Евгений Рудометов 
 

Значительная часть интеллектуальной собственности компании Intel «куется» в ее научно-технических лабораториях — Intel Labs. Возглавляет Intel Labs вице-президент корпорации Джастин Раттнер (Justin Rattner). Ее подразделения расположены по всему миру. В этих подразделениях работают граждане многих стран. Сотрудники не связаны жестким подчинением с высшим руководством корпорации. В настоящее время исследовательские лаборатории находятся в более чем десятке крупных стран, расположенных в разных частях мира. В этих лабораториях трудятся около тысячи сотрудников. Они занимаются широким спектром различных разработок.

Подробности их функционирования, а также полученные результаты по вполне понятным причинам обычно не афишируется. Действительно, интеллектуальная собственность сегодня стоит больших денег.

Однако недавно завеса таинственности все-таки была приоткрыта, и компания пригласила представителей российских СМИ ознакомиться с деятельностью своего санкт-петербургского исследовательского подразделения. В мероприятии приняли участие ряд руководителей компании Intel и работающие в лаборатории специалисты.

Олег Семенов, директор по исследованиям Intel Labs St. Petersburg, в своем выступлении рассказал об организации и основных направлениях исследований, а также он сообщил о некоторых полученных результатах.

Подразделение Intel Labs в России было образовано в 2003 году в Нижнем Новгороде, в 2005 году оно переехало в Санкт-Петербург. Лаборатория Intel в Санкт-Петербурге — это целенаправленное научное подразделение Intel. Целью ее деятельности является широкий спектр научно-исследовательских работ, питающих бизнес-подразделения корпорации Intel различными научно-техническими идеями, а в некоторых случаях — и рабочими образцами.

За время существования лаборатории в Санкт-Петербурге ее сотрудниками было выполнено большое количество разнообразных научно-технических работ. Основные направления исследований:

• Методы обработки и кодирования сигналов для беспроводной связи (802.11n, 802.16e, UWB, WUSB) и 10 Gbit Ethernet (802.3 ap/an);
• Архитектура и программные инструменты для множественного радио (Multi-Radio);
• Полный цикл разработки – от идеи до прототипа.

В рамках работ, осуществляемых лабораторией в Санкт-Петербурге:

• Разработка (Wi-Fi +Wi-Max) экспериментального чипа на основе разработанного решения “Multi-Radio”,
• Обработка, сжатие видео и передача по беспроводным каналам.

О других разработках Intel Labs St. Petersburg —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

При разработке ультрабуков создатели концепции настоятельно рекомендуют соблюдать следующие конструктивные и функциональные характеристики:

• толщина систем с экранами менее 14 дюймов — не более 18 мм,
• толщина систем с экранами более 14 дюймов — не более 21 мм,
• продолжительное время автономной работы — более 5 часов для систем с центральными процессорами Intel Core 2-го поколения (Sandy Bridge) и более 8 часов для систем с Intel Core 3-го поколения (Ivy Bridge),
• быстрый выход из режима сна — менее 7 секунд,
• присутствие скоростных портов USB 3.0 или Thunderbolt,
• использование встроенных систем эффективной защиты информации и самих ультрабуков.

В качестве же основы таких систем выступают специально разработанные для ультрамобильных решений энергоэкономичные модели процессоров Intel с низкими и ультранизкими уровнями энергопитания и с низкими уровнями тепловых пакетов (TDP).

Несмотря на эти особенности, данные элементы являются еще и относительно высокопроизводительными изделиями.

Для поддержки этих процессоров для ультрабуков разработаны сверхкомпактные платформы, основой которых послужили соответствующие чипсеты этого же производителя. Дополненные компактными вариантами компьютерных комплектующих, они обеспечивают широкий набор функциональных возможностей.  

Итак, мобильные системы, удовлетворяющие указанным выше требованиям, формируют новый класс сверхкомпактных ноутбуков, модели которых получили право именоваться «ультрабуками».

Здесь необходимо подчеркнуть, что «ультрабук» — это торговая марка, собственником которой является компания Intel. Используя этот факт, именно эта компания оценивает и сертифицирует соответствующие модели сверхкомпактных ноутбуков, созданных и выпущенных другими компаниями, предоставляя право именовать их ультрабуками.

Поддерживая концепцию Intel, связанную с объявлением и поддержкой нового класса ноутбуков, о выпуске собственных моделей сверхкомпактных, сверхлегких, высокопроизводительных ноутбуков — ультрабуков объявили все основные игроки сектора компактных мобильных компьютеров, имеющих соответствующий опыт в разработке, выпуске и обслуживании ноутбуков разного класса.

В следующей части  данной статьи рассмотрены некоторые проблемы и приведены оценки.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

В процессе развития компьютерных технологий крупнейшие компании IT-отрасли активно участвовали и продолжают участвовать во всех этапах разработки и выпуска перспективных решений. В результате их созидательной деятельности  увеличивается производительность и расширяются  функциональные возможности создаваемых устройств.

Нередко благодаря совместным усилиям появляются революционные технологии, которые коренным образом изменяют не только внутреннюю архитектуру изделий, но часто даже и сценарии их использования. Особенно это касается мобильных компьютерных систем, которые уже ряд лет обгоняют в своем развитии и выпуске изделия других секторов рынка IT.

В качестве иллюстрации достаточно вспомнить появление и последующее развитие Intel Centrino. Это существенно расширило коммуникационные возможности мобильных систем. Кроме того, технология Intel Centrino и созданные на ее основе системы способствовали развитию соответствующей инфраструктуры и даже всей отрасли IT, стимулируя работу ученых, инженеров, технологов разных стран.

Необходимо отметить, что это далеко не единственный случай влияния указанной компании на развитие отрасли. Можно найти еще много подобных примеров, среди которых и новые технологии, и новые компоненты, и рекомендуемые варианты решений, и даже готовые семплы.

А сравнительно недавно компания Intel выступила инициатором новой концепции развития сверхкомпактных ноутбуков. Эта концепция предусматривает максимальную унификацию решений и выполнение ряда требований к конструкции и функциональности мобильных компьютеров.

В частности, указанная концепция Intel предусматривает:

• использование легких цельнометаллических корпусов, что придает необходимую жесткость и прочность изделиям, а также улучшает температурные условия эксплуатации компьютерных комплектующих, 
• использование несъемных аккумуляторных батарей, что упрощает и облегчает всю конструкцию,
• применение для подсистем хранения данных накопителей SSD или гибридных накопителей,
• использование для связи скоростных вариантов Wi-Fi.

При этом настоятельно рекомендуется соблюдать следующие конструктивные и функциональные характеристики:

• толщина систем с экранами менее 14 дюймов — не более 18 мм,
• толщина систем с экранами более 14 дюймов — не более 21 мм,
• продолжительное время автономной работы — более 5 часов для систем с центральными процессорами Intel Core 2-го поколения (Sandy Bridge) и более 8 часов для систем с Intel Core 3-го поколения (Ivy Bridge),
• быстрый выход из режима сна — менее 7 секунд,
• присутствие скоростных портов USB 3.0 или Thunderbolt,
• использование эффективных систем защиты информации и самих ультрабуков.

В качестве же основы таких систем выступают специально разработанные для ультрамобильных решений высокопроизводительные процессоры Intel, поддержанные соответствующими чипсетами этого же производителя.     

Мобильные системы, удовлетворяющие указанным требованиям, формируют новый класс сверхкомпактных ноутбуков, модели которых получили право именоваться «ультрабуками» (от англ. ultrabook).

Согласно информации Intel, в настоящее время разрабатываются сотни моделей ультрабуков.

В следующей части  данной статьи приведены подробности, связанные с ультрабуком IdeaPad U300s, выпущенным на рынок компанией Lenovo.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Чипсет

Для поддержки своего энергоэкономичного процессора Intel Atom N270 компания Intel выпустила соответствующий чипсет Intel 945GSE Express (i945GSE).

Этот чипсет был ранее известен под кодовым названием Calistoga. Он является, по сути, упрощенным вариантом известного набора i945G, созданного за несколько лет до этого для настольных систем.

Указанный мобильный чипсет, как и его прототип, имеет встроенное графическое ядро Intel GMA950 c поддержкой аппаратного ускорения видео стандартов высокого разрешения. Однако по сравнению с i945G он отличается существенно более низким энергопотреблением.

Состоит чипсет i945GSE традиционно из двух микросхем: Graphics Memory Controller Hub и I/O Controller Hub.

Компонента Graphics Memory Controller Hub (GMCH), представленная микросхемой 82945GSE (QG82945GSE, 998 µFC-BGA, 27 x 27 mm), управляет основными традиционными подсистемами через соответствующие интерфейсы: процессора (FSB), оперативной памяти (System Memory Interface), графических средств (Graphics Interface) и второй компоненты чипсета через (Direct Media Interface).

Микросхема GMCH поддерживает тактовые частоты 133 и 166 МГц процессорной шины Front Side Bus (FSB), что обеспечивает скорость передачи данных по этой шине с частотами 533 и 667 МГц (QPB).

GMCH имеет одноканальный встроенный контроллер памяти DDR2 SDRAM 400/533 МГц (non-ECC). Оперативная память может быть представлена как модулями SODIMM, так и микросхемами памяти на материнской плате, а также их комбинацией. Максимальный объем — 2 Гбайт. Максимальная полоса частот — 4,2 Гбайт/с.

Интегрированные графические средства основаны на архитектуре GMA 950 и работают на частотах 166 МГц (Render Clock) и 200 МГц (Display Clock). Имеет встроенные средства аппаратного ускорения видео стандартов HD, включая форматы 720p и 1080i.

Вторая компонента I/O Controller Hub седьмой версии (ICH7-M) создана специально для мобильных систем. Она представлена микросхемой 82801GBM (NH82801GBM, 652 µ-BGA, 31 x 31 mm). Поддерживает традиционные интерфейсы и предусматривает подключение большого числа устройств, максимальное число которых может достигать: 2 SATA HDD (до 150 Мбайт/с), 1 PATA (IDE), 8 USB 2.0 (Hi-Speed, до 480 Мбит/с), 4 PCI Express х1 или 1 PCI Express х4, 6 PCI (32/33) и т. п. Поддерживает 10/100 LAN, LPC, Intel High Definition Audio и т. п.

Чипсет отличается очень низким энергопотреблением. Максимальное значение (TDP) соответствует уровню 9,3 Вт (6 Вт — TDP GMCH и 3,3 Вт — TDP ICH7-M).

Структура мобильного компьютера с чипсетом i945GSE представлена на Рис. 2.

