Скорость числовых операций. Система охлаждения и тепловой пакет

32-нм Intel Westmere добавляет поддержку ускорения AES: так ли она нужна?

Сегодня безопасность является важной темой – однако важной её считают, главным образом, только профессионалы. Впрочем, если безопасность становится маркетинговым элементом или превращается в характеристику производительности, то такие компании, как Intel, начинают активно её продвигать. Стандарт AES или Advanced Encryption Standard сертифицирован Управлением национальной безопасности США (NSA) и правительством США, а также многими другими органами. 32-нм двухпроцессорное поколение процессоров Intel обещает существенный прирост производительности шифрования и расшифровки AES благодаря новым инструкциям (только двуядерные процессоры Core i5). Мы решили оценить преимущества в реальной жизни и сравнили двуядерный процессор Core i5-661 с новыми инструкциями AES с четырёхъядерным процессором Core i7-870, который не имеет поддержки ускорения шифрования.

Шифрование на самом деле используется намного более интенсивно, чем обычно замечают пользователи. Всё начинается с сайтов в Интернете, которые содержат конфиденциальную информацию, такую как личные данные пользователей, либо с сайтов, где есть конфиденциальная информация о транзакциях: все они используют шифрование TLS или SSL. Такие сервисы, как VoIP, мессенджеры и электронная почта также могут защищаться таким же способом. Виртуальные частные сети (VPN, Virtual Private Network) – ещё один пример, вероятно, очень популярный. Шифрование также затрагивает и такие конфиденциальные области, как электронные платежи. Впрочем, TLS/SSL – это криптографические протоколы связи, а AES, который Intel ускоряет, начиная с нового 32-нм поколения процессоров, является стандартом шифрования общего назначения. Его можно использовать для шифрования отдельных файлов, контейнеров данных и архивов или даже зашифровывать разделы и диски целиком – будь то USB-брелок или системный жёсткий диск. AES может выполняться программно, но есть и продукты с аппаратным ускорением, поскольку шифрование и расшифровка являются довольно серьёзной вычислительной нагрузкой. Такие решения, как TrueCrypt или Microsoft BitLocker, являющийся частью Windows Vista или Windows 7 Ultimate, способны шифровать целые разделы "на лету".

Считаете ли вы или нет, что на вашей системе есть конфиденциальные данные, зависит от того, что вы подразумеваете под этими данными, а также и от вашего персонального уровня комфорта. Кроме того, безопасность всегда подразумевает правильную стратегию и аккуратность в хранении конфиденциальных данных. Никогда нельзя оставлять без внимания такие данные, как реквизиты вашего паспорта или номер и дату окончания срока действия банковской карты. Или даже PIN-код телефона.

Одно можно сказать точно: лучше всего быть аккуратным и благоразумным, чем наоборот – тем более что для этого требуется не так много усилий. Подход Intel к добавлению ускорения AES не охватывает все приложения шифрования и сценарии, только самый популярный стандарт – при этом вы получите всё это бесплатно во всех будущих 32-нм настольных процессорах для массового рынка или для более дорогих сегментов. Но действительно ли новые инструкции AES New Instructions обеспечивают существенный прирост производительности в типичных сценариях шифрования или это, скорее, плод усилий отдела маркетинга? Давайте посмотрим.

Что такое AES?

AES расшифровывается как "Advanced Encryption Standard" – это наиболее популярный стандарт симметричного шифрования в мире ИТ. Стандарт работает с блоками размером 128 бит и поддерживает 128-, 192- или 256-битные ключи (AES-128, AES-192 и AES-256). Многие утилиты шифрования, та же TrueCrypt, поддержали алгоритм AES в самом начале его существования. Но самый большой фактор успеха AES, конечно, заключается в его принятии правительством США в 2002 году, при этом в 2003 году он был принят как стандарт для защиты секретных данных.

Шифрование данных с помощью AES

Шифрование AES базируется на системе подстановок с перестановкой, то есть над данными проводится серия математических операций, чтобы создать значительно модифицированный массив данных (зашифрованный). В качестве исходной информации выступает текст, а ключ отвечает за выполнение математических операций. Операции могут быть как совершенно простыми, например, сдвиг битов или XOR, так и более сложными. Один проход можно легко расшифровать, поэтому все современные алгоритмы шифрования построены на нескольких проходах. В случае AES это 10, 12 или 14 проходов для AES-128, AES-192 или AES-256. Кстати, ключи AES проходят такую же процедуру, что и пользовательские данные, то есть они представляют собой изменяющийся раундовый ключ.

Процесс работает с массивами 4x4 из одиночных байтов, также называемых боксами: S-box используются для подстановок, P-box – для перестановок. Подстановки и перестановки выполняются на разных этапах: подстановки работают внутри так называемых боксов, а перестановки меняют информацию между боксами. S-box работает по сложному принципу, то есть даже если единственный входной бит будет меняться, то это повлияет на несколько выходных битов, то есть свойства каждого выходного бита зависят от каждого входного бита.

Использование нескольких проходов обеспечивает хороший уровень шифрование, при этом необходимо соответствовать критериям рассеивания (diffusion) и запутывания (confusion). Рассеивание выполняется через каскадную комбинацию трансформаций S-box и P-box: при изменении только одного бита во входном тексте S-box будет модифицировать выход нескольких бит, а P-box будет псевдослучайно распространять этот эффект по нескольким S-box. Когда мы говорим о том, что минимальное изменение на входе даёт максимальное изменение на выходе, мы говорим об эффекте снежного кома.

Насколько надёжно шифрование AES?

