого свободного API. При этом, хотя и говорится об усовершенствовании вычислительных блоков, но их осталось столько же – 12, и то только для старших процессоров. Однако увеличение тактовой частоты до 1350 МГц обещает заметный прирост производительности в любом случае.

С другой стороны, создать встроенное видеоядро с действительно высокой производительностью и функциональностью для современных игр при невысоком его энергопотреблении очень тяжело. Поэтому отсутствие поддержки новых API повлияет лишь на совместимость с новыми играми, а производительность при действительно большом желании комфортно играть нужно будет наращивать с помощью дискретного 3D-ускорителя. А вот расширение функциональности при работе с мультимедийными данными, в первую очередь при кодировании и декодировании видео в рамках Intel Clear Video Technology HD, можно причислить к достоинствам Intel HD Graphics II (Intel HD Graphics 2000/3000).

Обновленный медиапроцессор позволяет разгрузить процессорные ядра при кодировании видео в форматах MPEG2 и H.264, а также расширяет набор пост-процессинговых функций аппаратной реализацией алгоритмов для автоматической подстройки контрастности изображения (ACE – Adaptive Contrast Enhancement), корректировки цветов (TCC – Total Color Control) и улучшения отображения кожи (STE – Skin Tone Enhancement). Повышает перспективность использования встроенной видеокарты реализованная поддержка интерфейса HDMI версии 1.4, совместимой с Blu-ray 3D (Intel InTru 3D).

Все выше перечисленные архитектурные особенности обеспечивают новому поколению процессоров заметное превосходство по быстродействию над моделями предыдущего поколения, как в вычислительных задачах, так и при работе с видео.

В итоге платформа Intel LGA 1155 становится более производительной и функциональной, приходя на смену LGA 1156.

Если подытожить, то процессоры семейства Sandy Bridge спроектированы для решения очень широкого круга задач при высокой энергоэффективности, что должно их сделать действительно массовыми в новых производительных системах, особенно когда в продаже появятся более доступные модели в широком ассортименте.

В ближайшее время постепенно покупателям станут доступны 8 процессоров для настольных систем разного уровня: Intel Core i7-2600K, Intel Core i7-2600, Intel Core i5-2500K, Intel Core i5-2500, Intel Core i5-2400, Intel Core i5-2300, Intel Core i3-2120 и Intel Core i3-2100. Модели с индексом K отличаются свободным множителем и более быстрым встроенным видеоадаптером Intel HD Graphics 3000.

Также для критичных к энергопотреблению систем выпущены энергоэффективные (индекс S) и высокоэнергоэффективные (индекс T) модели.

Для поддержки новых процессоров уже сегодня доступны материнские платы на чипсетах Intel P67 Express и Intel H67 Express, в а недалеком будущем ожидаются на Intel Q67 Express и Intel B65 Express, ориентированные на корпоративных пользователей и малый бизнес. Все эти чипсеты наконец-то начали поддерживать накопители с интерфейсом SATA 3.0, хотя и не всеми портами. А вот поддержки, казалось бы даже более востребованной шины USB 3.0 в них нет. Интересными особенностями новых чипсетов для обычных материнских плат стало то, что в них отказались от поддержки шины PCI. Кроме того, теперь тактовый генератор встроен в чипсет и управлять его характеристиками без последствий для стабильности работы системы можно лишь в очень небольшом диапазоне, если повезет то всего ±10 МГц, а на практике и того меньше.

Также нужно отметить, что разные чипсеты оптимизированы под использование с разными процессорами в системах, предназначенных для различных целей. То есть Intel P67 Express от Intel H67 Express отличается не только отсутствием поддержки работы со встроенным видео, но и расширенными возможностями для «оверклокинга» и тюнинга производительности. В свою очередь Intel H67 Express вообще не замечает свободный множитель у моделей с индексом K.

А ведь вследствие архитектурных особенностей, разгон процессоров Sandy Bridge пока возможен только с помощью множителя, если это модель K-серии. Хотя к некоторой оптимизации и «овербусту» склонны все модели.

Таким образом, временно для создания иллюзии работы на очень мощном процессоре даже модели с заблокированным множителем способны на заметное ускорение. Время такого ускорения для настольных систем, как было упомянуто выше, ограничено аппаратно, а не только температурой, как в мобильных ПК.

После представления всех архитектурных особенностей и нововведений, а также обновленных фирменных технологий, остается только еще раз просуммировать, чем же Sandy Bridge такие инновационные и напомнить о позиционировании.

Для высокопроизводительных и массовых производительных систем в ближайшее время можно будет купить процессоры серий Intel Core i7 и Intel Core i5, которые между собой отличаются поддержкой технологии Intel Hyper-Threading (для четырехъядерных моделей Intel Core i5 она отключена) и объемом кэш-памяти третьего уровня. Для более экономных покупателей представлены новые модели Intel Core i3, которые имеют в 2 раза меньше вычислительных ядер, хоть и с поддержкой Intel Hyper-Threading, всего 3 МБ кэш-памяти LLC, не поддерживают Intel Turbo Boost 2.0 и все укомплектованы Intel HD Graphics 2000.