Рис. 2.  Структура мобильного компьютера с чипсетом i945GSE 

В следующей части  данной статьи описан нетбук MSI Wind U100-005RU, созданный на основе описанных энергоэкономичных процессора и чепсета. 
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 8 
  

Рассматривая описанные выше архитектурные особенности платформы Montevino, необходимо отметить, что подобно всем предшественницам, данная платформа Centrino 2 (Intel Centrino 2) определяется тремя ключевыми компонентами.

Этими ключевыми компонентами являются:

• Процессор компании Intel,
• Чипсет компании Intel, 
• Сетевые контроллеры компании Intel.

По определению производителя этих компонентов и держателя бренда Centrino 2 это должны быть:

• Процессор Intel Core 2 Duo, выпущенный с применением 45-нанометровой производственной технологии,
• Набор микросхем Intel 45 Express, созданный для мобильных персональных компьютеров,
• Беспроводной сетевой адаптер Intel Wi-Fi Link серии 5000,
• Гигабитный сетевой адаптер Intel 82567.

В составе платформы Centrino 2 используются еще ряд дополнительных продуктов и функциональных возможностей, повышающих возможности мобильных компьютеров.

В качестве примера можно привести опциональный модуль Intel Turbo Memory емкостью 2 Гбайт.

Этот модуль обеспечивает:

• повышение производительности,
• ускорение загрузки,
• увеличение времени автономной работы.

Данный опциональный модуль позволяет повысить производительность системы и одновременно существенно сократить энергопотребление.

Переключение графического режима является очередная опциональной возможностью для ноутбуков на базе процессорной технологии Centrino 2. Данная опциональная возможность позволяет пользователям переключаться между энергоэкономичной встроенной графической системой и видеокартой на дискретных элементах.

Первая из них интегрирована в чипсет и обеспечивает длительное время автономной работы.

Вторая подсистема видеосредств, представленная дискретной видеокартой, обеспечивает более высокую производительность системной 3D-графики.

В результате такого выбора пользователи могут пользоваться преимуществами каждого из этих двух подходов.

В заключение следует отметить, что и на этой платформе прогресс, конечно, не остановился.

Следующая мобильная платформа — Calpella. Основа данной платформы — процессор микроархитектуры Nehalem. Остается добавить, что очередная мобильная платформа — это еще большая производительность для ноутбуков при обеспечении высокой энергоэкономичности основных компонентов, являющейся залогом длительной работы в автономном режиме. 
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4
  

Однако корпорация Intel не собиралась почивать на лаврах, и сравнительно быстро на свет появился еще более совершенный процессор — Intel Core 2 Duo, построенный на ядре Merom.

Этот процессор обладает не только большей производительностью и энергоэкономичностью по сравнению с предшественником, но и поддерживает 64-разрядные вычисления.

Платформа Napa — Napa Refresh (Рис. 5), по сути, осталась неизменной и сохранила бренд Intel Centrino (предполагалось использовать бренд Intel Centrino Duo для систем с двуядерными процессорами), в популяризацию которого корпорация Intel вложила несколько сот миллионов долларов США.

Рис. 5.  Основные параметры платформ Napa и Napa Refresh

Платформа Santa Rosa

Для поддержки новых процессоров в мае 2007 года вышла следующая — четвертая мобильная платформа с брендом Centrino. Эта платформа получила наименование Santa Rosa. Она вобрала в себя все достижения предыдущих разработок и позволила реализовать новые перспективные технологии.

Платформа Santa Rosa в момент своего появления была сразу ориентирована на  мобильный вариант двухъядерного Intel Core 2 Duo (Merom), поддержанный соответствующими мобильными чипсетами линейки i965, ранее известными как Crestline. Их основой стали, как и в предыдущем случае, соответствующие наборы для настольных систем с той же нумерацией.

Для мобильных решений были выпущены два чипсета, получившие наименования Mobile Intel GM965 Express Chipset (iGM965) и Mobile Intel PM965 Express Chipset (iPM965). Каждый из них представлен двумя компонентами. Первая представлена микросхемой GMCH или MCH, вторая – микросхемой ICH8M или ее расширенным вариантом ICH8M Enhanced (ICH8M-E).

Чипсет iGM965 имеет в своем составе компоненту GMCH со сравнительно мощным интегрированным графическим ядром Mobile Intel Graphics Media Accelerator X3100 (Intel GMA X31000). Архитектура этого ядра является развитием соответствующей разработки, использованной в наборе iGM965 для настольных систем и получившей наименование Intel Graphics Media Accelerator X3000 (Intel GMA X3000).

Остается отметить, что встроенные графические средства  Intel GMA X3100 обеспечивают без использования промежуточных графических контроллеров вывод видеоизображения либо на встроенную в состав ноутбука жидко-кристаллическую панель (ЖК, LCD), либо на внешний монитор.

Альтернативный чипсет iPM965 более прост по своей архитектуре и соответственно обладает меньшей ценой. Однако для работы со средствами отображения информации  он требует наличия внешнего графического адаптера, обеспечивающего необходимую подготовку выводимой видеоинформации. 

Подробности параметров платформы Santa Rosa приведены  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 6 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 7 
  

Несмотря на все достоинства уже созданных мобильных решений, корпорация Intel не собиралась почивать на лаврах. На смену ранее использованных процессоров появился еще более совершенный процессор — Intel Core 2 Duo, построенный на ядре Merom. Этот процессор получил еще большую производительность, энергоэкономичность и поддержку 64-разрядных вычислений. Это потребовало соответствующих изменений. Платформа Napa — Napa Refresh, по сути, осталась неизменной и сохранила бренд Intel Centrino, в популяризацию которого корпорация Intel вложила несколько сот миллионов долларов США.

В мае 2007 года вышла в свет мобильная платформа Santa Rosa, вобравшая в себя все достижения предыдущих разработок и позволившая реализовать новые перспективные технологии, включая следующее поколение Intel Centrino.

Данная платформа рассчитана на мобильный вариант двухъядерного  Intel Core 2 Duo (Merom), поддержанный соответствующими мобильными чипсетами линейки Intel 965 (i965), ранее известными как Crestline. Их основой стали, как и в предыдущем случае, соответствующие наборы для настольных систем с той же нумерацией. Для мобильных решений были выпущены два чипсета, получившие наименования Mobile Intel GM965 Express Chipset (iGM965) и Mobile Intel PM965 Express Chipset (iPM965). Каждый из них традиционно состоит из двух компонентов. Первая представлена микросхемой GMCH или MCH, вторая – микросхемой ICH8M или ее расширенным вариантом ICH8M Enhanced (ICH8M-E).

Чипсет iGM965 имеет в своем составе компоненту GMCH со сравнительно мощным интегрированным графическим ядром Mobile Intel Graphics Media Accelerator X3100 (Intel GMA X3100). Архитектура этого ядра является развитием соответствующей разработки, использованной в наборе iGM965 для настольных систем и получившей наименование Intel Graphics Media Accelerator X3000 (Intel GMA X3000). Остается отметить, что встроенные графические средства  Intel GMA X3100 обеспечивают без использования промежуточных графических контроллеров вывод высококачественного видеоизображения либо на встроенную в состав ноутбука жидко-кристаллическую панель (ЖК, LCD), либо на внешний монитор.

Альтернативный чипсет iPM965 более прост по своей архитектуре и соответственно обладает меньшей ценой. Однако для работы со средствами отображения информации  он требует наличия внешнего графического адаптера, обеспечивающего необходимую подготовку выводимой видеоинформации.

Значительной доработке подверглись и остальные компоненты системы, архитектура которой приведена на Рис. 6.

Рис. 6.  Архитектура мобильной системы, созданной на основе Santa Rosa

В результате проведенных модификаций мобильной платформы значительно улучшились технические параметры мобильной системы. Например, частота процессорной шины в платформе получила новое значение — 800 МГц, что на 20% больше предыдущего показателя 667 МГц. Это обеспечило существенный рост производительности процессоров Intel Core 2 Duo, а, следовательно, и всей мобильной компьютерной системы. Кстати, при большой загрузке одного из ядер процессора возможно десятипроцентное увеличение частоты его работы (технология Intel Dynamic Acceleration) при соблюдении общего теплового баланса  (TDP – Thermal Design Power) в допустимых пределах.

В следующей части  данной статьи рассмотрены основные характеристики платформы. 
    

>>    Часть 9  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 7 
  

Итак, процессоры Intel Core 3-го поколения даже в стандартных частотных режимах обеспечивают весьма высокие уровни производительности в настольных и мобильных системах в широком спектре задач.

Эти уровни существенно превышают аналогичные показатели процессоров Intel Core 2-го поколения. Об этом свидетельствуют приведенные результаты оценки производительности для новых моделей и их предшественников.  

На основе этих данных можно сделать вывод, что новые процессоры компании Intel действительно обладают очень высокими параметрами. Они обеспечивают очень высокие уровни производительности настольным и мобильным компьютерным системам, созданным на основе чипсетов седьмой серии.

Остается добавить, что согласно официальной информации, модели Inte Core 3-го поколения характеризуются полуторакратным превосходством над предшественниками с точки зрения соотношения производительности на ватт, что существенно снижает нагрузку на источники энергопитания.

Модели Intel Core 3-го поколения, как и модели Intel Core 2-го поколения, поддерживают два канала оперативной памяти DDR3, используют тот же самый процессорный разъем LGA1155, что и их предшественники.

Новые процессоры в большинстве случаев полностью совместимы с имеющимся парком материнских плат, однако возможно потребуется обновление кода BIOS. А это означает, что появление новых процессоров не означает обязательной смены платформы. Однако в новом, более совершенном окружении, основным элементом которых являются однокомпонентные чипсеты седьмой серии, старшим представителям которых является Intel Z77, процессоры Intel Core 3-го поколения наиболее полно раскрывают свои широкие потенциальные возможности.

>>    Часть 1  

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Оценивая особенности моделей Intel Core 3-го поколения, необходимо отметить, что все узлы реализованы на едином полупроводниковом кристалле. Для соединения основных элементов процессора, к которым относятся вычислительные ядра, высокоемкай L3-кэш, графические средства, используется специальная разработка — кольцевая шина, которая позволила существенно сократить количество внутрипроцессорных соединений, необходимых для маршрутизации сигналов.

В моделях Intel Core 3-го поколения используется улучшенная версия кольцевой шины Ring Bus.

Соответствующие изменения коснулись и встроенных видеосредств. В моделях Intel Core 3-го поколения они представлены двумя вариантами графических средств:

• Intel HD Graphics 4000, 
• Intel HD Graphics 2500.