В последнее время идёт немало обсуждений так называемых взломов, которые обходят необходимость запуска расширенного поиска методом грубой силы для нахождения правильного ключа расшифровки. Технологии, такие как атаки XSL и атаки related-key обсуждаются довольно интенсивно – но успех невелик. Единственный работающий способ взлома шифрования AES заключается в так называемой атаке побочного канала (side-channel). Для её осуществления атака должна происходить только на host-системе, на которой выполняется шифрование AES, и при этом вам необходимо найти способ получения информации о синхронизации кэша. В таком случае можно отследить число тактов компьютера до завершения процесса шифрования.

Конечно, всё это не так легко, поскольку вам требуется доступ к компьютеру, причём достаточно полный доступ для анализа шифрования и права на выполнения кода. Теперь вам наверняка понятно, почему "дыры" в системе безопасности, которые позволяют злоумышленнику получить такие права, пусть даже они звучат совершенно абсурдно, необходимо закрывать как можно быстрее. Но не будем растекаться мыслью по древу: если вы получите доступ к целевому компьютеру, то извлечение ключа AES – дело времени, то есть уже не трудоёмкая задача для суперкомпьютеров, требующая огромных вычислительных ресурсов.

AES внутри Intel

На данный момент интегрированные в CPU инструкции AES начинают иметь смысл – независимо от возможных преимуществ по производительности. С точки зрения безопасности процессор может обрабатывать инструкции AES в инкапсулированном виде, то есть ему не требуются какие-либо таблицы преобразования, необходимые для атаки методом побочного канала.

Core i5 Clarkdale с поддержкой AES

• " Intel Core i5-661: тесты нового процессора на дизайне Clarkdale ";
• " Intel Mobile Core i7, i5 и i3 (Arrandale): новые процессоры для ноутбуков ";
• " Intel Core i3 и i5: тесты эффективности новых двуядерных процессоров ".

Процессоры на самом деле знаменую собой смену поколений, поскольку при этом не только происходит переход на следующий техпроцесс (32 нм по сравнению с 45 нм), но перед нами и первое поколение CPU с поддержкой нескольких инструкций, ускоряющих шифрование. Intel упоминает добавку как AES New Instructions. Они состоят из четырёх инструкций для шифрования AES (AESENC, AESENCLAST) и расшифровки (AESDEC, AESDECLAST) плюс ещё две инструкции для работы с ключом AES (AESIMC, AESKEYGENASSIST). Как и раньше, инструкции относятся к SIMD, то есть к типу "одна инструкция много данных" (Single Instruction Multiple Data). Поддерживаются все три ключа AES (128, 192 и 256 битов с 10, 12 и 14 проходами подстановки и перестановки).

Поскольку все инструкции AES имеют фиксированную задержку, не зависящую от данных, то есть время фиксированное и доступ к памяти не требуется. Кроме того, модель программирования такая же, как и в случае других инструкций SSE из первоначального стандарта SSE4. Таким образом, все операционные системы, которые поддерживают работу с SSE, смогут использовать и инструкции AES New Instructions.

Будьте осторожны при выборе процессора с ускорением AES, поскольку сегодня лишь немногие модели поддерживают новые инструкции. 32-нм процессоры Core i3 на Clarkdale не поддерживают инструкции, а двуядерная линейка Core i5-600 – поддерживает. У мобильных процессоров ситуация чуть более сложная: если мобильные процессоры Core i3 тоже не поддерживают ускорение AES, то процессоры линейки Core i5-500 уже поддерживают. Однако есть одна модель Core i5-400, лишённая таковой поддержки. Всё было бы гораздо проще, если бы Intel добавила поддержку новых инструкций во все модели.

Тестовая конфигурация

Тесты и настройки

Результаты тестов

SiSoftware Sandra 2009 SP3

Тесты ALU и MFLOPS не дали каких либо сюрпризов: четырёхъядерный процессор почти в два раза быстрее, несмотря на меньшую тактовую частоту – как мы и ожидали.

Впрочем, результат теста шифрования совершенно иной: он говорит о том, что процессор Core i5 Clarkdale с ускорением AES до 3x быстрее четырёхъядерного Core i7-870.

Именно поэтому результаты теста шифрования выглядят так хорошо: чистое шифрование AES-256 выполняется более чем в шесть раз быстрее на двуядерном процессоре с аппаратным ускорением.

Тест шифрования SHA-256 доказывает, что данная функция ускоряет только алгоритм AES.

PCMark Vantage Communications Test

Тест PCMark Vantage сообщает нам ровно то же самое: общий результат пакета Communications на 50% быстрее на новом 32-нм двуядерном процессоре Clarkdale по сравнению с 45-нм четырёхъядерным Lynnfield.

А вот и причина.

Опять же: Intel ускорила только алгоритм AES. Сжатие данных от этого не выигрывает, скорость зависит от числа ядер и тактовой частоты.

Расшифровка алгоритма AES тоже довольно сильно ускоряется.

Перед вами ещё один тест, в котором двуядерный Clarkdale Core i5 хорошо показывает себя благодаря поддержке AES.

Bitlocker, Everest и WinZIP 14

Мы использовали функцию шифрования диска BitLocker, встроенную в операционную систему Windows 7 Ultimate, которая тоже базируется на AES. Чтобы не упереться в "узкое место" в виде накопителя, мы решили использовать 330-Мбайт RAM-диск, который сможет показать разницу в производительности между двуядерным Core i5-661 с ускорением AES против четырёхъядерного Core i7-870, который не поддерживает ускорение шифрования. Фактически, разница оказалась близка к 50%, шифрование заняло 7 секунд на мощном четырёхъядерном Core i7, а новый 32-нм двуядерный Core i5-661 справился с той же самой задачей всего за 4 секунды.

