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 5 
  

Из 14 новых процессоров первой волны, ориентированных на сектор настольных решений, только два оснащаются графическим ядром Intel HD Graphics 3000. Остальные же 12 моделей, которые планируется использовать в массовых компьютерах в домах и офисах, получили менее мощную систему Intel HD Graphics 2000.
      

Таблица 1.  Процессоры для настольных компьютеров

    
Базовая частота, на которой работает встроенная графика не остается постоянной. Дело в том, что технология изменения рабочих частот Intel Turbo Boost реализована не только для вычислительных ядер, но и для встроенных графических средств. Благодаря активации данной технологии рабочая частота графических средств, как и в случае вычислительных ядер, может изменяться аналогичным образом.

При этом у старших ЦП, объявленных одновременно с новой микроархитектурой и представленных моделями 2600K, 2600, 2600S, рабочая частота может увеличиваться до значения 1350 МГц.

Конечно, на конечном результате работы процессоров Sandy Bridge будут сказываться не только скоростные возможности встроенных графических средств, но также и мощность вычислительных ядер ЦП, и объем кэш-памяти.

 Здесь следует отметить, что одной из особенностей новой графики является прямой доступ к контроллеру памяти и совместное с вычислительными ядрами использование кэш-памяти третьего уровня. Все это реализовано благодаря кольцевой шине.

Все 15 мобильных процессоров Sandy Bridge снабжены Intel HD Graphics 3000. Некоторые работают на частоте графических ядер 1300 МГц, другие — 1100, 1000, 950, 900 МГц. Окончательные спецификации зависят от теплового пакета TDP.
      

Таблица 2.  Процессоры для мобильных компьютеров

   
Остаетсяя добавить, что важное изменение произошло и в части поддерживаемых дисплейных интерфейсов. Графическое ядро новых процессоров получило возможность использования HDMI версии 1.4, что расширяет возможности графических средств. 

В следующей части  данной статьи приведены особенности чипсетов, поддерживающих процессоры Sandy Bridge.
    

>>    Часть 7  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Перед рассмотрением улучшенного варианта технологии Intel Turbo Boost, следует напомнить, что в моделях предыдущих разработок, относящихся в семействам Nehalem (45 нм) и Westmere (32 нм), автоматическое повышение частоты работы ядер за счет активации технологии Intel Turbo Boost осуществлялось исключительно в пределах максимального энергопотребления, задаваемого параметром TDP.

Новый же вариант этой технологии, реализованный в моделях Sandy Bridge и получивший наименование Intel Turbo Boost 2.0,  предусматривает кратковременное превышение установленного ранее предела, определяемого значениями 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.

Преимущество новой реализации заключается в том, что управление тактовыми частотами стало более интеллектуальным с ориентацией на реальные температуры процессорных узлов, а не только на их энергопотребление. Это означает, что 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.

В результате работы технологии Intel Turbo Boost 2.0 для некоторых моделей Sandy Bridge частота может подниматься на 40% от номинального (базового) уровня.

И конечно, еще одним способом увеличения производительности является для ряда моделей поддержка технологии Intel Hyper-Threading. Использование данной технологии 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 процессоров с поддержкой технологии Intel Hyper-Threading информация обрабатывается восемью потоками. Операционная система воспринимает такие модели как восьмиядерные варианты.

Оценивая особенности микроархитектуры нового ЦП, следует напомнить, что у моделей Clarksdale, созданных в рамках семейства Westmere, компоненты распределены между двумя полупроводниковыми кристаллами, помещенными в единый корпус процессора (рис. 7). Такая топология упрощала и облегчала выпуск процессоров в период отработки технологического процесса и совершенствования внутренней микроархитектуры процессоров семейства Westmere, у которых кристалл с интегрированными контроллером памяти и интергрированными графическими средствами выполнялся по технологии 45 нм.  

Рис. 7.  Топология процессоров Westmere

У Sandy Bridge все узлы реализованы на едином полупроводниковом кристалле. При этом для соединения вычислительных ядер и L3-кэша была использована специальная разработка — кольцевая шина, которая позволила существенно сократить количество внутрипроцессорных соединений, необходимых для маршрутизации сигналов. Это положительно отразилось на производительности, обеспечив ее увеличение.

Cоответствующие изменения коснулись и встроенных видеосредств. В моделях Sandy Bridge они представлены двумя версиями графического ядра:

• Intel HD Graphics 3000, 
• Intel HD Graphics 2000.

У первого варианта насчитывается двенадцать исполнительных блоков, у второго — их всего шесть. При этом очевидно, чем больше число исполнительных блоков, тем выше производительность встроенных графических средств.

Как и у предшественников, в новинках используется аппаратное ускорение для декодирования MPEG, VC-1 и AVC, однако процесс этот теперь осуществляется существенно быстрее. В процессорах Sandy Bridge есть отдельный блок, занимающийся кодированием/декодированием видео.

Здесь необходимо отметить, что использование аппаратного ускорения с точки зрения энергоэффективности, как правило, гораздо выгоднее по сравнению с программными методами, да и производительность, как правило, значительно выше.

В следующей части  данной статьи продолжена тема встроенных видеосредств и модели Sandy Bridge для настольных и мобильных систем.
    