У первого варианта насчитывается 16 исполнительных блоков, у второго — 6. Здесь целесообразно напомнить,что у Intel Core 2-го поколения Intel HD Graphics 3000 — 12, Intel HD Graphics 2000 — 2.

В дополнение к этому у новых моделей обеспечена поддержка DirectX 11 и OpenCL, что обеспечивает соответствующую совместимость и повышенную производительность во многих прикладных задачах, включая игры.

Как и у предшественников, в новинках используется аппаратное ускорение для декодирования видео. Это вместе с возросшими возможностями процессорных ядер обеспечивает высокую производительность в вычислительных и мультимедийных задачах. Максимальную производительность обеспечивают, конечно, старшие модели Intel Core i7.

Рис. 6.  Процессор Intel Core i7 в упаковке

А еще встроенный в модели Intel Core 3-го поколения контроллер интерфейса PCI Express получил поддержку третьей версии этой спецификации. Это означает дальнейшее существенное увеличение пропускной способности шины — до 8 гигатранзакций в секунду (8GT/s).

Конечно, это возможно только при использовании соответствующих карт расширения, поддерживающих спецификации PCI Express 3.0. 

Поддерживаемые новыми моделями процессоров Intel Core 3-го поколения шестнадцать линий PCI Express 3.0 могут дробиться на две или на три части, то есть конструкторами предусмотрены и рекомендуются следующие возможные варианты:

• 16х,
• 8x + 8x,
• 8x + 4x + 4x.

Что касается других нововведений, то среди них следует отметить еще внедрение нового подхода к управлению теповыделения, реализацию нового встроенного аппаратного генератора случайных чисел и защиту ОС от атак типа «повышение привилегий», поддержку более скоростной и низковольтовой памяти.

В следующей части  данной статьи — еще раз о параметрах и немного о чипсетах, а также о разгоне процессоров Intel Core 3-го поколения.
    

>>    Часть 6  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Оценивая все нововведения очередного этапа эволюции техпроцессов и микроархитектур, необходимо отметить, что кристалл четырехъядерных моделей новой разработки, реализующих все инновации Intel Core 3-го поколения, имеет площадь 160 кв. мм. Это на 35% меньше площади кристалла предшественника, относящегося ко втрому поколению Intel Core.

На практике данное обстоятельство, связанное со значительным уменьшением площади процессорного кристалла, означает существенное снижение себестоимости производства процессоров.

Это обеспечивается за счет увеличения числа полупроводниковых кристаллов, формируемых на исходной пластине.  

А это открывает возможность для компании либо увеличить уровень рентабельности, либо снизить цены конечных изделий.  

Кстати, одновременно с уменьшением площади процессорного кристалла у моделей Intel Core 3-го поколения стало еще и существенно больше транзиторов. Действительно, их теперь стало 1,4 млрд. против 995 млн. в старших моделях Intel Core 2-го поколения.

Рис. 5.  Кристалл четырехъядерного процессора Ivy Bridge

В новых процессорах, созданных на основе улучшенной микроархитектуры, по-прежнему по 32 Кбайт кэша инструкций и данных первого уровня (L1) вместе с 256 Кбайт кэша второго уровня (L2) у каждого ядра. Как и у предшественников, имеется еще и кэш третьего уровня (L3) очень большой емкости — Smart Cache, достигающий 8 Мбайт у старших моделей Intel Core 3-го поколения.

Конечно, как и у представителей 2-го поколения Intel Core, в новых моделях Intel Core 3-го поколения имеются все ставшие традиционными компоненты. К их числу относятся, например, цепи, оптимизирующие процессы кодирования и декодирования, цепи предсказания переходов и т.п., то есть все отработанные достижения микроархитектуры Intel Core 2-го поколения, включая все реализованные ранее наборы команд.

С целью обеспечения высоких уровней производительности обеспечена поддержка технологий Intel Turbo Boost 2.0.

Как и в предыдущих разработках, в случае загрузки не всех процессорных ядер данная технология обеспечивает автоматическое увеличение тактовой частоты работы тех из них, которые остаются активными.

При этом допускается кратковременное превышение установленного для процессоров предела теплообразования (TDP). Дело в том, что на практике процессор разогревается не сразу, и чтобы дойти из состояния покоя до ограничения теплового уровня, ему потребуется некоторое время. И в тех случаях, когда процессор работает в благоприятных температурных условиях, его энергопотреблению разрешается выходить за границу, задаваемую параметром TDP,  связанным с микроархитектурными и конструктивными особенностями процессоров.

И конечно, еще одним способом увеличения производительности является для ряда моделей поддержка технологии Intel Hyper-Threading.

Использование этой технологии, появившейся и отработанной еще в процессорах Intel Pentium 4, позволяет удвоить число одновременно обрабатываемых потоков, что в большинстве случаев воспринимается операционной системой как удвоение числа ядер с соответствующим увеличением производительности.

Таким образом, у четырехъядерных ЦП с Intel Hyper-Threading информация обрабатывается восемью потоками, что позволяет во многих случаях еще больше увеличить скорость обработки данных, а следовательно, и производительность всей компьютерной системы.

В следующей части  данной статьи — о встроенных видеосредствах и других особенностях процессоров Intel Core 3-го поколения.
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

В дальнейшем в процессе очередного этапа стратегии Tick-Tock компания Intel существенно переработала архитектуру процессорных ядер. В результате для настольных и мобильных систем были выпущены изделия с кодовым именем Sandy Bridge, созданные на основе новой, одноименной микроархитектуры и известные как процессоры Intel Core 2-го поколения (2-й генерации).

Но прогресс не стоит на месте, и компания Intel продолжила совершенствование данной разработки, внедрив согласно объявленным ранее планам стратегии Tick-Tock перспективную полупроводниковую технологию с масштабом 22 нм.

А как известно, каждый переход на очередной техпроцесс, обеспечивает уменьшение размеров полупроводниковых элементов.

Это традиционно сопровождается улучшением их частотных свойств, что позволяет создавать более производительные процессоры.

Кроме того, при сохранении числа транзисторов существенно уменьшается площадь полупроводникового кристалла и снижается себестоимость изготовления процессоров.

А при сохранении той же площади полупроводникового кристалла удается разместить на нем существенно больше транзисторов. Это позволяет конструкторам разрабатывать более сложные микроархитектурные решения и, соответственно, увеличивать возможности процессоров.

Однако, к сожалению, процесс уменьшения масшаба очень трудоемок и весьма затратен. Кроме того, он не может быть бесконечным из-за фундаментальных ограничений. Тем не менее, разработчикам уже ни один десяток лет удавалось успешно обходить препятствия и отодвигать границы невозможного. Очередная попытка была предпринята недавно при разработке очередного процессора, известного как Ivy Bridge.

Решая в очередной раз проблемы уменьшения литографического масшаба, обеспечивающего уменьшение размеров полупроводниковых элементов, инженеры Intel внедрили новую технологию. Она предусматривает использование нового типа транзисторов — 3-D Tri-Gate Transistor — транзисторов с трехмерной структурой затвора.

Рис. 2.  Структура транзистора с трехмерной структурой затвора

Новая топология транзисторов позволяет повысить плотность их размещения на полупроводниковом кристалле при обеспечении их высоких частотных и энергоэффективных параметров, что позволило в конечном счете расширить возможности процессоров.

Новые транзисторы с трехмерной структурой затвора, созданные на основе технологии 22 нм, способны обеспечить значительный  прирост производительности. По оценкам конструкторов Intel производительность возрастает на 37 процентов по сравнению с 32 нм аналогами, созданными по традиционной планарной технологической схеме.

Остается напомнить, что планарной технологической схеме уже несколько десятков лет и дальнейшее ее развитие становится все более сложной и затратной задачей. Новое же решение с использованием транзисторов с трехмерными затворами обеспечивает дальнейший прогресс в совершенствовании технологий и в реализации более совершенных процессорных микроархитектур. 

Некоторые подробности новейших процессоров, созданных на основе технологии 22 нм с использованием транзисторов с трехмерной структурой затвора, представлены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Конфигурация системы, используемой в тестировании:

• Материнская плата — Intel D975XBX (Чипсет i975X),
• Центральный процессор — Intel Core 2 Extreme X6800
  (техпроцесс — 65 нм, ядро — Conroe, количество ядер — 2,  тактовая частота ядер — 2,93 ГГц, кэш-память L2 — 4 Мбайт, частота процессорной шины — 1066 МГц),
• Видеоподсистема — Gigabyte GV-NX66L128DP,
• Накопитель на жестких магнитных дисках — Seagate ST31000340AS, 1 Тбайт,
• Оперативная память — Apacer 2×2 Гбайт, DDR2-677,
• Операционная система — Microsoft Windows 7.

В тестировании принимали участие следующие 2,5-дюймовые накопители на жестких магнитных дисках, относящиеся к семейству Momentus:

• Seagate Momentus 7200    модель ST9750420AS (750 Гбайт),
• Seagate Momentus 5400    модель ST9640320AS (640 Гбайт),
• Seagate Momentus 7200.4 модель ST9500420AS (500 Гбайт),
• Seagate Momentus 5400.6 модель ST9500325AS (500 Гбайт).

После подключения к разъемам системного блока компьютера указанные модели накопителей корректно определились операционной системой Microsoft Windows 7.

На рис. 4 приведена оценка емкости 2,5-дюймового HDD Momentus 7200 750 Гбайт (ST9750420AS).

Рис. 4.  Оценка емкости 2,5″ HDD Momentus 7200 750 Гбайт (ST9750420AS)

Здесь следует напомнить, что емкость накопителей, созданных на основе жестких магнитных дисках, традиционно, уже много лет, исчисляется в метрических единицах, то есть 1 Гбайт — это 1 000 000 000 байт.

Это несколько отличается от принятой в компьютерном программировании двоичной системы, где 1 Гбайт = 1024 Мбайт =  1024*1024 Кбайт = 1024*1024*1024 байт = 1 073 741 824 байт.

Как следует из оценки информационного объема 2,5-дюймового HDD Momentus 7200 750 Гбайт, выполненной операционной системой Microsoft Windows 7, его емкость в метрических единицах составила 750 153 728 000 байт.

Необходимо отметить, что данная численная оценка — 750 153 728 000 байт оказалось даже несколько больше объявленного производителем значения 750 000 000 000 байт, что соответствует 750 Гбайт в метрических единицах.

Однако в традиционных компьютерных единицах, основанных на основаниии 2, емкость этого накопителя на жестких магнитных дисках составила 698 Гбайт.