Тест шифрования AES в пакете Everest Ultimate Edition демонстрирует фантастический прирост производительности, впрочем, это всё равно остаётся больше теоретическим результатом.

Несмотря на поддержку AES, тест WinZIP 14 выполнялся быстрее на четырёхъядерном процессоре из-за большей мощности. Впрочем, двуядерный процессор с аппаратным ускорением AES всё ещё показал себя хорошо, проиграв только по той причине, что мы указали максимальный уровень сжатия. Мы выбрали подобный режим, поскольку большинство пользователей выберут именно его, если только нет каких-либо причин уменьшить уровень сжатия (например, чтобы быстрее запаковать большой массив данных).

Мы повторили этот тест с шифрованием AES в WinZIP, но уровень сжатия был нулевым – то есть WinZIP просто переписывал файлы в архив. И здесь мы видим, что двуядерный процессор с ускорением AES действительно обгоняет четырёхъядерную модель, где такой функции нет.

7-zip

Мы используем тест сжатия файлов, запускаемый из командной строки, и вновь видим, что четырёхъядерный процессор работает быстрее. Опять же, причина кроется в высоком уровне сжатия. Мы повторили тест с нулевым уровнем сжатия файлов.

В данном случае мы видим мало толку от Core i5-661 и встроенной функции AES. Время добавления файлов в архив составляет одну пятую часть от времени при высоком уровне сжатия, но четырёхъядерный процессор всё равно выходит вперёд.

Как вы можете видеть, на следующих диаграммах, большее число потоков приводят к увеличению производительности 7-zip.

Заключение

Наш анализ дал несколько интересных результатов, но также и показал, что не все приложения сразу же могут выиграть от шести новых инструкций Intel AES New Instructions, которые были разработаны для ускорения шифрования и расшифровки алгоритмов AES-128, AES-192 и AES-256. Мы вкратце рассмотрели, как работает стандарт симметричного шифрования, и почему он имеет значение и для обычных пользователей. Результаты тестов показали весьма серьёзную производительность двуядерного Core i5-661 Clarkdale, который мы сравнивали с четырёхъядерным Core i7-870. Тесты PCMark Vantage и SiSoftware Sandra показали впечатляющий прирост производительности из-за аппаратного ускорения AES. Результаты Everest Ultimate очень похожи.

Впрочем, все упомянутые тестовые пакеты являются синтетическими, то есть они обычно демонстрируют большую разницу, чем можно увидеть в обычной жизни. По этой причине мы также провели тесты архиватора 7-zip 9.1 Beta, BitLocker под Windows 7 Ultimate и WinZIP в последней версии 14, чтобы проверить, какие преимущества мы получим в реальных приложениях. Надо сказать, мы не разочаровались: WinZIP 14 и Bitlocker давали результаты, которые практически повторили выигрыш, полученный в синтетических тестовых пакетах.

Но тест архиватора 7-zip 9.1 beta, который должен поддерживать новые инструкции ускорения AES, не показал заметного преимущества – или оно было слишком маленьким, уступив высокой вычислительной мощности четырёхъядерного Core i7-870, работающего на частоте 2,93 ГГц, что довольно близко к номинальной тактовой частоте 3,33 ГГц у Core i5-661.

В итоге мы можем подтвердить, что подход Intel действительно себя оправдал, хотя нельзя сказать, что всё программное обеспечение, использующее AES, ускоряется. Впрочем, преимущества по более надёжной защите остаются, поскольку аппаратное ускорение шифрования и расшифровки AES предотвращает возможность атаки методом побочного канала, когда ключ AES извлекается путём отслеживания участков доступа к памяти (кэша). Так что наш вывод будет простым: мы ждём, когда новые инструкции станут стандартом всех процессоров.

Одним из наиболее инновационных процессорных решений 2010 года стал процессор Core i5 660. Ключевая особенность данного кремниевого чипа заключается в том, что он состоит сразу из двух кристаллов. Одним из них является центральный процессор, а второй включает в себя такие компоненты, как северный мост, контроллер ОЗУ и графический ускоритель. Фишка данного полупроводникового решения заключалась именно в переносе последних трех компонентов в центральный процессор.

Core i5 660: возможности
На момент выхода чипа Core i5 660 его возможностей было более чем достаточно для реализации практически любой задачи, которую можно было решить при помощи платформы x86. Уровень его производительности давал возможность конкурировать даже с четырехъядерными ЦПУ в программном обеспечении, оптимизированном под 1-2 потока данных. Наличие дополнительных двух вычислительных ядер дает возможность данному процессору даже сегодня запускать требовательные компьютерные игры последнего поколения. Настройки в последнем случае будут точно не максимальны. В 2010 году данный центральный процессор можно было смело отнести к устройствам класса-премиум. Сегодня, спустя шесть лет с момента начала продаж, можно сказать, что он относится к устройствам среднего уровня, которые позволяют решать практически любые задачи, пусть и с некоторыми оговорками.

Core i5 660: комплектация
Данный центральный процессор поставлялся в двух стандартных вариантах комплектации. Более доступной версией чипа была «Траил». В нее входили наклейка с логотипом семейства процессоров, гарантийный талон, руководство по использованию и сам центральный процессор. Более дорогой модификацией был «Бокс». Помимо перечисленных выше компонентов в данную комплектацию входили также коробка, термопаста и штатная система охлаждения. Если учитывать, что в данном чипе был разблокирован множитель, то предпочтительнее было бы приобретать первый вариант. Он позволял купить и установить продвинутую систему охлаждения и впоследствии улучшить конечную производительность всей компьютерной системы.