В середине года для массовых систем будут представлены процессоры Intel Pentium (от этого бренда очень тяжело отказаться, хотя еще год назад это пророчили) на основе очень упрощенной архитектуры Sandy Bridge. Фактически эти процессоры для «рабочих лошадок» будут напоминать по возможностям еще вчера актуальные Core i3-3xx на ядре Clarkdale, т.к. практически всех функций, присущих старшим моделям для LGA 1155, они лишатся.

Остается отметить, что выпуск процессоров Sandy Bridge и целой настольной платформы LGA 1155 стал очередным «Так» в рамках концепции Intel «Тик-Так», т.е. серьезным обновлением архитектуры для выпуска по уже отлаженному 32 нм техпроцессу. Примерно через год нас будут ждать процессоры Ivy Bridge с оптимизированной архитектурой и выполненные по 22 нм техпроцессу, которые, наверняка, снова будут иметь «революционную энергоэффективность», но, надеемся, не упразднят процессорный разъем LGA 1155. Что ж, подождем – увидим. А пока у нас есть минимум год на изучение архитектуры Sandy Bridge и её всестороннее тестирование, к чему и собираемся приступить уже в ближайшие дни .

Статья прочитана 14572 раз(а)

Подписаться на наши каналы

Наконец-то компания Intel официально анонсировала новые процессоры, работающие на новой микроархитектуре . Для большинства людей «анонс Sandy Bridge» всего лишь слова, но по большому счету, Intel Core ll поколения являются если не новой эпохой, то как минимум обновлением практически всего рынка процессоров.

Первоначально сообщалось о запуске всего семи процессоров, однако на полезнейшей страничке ark.intel.com уже появилась информация обо всех новинках. Процессоров, а точнее их модификаций, оказалось несколько побольше (в скобках я указал ориентировочную цену - во столько обойдется каждый процессор в партии из 1000 штук):

Мобильные:

Intel Core i5-2510E (~266$)
Intel Core i5-2520M
Intel Core i5-2537M
Intel Core i5-2540M

Наглядное детальное сравнение мобильных процессоров Intel Core i5 второго поколения.

Intel Core i7-2617M
Intel Core i7-2620M
Intel Core i7-2629M
Intel Core i7-2649M
Intel Core i7-2657M
Intel Core i7-2710QE (~378$)
Intel Core i7-2720QM
Intel Core i7-2820QM
Intel Core i7-2920XM Extreme Edition

Наглядное детальное сравнение мобильных процессоров Intel Core i7 второго поколения.

Настольные:

Intel Core i3-2100 (~117$)
Intel Core i3-2100T
Intel Core i3-2120 (138$)

Наглядное детальное сравнение настольных процессоров Intel Core i3 второго поколения.

Intel Core i5-2300 (~177$)
Intel Core i5-2390T
Intel Core i5-2400S
Intel Core i5-2400 (~184$)
Intel Core i5-2500K (~216$)
Intel Core i5-2500T
Intel Core i5-2500S
Intel Core i5-2500 (~205$)

Наглядное детальное сравнение настольных процессоров Intel Core i5 второго поколения.

Intel Core i7-2600K (~317$)
Intel Core i7-2600S
Intel Core i7-2600 (~294$)

Наглядное детальное сравнение настольных процессоров Intel Core i7 второго поколения.

Как видите, названия моделей теперь имеют четыре цифры в названии – это сделано для того, чтобы не было путаницы с процессорами предыдущего поколения. Модельный ряд получился достаточно полным и логичным – наиболее интересные серии i7 явно отделены от i5 наличием технологии Hyper Threading и увеличенным объемом кэша. А процессоры семейства i3 отличаются от i5 не только меньшим количеством ядер, но и отсутствием технологии Turbo Boost .

Наверное, вы так же обратили внимание на буквы в названиях процессоров, без которых модельный ряд сильно поредел. Так вот, буквы S и T говорят о пониженное энергопотребление, а К – свободный множитель.

Наглядная структура новых процессоров:

Как видите, помимо графического и вычислительных ядер, кэш-памяти и контроллера памяти, присутствует так называемый System Agent – туда свалено много чего, например контроллеры DDR3-памяти и PCI-Express 2.0, модель управления питанием и блоки, отвечающие на аппаратном уровне за работы встроенного GPU и за вывод изображения в случае его использования.

Все «ядерные» компоненты (в том числе графический процессор) связаны между собой высокоскоростной кольцевой шиной с полноценным доступом к L3-кэшу, благодаря чему выросла общая скорость обмена данными в самом процессоре; что интересно – такой подход позволяет увеличивать производительность в дальнейшем, попросту увеличивая количество ядер, добавленных к шине. Хотя и сейчас всё обещает быть на высоте - по сравнению с процессорами предыдущего поколения, производительность новых является более адаптивной и по заявлению производителя, во многих задачах способна продемонстрировать 30-50% прирост в скорости выполнения задач!