Оценка сравнительной производительности 2,5-дюймового HDD Momentus 7200 750 Гбайт, созданного и выпущенного компанией Seagate, относительно выбранных накопителей той же компании и того же форм-фактора приведена  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Конфигурация системы, используемой в тестировании:

• Материнская плата — Intel D975XBX (Чипсет i975X),
• Центральный процессор — Intel Core 2 Extreme X6800
  (Ядро — Conroe, Количество ядер — 2, Техпроцесс — 65 нм, Тактовая частота ядра — 2,93 ГГц, Кэш-память L2 — 4 Мбайт, Частота системной шины — 1066 МГц),
• Видеоподсистема — Gigabyte GV-NX66L128DP,
• Накопитель на жестких магнитных дисках — Seagate ST31000340AS, 1 Тбайт,
• Оперативная память — Apacer 2×2 Гбайт, DDR2-677,
• Операционная система — Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition.

В тестировании принимали участие следующие накопители на жестких магнитных дисках:

• Seagate Momentus 5400    модель ST9640320AS (640 Гбайт),
• Seagate Momentus 7200.4 модель ST9500420AS (500 Гбайт),
• Seagate Momentus 5400.6 модель ST9500325AS (500 Гбайт),
• Seagate Momentus 5400.3 модель ST9160821AS (160 Гбайт).

После подключения к разъемам системного блока компьютера указанные модели накопителей корректно и без каких-либо проблем определились операционной системой Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition.

На рис. 4 приведена оценка емкости 2,5″ HDD Momentus 5400 640 Гбайт (ST9640320AS).

Рис. 4.  Оценка емкости 2,5″ HDD Momentus 5400 640 Гбайт (ST9640320AS)

Результаты тестирования жестких дисков 640 Гбайт Seagate Momentus (Seagate 640, 5400), 500 Гбайт Seagate Momentus 5400.6 (Seagate 500 5400) и 160 Гбайт Seagate Momentus 5400.3 (Seagate 160 5400) с помощью тестового пакета WinBench 99 представлены в таблице 2 и на рис. 5. Данная таблица была дополнена результатами  тестирования накопителя Seagate Momentus 7200.4 модели ST9500420AS (500 Гбайт), диски которой вращаются со скоростью 7200 об/мин.

Таблица 2.  Результаты тестирования

Рис. 5.  Результаты тестирования HDD Seagate Momentus 640 Гбайт

В следующей части  данной статьи приведены некоторые выводы по результатам выполненного тестирования
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов
 

 >>    Часть 3 
  

Бюджетные модели

Материнские платы можно условно разделить на три группы: бюджетные, массовые и высокопроизводительные.

Бюджетные модели материнских плат сравнительно невысокой стоимости характеризуются меньшей производительностью и обладают меньшей функциональностью. Обычно они ориентированы на соответствующие недорогие процессоры: Intel Celeron и Pentium, а также AMD Sempron и Athlon 64. Такие платы создаются либо на младших моделях чипсетов, либо на чипсетах со встроенной графикой. В последнем варианте экономия достигается за счет отсутствия видеокарты. Такие материнские платы создаются, например, на чипсетах: Intel G45, G43, G33, G31, а также AMD 780G, 740G, 690G и т.п. Сюда же можно отнести модели плат с чипсетами NVIDIA nForce 630, nForce 730 и др.

В качестве примера плат для процессоров Intel можно привести: ASUS P5KPL-CM, Gigabyte GA-G31M-S2L, Intel DG31PR. Данные модели компактного форм-фактора (mATX) созданы под процессоры Intel на основе чипсета Intel G31. Каждая из них имеет встроенные графические средства, но допускает альтернативные конфигурации на основе видеокарт в слоте PCI Express x16; память — DDR2 (два слота, до 4 Гбайт); аудио — 6 каналов (5.1); сеть — Gigabit Ethernet; USB — 8 портов. Для процессоров Intel в этом сегменте есть компактные платы и с более мощной графикой Intel GMA X4500, реализованной в чипсете Intel G45: ASUS P5Q-VM, Gigabyte GA-EG45M-DS2H-SI, Intel DG45ID.

Как варианты недорогих, компактных плат для процессоров AMD можно привести модели: ASUS M2N68AM (чипсет nForce 630a), Gigabyte GA-MA74GM-S2 (чипсет AMD 740G), Gigabyte GA-MA78GM-S2H (чипсет AMD 780G).

А вот материнские платы с чипсетом AMD 790GХ хотя и имеют интегрированную графику могут претендовать на высокопроизводительный сектор. Связано это с тем, что такие платы  поддерживают режим одновременной работы встроенных и внешних графических средств.

Массовые модели

Массовые модели материнских плат, ориентированные на процессоры Intel, созданы на чипсетах Intel P45, P43, P35, P31. А конкурирующие модели с процессорами AMD — это платы с чипсетами AMD 770.

В качестве примера плат для процессоров Intel можно привести: ASUS P5QL SE, GA-EP43-S3L, Intel DP43TF. Данные модели форм-фактора ATX созданы под процессоры Intel Core 2 Duo/Quad на основе чипсета Intel P43; память — DDR2 (4 слота, до 8 Гбайт); аудио — 6 каналов (5.1); сеть — Gigabit Ethernet; USB — 12 портов (у Intel — 2 порта IEEE1394). Формально чипсет Intel P43 не поддерживает работу двух видеокарт, но конструкторы Gigabyte в ряде моделей реализовали эту возможность, например, в модели Gigabyte GA-EP43-DS3.

Компьютеры пониженной стоимости создаются на основе моделей материнских плат с чипсетами Intel P31 и P35, а более производительные и функционально насыщенные — на платах с Intel P45.

Что же касается процессоров AMD, для них в качестве примера материнской платы, созданной на чипсете AMD 770, можно привести модель Gigabyte GA-MA770-UD3 c поддержкой DDR2, RAID,  аудио 7.1, Gigabit Ethernet, 12 USB, 2 IEEE1394 и т.п.

Высокопроизводительные модели

Высокопроизводительные матенинские платы — это модели, ориентированные на компьютеры, способные решать самые сложные задачи, включая динамичные игры с высокой степенью реалистичности выводимого изображения.

К ним относятся модели, рассчитанные на процессоры Intel Core i7 (разъем LGA 1366), например, ASUS Rampage II Extreme, Gigabyte GA-EX58-UD5, Intel DX58SO. Эти платы созданы на основе чипсета Intel X58, память — DDR3 (три канала), видео — до трех видеокарт у плат ASUS/Gigabyte и двух — у Intel, поддержка технологий SLI, RAID, Gigabit Ethernet (у Gigabyte — 2 контроллера). Все платы поддерживают восьмиканальный звук (7.1) и имеют более 10 портов USB и по два — IEEE1394. У платы Intel отсутствуют разъемы PS/2, поэтому с ней используются клавиатура и мышь, подключаемые через USB.

К линейке высокопроизводительных изделей относятся и платы с чипсетами Intel X48 и X38, ориентированные на процессоры Intel Core 2 Quad (4 ядра) и Core 2 Duo (2 ядра).

В сегменте высокопроизводительных материнских платах, конечно, имеются соответствующие модели и для процессоров AMD, старшие представители которых  представлены моделями Phenom X3/X4 (разъемы AM2+). Это, например, ASUS M3A32-MVP Deluxe/WiFi-AP, Gigabyte GA-MA790X-DS4 и другие. Эти платы созданы на основе чипсетов AMD седьмой серии: первая — AMD 790FX (NB) + SB600 (SB), вторая — AMD 790X (NB) +  SB600 (SB). Платы поддерживают: память — DDR2 (два канала), видео — до двух видеокарт, поддержка технологий ATI CrossFire, RAID, Gigabit Ethernet, восьмиканальный звук (7.1), 10 портов USB, порты  IEEE1394 (ASUS — 2, Gigabyte — 3).

Кстати, в категорию высокопроизводительных изделий благодаря поддержке технологии NVIDIA SLI претендуют платы с чипсетами NVIDIA nForce 790i для процессоров Intel и платы с NVIDIA nForce 780a — для процессоров AMD.     

Заключение

Оценивая особенности материнских плат перечисленных сегментов, нужно отметить, что разделяющие их границы условны и зависят как от архитектуры и дизайна материнских плат, так и от остальных компонентов компьютера. Более того, после выхода новых процессоров, поддерживающих их чипсетов и созданных на их основе системных плат границы сегментов смещаются в сторону роста производительности и увеличения функциональных возможностей.

В статье были использованы материалы книги: Рудометов Е.А. «Современное железо: настольные, мобильные и встраиваемые компьютеры» – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 464с.
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов
 

  >>    Часть 4 
  

Производительность Gigabyte GA-EP45-EXTREME

Конфигурация систем, используемых в тестировании:

• Материнская плата — Gigabyte GA-EP45-EXTREME (Чипсет iP45),
• Процессоры —
  Intel Core 2 Duo E7300    (2 ядра, 2,66 ГГц,   3 Мбайт L2, 1066 МГц FSB),
  Intel Core 2 Duo E8300    (2 ядра, 2,83 ГГц,   6 Мбайт L2, 1333 МГц FSB),
  Intel Core 2 Quad Q9650 (4 ядра, 3,00 ГГц, 12 Мбайт L2, 1333 МГц FSB),
• Видеоподсистема — Gigabyte GV-NX66L128DP,
• Накопитель на жестких магнитных дисках — Seagate 31000340AS, 1 Тбайт
• Оперативная память — 2×1 Гбайт, DDR2-677,
• Операционная система — Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition.

Результаты выполнения тестов 3Dmark05 и 3Dmark06 с процессором Intel Core 2 Duo E8300 (E8300) приведены в Таблице 3.

Результаты выполнения тестов  PCMark05, SiSoft Sandra, PCMark04  с процессорами Intel Core 2 Duo E7300 (E7300), Intel Core 2 Duo E8300 (E8300) и Intel Core 2 Quad Q9650 (Q9650) представлены в  Таблице 4, Таблице 5, Таблице 6.

Таблица 3.  Результаты тестов 3Dmark05 и 3Dmark06

Таблица 4.  Результаты тестов PCMark05

Таблица 5.  Результаты тестов SiSoft Sandra (2004.7.9.129)

Таблица 6.  Результаты тестов PCMark04

Как следует из приведенных результатов тестирования, материнская плата Gigabyte GA-EP45-EXTREME, продемонстрировала высокую производительность со всеми использованными процессорами. При этом компьютерная системы с более мощными процессорами, как и следовало ожидать, показывала  более выдающиеся результаты. И конечно, в режимах разгона производительность существенно повышалась.