Core i5 660: сокет
Чип Core i5 660 был ориентирован для установки в разъем LGA 1156, который на то время был передовым. Работать данный процессор мог на любой материнской плате, оснащенной таким сокетом. Только некоторые из наборов системной логики не поддерживали использование интегрированного в центральный процессор акселератора. Если говорить конкретнее, то чипсет Intel P55 просто не распознавал перенесенную в корпус ЦПУ видеокарту. В таких материнских платах даже отсутствовали интегрированные порты для подключения к системе монитора. По этой причине данная модель процессора могла работать только как привычный 2-ядерный чип. Чтобы полностью раскрыть потенциал данного полупроводникового решения, были необходимы наборы системной логики Intel H57Express и Intel H55 Express. Материнские платы данных серий специально выпускались для таких ЦПУ.

Core i5 660: технологические нюансы
Ситуация с технологическим процессом у данной модели ЦПУ получилась довольно интересная. Как отмечалось ранее, внутри корпуса процессора Core i5 660 располагалось два полупроводниковых кристалла. Один из них представлял собой вычислительный модуль из 2-х блоков и изготавливался по 32-нм технологическому процессу. Второй кристалл включал в себя контроллер ОЗУ, графический акселератор, северный мост системной платы. Изготавливался он по 45-нм технологическому процессу. Именно эта особенность привела к тому, что производитель был вынужден расположить два разных кристалла внутри корпуса. В следующем поколении процессоров этого легендарного производителя данный существенный недостаток был устранен. Рассматриваемый нами чип является промежуточным решением между чисто процессорными устройствами и последующими гибридными чипами, в которых на кристалле, помимо модулей x86 находились также контроллер оперативной памяти, графическая карта и северный мост.

Core i5 660: быстрая память, интегрированная в процессор
В процессор Core i5 660 был интегрирован трехуровневый кэш. Он имел следующие технические характеристики:
— первый уровень был разделен на две равные части: для данных и инструкций. Объем этих частей составлял 32 Кб и они были привязаны к определенному вычислительному модулю. Для каждого ядра в сумме предназначалось 64 Кб. Для центрального процессорного устройства в целом предназначалось 128 Кб. Второй уровень был разделен на две равные части, объем которых составлял 256 Кб. Каждая из этих частей была привязана к определенному ядру. Таким образом, для чипа в целом получается 512 Кб. Третий уровень кэша являлся общим для всего процессора. Его объем составлял 4 Мб.

Core i5 660: оперативная память
Процессор Core i5 660 был ориентирован под использование памяти стандарта DDR3. Характеристики данного чипа указывали на то, что он поддерживал работу только с одним видом модулей данного стандарта. Обозначались они DDR3-1333. Планки с уменьшенным уровнем быстродействия нельзя было устанавливать в связку с данным процессором. Теоретически можно было использовать более скоростные планки. При этом их уровень быстродействия автоматически понижался. Они превращались в те же DDR3-1333. В данном случае никто не мог гарантировать стабильную и надежную работу всей компьютерной системы. В такой ситуации системная плата, центральный процессор или оперативная память могли в любой момент выйти из строя.

Core i5 660: тепловой пакет
Значение штатной рабочей температуры процессора Core i5 660 находится в диапазоне от 30 до 55 градусов. Такие значения характерны при использовании штатной системы охлаждения. Если же поставить улучшенную модификацию штатной системы охлаждения, то даже при решении более сложных задач температура процессора не будет повышаться выше 50 градусов. В данном случае тепловой пакет составлял 73 Вт.

Core i5 660: частота
В зависимости от степени оптимизации решаемой задачи и уровня сложности, процессор Core i5 660 мог динамически изменять свою тактовую частоту. В описании к устройству сказано, что оно имеет поддержку фирменной технологии от компании Intel под названием Turbo Boost. Суть данной технологии заключается в том, что при использовании наименее требовательных приложений чип будет функционировать на частоте 3,3 ГГц. Если для решения определенной задачи требуется улучшенный уровень производительности, то частота центрального процессора повышалась до уровня 3,46 ГГЦ. В ситуации, когда применяемое программное обеспечение было ориентировано на использование всего одного вычислительного модуля, процессор мог автоматически отключать второй. Частота первого динамически увеличивалась до 3,6 ГГц. При этом велся мониторинг температуры чипа. Если ее значения превышало заданные в BIOS цифры, выполнялось автоматическое снижение частоты до 3,3 ГГц.

Core i5 660: архитектура
Архитектуру вычислительных модулей данного центрального процессора называют кодовым словом «КларкДейл». В данном процессоре на физическом уровне реализовано два ядра. Благодаря поддержке фирменной технологии от компании Intel на логическом уровне получалось 4 потока. В результате требовательные компьютерные игры, которые проверяют процессор на наличие 4-х ядер, без замечаний будут идти на таком кристалле.

Core i5 660: графика
Core i5 660 представляет собой один из первых чипов, в котором интегрированный графический ускоритель перенесли с материнской платы на процессор. Конечно, обзор спецификаций устройства не слишком впечатляет. К тому же он поддерживал работу только с определенными наборами системной логики. Данное графическое решение называлось «Интел ЭйчДи Графикс». Тактовая частота работы графического акселератора составляла всего 733 МГц. С подобными спецификациями можно было забыть о запуске требовательных компьютерных игр. А вот для офисных решений, просмотра страниц в интернете и воспроизведения видео данного процессора было вполне достаточно. В дальнейшем именно такой инженерный подход получил большое распространение. Сегодня даже более бюджетные процессоры оснащены интегрированной графикой. Это позволяет значительно сэкономить на сборе бюджетной конфигурации персонального компьютера.

