Ми відкриваємо цикл статей про нову процесорну мікроархітектуру Intel Sandy Bridge. У першому матеріалі ми торкнемося теорії — розповімо про зміни та нововведення. У недалекому майбутньому на сторінках блогів з’являться результати тестів нової платформи і багато чого цікавого.
Придумана в надрах Intel концепція Tick-Tock продовжує працювати — щороку виробник представляє змінену процесорну мікроархітектуру. Фаза «Tick» передбачає вдосконалення попередніх напрацювань (зменшення техпроцесу, впровадження не надто революційних нових технологій тощо). Приблизно через рік після «Tick» трапляється «Tock» — реліз процесорів на основі повністю нової мікроархітектури.
На початку 2010 року Intel представила лінійку чіпів під кодовим ім’ям Westmere/Clarkdale — технологічне вдосконалення найперших моделей Core i3/i5/i7 (Nehalem). Настала черга Tock. Зустрічайте революційну мікроархітектуру Sandy Bridge, на основі якої побудовані процесори під загальною назвою Core 2011 — повністю нові моделі Core i3, Core i5, Core i7, а також бюджетні моделі Pentium і Celeron.
Цього разу виробник вирішив не розмінюватися на дрібниці і відразу анонсував безліч моделей для мобільних і настільних комп’ютерів у всіх цінових діапазонів. Щоправда, у продаж надійшли лише деякі, далеко не найдоступніші версії, але про це трохи пізніше.
Преса називає Sandy Bridge однією з найсуттєвіших мікроархітектур Intel за останні роки — виробник зробив усе можливе, щоб вивести свої процесори на новий рівень продуктивності, довів до розуму представлені раніше технології, запропонував неймовірну інтеграцію обчислювальних блоків і контролерів. У порівнянні з Sandy Bridge представлені раніше моделі здаються дитячим лепетом. Давайте розглянемо зміни Core 2011 більш докладно.
Особливості нової мікроархітектури
Блок-схема, що зображує мікроархітектуру Sandy Bridge, навряд чи розповість багато про впроваджені технології та загальні зміни. Однак варто знати, що всі компоненти нових процесорів суттєво відрізняються від компонентів тих же Westmere/Clarkdale. Головне, що потрібно розуміти перед вивченням особливостей Sandy Bridge — архітектурні доопрацювання дають змогу новим процесорам працювати на 10-50% швидше, як порівняти з поколінням Core 2010.
Інженери Intel переробили блок передбачення розгалужень, змінили препроцесор, впровадили просунутий декодований кеш, швидкісну кільцеву шину, блок просунутих векторних розширень AVX, переробили інтегрований контролер оперативної пам’яті та лінки з шиною PCI Express, змінили інтегрований графічний чіп до невпізнання, запровадили фіксований блок для апаратного прискорення транскодування відео, довели до розуму технологію авторозгону Turbo Boost і так далі. Тепер ви, ймовірно, повірили в те, що змін дійсно дуже і дуже багато? Ми спробуємо коротко пробігтися по кожному з них, щоб скласти певну картину перед тим, як у наших блогах з’явиться повноцінне тестування.
Для початку, 4-ядерні моделі Sandy Bridge складаються з 995 мільйонів транзисторів, вироблених за налагодженим 32-нанометровим техпроцесом. Близько 114 мільйонів відведено під потреби графічного чіпа, кожне ядро займає по 55 мільйонів транзисторів, решта йде під додаткові контролери. Для порівняння, повноцінний 4-ядерний процесор AMD Phenom II X4 містить 758 мільйонів транзисторів, а 4-ядерні Nehalem використовували 731 мільйон транзисторів. При всьому при цьому, повноцінний процесорний кристал Sandy Bridge займає площу 216 квадратних міліметрів — кристал одного з перших 4-ядерних процесорів Intel (Core 2 Quad) займав аналогічну площу при набагато меншій кількості транзисторів і, відповідно, пропонував незрівнянно меншу продуктивність.