В заключение, материнскую плату Gigabyte GA-EP45-EXTREME можно рекомендовать тем пользователям, которые  конструируют мощную и бесшумную систему.  

Материнская плата GA-EP45-EXTREME была предоставлена московским офисом компании Gigabyte

В статье были использованы материалы книги: Рудометов Е.А. «Современное железо: настольные, мобильные и встраиваемые компьютеры» – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 464с
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов
 

Компания Gigabyte, как и все ведущие производители материнских плат, выпустила обширную линейку моделей, основанных на чипсетах Intel 4x. К их числу относится материнская плата Gigabyte GA-EP45-EXTREME, впервые продемонстрированная на Computex  в Тайбэе (Тайвань) и созданная на основе чипсета Intel P45.

Чипсет Intel P45

Чипсет Intel P45 Express Chipset (iP45) поддерживает процессоры Intel, подключаемые через разъем LGA 775 и работающие с традиционной шиной FSB типа QPB (Quad-Pumped Bus). В число этих процессоров входят Intel Core 2 Duo и Intel Core 2 Quard.

Комплект iP45 (Рис. 1) состоит из двух микросхем: Memory Controller Hub (MCH) и I/O Controller Hub 10 (ICH10).

Рис. 1. Структура компьютера с чипсетом Intel P45

Компонента MCH содержит контроллеры, управляющие системной шиной, двухканальной оперативной памятью, графической подсистемой и средствами связи с микросхемой ввода/вывода ICH.

Контроллер процессорной шины поддерживает шину с тактовой частотой 200/266/333 МГц, что обеспечивает передачу данных на частотах 800/1066/1333 МГц.

Внешние видеосредства подключаются посредством интерфейса PCI Express 2.0 x16. Имеется возможность разделить линии интерфейса на две части  с половинной скоростью, что с учетом вдвое увеличенной скорости второго поколения стандарта PCI-E равносильно двум интерфейсам PCI Express 1.1 x16.

Контроллер памяти чипсета iP45 предусматривают поддержку двух- и одноканального режимов работы памяти. С контроллером памяти возможны конфигурации с модулями памяти DDR2 SDRAM (без ECC) с частотой 667/800 МГц или DDR3 SDRAM (без ECC) с частотой 800/1066 МГц. Максимальный объем оперативной памяти составляет 16/8 Гбайт (DDR2/DDR3), количество модулей — до 4.

Управление периферийными устройствами компьютера осуществляет  микросхема ICH девятой версии — ICH9 с поддержкой интерфейсов SATA I, USB, PCI и др.

В качестве альтернативы ICH10 может использоваться микросхема ICH10 RAID — ICH10R.

Комплект GA-EP45-EXTREME

В  состав комплекта Gigabyte GA-EP45-EXTREME (Рис. 2) входят:  картонная коробка; материнская плата GA-EP45-EXTREME; модуль Hybrid Silent-Pipe; кабели IDE, Floppy, SATA; брекеты, защитная панель ввода/вывода, документация, CD.

Рис. 2. Комплект Gigabyte GA-EP45-EXTREME

Внешний, традиционный вид материнской платы Gigabyte GA-EP45-EXTREME и ее внешних портов, а также основные параметры приведены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 7 
  

Итак, производительность процессоров, созданных на основе микроархитектуры Nehalem, была оценена с помощью программных тестов.

Ниже представлены результаты тестирования старшей модели Intel Core i7, выполненного на техническом семинаре IDF (Intel Developer Forum) в Сан-Франциско.
  

Основой тестового стенда послужила тестовая система, в состав которой входили следующие компьютерные компоненты: 

• материнская плата Intel DX58SO (ATX, iX58, 4xDDR3, SATA II RAID, 2xPCI-E, 1Гбит LAN, IEEE1394a, USB2.0 и т. п.),
• процессор Intel Core 2 Extreme QX9770,
• процессор Intel Core i7 965 Extreme Edition. 

   
На Рис. 11 представлены результаты оценки влияния технологии многопоточности SMT, реализованной в Intel Core i7, на производительность процессора.

Рис. 11. Влияние технологии многопоточности SMT на производительность

     
На Рис. 12 приведены результаты выполнеия стандартных тестов, учитывающих особенности стандартных прикладных программ, а также ряда популярных игр. В тестах участвовали старшие четырехъядерные модели Intel Core i7 и Intel Core 2.

Рис. 12. Результаты выполнения тестов, учитывающие особенности ряда прикладных программ

   
В заключение следует добавить, что соответствующие модели, созданные для мобильных решений, – это вторая половина 2009 г.

В соответствии с концепцией «Tick-Tock» примерно через год после появления первых представителей микроархитектуры Nehalem, созданных по технологии 45 нм, осуществляется перевод моделей Intel Core i7 (микроархитектура Nehalem) на технологию 32 нм.

Через год после этого существенно меняется микроархитектура, и появляются новый процессор (Sandy Bridge), созданный по технологии 32 нм.  

Еще через год настает очередь нового процессора, уже созданного по технологии 22 нм,  и  т. д.

>>    Часть 1  

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

Итак, первыми представителями процессоров с микроархитектурой Nehalem стали модели с четырьмя физическими ядрами, выполненными по технологии 45 нм (Рис. 9). Данные модели имеют в своем составе 731 млн. транзисторов, распределенных на 263 кв. мм полупроводникового кристалла.

Рис. 9. Процессоры Intel Core 2 Quad и Intel Core i7

Внутренняя микроархитектура Intel Core i7 получила ряд перспективных нововведений.

Среди них прежде всего необходимо отметить интегрированный в процессор контроллер памяти, а также новую процессорную шину.

Интегрированный контроллер памяти за счет значительного сокращения расстояния между процессором и подсистемой памяти позволяет повысить частоты и уменьшить задержки, связанные с передачей информации.

Для первых процессоров Intel Core i7 предусмотрено три канала памяти, каждый из которых может работать с двумя модулями памяти DDR3 SDRAM. Это позволяет резко повысить по сравнению с предшествующими решениями скорость передачи данных между процессором и подсистемой памяти. За счет этого увеличивается производительность  всего компьютера.

Существенный рост производительности обеспечивает и новая процессорная шина. Эта шина, имеющая топологию точка-точка, получила наименование Quick Path Interconnects (QPI). Она связывает процессор с остальными компонентами компьютерной системы через чипсет.

Подверглись ряду изменений и другие элементы внутренней структуры ядер.

Так, например, в Intel Core i7 в добавление к традиционным кэш-памяти первого (L1) и второго (L2) уровней появилась еще и кэш-пямять третьего уровня (L3). Новая кэш-память объединяет ядра между собой. В отличие от кэш-памяти второго уровня объемом 4х256 Кбайт, она является разделяемой и имеет объем 8 Мбайт. Такое решение обеспечивает оптимальное перераспределение информационных потоков и ускоренный доступ к данным, особенно это касается многоядерных моделей.

Оценивая достоинства новой микроархитектуры, нельзя оставить без внимания и технологию многопоточного выполнения. Известная ранее как Hyper-Threading и опробованная в Intel Pentium 4, в Intel Core i7 она получила наименование SMT (Simultaneous Multi-Threading). Этот аналог Hyper-Threading позволяет одновременно исполнять два потока на каждом  физическом ядре. Это означает, что четырехъядерные Intel Core i7 работают как восьмиядерные. Таким образом, приложения, оптимизированные для многопоточного выполнения, работают еще быстрее.

Из дополнительных нововведений необходимо отметить реализацию автоматической настройки внутренних цепей Intel Core i7 на одноядерное или многоядерное исполнение приложений. Это достигнуто благодаря наличию в ядрах ЦП Intel Core i7 специального режима, получившего наименование «Турбо Bust». В случае загрузки не всех физических ядер частота работы активных ядер автоматически увеличивается. При этом осуществляется автоматический контроль значений температуры ядер, а теплообразование поддерживается в пределах допустимого максимального тепловыделения (TDP).

Еще одним нововведением является поддержка новых команд SSE4.2, обеспечивающих не только поддержку потоковой обработки команд и данных, но и ряда дополнительных операций, ориентированных на выполнение прикладных задач. Необходимо отметить, что дополнительной оптимизации подвергся механизм предсказания переходов, повышена скорость работы подсистемы кэш-памяти, ускорена работа арифметико-логических цепей, и за счет отключения незадействаванных узлов понижено энергопотребление и меньшено теплообразование.

В следующей части данной статьи рассмотрены необходимые для процессоров микроархитектуры Intel Core (Nehalem) изменения компьютерной инфраструктуры.
    

>>    Часть 7  
    

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Оценивая приведенные изделия интенсивного процессорстроения, следует отметить, что долгое время одним из факторов увеличения производительности процессоров был рост тактовых частот.

Более того, тактовая частота ядра была основным параметром, фигурировавшем в маркетинговой и рекламной политике всех компаний, которые занимались конструированием и выпуском процессоров.

Этот параметр был простым и понятным как для инженеров, так и для потенциальных пользователей, “голосовавших” своими кошельками за более высокочастотные, а следовательно, и более мощные модели процессоров.

Отвечая на потребности рынка, производители процессоров выпускали модели со все более высокими тактовыми частотами.     

Однако данный рост сопровождалось соответствующим ростом теплообразования, уровень которого в ряде настольных моделей стал приближаться к 150 Вт и рисковал превысить даже этот весьма высокий уровень.

В поисках альтернативных путей дальнейшей эволюции конструкторы создали могоядерные архитектуры чипов.

Как результат данного подхода в мае 2005 г. дебютировал первый массовый двухъядерный процессор Intel.

Этим первым двухъядерным представителем стал процессор Intel Pentium D, созданный на основе микроархитектуры Netburst. Он содержал 230 миллионов транзисторов и выпускавшийся по самой передовой на то время 90-нанометровой производственной технологии.

Но длительно доминировавшая архитектура Netburst постепенно перестала удовлетворять конструкторов даже в двухъядерном варианте. 

В дальнейшем Intel Pentium D сменил более призводительный двухъядерный процессор Intel Core 2 Duo. Выпущенный в июле 2006 года этот процессор, содержал более 290 миллионов транзисторов. Его кристалл был создан с использованием 65-нанометровой производственной технологии.

Улучшенной модификацией данной разработки стал процессор с кодовым именем Penryn, представляющий эволюционный шаг в развитии микроархитетуры Intel Core и предназначенной для сегментов рынка настольных, мобильных и корпоративных систем.

Его варианты, выпущенные по 45-нанометровой технологии, содержат два или четыре ядра, объединенные в одном корпусе. Соответсвующие модели для настольных систем получили наименование Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Quad.