Core i5 660: разгон
В отличие от многих современных центральных процессорных устройств, в Core i5 660 множитель не разблокирован. В результате существовала возможность разгона полупроводникового кристалла по частоте процессора, а не только по частоте системной шины. При использовании качественной системы охлаждения, мощного блока питания и соответствующей материнской платы можно было увеличить тактовую частоту работы данного кремниевого кристалла до значений 4-4,2 ГГц. Некоторые энтузиасты даже добились полноценной работы устройства на частоте 4,4 ГГц.

Core i5 660: отзывы пользователей
Изначально производителем процессор Core i5 660 был оценен в 196 долларов. Однако большинство пользователей в своих отзывах указывают на то, что цена является самым большим недостатком устройства. В остальном же это прекрасное процессорное решение средней ценовой категории. Оно имеет отличный уровень производительности. Энергоэффективность у данного решения также не приемлемом уровне. Количества ядер процессора Core i5 660 будет вполне достаточно для того, чтобы запускать на нем сегодня любые компьютерные игры.

Заключение
Конечно, 6-летний возраст накладывает определенные ограничения на уровень производительности процессора Core i5 660. Однако с другой стороны, данный чип без особых проблем сегодня может справиться с любыми прикладными программами. Данная особенность и не позволяет владельцам таких компьютерных систем приступать к апгрейду. Он будет просто нецелесообразен.

Одно из наиболее инновационных процессорных решений 2010 года — это «Кор i5 660». Ключевой особенностью этого кремниевого чипа стало то, что он состоял сразу из двух кристаллов. Один из них — это ЦПУ, а второй включал такие компоненты, как графический ускоритель, северный мост и контроллер ОЗУ. Именно в переносе последних трех компонентов в центральный процессор и заключалась «фишка» этого полупроводникового решения.

Возможности центрального процессорного устройства и его ниша

Возможностей чипа «Кор i5 660» на момент его выхода было более чем достаточно для реализации любой задачи, которую можно решить с помощью платформы х86. Причем уровень его производительности позволял даже конкурировать с 4-ядерными ЦПУ в софте, оптимизированном под 1-2 потока данных. А наличие дополнительных 2 логических вычислительных ядер позволяет этому центральному процессору даже сейчас запускать наиболее требовательные игрушки последнего поколения. Но в последнем случае настройки их будут точно не максимальными. В 2010 году этот ЦПУ можно было смело относить к премиум-классу. Сейчас же, спустя 6 лет от начала продаж, он принадлежит к устройствам среднего уровня, которые, пусть и с некоторыми оговорками, позволяют решать любые задачи.

Комплектация этого полупроводникового решения

Два стандартных варианта комплектации было у этого ЦПУ. «Траил» - это была более доступная версия этого чипа. В нее входил лишь гарантийный талон, наклейка с логотипом семейства процессоров, руководство по применению и сам ЦПУ. «Бокс» - это была более дорогая модификация комплектации, в которой можно было приобрести процессор 660. Фото ее указывают на то, что, кроме всех ранее перечисленных компонентов, в нее также входили штатная система охлаждения, коробка и термопаста. С учетом того, что в чипе был разблокирован множитель, предпочтительнее было покупать первый вариант, который позволял затем приобрести более продвинутую систему охлаждения и улучшить конечную производительность компьютерной системы.

Сокет для данного ЦПУ

Чип «Интел Кор i5 660»был ориентирован на установку в передовой на то время процессорный разъем - LGA1156. Причем работать он мог в любой материнской плате с таким сокетом. Но вот некоторые наборы системной логики не могли использовать интегрированный в ЦПУ графический акселератор. Если конкретнее, то чипсет «Интел П55» просто не видел перенесенную в корпус центрального процессора видеокарту. В таких материнских платах даже не было интегрированных портов для подключения монитора к такой системе. Поэтому в этом случае данная модель ЦПУ могла работать лишь как привычный 2-ядерный чип. Ну, а чтобы полностью раскрыть потенциал этого полупроводникового решения, необходимы были наборы системной логики «Интел Аш55 Экспресс» и «Интел Аш57 Экспресс». Именно материнские платы этих серий были специально выпущены для таких центральных процессорных устройств.

Технологические нюансы

Достаточно интересная получилась ситуация с технологическим процессом у этой модели центрального процессорного устройства. Как было отмечено ранее, внутри корпуса у «Кор Ай5 660» находилось 2 полупроводниковых кристалла. Один из них, вычислительный модуль из 2 блоков, изготавливался по 32-нм технологическому процессу. Второй же кремниевый кристалл, который включал графический акселератор, контроллер ОЗУ и северный мост системной платы, был изготовлен по 45-нм техпроцессу. Именно этот нюанс, скорее всего, и привел к тому, что производитель был вынужден расположить внутри корпуса два разных кристалла. Следующее поколение ЦПУ от этого легендарного производителя было лишено этого существенно недостатка. Этот чип является промежуточным решением между предыдущими чисто процессорными устройствами и последующими гибридными чипами, на кремниевом кристалле которых, кроме х86-модулей, находились уже и графическая карта, и северный мост, и контроллер оперативной памяти.

Быстрая интегрированная в процессор память

Трехуровневый кэш был интегрирован в 660. Технические характеристики у него были такие:

• Первый уровень был поделен на 2 равные части (для инструкций и для данных) по 32 Кб, которые были привязаны к определенному вычислительному модулю. В сумме для каждого ядра было предназначено 64 Кб, а для ЦПУ в целом — 128 Кб.
• Второй уровень был уже разделен на 2 равные части по 256 Кб, каждая из которых была привязана к определенному ядру. В сумме же для чипа в целом получаем уже 512 Кб.
• Последний, третий уровень являлся общим для всего ЦПУ, а его размер был равен 4 Мб.