Тепер, дозвольте розповісти про ключові нововведення мікроархітектури по порядку.
Кеш декодованих інструкцій (micro-op cache) — представлений у Sandy Bridge механізм micro-op cache зберігає інструкції в міру їх декодування. Під час виконання розрахунків процесор визначає, чи потрапляла чергова інструкція в кеш. Якщо так, то препроцесор і обчислювальний конвеєр знеструмлюються, що дає змогу економити електроенергію. При цьому 1,5 Кб декодованої кеш-пам’яті повністю інтегровані з кешем першого рівня (L1).
Перероблений блок передбачення розгалужень може похвалитися збільшеною точністю роботи. Усе це стало можливим завдяки кільком суттєвим інноваціям у дизайні.
Кільцева шина — для об’єднання численних архітектурних блоків у процесорах Sandy Bridge використовується просунута і дуже швидкісна кільцева шина. Своєю появою інтерфейс зобов’язаний інтегрованому графічному ядру і транскодеру відео — необхідність спілкуватися з кешем третього рівня зробила попередню схему з’єднання (близько 1000 контактів для кожного ядра) неефективною. До переробленої шини під’єднані всі важливі компоненти процесора — графіка, х86-сумісні ядра, транскодер, Системний Агент, кеш-пам’ять L3.
Під назвою «Системний Агент» (System Agent) ховається блок, раніше відомий, як un-core — тут об’єднані контролери, які раніше були винесені в північний міст на материнській платі. До складу агента входять 16 лінків для з’єднання з шиною PCI Express 2.0, двоканальний контролер оперативної пам’яті DDR3, інтерфейс для з’єднання із загальною системною шиною DMI, блок управління живленням і графічний блок, відповідальний за виведення картинки.
Одним із найважливіших нововведень Sandy Bridge заведено вважати перероблений з нуля графічний чип. Почнемо з того, що тепер графіка інтегрована з іншими блоками в єдиному кристалі (раніше під металевою кришкою процесорів Clarkdale ховалися два розрізнених чіпи). Інженери Intel хваляться подвійним збільшенням пропускної спроможності компонентів графічного чіпа порівняно з попереднім поколінням Intel HD Graphics завдяки зміні архітектури уніфікованих шейдерних процесорів, появі доступу до кеш-пам’яті L3 та іншим поліпшенням. При цьому в нових процесорах можна буде виявити одразу дві істотно відмінні моделі графічного ядра — HD Graphics 2000 і HD Graphics 3000. Перша пропонує шість уніфікованих шейдерних процесорів, друга — дванадцять. За заявами Intel і профільної преси, нова графіка робить найдешевші дискретні відеокарти зайвими, але в цьому нам ще належить переконатися в рамках окремого огляду. Трохи не забули сказати, нові моделі HD Graphics підтримують DirectX 10, перехід до більш сучасних графічних технологій відбудеться вже в наступних поколіннях процесорів.
Крім того, у новому графічному чипі передбачено окремий блок Media Engine, що складається з двох частин для транскодування і декодування відео. Інженери Intel вирішили не випробовувати долю — раніше декодуванням і кодуванням відео займалися уніфіковані шейдерні процесори і, частково, малопотужні фіксовані блоки. За словами очевидців, фіксований Media Engine справляється зі своїм завданням швидше і якісніше, ніж навіть монструозні відеокарти вищого цінового діапазону.
Змінені алгоритми авторозгону Turbo Boost тепер дозволяють процесору злегка перевалювати за норми прописаного енергоспоживання на короткий час — на практиці це означає, що процесор зможе здійснювати швидкісні забіги на малі дистанції. Зрозуміло, автоматика не дасть перейти межу надійності. Нагадаємо, Turbo Boost автоматично збільшує частоту одного, двох, трьох або чотирьох ядер за необхідності. Так, найпотужніша модель Intel Core i7 2600 вміє збільшувати частоту одного ядра до 3,8 ГГц під час роботи з неоптимізованими під багатоядерну архітектуру додатками.