Однако прогресс не стоит на месте и компания Intel объявила о выпуске новых процессоров. Но об этом чуть ниже. А а здесь самое время напомнить еще об одной инициативе крупнейшего производителя процессоров, которым уже много лет является компания Intel. 

Как известно, несколько лет назад эта компания представила свою концепцию регулярного обновления полупроводниковых технологий и процессорных микроархитектур. Эта концепция получила наименование «Tick-Tock».

Согласно этой концепции каждая новая микроархитектура перед запуском в массовое производство отрабатывается сначала на текущем техпроцессе, а потом уже новый техпроцесс отлаживается на уже зрелой микроархитектуре процессорных ядер.

Период цикла обновления (и для техпроцессов, и для микроархитектур) в настоящее время и в течение ближайших лет компанией Intel определен в два года (Рис. 8).

Рис. 8. Обновление полупроводниковых технологий и процессорных архитектур

Именно в соответствии с этой стратегией в 2007 году компания Intel представила разработку с кодовым наименованием Penryn.

Однако несмотря на доказанное на практике совершенство данных процессоров, конструкторы понимали, что внутренняя микроархитектура их ядер (Intel Core Microarchitecture) уже практически исчерпала ресурс дальнейшего роста производительности.

В результате, как и было запланировано в концепции «Tick-Tock», компания Intel решила существенно модифицировать микроархитектуру процессорных ядер.

На основе проделанной работы компания Intel решила выпустить новые изделия. Известные как Nehalem, они получили официальное наименование Intel Core i7.

В следующей части данной статьи приведены некоторые детали микроархитектуры моделей Intel Core i7.
    

>>    Часть 6  

Евгений Рудометов,
Александр Калигин 
 

 >>    Часть 2 
  

В качестве аппаратного обеспечения, используемого геймерами —  участниками серии игр Intel Challenge Cup 2008 года, выступают сверхскоростные «дуэльные пистолеты» от компании Acer и настольные игровые ПК Acer Aspire M5630.

Старшая конфигурация компьютера Acer Aspire M5630 оснащается четырехъядерным процессором Intel Core 2 Quad Q6600 и 4 Гбайт оперативной памяти, благодаря чему демонстрирует высокую производительность при решении широкого диапазона задач. Система использует одну из самых мощных видеокарт — NVIDIA GeForce 8800GT с 512 Мбайт выделенной памяти стандарта DDR3, а также физический ускоритель Ageya PhysX. Данные средства существенно повышают производительность в графических приложениях и обеспечивают максимальную реалистичность в 3D-играх.

Здесь следует отметить, что в рамках Aspire M5630 существует альтернативная конфигурация, предусматривающая использование четырех- или двухъядерного процессора Intel и видеокарты ATI Radeon 2600 Pro.   

В качестве дополнительного оборудования с Aspire M5630 на Intel Challenge Cup 2008 года задействованы широкоформатные мониторы Acer с временем отклика 2 мс и диагональю экрана 19 дюймов.

В дополнение к настольным системам компания Acer представила и соответствующие игровые ноутбуки Aspire 7720G и Aspire 5920G, созданные на основе высокопроизводительных элементов Intel.

Оценивая достоинства указанных изделий, необходимо отметить, что вклад Intel в игровые системы не ограничивается выпуском высокопроизводительных процессоров и чипсетов. Многочисленным поклонникам продукции Intel хорошо известны высокопроизводительные платформы. В качестве примера можно привести платформу Skulltrail. Она включает в себя два четырехъядерных процессора Intel Core 2 Extreme QX9775 (технология – 45 нм, частота – 3,2 ГГц, кэш-память L2 каждого процессора – 12 Мбайт, процессорная шина – 1600 МГц). Процессоры устанавливаются в плату Intel D5400XS, содержащую 4 слота PCI Express x16 с поддержкой четырех графических адаптеров. Эта плата может быть нести на себе до 8 Гбайт оперативной памяти FB-DIMM 800. Плата снабжена шестью портами SATA, одним IDE, шестью портами USB, одним Firewire, двумя eSATA, разъемом гигабитного Ethernet, а также цифровыми и аналоговыми входами/выходами. Плата сертифицированна по стандарту Dolby Home Theater 7.1.

Остается отметить, что техническим партнером выставочных матчей Intel Challenge Cup выступает также и компания NVIDIA.

Первый киберматч указанной серии сезона 2008 г. прошел в Волгограде, следующий — в нашем городе. Матч с призовым фондом около 125 тыс. руб. между чемпионом России — командой Virtus.pro и ведущей финской командой Team Roccat состоялся в кинотеатре «Кронверк Синема» и собрал более 700 человек в зале. Еще свыше 3000 человек наблюдали за ходом игры по Интернету с помощью Rambler Vision.

Рис. 3. Участники игрового турнира

В напряженной борьбе в трех раундах победу одержали россияне. Поединок между капитанами команд, проведенном на ноутбуках Acer, победа также была на стороне представителя России. Это, конечно, важное достижение, но на этом серия Intel Challenge Cup 2008 года не закончилась. До конца года шоу-матчи в рамках серии Intel Challenge Cup состоятся в Перми (май), Иркутске и Красноярске (октябрь), Краснодаре (ноябрь). А финальная встреча в рамках кубка состоится в декабре в столице.

В заключение остается отметить, что компания Intel не отступит от своей традиции: посетителей Intel Challenge Cup ожидают соревнования сильнейших российских и зарубежных команд.
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Оценивая преимущества новой архитектуры, необходимо отметить, что Intel Core i7 требуют другого окружения. Это означает, что при переходе на новые ЦП потребуется смена ряда комплектующих.

Прежде всего это касается выбора новой материнской платы. И это связано не только с новым процессорным разъемом LGA1336 и с соответствующим процессорным кулером с иной конструкцией крепления. Добавились и новые требования на электропитание ЦП, что потребовало соответствующих изменений в материнской плате. Здесь необходимо вспомнить и о подсистеме оперативной памяти. Необходимо напомнить о том, что в ЦП Intel Core i7 используются исключительно модули DDR3 SDRAM, что открывает начало к отказу от DDR2 SDRAM, по крайнем мере, пока в мощных компьютерах.

Для поддержки новых процессоров компания Intel выпустила соответствующий набор микросхем системной логики (чипсет) — Intel X58 Express Chipset. На основе этого чипсета компания Intel, а также все основные производители выпустили материнские платы, поддерживающие ЦП Intel Core i7. В качестве примера можно привести материнскую плату Intel DX58SO (ATX, iX58, 4xDDR3, SATA II RAID, 2xPCI-E х16, 1Гбит LAN, IEEE1394a, USB2.0 и т. п.). Внешний вид этой платы представлен на Рис. 5

Рис. 5. Материнская плата Intel DX58SO

Что же касается реальных уровней производительности, то это, как всегда, оценивается с помощью тестов. Ниже представлены результаты тестирования старшей модели Intel Core i7 на техническом семинаре IDF (Intel Developer Forum) в Сан-Франциско.

На Рис. 6 представлены результаты оценки влияния технологии многопоточности SMT, реализованной в Intel Core i7, на производительность процессора.

Рис. 6. Влияние технологии многопоточности SMT на производительность

На Рис. 7 приведены результаты выполнеия стандартных тестов, учитывающих особенности стандартных прикладных программ, а также ряда популярных игр. В тестах участвовали старшие четырехъядерные модели Intel Core i7 и Intel Core 2

Рис. 7. Результаты выполнения тестов, учитывающие особенности ряда прикладных программ

На основании приведенных результатов, необходимо отметить, что новые процессоры обладают более высокой производительностью по сравнению со своими предшественниками.

В статье были использованы материалы IDF. 

В статье были использованы материалы книги: Рудометов Е.А. «Современное железо: настольные, мобильные и встраиваемые компьютеры» – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 464с.
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

Согласно концепции «Tick-Tock» каждая микроархитектура перед запуском в массовое производство отрабатывается сначала на текущем техпроцессе, а потом уже новый техпроцесс отлаживается на уже зрелой микроархитектуре процессорных ядер.

Обновление микроархитектур и полупроводниковых технологических процессор уже длительное время с завидной регулярностью через примерно равные промежутки времени.

Период цикла в настоящее время и в течение ближайших лет компанией Intel определен в два года.

Рис. 1. Обновление полупроводниковых технологий и процессорных архитектур

В соответствии с данной концепцией компания Intel существенно модифицировала микроархитектуру процессорных ядер. На основе проделанной работы компания Intel выпустила процессоры, ранее известные как Nehalem. Они получили официальное наименование Intel Core i7 (Рис. 2).

Рис. 2. Процессоры Intel Core 2 и Intel Core i7

Внутренняя микроархитектура Intel Core i7 получила ряд перспективных нововведений. Среди них прежде всего необходимо отметить интегрированный в процессор контроллер памяти, а также новую процессорную шину.

Интегрированный контроллер позволил увеличить скорость передачи данных. Более того, для старших моделей Intel Core i7 предусмотрено три канала памяти, каждый из которых может работать с двумя модулями памяти DDR3 SDRAM.

Существенный рост производительности обеспечивает и новая процессорная шина. Эта шина, имеющая топологию точка-точка, получила наименование Quick Path Interconnects (QPI). Она связывает процессор с остальными компонентами компьютерной системы через чипсет. А еще эта шина позволяет улучшить передачу данных между несколькими ЦП в многопроцессорных системах.

В следующей части данной статьи рассмотрены другие особенности микроархитектуры Intel Core (Nehalem).
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Развивая перспективные направления процессоростроения, компания Intel не оставляет без внимания и традиционные разработки.

Так, например, в рамках Форума IDF были представлены новые мобильные процессоры под анонсированную месяцем ранее платформу Centrino 2 (Montevina).

На Форуме был продемонстрирован первый в индустрии четырёхъядерный мобильный процессор. Им стал Intel Core 2 Extreme QX9300 со свободным множителем и тактовой частотой 2,53 ГГц. Уровень TDP новинки составил всего 45 Вт, объём кэш-памяти второго уровня – 12 Мбайт (2х6 МБ), частота шины – 1066 МГц.

А еще были представлены миниатюрные процессоры малого форм-фактора и поддерживающие их мобильный чипсет Intel GS45 Express Chipset.

Не остались на Форуме без внимания и процессоры линейки Intel Atom, спрос на которые  превзошел все ожидания производителя. Как было объявлено, до конца года компания Intel выпустит 20 млн. этих процессоров, ориентированных на системы бюджетного сектора.