Оперативная память

Под использование памяти стандарта ДДР3 был ориентирован 660. Характеристикичипа указывали на то, что он мог работать лишь только с одним видом модулей этого стандарта. Их обозначение - ДДР3-1333. Планки с меньшим быстродействием вообще нельзя было ставить в связку с этим ЦПУ. А вот более скоростные планки теоретически можно было ставить. При этом их быстродействие автоматически понижалось, и они превращались во все те же ДДР3-1333. Но в этом случае нельзя было гарантировать стабильную и надежную работу компьютерной системы. Оперативная память, системная плата или ЦПУ могли в такой ситуации в любой момент подвести и выйти из строя.

Тепловой пакет

Штатная рабочая температура этого кремниевого кристалла находилась в диапазоне от 35 до 55 градусов. Но такие значения справедливы для штатной системы охлаждения. Если же поставить улучшенную ее модификацию, то даже при решении наиболее сложных задач его температура вряд ли повысится выше 50 градусов. Тепловой же пакет в этом случае был равен 73 Вт.

Частота

В зависимости от уровня сложности и степени оптимизации решаемой задачи мог динамически изменять свою Core i5 660. Описание указывает на поддержку фирменной технологии от «Интел», которая называется «ТурбоБуст». Суть ее состоит в том, что при выполнении наименее требовательных приложений чип функционировал на частоте 3,3 ГГц. Если решение задачи требует улучшенного уровня производительности, то частота ЦПУ повышалась до 3,46 ГГц. Ну а в ситуации, когда софт оптимизирован лишь под использование одного вычислительного модуля, то процессор мог отключать второй, а частота первого динамически увеличивалась до 3,6 ГГц. При этом также отслеживалась температура чипа, и если она превышала заданные в БИОСе значения, то происходило автоматическое снижение частоты до 3,3 ГГц.

Архитектура

Кодовое название архитектуры вычислительных модулей этого ЦПУ - «КларкДейл». В этом процессоре физически было реализовано всего 2 ядра. Но за счет поддержки фирменной технологии корпорации «Интел» на логическом уровне получалось уже 4 потока. В итоге последние, наиболее требовательные игрушки, которые проверяют ЦПУ на наличие 4 ядер, на таком кристалле пойдут без особых замечаний.

Графика

Это один из первых чипов, в котором интегрированный графический акселератор был перенесен с материнской платы на процессор Intel Core i5 660. Обзор его спецификаций не впечатляет, да и работать он мог только с определенными наборами системной логики. Название этого графического решения было «Интел ЭйчДи Графикс». Его была всего 733 МГц. Конечно, с такими спецификациями о запуске требовательных игрушек и речи не могло быть, но вот для воспроизведения видео, просмотра интернет-страниц или офисных приложений это было отличное решение. Именно такой инженерный подход получил в дальнейшем широкое распространение. Сейчас даже наиболее бюджетные чипы оснащаются интегрированной графикой, и это позволяет существенно экономить средства при сборе бюджетной конфигурации ПК.

Разгон

В отличие от большинства современных модификаций ЦПУ, в «Кор Ай5 660» множитель не был разблокирован. Как результат, была возможность разгона полупроводникового кристалла не только по частоте а и по частоте процессора. При наличии качественной системы охлаждения, надлежащей материнской платы и мощного блока питания можно увеличить тактовую частоту этого кремниевого кристалла до 4-4,2 ГГц. Некоторые компьютерные энтузиасты смоли даже добиться того, что этот чип мог полноценно функционировать на 4,4 ГГц.

Процессор Intel Core i5-660 интересно рассмотреть в сравнении с Intel Core i5-661: у второй модели та же тактовая частота, но более быстрый встроенный адаптер (а значит, и большее энергопотребление, что требует более мощного стабилизатора питания) и больший тепловой пакет, зато менее горячий Intel Core i5-660 теоретически должен иметь больший разгонный потенциал. Вот мы и проверим, какие преимущества перевешивают.

Внешний вид и комплектация

Поставляется процессор в коробке фирменного интеловского синего цвета, с «окошками» на верхней и задней стенках, через которые можно разглядеть само устройство и идущий в комплекте кулер.

На упаковке процессора содержится информация о принадлежности модели к семейству Intel Core i5 и поддержке разъема LGA 1156. Штрих-наклейка проинформирует о модельном номере, частоте процессора (3,33 ГГц), количестве исполняемых потоков, объеме кэш-памяти (4 Мб), использовании разъема Socket LGA 1156, также здесь можно прочесть о поддержке технологии Intel Virtualization и узнать требования к системе питания материнской платы - должна соответствовать PCG 09A. Вся та же информация указана и на самом устройстве - на теплораспределительной крышке процессора.

В комплект поставки входит:
. Процессор
. Система охлаждения (кулер)
. Руководство пользователя
. Наклейка с логотипом Intel Core i5
. Гарантия

Немного подробнее о системе охлаждения, входящей в комплект. Эта система охлаждения обеспечивает минимально необходимую эффективность. Имеет небольшие габариты, достаточно проста, относится к системам, в которых не используется медный сердечник. Вентилятор системы поддерживает PWM-режим питания.

Спецификация Intel Core i5-660

Утилита CPU-Z без проблем определяет 32-нм процессор на ядре Clarkdale. При номинальной частоте 3,33 ГГц он имеет множитель x25 и работает на напряжении 1,112 В. После активации технологии Intel Turbo Boost, при росте нагрузки частота процессора увеличивается до 3,46 ГГц, а при обработке некоторых хадач одно ядро может и вовсе ускориться до 3,6 ГГц.

Тестирование производительности

Никаких неожиданностей в ходе тестирования не выявилось. При одинаковой частоте процессоры Intel Core i5-660 и Intel Core i5-661 обеспечивают идентичное быстродействие системы при условии использования дискретной видеокарты. Если же использовать встроенную, то Intel Core i5-660 чуть-чуть уступает собрату. С другой стороны, плюсы Intel Core i5-660 в меньшем энергопотреблении и поддержке технологий Intel vPro Technology, Intel Virtualization Technology for Directed I/O (Intel VT-d) и Intel Trusted Execution у Intel Core i5-661.

Эффективность технологии Intel Turbo Boost

Уже говорилось выше, что активация технологии Intel Turbo Boost повышает при необходимости частоту процессора до 3,46 ГГц или даже 3,6 ГГц - при запуске неоптимизированных под многозадачность приложений. В итоге система будет работать немножко быстрее. Но и энергопотребление возрастет, впрочем, оставаясь в пределах заявленного теплового пакета.
Однако стоит знать, что современные многозадачные операционные системы могут корректировать работу технологии Intel Turbo Boost, выполняя какой-то процесс в фоне. Впрочем, в этих случаях тоже технология все равно отрабатывает, тактовая частота увеличивется и система ускоряется, в среднем на 3% и до 5%:

Разгонный потенциал

Процессор Intel Core i5-660 нам удалось разогнать до 4540 МГц за счет повышения частоты шины до 181 МГц, т. е. прирост частоты составил чуть более 36%. При этом средний прирост производительности составил 22%, а в некоторых задачах он и вовсе был прямо пропорционален приросту тактовой частоты.
Во вступлении к обзору мы предположили, что Intel Core i5-660, имея в отличие от Intel Core i5-661 изначально меньший тепловой пакет, а значит потенциально легче охлаждаемый при разгоне, будет и разгоняться лучше. Но ожидания не оправдались. Изначально более горячий процессор Intel Core i5-661 был разогнан до 4628 МГц.

Итоги

Итак, при одинаковой частоте обоих процессоров Intel Core i5-660 проигрывает в скорости работы (в том числе в возможности разгона), но зато менее горячий и экономнее в энергопотреблении. А самое главное преимущество - в поддержке сетевых технологий: технологии виртуализации Intel Virtualization Technology for Directed I/O (Intel VT-d), Intel Trusted Execution, обеспечивающей повышенную защищенность системы, и Intel vPro Technology, позволяющей собрать систему с полноценным удаленным управлением. Все это определяет выбор в пользу Intel Core i5-660 при комплектации офисного парка.

Посмотреть Intel Core i5-660 на витрине

Посмотреть Intel Core i5-661 на витрине

По материалам easycom. com

Процессорный разъем LGA1566 по-тихоньку входит в нашу жизнь и приобретает реальность в компьютерах многих пользователей. С выходом первых процессоров Intel под LGA1156 многие продвинутые пользователи «похоронили» данный разъём. Второй удар Intel не заставил нас долго ждать. На рынок вышли процессоры, которые ещё дешевле, холоднее и ещё лучше разгоняются. Об одном из таких процессоров мы и поговорим сегодня. Intel Core i5 660 (3,33GHz) - одна из старших двухядерных моделей 32 нм семейства Intel, скрывающегося под кодовым названием Clarkdale. Конкуренцию Intel Core i5 660 составит Inte Core 2 Duo E8600 (3,33GHz), считающийся самым быстрым двухядерником архитектуры Core.

Представители компании Intel на своих пресс-конференциях постоянно твердят it-общественности о системе «Тик-Так». Название подобрано, как нельзя лучше, и оно отображает реальную политику компании Intel по производству чипов. Как мы знаем, процессоры Intel принято делить на поколения. Рассматриваемая система «Тик-Так» гласит, что компания Intel при разработке процессоров на каждое поколение уделяет два техпроцесса (два этапа). Первый - это обкатка новой архитектуры, так называемый «бум производительности». Когда успех нового поколения закреплен, Intel переводит процессоры, основанные на той же архитектуре, на новый более тонкий техпроцесс, тем самым выигрывая сразу по нескольким показателям - тепловыделении и разгоне, а также большей доступности и распространенности старого техпроцесса.

Clarkdale - интересен тем, что компания Intel ставит его на одну из верхних ступеней в своей эволюции процессоров и наборов системной логики. Совсем недавно мы остались без привычного радиатора на материнских платах, охлаждающего северный мост. Теперь он там не нужен - контроллер памяти интегрирован в процессор. Вслед за контроллером памяти в мозговой центр системы последовал и контроллер шины PCI-E. Теперь в процессороре мы ещё получаем и видеокарту - встроенное графическое ядро.

На изображении выше прдставлены Intel Core i5 6xx и Intel H55 слева направо. Именно чипсеты с обозначение «H» говорят пользователям, что они поддерживают работу с интегрированной графикой, встроенной в новые процессоры Intel. Естественно, о сумасшедшей производительности встроенного графического ядра можно только мечтать. Наверное, многие помнят историю облетевшую весь Интернет. Графическое ядро, встроенное в процессор Intel, показывало очень неплохую производительность в 3DMark Vantage, выигрывая даже у дискретных low-end решений. Но стоило переименовать исполняемый файл в Vintage (вместо Vantage), как существенная часть попугаев куда-то терялась.

В линейке Clarkdale Intel Core i5 660 занимает одну из верхних позиций. Его аналогом можно считать процессор Intel Core i5 661, который по своим процессорным характеристикам не отличается от i5 660 совсем. Но у i5 661 выше частота графического ядра - 900 МГц против 733 МГц у i5 660. Уровень тепловыделения, следовательно, за счет меньшей частоты графического ядра не превышает пороговое значение 73W.

Новые двухядерные процессоры, выпускаемые по 32 нм техпроцессу интересно сравнить с предыдущим поколением двухядерных процессоров Core, а именно с конкурентом равным по частоте - Intel Core 2 Duo E8600. Процессор, который завоевал популярность у многих пользователей, теперь может оказаться побит. Именно это я и решил выяснить, сравнив Intel Core i5 660 с Inte Core 2 Duo E8600.

В основу тестового стенда легла материнская плата Asus Maximus III Formula, которая оставила о себе двоякое впечатление. Некорректная работа с утилитой TurboV оставила только отрицательные эмоции, зато в целом производительность данной материнской платы на хорошем уровне.

Тестовый стенд (LGA1156):
Процессор Intel Core i5 660

Материнская плата Asus Maximus III Formula

Видеокарта AMD Radeon HD4890

Тестовый стенд (Socket 775):
Процессор Intel Core 2 Duo E8600
Охлаждение Zalman CNPS10X Extreme
Материнская плата Asus Rampage Extreme
Оперативная память Kingston HyperX KHX2000C9D3T1K3/6GX 3х2048MB CL9 (использовались две планки памяти)
Видеокарта AMD Radeon HD4890
Блок питания Enermax Revolution 1050W
Жесткий диск 500 Гб Seagate Barracuda 7200.12 ST3500418AS, 7200 об/мин.

Для тестирования использована операционная система Windows 7 Ultimate x86 (32 bit), версия драйвера для видеокарты Catalyst 9.12.

Результаты.

CineBench R10 - бенчмарк, в основе которого лежит рендеринг изображения. Вся вычислительная нагрузка при обработке поставленной задачи идет на процессор. В данном тесте победителем выходит Intel Core i5 660 за счет Hyper-Threading, который данный бенчмарк активно использует. Также небольшую роль играет и сама архитектура, которая бесспорно быстрее.

Каким бы меленным не называли контроллер памяти Clarkdale, сравнивая его со старшими моделями, ему удается побороть Core 2 Duo E8600 и в тесте чтения памяти приложения Everest.

C записью также никаких сюрпризов не возникло. Core i5 660 получается немного быстрее.

CPU Test популярного графического бенчмарка 3DMark 2006 также отдает лавры победителю новинке компании Intel. Дело опять в пресловутом Hyper-Threading, поддержка и оптимизация которого не оставляет шансов E8600.

HAWK - популярный игровой бенчмарк, хорошо оптимизированный под работу с большим количеством ядер. Но хоть Core i5 660 немного быстрее, но его победа не такая убедительная.

FarCry2 меняет расстановку сил в борьбе за лавры победителя. Игра, активно использующая кеш-память более благосклонна к E8600. Всё-таки 6 Мб кеша против 4 Мб у i5 660 делают свою дело.

Crysis - игра, покорившая большое количество людей, она славится своими жесткими требованиями к железу. Архитектура все-таки берет вверх, хоть и с совсем мизерным преимуществом.

Экстремальный разгон Intel Core i5 660.

В последнее время в Интернете полно информации об удачном разгоне процессоров свыше 6ГГц. Я решил проверить эту информацию собственными силами, охладив процессор жидким азотом.

Важным фактором влияющим на разгон является coldbug. Coldbug - такая температура процессора, ниже которой тот перестает работать, а система перестает подавать признаки жизни. Так вот процессоры Clarkdale славятся тем, что они имеют Coldbug при очень низких температурах, близких к температуре кипения жидкого азота -196 градусов Цельсия. Но на одном из зарубежных форумов, посвященных экстремальному оверклокингу можно встретить информацию, что такие температуры подвластны лишь материнским платам компании Evga. Один из разработчиков компании делится секретным модом, позволяющим опускаться до столь низких темпеператур.

На деле, все вышеперечисленные мной слова оказались правдой. Материнская плата Asus Maximus III Formula теряла работоспособность при температуре -80 градусов Цельсия. Такой температуры недостаточно до высоких частот.

valid.canardpc.com/show_oc.php?id=907841

Покорившаяся частота - 5528 Мгц. Напряжение, выставленное при этом в bios, составляло 1,7 В. Что ж, не самая удачная попытка разгона. Винить следует не только сам экземпляр процессора, но и материнскую плату. Изначально разгонять процессор я планировал утилитой Asus TurboV. Но при изменении любого параметра bios, например, напряжения процессора, система зависала. Поэтому пришлось ограничиться средствами bios.

На частоте 5477 МГц удалось пройти мультипоточный тест wPrime 32M. Полученный результат - 8,736 сек.

Для прохождения длинного теста wPrime 1024M пришлось опуститься ещё на 100 МГц. Результат 4 мин 44,232 сек.

Результат 43767 3Dmarks - таков итог 3DMark05. Данный тест был пройден на частоте процессора 5477 Мгц, частоты видеокарты Radeon HD5970 были выставлены на 970/1200 МГц соответственно для ядра/памяти.

Выводы.

Впечатления от процессора Intel Core i5 660 остались весьма положительные. Он может стать хорошим выбором, как в домашнем игровом компьютере, так и в медиацентре. В основе мощной рабочей машины его также можно очень легко представить, добавив к нему материнскую плату на чипсетах Inte H55 и H57, позволяющими работать с встроенным графическим ядром. На текущий момент цена на i5 660, на мой взгляд, несколько завышена. Особенно если учесть тот факт, что Intel продвигает данную линейку в mainstream. Будем надеяться, что с течением времени цены стабилизируются, а современные приложения получат ещё больше оптимизаций, что позволит оставить старые двухядерники Intel не удел.