З часів Pentium II компанія Intel почала продавати процесори із заблокованими множниками, щоб користувачі не могли гратися з частотою, а сама компанія завжди мала змогу продавати одні й ті самі моделі в різних цінових діапазонах. Але оверклокери завжди мали можливість регулювати частоту FSB. На жаль, з приходом Sandy Bridge все знову змінюється — множник у більшості моделей наглухо заблокований, а генератор частоти шини інтегрований в єдиний міст чіпсетів 6-ї серії і заблокований на частоті 100 МГц.
Єдиною оверклокерською віддушиною залишаються модифікації з розблокованими множниками — таких моделей у новій лінійці небагато, але вони є і коштують цілком адекватних грошей.
Лінійка
Настав час розповісти про процесори, які були представлені насамперед — розібратися в нових назвах і зрозуміти, який саме процесор варто вибрати для своїх цілей.
Під час релізу Sandy Bridge компанія Intel представила 29 (двадцять дев’ять!) нових моделей Core iX — чотирнадцять для настільних і п’ятнадцять для мобільних комп’ютерів.
Виробник перейшов на нову, ще більш замутнену схему позначеннях процесорів, в якій і належить покопатися.
Отже, назва кожного нового процесора настільної лінійки складається з позначення бренду (Intel Core), назви конкретної лінійки (i3, i5, i7), індексу (2600) і суфікса (K). Для настільної лінійки передбачено всього три суфікси — К (розблокований множник), S (енергоспоживання 65 Вт) і T (енергоспоживання 34-45 Вт). Тепер, найдивніше — потужний графічний чіп HD Graphics 3000 входить тільки до складу моделей з розблокованим множником (К), інші процесори задовольняються помітно слабшим HD Graphics 2000.
Початкова лінійка Core 2011 для настільних комп’ютерів досить красиво розбивається за назвою лінійки. Так, процесори Core i7 — це чотириядерні чіпи з підтримкою Hyper Threading (4 ядра, 8 потоків), Core i3 — простенькі двоядерні чіпи без підтримки Turbo Boost, але з підтримкою Hyper Threading (2 ядра, 4 потоки), Core i5 — насамперед чотириядерні моделі з підтримкою Turbo Boost, але без Hyper Threading. На жаль, у майбутньому в рамках лінійки Core i5 з’являться і двоядерні моделі, однак вони будуть доступні насамперед для збирачів готових систем.
Ще один привід для подальшої диференціації лінійки — авторозгін вбудованого графічного ядра. Спочатку обидві моделі графіки працюють на частоті 850 МГц, проте процесори Core i5 і Core i3 можуть розганяти його до частоти 1100 МГц. Старші Core i7 — до 1350 МГц. Подумайте самі, яким чином подібне позначиться на кінцевій продуктивності.
З мобільними модифікаціями Sandy Bridge все трохи складніше. Для початку, абсолютно всі мобільні процесори в новій лінійці задіють потужний графічний чіп HD Graphics 3000 (навіть найекономічніші моделі). З незрозумілих причин компанія Intel вирішила порушити негласний закон маркетингу і розгулятися в індексах — як ми будемо розбиратися в моделях з індексами 2657, 2537, 2410 і 2720 ми поки не вирішили. З точки зору індексів тут є позначення XM, QM, M, що вказують на ноутбуки для різних завдань. Відповідно, ХМ — це екстремальні моделі для геймерських систем, М — двоядерні процесори для економічних ноутбуків, QM — чотириядерні процесори для мейнстрімових ноутбуків.
Зрозуміло, це далеко не всі моделі на найближчий рік — Intel продовжить експериментувати і буде зрідка радувати шанувальників новими модифікаціями. Головне, щоб не порушували придуману власними силами логіку лінійок.