Среди таких систем следует отметить как многочисленные модели дешевых настольных компьютеров, так и недорогих субноутбуков, получивших наименование, раскрывающее их основное назначение: нетбуки. Популярность этого типа мобильных компьютеров быстро увеличивается и, как ожидается, будет расти и дальше (Рис. 5).

Рис. 5. Динамика роста компьютерного сектора

На мероприятиях IDF специалисты Intel сообщили, что следующее поколение процессоров Atom будет выпущено в 3 квартале 2009 года. Среди ряда инноваций упоминались встроенное графическое ядро и контроллеры памяти.

Сегодня лидером является память DDR3, но отрасль уже готовится к следующему поколению, представленному модулями DDR4. Согласно планам комитета JEDEC архитектура следующего поколеня памяти, представленной модулями DDR4 SDRAM, будет утверждена еще до конца текущего года.

Не оставлены без внимания и энергонезависимая память: среди перспективных планов компания Intel заявила о намерении выпустить накопители SSD.

В дополнение к новейшим элементам на Форуме значительное вимание было уделено и элемнтам  периферийных интерфейсов. Так например, на Форуме Intel был продемонстрирован прототип будущего интерфейса Serial ATA ревизии 3.0 со скоростью 6 Гбит/с. Как ожидается, соответствующие изделия появятся уже к концу 2009 года, а массовое внедрение запланировано на 2010 год. 

Развивая концепцию USB компания Intel обнародовала очередую редакцию спецификаций нового поколения шины USB – USB 3.0, получившую наименование SuperSpeed USB и имеющую пиковую скорость 600 Мбит/с.

Не забыты и беспроводные средства связи, например WMAXi. Отмечено, что Новые сети WiMAX 4G развертываемые во всем мире, будут соединять огромное количество мобильных платформ и устройств, разработку которых активно ведет компания Intel cовместно с другими компаниями.

Вот только небольшой перечень ряда разработок, представленных на IDF в Сан-Франциско. Более подробно эти и другие темы будут рассмотрены в следующих статьях.
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Как реализация всех указанных технологий, были представлены несколько представителей четырех- и двухъядерных процессоров, созданных на основе улучшенной архитектуры Intel Core и выполненных по технологическому процессу 45 нм. 

Основные параметры ряда четыререх- и двухъядерных моделей, ориентированных на рынок настольных систем, приведены в Таблице 1.

Таблица 1. 4- и 2-ядерные 45 нм модели процессоров

Приведенные в таблице 1 представители процессорного семейства обладают повышенным ресурсом для наращивания частот для ядра и шины. Это позволяет создавать более производительные модели процессоров. При этом 45 нм чипы отличаются от своих предшественников высокой энергоэкономичностью, что открывает возможности для конструирования высокопроизводительных, но малошумных систем.

Что же касается областей применения многоядерных систем, то ими могут и традиционные офисные приложения, и задачи, связанные с глобальной сетью, и обработка аудио и видеоинформации, и, конечно, различные игры. Однако в наибольшей степени преимущества многоядерных процессоров проявляются при одновременном выполнении большого количества программ, а также приложений, специально спроектированных для многопоточного выполнения. К слову сказать, число таких приложений стремительно увеличивается.

Необходимо отметить, что в соответствии с планами Intel в дальнейшем, в конце 2008 года, были представлены процессоры следующей микроархитектуры ядра. В новых моделяхв едином процессорном корпусе вместе с ядром размещен еще и встроенный контроллер оперативной памяти DDR3. Реализована и поддержка многопоточности, слегка подзабытая со времени Intel Pentium 4. Возрожденная технология позволила удвоить число одновременно обрабатываемых потоков, что способствует еще большему росту производительности.

Информация о производительности инженерных семплов была проанализирована одним из аналитиков ресурса ZDNet. 

Результаты тестирования, а также некоторые планы развития, рассмотрены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

Микроархитектура NetBurst, пришедшая в 2000 году на смену микроархитектуре P6 (последние представители P6 – 0,18 мкм Coppermine, и финальный 0,13 нм Tualatin в 2001 году) уже стала историей, как, впрочем, и соответствующие модели процессоров, созданные на основе разных версий процессорных ядер.

В разное время микроархитектура NetBurst была представлена рядом разных дизайнов ядра: 
  -  Willamette (2000 год, 0,18 мкм, 0,13 мкм),
  -  Northwood (2002 год, 0,13 мкм),
  -  Prescott/Smithfield (2004 год, 90 нм),
  -  Cedar Mill/Presler (2006 год, 65 нм).

Четыре поколения дизайна ядра и шесть лет на одной микроархитектуре!

Такая политика привела к некоторому застою в развитии соответствующих технологий и не способствовали процветанию компании. Это обстоятельство признали высшие руководители Intel. В результате были внесены соответствующие коррективы в планы  компании.

В настоящее время конструкторы Intel придерживаются иной стратегии.

Согласно новым планам Intel предусмотрена смена микроархитектур и переход на новый техпроцесс каждые два года. Сегодня сложно сказать, удастся ли лидеру процессорной индустрии удерживать в течение длительного периода столь высокие темпы развития. В Intel такую стратегию выпуска продукции называет “tick-tock” (“тик-так”).

Каждый “тик” отражает новый этап развития полупроводниктехновых производственных технологий и усовершенствования в области микроархитектуры процессорных ядер.

Каждый “так” соответствует созданию новой микроархитектуры и выпуску на ее основе принципиально новых процессоров.

Остается отметить, что в результате реализации стратегии “tick-tock” каждый четный год компания Intel представляет новую архитектуру, а каждый нечетный — уменьшает ее до следующих норм техпроцесса. Это позволяет как развивать архитектуры процессоров, так и совершенствовать полупроводниковые процессы.

Как важный пример реализации данного подхода, можно рассматривать разработку процессоров с ядром Penryn. Это ядро создано по технологии 45 нм. Оно унаследовало  удачную   архитектуру Intel Core многократно проверенную в двух и четырехъядерных моделях процессоров Intel Core 2 Duo и Intel Core 2 Quad.

Процессоры с рабочим названием Penryn построены на базе усовершенствованной микроархитектуры Intel Core. Основным их отличием стал переход на 45-нм техпроцесс и некоторые архитектурные новшества, вследствие чего повысится энергоэффективность, расширится частотный потенциал, увеличится количество выполняемых команд за такт и прочее.

Семейство 45 нм чипов Penryn стало основой для 2-ядерных чипов Wolfdale и 4-ядерных чипов Yorkfield, проишедших на замену 65 нм процессорам Intel Core 2 Duo и Intel Core 2 Quad соответственно.

Соответственно, процессоры семейства Penryn легли в основу очередного поколения мобильной платформы Intel Centrino с кодовым названием Montevina. Эта платформа постепенно заменила в 2008 г. обе версии предыдущей разработки: Santa Rosa и Santa Rosa Refresh. 

Все это стало возможным благодаря технологическому процессу 45 нм, освоенному компанией Intel.

Благодаря этому техпроцессу четырехъядерные процессоры Penryn включают около 820 млн. транзисторов. Они размещены на двух кристаллах площадью 107 кв. мм. Для сравнения, четырехъядерные процессоры, выполненные по 65 нм техпроцессу и носящие кодовое наименомание Intel Kentsfield, имеют 582 млн. транзисторов, размещенные на площади кристаллов 143 кв. мм.

Здесь просматривается сохранение закона Мура, согласно которому по-прежнему с периодичностью примерно раз в два года удваивается количество транзисторов, снижается удельная цена изготовления одного транзистора, увеличивается производительность.

Рис. 1. Закон Мура

Некоторые подробности техпроцесса и микроархитектуры рассмотрены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

Результаты сравнительного тестирования двухъядерного Intel Core 2 Extreme X6800 и четырехъядерного Intel Core 2 Extreme QX6700 процессоров приведены в таблице 4 и на рис. 6.

Таблица 4. Результаты тестирования 2-х и 4-ядерных процессоров

Рис. 6. Результаты выполнения теста 3DMark06

Результаты тестирования показывают преимущество четырехядерного процессора Intel Core 2 Extreme QX6700 над двухъядерным Intel Core 2 Extreme X6800, созданном, кстати, по той же архитектуре Intel Core. Остается напомнить, что этот прототип не так давно в тестах легко обгонял своих двухъядерных предшественников Intel Pentium D, не говоря уже об одноядерных моделях, ставших историческими экспонатами эволюции процессоров.

Но и на приведенном четырехъядерном варианте прогресс не остановился, и в 2007 году линейка пополнилась четырехъядерными моделями Intel Core 2 Quad. В этой линейке место нашлось для разных представителей, отличающихся частотными показателями ядра и шины, размерами кэш-памяти второго уровня и, конечно, ценой. Объединял же их единый технологический процесс с масштабом литографии 65 нм.

Однако спустя сравнительно короткий период времени были представлены следующие модели четырех- и двухъядерных процессоров, созданных на основе улучшенной архитектуры Intel Core и выполненных по технологическому процессу 45 нм (таблица 5).

Таблица 5. Процессоры 45 нм

Новые представители процессорного семейства обладают повышенным ресурсом для наращивания частот для ядра и шины. Это позволяет создавать более производительные модели процессоров. При этом 45-нм чипы отличаются от своих предшественников высокой энергоэкономичностью, что открывает возможности для конструирования высокопроизводительных, но малошумных систем.

Что же касается областей применения многоядерных систем, то ими могут и традиционные офисные приложения, и задачи, связанные с глобальной сетью, и обработка аудио и видеоинформации, и, конечно, различные игры. Однако в наибольшей степени преимущества многоядерных процессоров проявляются при одновременном выполнении большого количества программ, а также приложений, специально спроектированных для многопоточного выполнения. К слову сказать, число таких приложений стремительно увеличивается.

В заключение следует отметить, что в соответствии с планами Intel на смену указанным моделям пришли многоядерные процессоры новой микроархитектуры ядра. 
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Итак, сменившая Intel NetBurst более совершенная ядерная микроархитектура Intel Core обеспечила полуторакратное, а в некоторых задачах даже и выше, увеличение производительности при таком же снижении энергопотребления.

Однако инженеры Intel не стали почивать на лаврах и выпустили более совершенный  продукт — четырехъядерный процессор (ядро получило наименование Kentsfield).

На рис. 5 представлен четырехъядерный процессор Intel Core 2 Extreme (Kentsfield).

Рис. 5. Четырехъядерный процессор Intel Core 2 Extreme (Kentsfield)

Данный чип позиционируется компанией Intel как процессор для игровых ПК. Однако, как показало многочисленное тестирование, этот процессор демонстрирует высокие результаты не только в играх, но и в приложениях трехмерного моделирования, рендеринга, обработки видео- и аудиоданных.