>>    Часть 6  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

На основе новой микроархитектуры было объявлено о выпуске 29 моделей под кодовым именем Sandy Bridge, из которых 14 процессоров предназначены для настольных компьютеров и 15 — для мобильных ПК. 

Все они являются “наследниками” Westmere, оснащены двумя или четырьмя процессорными ядрами, а также встроенными контроллерами графических средства и оперативной памяти.

В названиях моделей сохранились привычные наименования Core i7/i5/i3. Но эти наименования дополнены соответствующими цифро-буквенными символами.

Новые процессоры получили цифру 2 в цифровом индексе. Обычно настольные варианты лишены буквенного суффикса. Тем не менее, в ряде случаев он присутствует: «К» указывает на разблокированный множитель, «S» — экономичные модели, «T» — еще более экономичные модели. Суффикс «М» — мобильная модель, «QМ» обозначает, что в данной мобильной модели 4 вычислительных ядра, «XМ» — экстремальная (Extreme Edition) мобильная модель, у которой в ущерб тепловыделению достигается максимальные уровни производительности.

В новых процессорах, созданных на основе новой микроархитектуры, по-прежнему по 32 Кбайт кэша инструкций и данных первого уровня (L1). Эта память, как и в моделях предыдущей разработки, дополнена 256 Кбайт кэша второго уровня (L2) у каждого ядра и общей для всех моделей кэш-памятью третьего уровня (L3). Но у моделей Sandy Bridge к этим двум уровням добавлен небольшой кэш инструкций нулевого уровня (L0), повышающий скорость обработки команд при существенно экономии энергию.

Еще одним важным усовершенствованием является улучшение блока предсказания ветвлений. Количество правильно прогнозируемых ветвлений выросло в Sandy Bridge по сравнению с предшественником более чем на 5 %.

С целью повышения производительности был расширен и набор команд. Процессоры, созданные на основе новой микроархитектуры, являются первыми решениями с поддержкой улучшенных векторных вычислений Intel Advanced Vector Extension (Intel AVX) —256-битного набора инструкций к SSE. Набор Intel AVX будет полезен для реализации ряда мультимедийных, финансовых или научных алгоритмов.

С целью дальнейшего повышения производительности модернизации подверглась и технология Intel Turbo Boost. Как и в предыдущих разработках, в случае загрузки не всех процессорных ядер она обеспечивает автоматическое увеличение тактовой частоты работы тех из них, которые остаются активными. Однако если раньше это осуществлялось в пределах максимального энергопотребления, задаваемого параметром TDP, то новый вариант этой технологии — Intel Turbo Boost 2.0  предусматривает кратковременное превышение установленного предела.  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. В некоторых случаях частота может подниматься на 40% от штатной.

Еще одним резервом увеличения производительности является поддержка технологии Intel Hyper-Threading (для ряда моделей). Использование данной технологии позволяет удвоить число одновременно обрабатываемых потоков. Это в большинстве случаев воспринимается операционной системой как удвоение числа ядер. Таким образом, у четырехъядерных ЦП с Intel Hyper-Threading информация обрабатывается восемью потоками, что, как правило, благотворно отражается на производительности.

Оценивая особенности процессора Sandy Bridge, следует отметить, что в отличие от моделей Clarksdale (Westmere), все узлы реализованы на едином полупроводниковом кристалле.

Для соединения вычислительных ядер и L3-кэша была использована специальная разработка — кольцевая шина, которая позволила существенно сократить количество внутрипроцессорных соединений, необходимых для маршрутизации сигналов.

Соответствующие изменения коснулись и встроенных видеосредств. В моделях Sandy Bridge они представлены двумя версиями графического ядра: Intel HD Graphics 3000 и Intel HD Graphics 2000. У первого варианта насчитывается 12 исполнительных блоков, у второго — 6.

Как и у предшественников, в новинках используется аппаратное ускорение для декодирования MPEG, VC-1 и AVC, однако процесс этот теперь осуществляется существенно быстрее.

Из 14 новых процессоров для настольных решений только два оснащаются графическим ядром Intel HD Graphics 3000. При этом брлее мощный вариант предназначен для сравнительно высокопризводительных компьютерных систем, остальные 12 моделей, снабженные менее мощными средствами, представленными Intel HD Graphics 2000, ориентированы на массовые компьютеры.

Все десктопные модели Sandy Bridge обладают одинаковой базовой частотой графических  ядер. Однако благодаря технологии Intel Turbo Boost, реализованной и для  встроенных графических средств, в процессе их функционирования величина рабочей частоты изменяется.

И конечно, на результате будет сказываться также и мощность вычислительных ядер ЦП и объем кэш-памяти.

Здесь следует отметить, что одной из особенностей новой графики является прямой доступ к контроллеру памяти и совместное с вычислительными ядрами использование кэш-памяти третьего уровня. Все это реализовано благодаря кольцевой шине.

Важное изменение произошло и в части поддерживаемых дисплейных интерфейсов. Графическое ядро новых процессоров получит возможность использования HDMI версии 1.4, что расширяет возможности графических средств.

Для поддержки процессоров Sandy Bridge компания Intel предлагает соответствующие наборы микросхем системной логики — чипсеты.

В следующей части  данной статьи приведены особенности чипсетов, поддерживающих процессоры Sandy Bridge.
    

>>    Часть 3