Платформа
Разом із Sandy Bridge було представлено чіпсети 6-ї серії з необхідним процесорним роз’ємом LGA1155 — першими ластівками стали Intel P67 і Intel H67. Розібратися у двох модифікаціях простіше простого. Intel P67 підходить для конфігурацій, де буде використовуватися дискретна відеокарта, при цьому платформа підтримує засоби розгону. Плюс, плати на основі P67 пропонують 2х8 ліній PCI Express 2.0 для конфігурацій із кількома відеокартами в режимі AMD CrossFire або NVIDIA SLI. Intel H67, навпаки, малопридатна для розгону, підтримує тільки один порт PCI Express x16, зате вміє виводити відеосигнал.
Усім тим, хто мріє отримати всі можливості на одній платі, доведеться трохи почекати — десь у другому кварталі 2011 року розробники представлять чіпсет Intel Z68. Материнки на основі цього чіпсета будуть підтримувати вбудоване в процесор графічне ядро, а також всі особливості Intel P67.
Пару слів про новий процесорний роз’єм — Intel переробила схематику і структуру гнізда, так що старі моделі Core 2010 для LGA 1156 використовувати вже не вийде. На щастя, розмір сокета залишився колишнім, сюди можна встановити численні кулери для LGA 1156 і не мучитися з пошуком найновіших моделей.
У чіпсетах все ще не з’явилася вроджена підтримка інтерфейсу USB 3.0, хоча ринок, начебто, цілком готовий до подібних «інновацій». Шанувальникам всього найкращого доведеться орієнтуватися на просунуті материнські плати, куди виробники вбудовують сторонні контролери USB 3.0.
Добре, що про нову версію інтерфейсу SATA компанія Intel не забула — нові платформи підтримують SATA3 з пропускною спроможністю до 6 Гбіт/с. Зрозуміло, що для класичних шпиндельних вінчестерів всі ці швидкісні збільшення не потрібні, але накопичувачі на основі флеш-пам’яті оцінять швидкісне вікно належним чином. Наприклад, один із представлених на виставці CES флеш-вінчестер розкриє свої швидкісні здібності тільки в парі з SATA3 — в рамках SATA2 йому тісно (мова про Crucial RealSSD C300). Що важливо, порти SATA3 на нових материнських платах є сусідами з SATA2, хоча новий інтерфейс і пропонує повну зворотну сумісність із попереднім поколінням — під час під’єднання свого супер-дорогого SSD будьте уважнішими.
У нових чіпсетах виробники нарешті починають позбуватися головного архаїзму — інтерфейсу BIOS. На заміну незграбному синьому екрану з минулого приходить UEFI — нова оболонка підтримує управління мишею (або тачпадом), пропонує помітно сучасніший і зручніший інтерфейс. З інших особливостей UEFI можна відзначити вроджену підтримку жорстких дисків об’ємом понад 2,2 Тб.
Що ми маємо в підсумку?
Серед експертів поширена думка, що Sandy Bridge — це всього лише еволюція попередніх мікроархітектур і нічого кардинально нового компанія не представила. Ми ж сходимося в думці з іншою частиною аналітиків. Незважаючи на те, що нова лінійка не пропонує по-справжньому революційних можливостей, пророблена компанією Intel робота гідна всіляких похвал. Виробник довів усі свої починання до ідеалу — провів повну інтеграцію всіх компонентів, поліпшив графічний чіп до прийнятного рівня, доробив кільцеву шину, переробив функції препроцесора, переглянув можливості авторозгону Turbo Boost, впровадив фіксований блок для обробки відео і так далі. У підсумку перед нами абсолютно нові процесори, які на голову випереджають попередні покоління з точки зору технічних характеристик.
Далі нам належить переконатися в тому, що реальна продуктивність нових моделей не відстає від того, що ми бачимо на папері.
У недалекому майбутньому в блогах DNS з’явиться тестування нового процесора в іграх і популярних програмах, огляд можливостей розгону з використанням повітряного охолодження, тест графічного чіпа проти бюджетних дискретних відеокарт. Не пропустіть.