С конструктивной точки зрения Intel Core 2 Extreme QX6700 представляет собой два двухъядерных полупроводниковых кристалла процессора Conroe, совмещенных в одном процессорном корпусе (рис. 5). Не вдаваясь в подробную оценку положительных и отрицательных сторон этого решения, нужно сказать, что оно позволило существенно снизить ее себестоимость, а, следовательно, и конечную цену. Что же касается пользователей, как показывает практика, их не очень волнует, каким образом скомпоновано многоядерное ядро: представляет оно собой цельный кристалл или собрано из двух отдельных частей, соединенных вместе внутри единого корпуса.

В конце концов, главное, что требуется от процессора, — это корректное и быстрое выполнение прикладных задач, а внутреннее строение все-таки удел специалистов и энтузиастов. Но вот возможностям и особенностям использования новых, производительных, а поэтому и недешевых, компьютерных элементов необходимо уделять повышенное внимание.     

Для поддержки четырехъядерных моделей компания Intel рекомендует использовать свои материнские платы, однако вполне подойдут системные платы и от других производителей.

Здесь следует уточнить: не каждая материнская плата, поддерживающая ставшие уже привычными двухъядерные процессоры Intel Core 2 Duo, способна работать с черырехъядерными моделями. Для этого требуется не только соответствующий вариант программного кода BIOS, но и выполнение определенных требований к встроенным преобразователям питания. Кроме того, в системе необходим и блок питания повышенной по сравнению с системами Intel Core 2 Duo электрической мощности.

Для поддержки четырех-, а также и двухъядерных процессоров можно использовать материнские платы, созданные на основе соответствующих чипсетов.

Это могут быть изделия с топовым чипсетом Intel 975X или с более совершенными, но и более дорогими Intel Х38, X48.

Для менее взыскательных пользователей, не использующих мощные процессоры и не требующих от своих компьютеров повышенной производительности и функциональности, можно порекомендовать материнские платы, созданные на основе чипсетов Intel P35, Q35, G35. Несколько меньшими возможностями обладают платы, созданные на основе чипсетов Intel P31, G31, G33.

Кроме того, в компьютерных магазинах в большом количестве представлены материнские платы на чипсетах серии 965 и сертифицированные их создателями для работы с 4-ядерными моделями процессоров. Однако такие варианты следует рассматривать как промежуточные этапы конструкторской мысли. Они были предложены в период отсутствия соответствующих  элементов, хотя надо признать, что такие платы нередко хорошо справляются с поставленными задачами.

Тем не менее, пользователям следует ориентироваться на более совершенные материнские платы, специально созданные для поддержки современных многоядерных процессоров. Это позволяет в максимальной степени использовать потенциальные возможности и процессоров, и поддерживающих их наборов микросхем системной логики. 

Оценить производительность четырехъядерного процессора можно на примере модели Intel Core 2 Extreme QX6700 (ядро Kentsfield). Этот процессор имеет тактовую частоту ядра 2,66 ГГц, разъем — LGA775, частоту шины 1066 МГц и суммарный объем кэш-памяти второго уровня 8 Мбайт (2×4 Мбайт).

Основой для тестирования послужила материнская плата Intel BadAxe 2 D975XBX2  Rev. 303. Кстати, как показало тестирование, данный процессор устойчиво работал и на предыдущем варианте материнской платы — D975XBX.

В качестве эталона для четырехъядерного Intel Core 2 Extreme QX6700 был использован процессор Intel Core 2 Extreme X6800 (ядро Conroe). Такой выбор объясняется тем фактом, что до появления четырехъядерного Intel Core 2 Extreme QX6700, модель Intel Core 2 Extreme X6800 являлась самым производительным процессором для настольных систем.

Краткие характеристики двухъядерного Intel Core 2 Extreme X6800 и четырехъядерного Intel Core 2 Extreme QX6700 процессоров приведены в таблице 3.

Таблица 3. Краткие характеристики 2-х и 4-ядерных процессоров

Результаты сравнительного тестирования процессоров Intel Core 2 Extreme X6800 и Intel Core 2 Extreme QX6700 представлены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 6  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Итак, достоинством систем с двухъядерными процессорами является возможность одновременной работы с несколькими программами.

В преимуществах микроархитектуры Intel Core и созданных на ее основе многоядерных моделей по сравнению с двухъядерными процессорами предыдущего поколения микроархитектуры NetBurst, легко убедиться с помощью теста CPUmark99.

Приведенное ниже исследование связано с запуском нескольких копий CPUmark99 и загрузкой обоих процессорных ядер каждого из исследуемых процессоров.

Результаты выполнения нескольких копий теста CPUmark99 процессорами Intel Core 2 Extreme X6800  и Intel Pentium D 820 приведены в таблице 2.

Значения сумм в графическом виде представлены на рис. 4.

Таблица 2. Результаты выполнения 1–4 копий теста CPUmark99

Рис. 4. Результаты выполнения нескольких копий CPUmark99

Приведенные результаты тестирования показывают преимущества микроархитектуры Intel Core над предшествующей микроархитектурой Intel NetBurst.

Действительно, модель Intel Core 2 Extreme X6800 при превышении на 4,6% тактовой частоты по сравнению с Intel Pentium D 820 в тесте 3DMark06 (CPU score) демонстрирует на 86% большую производительность в сравнении с предшественником.

Не менее интересны результаты одновременного выполнения нескольких копий CPUmark99. В случае запуска одной копии превышение составляет 162%, при двух — 161%. С ростом числа копий теста CPUmark99 преимущество в производительности процессора более совершенной микроархитектуры сохраняется.

Кстати, из тестирования следует, что многоядерные процессоры наиболее эффективны в случае запуска нескольких независимых задач, а также приложений, допускающих распараллеливание программного кода.

Остается напомнить, что в тестах использовался инженерный сэмпл модели Intel Core 2 Extreme X6800, а, как показывает опыт, по мере совершенствования полупроводниковой технологии и внутренней микроархитектуры параметры процессоров имеют тенденцию улучшаться.

Продожение тестирования представлено в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

В качестве объекта тестирования была использована так называемая экстремальная модель Intel Core 2 Extreme X6800, имеющая два ядра, выполненных по рассмотренной в предыдущей части статьи микроархитектуре Intel Core. Эта модель создана по технологии 65 нанометров (нм).

Тактовая частота работы процессорных ядер модели Intel Core 2 Extreme X6800 — 2,93 ГГц.

Рис. 2. Модель Intel Core 2 Extreme X6800

В роли эталона выступил процессор Intel Pentium D 820, созданный на базе микроархитектуры под названием Intel NetBurst. Данный процессор относится к предыдущему поколению двухъядерных процессоров для настольных компьютеров. Эта модель создана по технологии 90 нм.

Тактовая частота работы процессорных ядер модели Intel Pentium D 820 — 2,8 ГГц.

В качестве основы тестовой системы использовалась материнская плата Intel D975XBX, созданная на основе чипсета Intel 975X.

В ходе тестирования оба процессора — Intel Core 2 Extreme X6800 и Intel Pentium D 820 — корректно опознавались системой как процессоры, имеющие по два физических ядра.

Результаты  выполнения  популярного  теста  3DMark06 (CPU score)  данными  процессорами  представлены  в  таблице 1  и  на  рис. 3.

Таблица 1. Результаты тестов 3DMark06 (CPU score)

Рис. 3. Результаты выполнения теста 3DMark06

Одно из важных достоинств систем с двухъядерными процессорами — возможность одновременной работы с несколькими программами. В преимуществах архитектуры Intel Core и созданных на ее основе процессоров можно убедиться на примере теста CPUmark99.

Подробности дальнейшего сравнительного тестирования процессоров Intel Core 2 Extreme X6800 и Intel Pentium D 820 рассмотрены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

В продуктах, созданных на основе микроархитектуры Intel Core, нашли свое воплощение многие инновационные технологии. Данная микроархитектура стала основой для двухъядерных процессоров всех сегментов рынка ПК — настольных, ноутбуков и серверов.

На основе микроархитектуры Intel Core для рынка настольных компьютеров компания Intel выпустила двухъядерные процессоры, получившие наименование Intel Core 2 Duo. Среди них были представлены как младшие, так и старшие модели.

Основные компоненты ядер процессора Intel Core 2 Duo представлены на рис. 1.

Рис. 1. Основные компоненты ядер процессора Intel Core 2 Duo

Intel Core 2 Duo — это уже третье поколение двухъядерных процессоров Intel для ПК. Здесь следует напомнить, что к первому поколению относятся модели Intel Pentium D, разработанные для настольных ПК, а ко второму — Intel Core Duo для ноутбуков.

Первыми выпущенными процессорами Intel Core 2, ориентированными на рынок настольных систем, стали модели, выпущенные в 2006 г. по технологии 65 нм (в дальнейшем их сменили модели, выпущенные по технологии 45 нм).   Все они использовали процессорную шину, унаследованную от своих предшественников, которыми являются Intel Pentium 4 и Intel Pentium D.

Для данных процессоров тактовая частота шины составила 266 Мгц, что обеспечило передачу данных с частотой 1066 МГц и пиковый поток 8,5 Гбайт/с. 

За исключением процессоров начального уровня, все модели оснащены 4 Мбайт кэш-памяти второго уровня (L2). При этом весь объем памяти доступен обоим ядрам, интегрированным в состав каждого процессора.

Кэш-память первого уровня (L1) у всех моделей одинакова и составила 32 Кбайт для инструкций (L1 Code) и 32 Кбайт для данных (L1 Data). 

Все модели поддерживают:
  -  64-битные расширения Intel Enhanced Memory 64 Technology (EMT64);
  -  инструкции SSE, SSE2 и SSE3;
  -  технологию виртуализации — Intel Virtualization Technology (VT);
  -  бит Execute Disable, участвующий в системе информационной защиты.

Кроме того, поддерживают технологии управления энергопотреблением Enhanced Intel SpeedStep, Thermal Monitor 2.

Остается добавить, что для данных процессоров используется процессорный разъем LGA775.

Процессоры Intel Core 2 Duo для настольных ПК поддерживаются наборами микросхем системной логики (чипсетами), среди которых семейство Intel 965 и Intel 975X.

В дальнейшем данные чипсеты стали вытесняться более совершенными наборами, такими как, например, Intel P35, G35, P45, G45 и их модификации.

Что же касается производительности процессоров с микроархитектурой Intel Core, то ее проще всего оценить при помощи тестирования.

Некоторые подробности тестирования рассмотрены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 3