Если есть желание узнать более подробно о новой архитектуре, то на русском языке могу посоветовать эти три статьи – , , .

Новые процессоры целиком и полностью выполнены согласно нормам 32-нм техпроцесса и впервые обладают «визуально умной» микроархитектурой, сочетающей в себе лучшую в классе вычислительную мощность и технологию обработки 3D-графики на одном кристалле. В графике Sandy Bridge появилось действительно много нововведений, нацеленных главным образом на увеличение производительности при работе с 3D. Можно долго спорить о «навязывании» интегрированной видеосистемы, но другого решения пока нет как такового. Зато есть такой вот слайд из официальной презентации, который претендует на правдоподобность в том числе в мобильных продуктах (ноутбуках):

Частично о новых технологиях второго поколения процессоров Intel Core я , поэтому повторяться не буду. Остановлюсь лишь на разработке Intel Insider , появление которой были многие удивлены. Как я понял, это будет своего рода магазин, который даст владельцам компьютеров доступ к фильмам высокой четкости, непосредственно от создателей данных фильмов – то, что раньше появлялось лишь спустя некоторое время после анонса и появления дисков DVD или Blu-ray. Для демонстрации этой функции вице-президент Intel Мули Иден (Mooly Eden) пригласил на сцену Кевина Тсужихару (Kevin Tsujihara), президента Warner Home Entertainment Group. Цитирую:

«Warner Bros. находит персональные системы самой универсальной и распространенной платформой для доставки высококачественного развлекательного контента, а сейчас Intel делает эту платформу еще более надежной и безопасной. Отныне мы при помощи магазина WBShop, а также наши партнеры, такие как CinemaNow, сможем предоставлять пользователям ПК новые релизы и фильмы из нашего каталога в настоящем HD-качестве » - работу данной технологии Мули Иден продемонстрировал на примере фильма «Начало». В сотрудничестве с ведущими студиями индустрии и гигантами медиаиконтента (такими как Best Buy CinemaNow, Hungama Digital Media Entertainment, Image Entertainment, Sonic Solutions, Warner Bros. Digital Distribution и другими), Intel создает безопасную и защищенную от пиратства (на аппаратном уровне) экосистему для дистрибуции, хранения и воспроизведения высококачественного видео.

Работа упомянутой выше технологии будет совместимой с двумя не менее интересными разработках, которые так же присутствуют во всех моделях процессоров нового поколения. Я говорю о (Intel WiDi 2.0) и Intel InTru 3-D . Первая предназначена для беспроводной передачи HD-видео (с поддержкой разрешения вплоть до 1080p), вторая предназначена для отображения стереоконтента на мониторах или телевизорах высокой четкости через соединение HDMI 1.4 .

Еще две функции, для которых я не нашел в статье более подходящего места - Intel Advanced Vector Extensions (AVX). Поддержка процессорами этих команд повышает скорость работы приложений с интенсивной обработкой данных, таких как аудиоредакторы и программное обеспечение для профессионального редактирования фотографий.

… и Intel Quick Sync Video - благодаря совместной работе с такими софтверными компаниями, как CyberLink, Corel и ArcSoft, процессорному гиганту удалось поднять производительность при выполнении этой задачи (транскодирование между форматами H.264 и MPEG-2) в 17 раз по сравнению с производительностью встроенной графики прошлого поколения.

Допустим, процессоры есть – как их использовать? Всё правильно – вместе с ними были так же анонсированы новые чипсеты (наборы логики), которые являются представителями «шестидесятой» серией. Судя по всего, для жаждущих новинок Consumer-ов отведено всего два набора, это Intel H67 и Intel P67 , на которых и будет построено большинство новых материнских плат. H67 способен работать с интегрированным в процессор видеоядром, в то время как P67 наделили функцией Performance Tuning для разгона процессора. Все процессоры будут работать в новом сокете, 1155 .

Радует, что вроде как в новые процессоры заложили совместимость с сокетами процессоров Intel с архитектурой следующего поколения. Этот плюс пригодится как обычным пользователям, так и производителям, которым не придется заново проектировать и создавать новые устройства.

В общей сложности Intel представила более 20 чипов, чипсетов и беспроводных адаптеров, включая новые процессоры Intel Core i7, i5 и i3, чипсеты Intel 6 Series и адаптеры Intel Centrino Wi-Fi и WiMAX. Помимо упомянутых выше, на рынке могут появиться и таких «бейджики»:

В текущем году на новых процессорах ожидается выпуск более 500 моделей настольных компьютеров и ноутбуков ведущих мировых брендов.

Ну и напоследок еще раз awesome-ролик, вдруг кто не видел: