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 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 
 

Возможности настольных и мобильных компьютеров в значительной степени зависят от характеристик центрального процессора (ЦП, процессор). Именно этот важнейший элемент выполняет команды системных и прикладных программ, обеспечивая решение разнообразных вычислительных и мультимедийных задач.

Остается добавить, что от скорости обработки этих команд, сравнительно сильно зависят возможности всей компьютерной системы.

Оценивая характеристики современных процессоров, необходимо отметить, что повышение их производительности уже несколько лет осуществляется в основном за счет увеличения числа ядер, а также за счет совершенствования полупроводниковых технологий и внутренней микроархитектуры. Это, кстати, касается моделей процессоров всех типов массовых компьютерных систем:

• настольных,
• мобильных,
• серверов.

По этому пути пошли все производители, включая компанию Intel, которая является одним из лидеров в области компьютерных и полупроводниковых технологий.

В разработке и производстве своих изделий компания Intel использует специальную стратегию развития, получившую наименование Tick-Tock. Она предусматривает поэтапное внедрение новых технологических процессов (техпроцессов) и новых микроархитектур. При этом каждая процессорная микроархитектура перед запуском в массовое производство отрабатывается сначала на текущем техпроцессе, а потом уже новый техпроцесс отлаживается на зрелой микроархитектуре процессорных ядер.

Рис. 1.  Эволюция техпроцессов и микроархитектур

Так, например, в соответствии с указанной стратегией Tick-Tock в 2006 году были представлены процессоры с микроархитектурой Core. На ее основе были выпущены линейки процессоров, получивших кодовое имя Merom и созданных по технологии 65 нм. Их сменили изделия, созданные по технологии 45 нм и получившие имя Penryn.

В дальнейшем по микроархитектуре с кодовым именем Nehalem были выпущены линейки моделей процессоров Nehalem (45 нм) и Westmere (32 нм).

Каждая из разработок обладала своими особенностями, однако именно начиная с моделей линейки Westmere, процессоры к встроенному контроллеру памяти получили еще и интегрированную графику. А это означает перенос функций северного моста чипсета непосредственно в процессор. Как результат, переход от трехчиповой архитектуры компьютерных систем, предусматривающей использование с процессором еще и двух специализированных микросхем (двух микросхем чипсета), к двухчиповой — процессор и всего одной микросхемы чипсета (однокомпонентного чипсета).

Процессоры, созданные на основе указанных разработок, вышли на рынок под следующими именами:

• Intel Core i7,
• Intel Core i5,
• Intel Core i3.

Для недорогих же бюджетных решений были созданы и выпущены соответствующие недорогие модели процессоров:

• Intel Pentium,
• Intel Celeron.

Следующий этап развития процессорных микроархитектур и технологических процессов представлен  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

Реализуя возможности микроархитектуры Nehalem, расширенные  достижениями современной полупроводниковой литографии, компания Intel создала несколько семейств процессоров. Они отличаются друг от друга не только числом ядер, но и особенностями конструкции полупроводниковых кристаллов, набором интегрированных контроллеров, а также реализованными фирменными и полупроводниковыми технологиями. В результате на рынке интеловских процессоров появились разные, а в ряде случаев и даже несовместимые по внешним интерфейсам модели, созданные на основе единой микроархитектуры Nehalem.

Оставляя в стороне семейство дорогих, высокопроизводительных процессоров, выполненных в стандарте LGA1366, необходимо отметить, что в рамках массовых изделий LGA1156 имеются разные по внутреннему устройству модели. Не касаясь деталей их можно разделить на два класса.

Первые —  процессоры Lynnfield. Их модели выпущены с двумя или четырьмя вычислительными ядрами, созданными по технологии 45 нм.

Вторые — процессоры  Clarkdale. Они обладают двумя вычислительными ядрами, выполненными по технологии 32 нм и дополненными интегрированными графическими ядрами.

Появление процессоров стандарта LGA1156 потребовало и выпуска соответствующих наборов микросхем системной логики (чипсетов), способных поддерживать все нововведения. До появления процессоров с интегрированной графикой с этой ролью вполне справлялся чипсет Intel P55. Но его возможностей оказалось уже недостаточно с моделями Clarkdale.

Это не означает, что материнские платы, созданные на основе Intel P55, не могут работать с такими моделями. Но такие платы не способны реализовать все возможности таких процессоров, оставляя пользователям единственную возможность – использовать видеокарты, созданные на основе дискретных элементов. Именно поэтому потребовались новые, более совершенные чипсеты.

Наборами микросхем, способными поддерживать встроенные в процессоры графические средства, стали однокристальные (однокомпонентные) чипсеты линейки H5x, к числу которых относятся Intel H55 и Intel H57. Они способны реализовать возможности как процессоров без графического ядра — Lynnfield (до 2 вычислительных ядер, встроенные контроллеры памяти и PCI Express для подключения видеокарт), так и процессоров со встроенным графическим ядром — Clarkdale (до двух вычислительных ядер, встроенные контроллеры памяти и PCI Express).

Итак, старшей моделью, обладающая максимальным набором функциональных возможностей, является однокомпонентный чипсет Intel H57 Express (H57). Ключевыми характеристиками данной модели являются:

• поддержка всех процессоров  с микроархитектурой Nehalem  и  с разъемом LGA1156;
• Интерфейс подключении к этим процессорам по шине DMI с пропускной способностью ~2 Гбайт/с;
• интерфейс FDI, через который передается обработанная процессором видеоинформация;
• 8 портов PCI Express x1;
• 4 слотов PCI;
• 6 портов Serial 3Gb/s;
• RAID 0, 1, 0+1 (10) и 5 с функцией Matrix RAID;
• 14 портов USB 2.0;
• MAC-контроллер Gigabit Ethernet и интерфейс (LCI/GLCI) для подключения PHY-контроллера;
• High Definition Audio 7.1;
• обвязка для низкоскоростной и устаревшей периферии, другие функции.

Однокомпонентный чипсет Intel H55 Express (H55) является младшим вариантом H57. Отличается от своего старшего прототипа отсутствием поддержки RAID, меньшим количеством портов ряда интерфейсов:

• 6  портов PCI Express x1;
• 12 портов USB 2.0.

Архитектура компьютера с чипсетом Intel H55 представлена на рис. 1.

Рис. 1.  Архитектура компьютера с чипсетом Intel H55

На основе чипсетов семейства H5x выпустили соответствующие изделия  все основные производители материнских плат.

В качестве недорогой, компактной материнской платы, созданной на основе однокомпонентного чипсета Intel H55, можно привести модель GA-H55M-UD2H, созданную и выпущенную компанией Gigabyte.

Материнская плата GA-H55M-UD2H, созданная на основе чипсета Intel H55, представлена  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Процессоры Intel Core i7 и Core i5, созданные на основе микроархитектуры Nehalem и  выпущенные в конструктиве LGA1156, были до своего массового выпуска известны под кодовым именем Lynnfield. Главная их особенность — это встроенный в процессор контроллер двух каналов оперативной памяти и встроенный контроллер шины PCI Express, используемый для подключения внешних видеокарт.

Для поддержки данных процессоров был выпущен чипсет Intel P55 Express, состоящий из всего одной микросхемы и служащий основой новых материнских плат для высокопроизводительных компьютеров.

Как и в случае старших моделей Intel Core i7, созданных в конструктиве LGA1366, указанные процессоры настольных решений потребовали соответствующих материнских плат, массовый выпуск которых наладили все основные производители.

К их числу относится и компания Gigabyte, являющаяся одним из лидеров данного сегмента рынка. Общий объем производства ее заводов составляет более 1,5 млн. материнских плат в месяц, что является очень большим числом.

Для обеспечения конкурентных преимуществ компьютерные компании активно внедряют перспективные технологии, повышающие качество и расширяющие функциональные возможности выпускаемых изделий.

Так, например, Gigabyte реализует в матенинских платах следующие инновации: 

• использует в дизайне большинства материнских плат удвоенные слои меди в проводниках питания и заземления (67% плат),
• применяет высококачественные твердотельные конденсаторы с ресурсом 50 тыс. часов (100%),
• внедряет технологии энергосбережения Dynamic Energy Saver и Easy Energy Saver (83%),
• применяет технологии BIOS (100%), обеспечивающие повышенную защиту кода BIOS от сбоев и вирусов, и др.

Кроме перечисленных технологий в ее материнских платах нашли воплощение и другие перспективные технологии, часть из которых приведены ниже.

Для значительного повышения надежности, устойчивости работы и снижения энергопотребления служит технология Ultra Durable 3, предусматривающая использование качественного дизайна, твердотельных конденсаторов, дросселей с ферритовыми сердечниками и транзисторов с пониженным сопротивлением открытого канала (Рис. 1).

Рис. 1.  Компоненты Ultra Durable 3 на материнской плате

Реализованная технология Dynamic Energy Saver обеспечивает изменение количества активных фаз (каналов) питания в зависимости от вычислительной нагрузки на процессор.

В новых платах реализован пакет технологий, получивших общее наименование - технология GIGABYTE 333 (Рис. 2).

Рис. 2.  Технологии GIGABYTE 333

В данный пакет входят компоненты, обозначенные как  USB 3.0,  USB Power 3Х,  SATA 3.0.

Обзор перспективных технологий, реализованных в материнских платах Gigabyte, продолжен  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Для поддержания оптимальных тепловых режимов основных компонентов использованы компактные радиаторы.

Плата поддерживает два канала памяти DDR3-2200/1333/1066/800, управляемой средствами, встроенными в процессор.

В архитектуре материнской платы присутствуют три видеослота конструктива PCI Express x16 (Рис. 3). Наличие нескольких видеослотов обеспечивает поддержку режимов SLI/CrossFireX.

Рис. 3. Архитектура материнской платы

Архитектура GA-EP55-UD5 основана на однокристальном чипсете, обеспечивающем связь с периферийными устройствами.  

Кроме традиционных интерфейсов PCI, PCI Express, USB и SATA, она поддерживает еще и функции RAID для накопителей SATA.

В дополнение к штатным для чипсета портов SATA в архитектуре предусмотрены дополнительные порты, четыре из которых — SATA 6 Gb/s. Предусмотрена возможность и подключения двух устройств IDE.

В архитектуре Gigabyte GA-EP55-UD5 используются два канала Gigabit (10/100/1000 Mbits/s) LAN, созданные на основе микросхем Real 8111D.

Для поддержки аудиовозможностей использован качественный аудиокодек ALC889A стандарта High Definition Audio.

Следует отметить, что функциональность платы находится на очень высоком уровне благодаря большому количеству портов USB 2.0, двум портам FireWire, наличию оптического и коаксиального SP-DIF выходов.

Два порта USB 2.0 объединены с портами eSATA2.   

Энергоснабжение элементов материнской платы Gigabyte GA-EP55-UD5 осуществляется через систему импульсных преобразователей. При этом для процессора предусмотрено 24-канальная схема.

Для повышения экономичности энергопитания используется технология Gigabyte DES Advanced. Данная технология подразумевает возможность динамического переключения числа активных фаз в зависимости от загрузки процессора.

Встроенные в архитектуру платы средства мониторинга обеспечивают контроль напряжений, температуры, вращения вентиляторов.

В дополнение к аппаратным средствам в Gigabyte GA-EP55-UD5 реализованы традиционные фирменные разработки: @BIOS, Q-Flash, Download Center, Xpress Install, Xpress Recovery2, EasyTune, Dynamic Energy Saver Advanced, Smart 6 и др.

Оценивая возможности материнской платы, Gigabyte GA-EP55-UD5 необходимо подчеркнуть, что ее основные достоинства — это функциональность, хотя она обеспечивает и очень высокие уровни производительности.

Материнская плата GA-EP55-UD5 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 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, материнская плата GA-EP55-UD5, рассчитанная на процессоры в конструктиве LGA1156, создана и выпущена компанией Gigabyte.

Данная плата относится к изделиям топового уровня.

В Таблице 1, приведены основные характеристики этой платы.

Таблица 1.  Основные параметры GA-EP55-UD5

Архитектурные особенности материнской платы  GA-EP55-UD5,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte,  приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

После появления процессоров, выполненных в стандарте LGA1156 (ядро Linnfield), возникла потребность в соответствующих материнских платах, обеспечивающие поддержку данных процессоров.

Соответствующие изделия сравнительно быстро выпустили все основные производители.

Среди этих производителей была и компания Gigabyte, которая выпустила серию соответствующих материнских плат.

Одной из топовых моделей, обеспечивающих поддержку процессоров, выполненных в стандарте LGA1156 (ядро Linnfield), является плата Gigabyte GA-EP55-UD5, выполненная на основе чипсета Intel P55.

Чипсет Intel P55 Express Chipset (iP55) поддерживает процессоры Intel Core i7/i5, подключаемые через разъем LGA1156 и работающие c шиной DMI.

Комплект является однохабовым.

Это означает, что в комлекте чипсета отсутствует компонента, выполняющая роль северного моста (North Bridge).

Таким образом,  данный чипсет состоит из одной микросхемы iP55, фактически выполняющей роль южного моста (South Bridge).

Эта единственная в чипсете микросхема получила наименование Platform Controller Hub (PCH).

Микросхема PCH поддерживает:

• до 8 портов PCI Express x1,
• до 4 PCI,
• 6 Serial ATA II c RAID,
• до 14 USB 2.0,
• MAC-контроллер Gigabit Ethernet,
• High Definition Audio (7.1) и т. п.

Материнская плата Gigabyte GA-EP55-UD5, созданная на основе iP55,  относится к изделиям топового уровня.

Ее внешний вид приведен на Рис. 1, внешние порты — на Рис. 2.

В Таблице 1, приведены основные  характеристики этой платы.

Рис. 1.  Материнская плата GA-EP55-UD5

Рис. 2.  Внешние порты GA-EP55-UD5

Основные технические параметры материнской платы GA-EP55-UD5,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Производительность GA-EX58-UD4

Конфигурация компьютерных систем,  используемых в тестировании:

• Материнская плата — Gigabyte GA-EX58-UD4 (Чипсет iX58),
• Материнская плата — Gigabyte GA-EX58-EXTREME (Чипсет iX58),
• Процессор — Intel Core i7 920
  (число ядер — 4, частота ядер — 2,66 ГГц, кэш-память L2 — 4×256 Кбайт, L3 — 8 Мбайт, разъем — LGA1366),
• Оперативная память — 6 DDR3-1600,
• Видеоподсистема — GeForce GTX 285,
• Жесткий диск — Seagate HDD 1000 Гбайт, 7200 об/мин, SATA2,
• Операционная система — Microsoft Windows VISTA.

Сравнительные результаты тестирования материнской платы GA-EX58-UD4 относительно топовой модели GA-EX58-EXTREME приведены  в  Таблице 2.

Таблица 2.  Результаты тестирования GA-EX58-UD4

Как следует из приведенных результатов тестирования, материнская плата GA-EX58-UD4, продемонстрировала очень высокие уровни производительности,  практически,  совпадающие с показателями топовой модели GA-EX58-EXTREME.

Материнская плата GA-EX58-UD4 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 
 

 >>    Часть 2 
  

Плата создана согласно спецификациям Ultra Durable 3 используются  твердотельные конденсаторы повышенной надежности, транзисторы с пониженным сопротивлением канала, ферритовые дроссели с низкими потерями.    

Для поддержания оптимальных тепловых режимов основной микросхемы чипсета iX58 и элементов VRM инженеры Gigabyte использовали компактные радиаторы, соединенные тепловыми трубками.

Обеспечению высокой производительности способствует подсистема памяти, рассчитанная на использование модулей памяти DDR3-1333/1066/800. В режиме разгона возможно использование более скоростных моделей памяти.

В архитектуре материнской платы присутствуют два видеослота PCI Express 2.0 x16. Возможно использование еще одного видеослота стандарта PCI Express 2.0 x4 (Рис. 4). 

Здесь следует отметить, что слоты спецификации 2.0 обеспечивают удвоенную полосу частот по сравнению с решениями предудущей спецификации. Остается отметить, что наличие нескольких видеослотов (более одного) обеспечивает поддержку режимов SLI/CrossFireX.

Рис. 4.  Слоты видеоадаптеров в GA-EX58-UD4

За управление устройствами ввода-вывода в материнской плате GA-EX58-UD4 используется микросхема ICH10R. Кроме традиционных интерфейсов PCI, PCI Express, USB и SATA, она поддерживает еще и функции RAID для накопителей SATA2 (3Gb/s), которых может быть до шести штук.

Возможности ICH10R конструкторы дополнили микросхемой GIGABYTE SATA2. Она обеспечивает два дополнительных порта SATA2 с RAID, а также предоставляет еще и порт IDE для двух устройств.

В архитектуре GA-EX58-UD4 используются один канал Gigabit (10/100/1000 Mbits/s) LAN, созданный на основе микросхемы Real 8111D.

Для поддержки аудиовозможностей использован качественный аудиокодек ALC888 стандарта High Definition Audio с соотношением «сигнал/шум» 106 дБ.  

Энергоснабжение элементов материнской платы GA-EX58-UD4 осуществляется через систему импульсных преобразователей. При этом для процессора предусмотрено 8-канальная схема с двумя полевыми транзисторами на канал, но лишь одним драйвером на два канала, Такая конфигурация означает, что конструкторы фактически использовали 4-канальную схему (Gigabyte называет ее «виртуальной» 8-канальной).

Питание северного моста чипсета и модулей памяти осуществляется двухканальными преобразователями.

Для повышения экономичности энергопитания используется технология Gigabyte DES Advanced. Данная технология подразумевает возможность динамического переключения числа активных фаз в зависимости от загрузки процессора.

Для отображения числа активных фаз на плате имеется массив из восьми светодиодных индикаторов, с помощью которого пользователь может отслеживать переключение количества фаз питания процессора в реальном времени.

Средства мониторинга обеспечивают контроль напряжений, температуры, вращения вентиляторов.

В дополнение к аппаратным средствам в GA-EX58-UD4 реализованы традиционные фирменные разработки: @BIOS, Q-Flash, Virtual Dual BIOS, Download Center, Xpress Install, Xpress Recovery2, EasyTune, Dynamic Energy Saver Advanced, Time Repair, Q-Share. Часть из них используется в режимах overclocking.

Результаты тестирования материнской платы GA-EX58-UD4, созданной и выпущенной компанией Gigabyte, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Основные технические параметры GA-EX58-UD4

Внешний вид материнской платы Gigabyte GA-EX58-UD4 и ее внешних портов представлены на Рис. 2 и Рис. 3. В Таблице 1, приведены основные  характеристики этой платы.

Рис. 2.  Материнская плата GA-EX58-UD4

Рис. 3.  Внешние порты GA-EX58-UD4

Таблица 1.  Основные параметры материнской платы GA-EX58-UD4

Основные особенности архитектуры материнской платы GA-EX58-UD4 приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Для поддержки процессоров микроархитектуры Intel Nehalem компания Gigabyte выпустила целую серию соответствующих материнских плат. В качестве примера можно привести плату Gigabyte GA-EX58-UD4. Эта материнская плата ориентирована на поддержку высокопроизводительных процессоров Intel Core i7 с разъемом LGA1366. Выполнена она на основе топового чипсета Intel X58.

Чипсет Intel X58

Чипсет Intel X58 Express Chipset (iX58) поддерживает процессоры Intel Core i7, подключаемые через разъем LGA1366 и работающие c шиной Quick Path Interconnects (QPI) с пропускной способностью до 6,4 ГТ/с, что обеспечивает до 25,6 Гбайт/с.

Комплект является двуххабовым. Он состоит из двух микросхем:  

• Input/Output Hub (IOH),
• I/O Controller Hub (ICH).

Заявлена поддержка двух графических интерфейсов PCI Express 2.0 x16 или четырех PCI Express 2.0 x8.

Контроллер памяти встроен в процессор.

Встроенные средства в микросхему ICH10 поддерживают:

• до 6 SATA 3GB/s,
• до 12 USB 2.0,
• до 6 PCI Express x1,
• до 4 PCI,
• LPC,
• Intel HD Audio и др.

Вместо ICH10 может использоваться микросхема ICH10R.

Комплект GA-EX58-UD4

В комплект Gigabyte GA-EX58-UD4 (GA-EX58-UD4) входят (Рис. 1):

• упаковочная коробка,
• материнская плата GA-EX58-UD4,
• кабель IDE,
• кабель для floppy,
• четыре кабеля SATA,  
• планка (брекет) SATA,
• I/O Shield,
• CD-ROM с ПО,
• руководство пользователя.
• краткая инструкция по установке.

Рис. 1.  Комплект материнской платы GA-EX58-UD4

Основные параметры материнской платы GA-EX58-UD4, созданной и выпущенной компанией Gigabyte, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов
 

Несмотря на появление процессоров архитектуры Nehalem, производители материнских не оставляют внимание и процессоры Intel Core 2 Duo и Intel Core 2 Quad. Для этих процессоров они выпустили широкую гамму соответсвующих плат. Основой этих плат служат чипсеты третьего и четвертого поколений. Часть из них имеют в своем составе встроенные видеосредства.  В качестве примера платы с интегрированной ведеоподсистемой можно привести модель Gigabyte GA-EG45M-DS2H, созданную на основе современного чипсета  Intel G45.

Чипсет Intel G45

Чипсет Intel G45 Express (iG45) ориентирован на процессоры Intel Core 2 Duo и Intel Core 2 Quad, подключаемые через разъем LGA775 и работающие с шиной FSB типа QPB (Quad-Pumped Bus). Тактовая частота процессорной шины iG45 — 200/266/333 МГц, что обеспечивает передачу данных на частотах 800/1066/1333 МГц.

Рис. 1. Архитектура компьютера с чипсетом iG45

Чипсет iG45 обладает встроенной видеосистемой Intel Graphics Media Accelerator X4500HD (Intel GMA X4500HD), которая полностью поддерживает воспроизведение видео HD 1080p, в том числе фильмов на дисках Blu-ray

Контроллер памяти рассчитан на память DDR2-800/667 или DDR3-1066/800, один или два канала, non-ECC, 2 DIMM на канал. Максимальный объем оперативной памяти составляет 16 Гбайт, количество модулей — до 4.

Управление периферийными устройствами компьютера осуществляет  микросхема ICH десятой версии — ICH10 или ICH10R (поддержка RAID).

Комплект GA-EG45M-DS2H

В состав предоставленного комплекта материнской платы Gigabyte GA-EG45M-DS2H (GA-EG45M-DS2H) входят (Рис. 2):

• упаковочная коробка;
• материнская плата Rev. 1.0, созданная на основе чипсета Intel G45;
• руководство пользователя на английском языке и краткое руководство;
• комплект из двух кабелей SATA;
• кабели ATA100/66 и floppy;
• заглушка на заднюю панель;
• CD-ROM с программным обеспечением.

Рис. 2. Комплект GA-EG45M-DS2H

Внешний вид материнской платы GA-EG45M-DS2H и ее  внешних портов, а также  основные параметры  приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов
 

Для поддержки высокопроизводительных процессоров, созданных на основе архитектуры Intel Core и получивших наименование Intel Core i7, Core i5 и т. п., ведущие производители материнских плат разработали и выпустили соответствующие модели.

От этого процесса не осталась в стороне и такая компания, как Gigabyte. Данная компания создала свои собственные варианты плат. Флагманской моделью из них стала Gigabyte GA-EX58-EXTREME.

Материнская плата Gigabyte GA-EX58-EXTREME ориентирована на поддержку высокопроизводительных вариантов Intel Core i7, выполненных по современным полупроводниковым технологиям. Основой данной платы послужил топовый набор микросхем системной логики (чипсет) Intel X58.

Основа материнской платы

Чипсет Intel X58 Express Chipset (iX58), ставший основой архитектуры материнской платы Gigabyte GA-EX58-EXTREME, поддерживает высокопроизводительные модели Intel Core i7, имеющие в своей конструкции разъем LGA 1366 и подключаемые посредством шины Quick Path Interconnects (QPI).

Комплект чипсета iX58 традиционно является двухкомпонентным. Он состоит из двух специализированных микросхем, называемых производителем хабами:

• Input/Output Hub (IOH),
• I/O Controller Hub (ICH).

Структура компьютерной системы, основой которой является материнская плата  с чипсетом iX58, представлена на рис. 1.

Рис. 1. Структура компьютера с чипсетом iX58

Компонента IOH чипсета iX58 содержит скоростные контроллеры, управляющие:

• системной (процессорной) шиной,
• интерфейсными линиями графической подсистемы, 
• средствами связи со второй компонентой, представленной микросхемой ввода/вывода ICH.

Контроллер процессорной шины поддерживает шину типа QPI с пропускной способностью до 6,4 ГТ/с, что обеспечивает передачу данных со скоростью до 25,6 Гбайт/с.

Внешние видеосредства, созданные на основе дискретных элементов, подключаются посредством двух графических интерфейсов PCI Express 2.0 x16. При этом имеется возможность разбить каждый из них на два графических интерфейса с половинной скоростью, то есть с PCI Express 2.0 x8.

Контроллер подсистемы памяти встроен непосредственно в процессор, поэтому данный контроллер  отсутствует в чипсете iX58.

Связь со второй компонентой, представленной микросхемой ввода/вывода ICH и ответственной за управление периферийными устройствами компьютерной системы, осуществляется через шину DMI с пропускной способностью до 2 Гбайт/с.

Второй компонентой чипсета iX58 является микросхема ICH десятой версии — ICH10. Встроенные средства этой микросхемы поддерживают:

• до 6 портов Serial ATA II (300 Мбайт/с),
• до 6 линий PCI Express x1,
• до 4 PCI (PCI Rev 2.3, 33 МГц),
• до 12 портов USB 2.0,
• LPC (Low Pin Count),
• Intel High Definition Audio, а также другие средства, функции и технологии.

Устройства IDE чипсетом iX58 традиционно не поддерживаются. Однако это можно осуществить с помощью использования в составе  архитектуры материнских плат соответствующих средств, представленных дополнительными специализированными микросхемами и элементами их окружения.

Остается добавить, что в качестве альтернативы ICH10 может использоваться микросхема ICH10 RAID — ICH10R, предоставляющая возможность формирования RAID-массива накопителей.

Комплект материнской платы Gigabyte GA-EX58-EXTREME и ее внешний вид, а также основные параметры приведены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов
 

 >>    Часть 4 
  

Производительность Gigabyte GA-EX58-EXTREME

Конфигурация систем, используемых в тестировании:

• Материнская плата — Gigabyte GA-EX58-EXTREME (Чипсет iX58),
• Материнская плата — Gigabyte GA-X48T-DQ6 (Чипсет iX48),
• Процессор — Intel Core i7 920(Число ядер — 4, Частота ядра — 2,66 ГГц, Кэш-память L2 — 4×256 Кбайт, L3 — 8 Мбайт),
• Процессор — Intel Core 2 Quad Q9400 (Число ядер — 4, Частота ядра — 2,66 ГГц, Кэш-память L2 — 6 Мбайт),
• Оперативная память — 6 Гбайт DDR3 (PC3-12800) для Gigabyte GA-EX58-EXTREME,
• Оперативная память — 4 Гбайт, DDR3 (PC3-12800) для Gigabyte GA-X48T-DQ6,
• Видеоподсистема — GeForce GTX280.

Результаты выполнения тестов представлены в Таблице 2.

Таблица 2. Результаты тестов PCMark Vantage

Как следует из приведенных результатов тестирования, материнская плата Gigabyte GA-EX58-EXTREME, продемонстрировала высокие уровни  производительности.

В заключение, материнскую плату Gigabyte GA-EX58-EXTREME можно рекомендовать тем пользователям, которые  конструируют мощную и бесшумную систему.

Материнская плата GA-EX58-EXTREME была предоставлена московским офисом компании Gigabyte
    

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов
 

 >>    Часть 3 
  

В архитектуре материнской платы присутствуют три видеослота. Два из них могут работать как PCI Express x16 (PCI Express 2.0), третий только как PCI Express x8. При этом использование третьего видеослота ограничивает скорость второго до скорости x8 (Рис. 7). Наличие нескольких видеослотов обеспечивает поддержку режимов SLI/CrossFireX.

За управление устройствами ввода-вывода в материнской плате GA-EX58-EXTREME используется ставшая уже традиционной для топовыых плат  микросхема ICH10R. Кроме традиционных интерфейсов PCI, PCI Express, USB и SATA, она поддерживает еще и функции RAID для накопителей SATA. Данная микросхема содержит контроллеры шести SATA2 (по 3 Гбайт/с), способные работать в RAID-массиве. Однако конструкторам показалось этого мало, и они дополнили ICH10R микросхемой GIGABYTE SATA2. Она вместе с двумя микросхемами JMB322 предоставляет порт IDE (два устройства) и четыре порта SATA2 (Рис. 7). Последние способны работать в еще одном RAID-массиве.

Рис. 7. Реализация нескольких видеослотов  и дисковых подсистем

В архитектуре Gigabyte GA-EX58-EXTREME используются два канала Gigabit (10/100/1000 Mbits/s) LAN (Рис. 7). Это предоставляет возможность повысить скорость и надежность передачи данных в компьютерных сетях.

Для поддержки аудиовозможностей использован качественный аудиокодек ALC889A стандарта High Definition Audio с паспортным значением сигнал/шум 106 дБ. Обычно решения, созданные на основе данной микросхемы, обеспечивают высокие параметры: динамический диапазон — более 90 дБ и неравномерность АЧХ в диапазоне 40 Гц — 15 кГц — менее 0,05 дБ при чрезвычайно низких значениях гармонических искажений.

Энергоснабжение элементов материнской платы Gigabyte GA-EX58-EXTREME осуществляется через систему импульсных преобразователей. При этом для процессора предусмотрено 12 фаз питания, а для подсистем видео и оперативной памяти — по две на каждую из подсистем. В высокочастотных модулях питания используются дроссели с ферритовыми сердечниками, качественные транзисторы и твердотельные конденсаторы. Здесь следует отметить, что высоконадежные конденсатоы использованы и в других частях данной материнской платы.

Встроенные в архитектуру Gigabyte GA-EX58-EXTREME средства мониторинга обеспечивают контроль напряжений, температуры, вращения вентиляторов. А интегрированные индикаторы предоствляют пользователю удобный контроль за состоянием системы.

Из фирменных разработок, реализованных в Gigabyte GA-EX58-EXTREME, следует отметить: @BIOS, Q-Flash, Virtual Dual BIOS, Download Center, Xpress Install, Xpress Recovery2, EasyTune, Dynamic Energy Saver Advanced, Time Repair, Q-Share. Часть из них используется в режимах overclocking, позволяющих расширить диапазон компонентов и существенно повысить производительность компьютерной системы.

Особо следует отметить, что в данной плате инженеры реализовали расширенные возможности Power Saving,  предназначенные для настройки технологии Dynamic Energy Saver (DES). Данная технология призвана обеспечить экономное использование электроэнергии за счет динамического изменения числа используемых фаз питания. Кроме того, данная технология позволяет уменьшить уровень теплообразования, что снижает нагрузку на средства охлажденияи даже в режимах разгона.

Остается отметить, что данная плата поддерживает операционные системы Microsoft Windows VISTA/XP/2000.

Что же касается численной оценки производительности, то она была проведена в процессе тестирования.

Результаты тестировния материнской платы Gigabyte GA-EX58-EXTREME рассмотрены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов
 

 >>    Часть 2 
  

Материнская плата Gigabyte GA-EX58-EXTREME ориентирована на линейку процессоров Intel Core i7, выполненные по технологии 45 нм. При этом в число поддерживаемых данной платой процессоров включены и высокопроизводительные модели Intel Core i7 965 Extreme Edition, Intel Core i7 940, Intel Core i7 920

Для обеспечения оптимальных тепловых режимов микросхем чипсета Intel X58 и элементов VRM инженеры Gigabyte применили компактные радиаторы, соединенные тепловыми трубками (технология Silent-Pipe). При этом, как и в ряде ранее объявленных топовых моделей, в конструкцию радиатора на микросхеме IOH заложена возможность использования еще и водяного охлаждения.

Как альтернативу, конструкторы платы предусмотрели решение, предусматривающее установку дополнительной системы охлаждения — модуль Hybrid Silent-Pipe (Рис. 5), составленный из двух радиаторов, соединенных тепловыми трубками.

Рис. 5. Модуль Hybrid Silent-Pipe

Дополнительный радиатор крепится к основному радиатору на микросхеме IOH (Рис. 6). Получившаяся конструкция эффективно выполняет свои функции даже в режимах максимальной производительности, включая форсированные режимы эксплуатации (режимы оверклокинга), сопровождающиеся значительным теплообразованием.

Рис. 6. Система водяного охлаждения с дополнительным радиатором

Обеспечению высокой производительности способствует подсистема оперативной памяти, рассчитанная на использование модулей DIMM высокопроизводительной памяти DDR3 1333/1066/800.

Необходимо отметить, что чипсет Intel X58, использованный в архитектуре материнской платы Gigabyte GA-EX58-EXTREME, поддерживает три канала подсистемы памяти. В каждом канале может быть установлено до двух модулей. Таким образом, в Gigabyte GA-EX58-EXTREME возможна установка до шести модулей с максимальным объемом до 24 Гбайт.

Однако всем потенциально доступным объемом можно воспользоваться только при 64-разрядных операционных системах, так как наиболее распространенные 32-разрядные операционные системы поддерживают не более 4 Гбайт.

Особенности видеоподсистемы материнской платы Gigabyte GA-EX58-EXTREME рассмотрены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов
 

 >>    Часть 1 
  

Внешний вид материнской платы Gigabyte GA-EX58-EXTREME, созданной на основе чипсета Intel X58, представлен на рис. 3, вид внешних разъемов — на рис. 4. В Таблице 1, приведены основные  характеристики этой платы.

Рис. 3.  Внешний вид платы Gigabyte GA-EX58-EXTREME

Рис. 4.  Внешние разъемы Gigabyte GA-EX58-EXTREME

Таблица 1. Основные параметры Gigabyte GA-EX58-EXTREME

Особенности архитектуры материнской платы Gigabyte GA-EX58-EXTREME рассмотрены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов
 

Материнская плата Gigabyte GA-EX58-EXTREME является флагманской в линейке продуктов Gigabyte, ориентированных на поддержку процессоров Intel Core i7, выполненных по технологии 45 нм. Она обладает целым рядом нововведений и создана на основе чипсета Intel X58.

Чипсет Intel X58

Чипсет Intel X58 Express Chipset (iX58) поддерживает процессоры Intel Core i7, подключаемые через разъем LGA 1366 и работающие c шиной Quick Path Interconnects (QPI).

Комплект традиционно является двуххабовым. Он состоит из двух микросхем:  Input/Output Hub (IOH) и I/O Controller Hub (ICH).

Структура компьютера с сипсетом iX58 представлена на Рис. 1.

Рис. 1. Структура компьютера с чипсетом iX58

Компонента IOH содержит контроллеры, управляющие системной шиной, графической подсистемой и средствами связи с микросхемой ввода/вывода ICH.

Контроллер процессорной шины поддерживает шину QPI с пропускной способностью до 25,6 Гбайт/с.

Внешние видеосредства подключаются посредством двух графических интерфейсов PCI Express 2.0 x16, с возможностью разбить каждый на два графических интерфейса с половинной скоростью или даже на четыре с четвертной скоростью.

Контроллер памяти встроен в процессор, поэтому он отсутствует в чипсете iX58.

Связь со второй компонентой, ответственной за управление периферийными устройствами компьютера, осуществляется через шину DMI с пропускной способностью до 2 Гбайт/с.

Второй компонентой чипсета iX58 является микросхема ICH десятой версии — ICH10. Она поддерживает интерфейсы SATA, USB, PCI и др.

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

Комплект Gigabyte GA-EX58-EXTREME

В комплект материнской платы входят: упаковочная коробка, GA-EX58-EXTREME, CD-ROM с ПО, руководство пользователя, краткая инструкция по установке, IDE и floppy-кабели, четыре кабеля SATA 3 Гбайт/с, одна планка SATA, I/O-шилд, одна планка с двумя портами IEEE 1394a, один комплект Hybrid Silent-Pipe, коннекторы для реализации 2- и 3-Way SLI.

Рис. 2. Комплект материнской платы Gigabyte GA-EX58-EXTREME
  

Внешний, традиционный вид материнской платы Gigabyte GA-EX58-EXTREME и ее внешних портов, а также основные параметры приведены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 2  
      

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 3 
  

В новых процессорах, созданных на основе новой микроархитектуры (рис. 5), по-прежнему присутствуют по 32 Кбайт кэша инструкций и данных первого уровня (L1), а также  256 Кбайт кэша второго уровня (L2) у каждого ядра. Однако микроархитектура Sandy Bridge включает теперь еще и кэш инструкций нулевого уровня (L0). Он содержит до 1500 декодированных микроопераций. Теперь, если декодер обнаруживает во входном потоке команд находящиеся в кэше уже перетранслированные ранее инструкции, он сразу заменяет их на внутренние микрокоманды без нового декодирования. Наличие кэша результатов декодирования позволяет существенно разгрузить декодер, который является достаточно энергоемкой частью процессора. В результате указанная модификация внутреннего устройства ядер позволяет экономить энергию и повышает пропускную способность.

Рис. 5.  Топология полупроводникового кристалла Sandy Bridge 

Еще одним важным усовершенствованием является улучшение блока предсказания ветвлений. Это важно, так как неправильное прогнозирование ветвления приводит к необходимости остановки и полного сброса конвейера. В результате, ошибки предсказателя влекут за собой не только снижение производительности, но и необходимость дополнительных затрат энергии для повторного заполнения конвейера. Количество правильно прогнозируемых ветвлений выросло в Sandy Bridge по сравнению с предшественником более чем на 5 %, что с учетом высоких показателей предыдущих микроархитектур является очень значительным достижением.

На рис. 6 приведены основные характеристики Sandy Bridge — второго поколения Intel Core.

Рис. 6.  Основные характеристики второго поколения Intel Core 

Рассматривая реализованные в Sandy Bridge инновации и сравнивая их с предыдущей микроархитектурой, необходимо отметить, что изменения коснулись и блока переупорядочивания инструкций — одного из важнейших узлов современных процессоров. Следствием усовершенствований явились не только ликвидация лишних пересылок данных, но и устранение многократных дублирований содержимого регистров. Это существенно увеличило эффективность использования доступных ресурсов и повысило скорость обработки информации.

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-разрядного набора инструкций к SSE. Intel AVX будут полезны для реализации целого ряда мультимедийных, финансовых или научных алгоритмов.

Принципиальное отличие новой разработки — Intel AVX от предыдущих наборов векторных инструкций семейства SSE заключается в увеличении разрядности операндов со 128 до 256 бит, так что для многих задач они дадут возможность обрабатывать большие объемы данных с меньшими затратами.

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.

В следующей части  данной статьи приведено дальнейшее рассмотрение технологии Intel Turbo Boost, а также других инноваций, реализованных в Sandy Bridge.
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

В результате исчерпания ресурса дальнейшего роста производительности компания Intel решила существенно модифицировать микроархитектуру процессорных ядер, и на основе проделанной работы выпустить новые ЦП.

Это, кстати, предусматривает и упомянута выше стратегия регулярной модификации технологических процессов и процессорных микроархитектур, получившая наименование Intel Tick-Tock.

Эволюция процессорных микроархитектур представлена на рис. 3.  

Рис. 3.  Эволюция процессорных микроархитектур

Итак, как результат, дальнейшего развития техпроцессов и процессорных микроархитектур, осуществляемого в соответствии со стратегией Intel Tick-Tock, компанией Intel было сразу объявлено 29 моделей, объединенных под кодовым именем Sandy Bridge. При этом из объявленного набора 14 процессоров предназначены для настольных компьютеров и 15 — для мобильных ПК. Конечно, в дальнейшем число моделей будет увеличиваться, постепенно замещая модели предыдущих поколений.   

Оценивая очередные результаты эволюции процессорной микроархитектуры, необходимо отметить, что все они являются «наследниками» Westmere.

Новые модели оснащены двумя или четырьмя процессорными ядрами, а также встроенными графикой и контроллерами памяти, то есть как и в случае их предшественников в лице моделей Westmere.

Для подчеркивания преемственности разработок новая микроархитектура Sandy Bridge в ряде документов обозначается как 2-nd Generation Intel Core — второе поколение Intel Core.

Кроме того, в названиях новых моделей сохранились уже привычные наименования Core i7/i5/i3. Однако в обозначении новых моделей их дополнили соответствующими цифро-буквенными символами (рис. 4).

Рис. 4.  Пример обозначения новых моделей ЦП

Новые процессоры получили цифру «2» в цифровом индексе, который традиционно обозначает отличительный номер модели.

Обычно настольные варианты лишены буквенного суффикса. Тем не менее, в ряде случаев он присутствует. В этом случае он обозначает наличие дополнительных характеристик:

• «К» указывает на разблокированный множитель,
• «S» — экономичные модели,
• «T» — еще более экономичные модели,
• «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. 

Тема инноваций, реализованных в микроархитектуре Sandy Bridge, продолжена  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Семейство процессоров Westmere — это модели с еще большей интеграцией по сравнению с семейством Nehalem.

Повышение уровня интеграции стало возможным после внедрения полупроводниковой технологии 32 нм, сменившей техпроцесс 45 нм. В результате новые модели получили в дополнение к процессорному ядру и встроенному контроллеру памяти, что было опробовано в предыдущих разработках, представленных моделями Bloomfield, Lynnfield и Clarksfield, еще и интегрированную графику. Это обстоятельство означает окончательняй перенос основных функций северного моста чипсета уже непосредственно в процессор.

Линейка Westmere для массовых настольных решений представлена моделями с кодовым именем  Clarkdale.

Основные характеристики Clarkdal:

• технология 32 нм,
• шина DMI,
• 2 ядра,  4 потока (есть модели с 2 потоками),
• кэш-память объемом 4 Мбайт (есть модели с 3 Мбайт),
• встроенный контроллер двух каналов памяти DDR3,
• встроенный видеоконтроллер PCI Express 2.0 конфигураций 1х16 или 2х8,
• встроенные графические средства,
• разъем LGA1156.

Соответствующие двухъядерные модели, созданные для мобильных систем получили наименование Arrandale.

Основные характеристики Arrandale:

• технология 32 нм,
• шина DMI,
• 2 ядра, 2/4 потока,
• кэш-память объемом 2/3/4 Мбайт,
• встроенный контроллер двух каналов памяти DDR3,
• встроенный видеоконтроллер PCI Express 2.0 конфигураций 1х16 или 2х8,
• встроенные графические средства,
• разъемы PGA988 или  BGA1288.

К слову сказать, на основе накопленного опыта Bloomfield после освоения техпроцесса 32 нм были выпущены модели Golftown.

Эти модели, относящиеся к семейству Westmere, ориентированы на мощные компьютерные системы и по замыслу их создателей призваны заменить модели Bloomfield, созданные на основе технологии 45 нм.

Основные характеристики Golftown:

• технология 32 нм,
• шина QPI, 
• 6 ядер и 12 потоков,
• кэш-память объемом 12 Мбайт
• встроенный контроллер трех каналов памяти DDR3,
• разъем LGA1366.

На рис. 2 приведены сравнительные характеристики моделей Nehalem и Westmere.

Рис. 2.  Сравнительные характеристики моделй Nehalem и Westmere

Процессоры созданные на основе указанных разработок вышли на рынок под именами Intel Core i7, Intel Core i5, Intel Core i3, а также Intel Pentium и Intel Celeron. Данные модели подтвердили, как и ожидалось от них, свои высокие показатели производительности и энергоэффективности, превышавшие параметры предыдущих решений.

Однако, несмотря на их совершенство, конструкторы понимали, что внутренняя микроархитектура их ядер уже практически исчерпала ресурс дальнейшего роста производительности. Исчерпала ресурс даже с учетом всех усовершенствований топологии ядер и возможностями, открывшимися благодаря переходу от технологии 45 нм к 32 нм.

Следующий после Westmere этап развития процессорных микроархитектур представлен  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

Повышение производительности центральных процессоров (ЦП) уже несколько лет осуществляется в основном за счет увеличения числа ядер, а также за счет совершенствования их внутренней микроархитектуры и полупроводниковых технологий. Именно по этому пути пошли все производители, включая компанию Intel.

Компания Intel использует стратегию развития полупроводниковых технологий и процессорных микроархитектур под названием Tick-Tock.

Cтратегия Intel Tick-Tock предусматривает поэтапное внедрение сначала нового технологического процесса (техпроцесса), связанного с уменьшением размеров (уменьшением масштаба литографии) элементов на полупроводниковых кристаллах, составляющих основу процессорных ядер.

Следующий этап стратегии Intel Tick-Tock — это разработка и внедрение новой микроархитектуры.

Несколько этапов эволюции техпроцессов и микроархитектур представлено на рис. 1.

Рис. 1.  Стратегия Tick-Tock

Это означает, что в соответствии со стратегией Intel Tick-Tock каждая микроархитектура перед запуском в массовое производство отрабатывается сначала на текущем, хорошо отлаженном полупроводниковом техпроцессе. На следующем этапе уже на основе зрелой и уже хорошо известной во всех тонкостях микроархитектуре отлаживается новый и пока неотработанный во всех тонкостях полупроводниковый техпроцесс, который традиционно характеризуется меньшими размерами элементов. И далее процесс повторяется, то есть на отлаженном процессе создается новая, более совершенная микроархитектура.

Именно так, как описано выше, в соответствии со стратегией Intel Tick-Tock в 2006 году были представлены процессоры с микроархитектурой Core. На ее основе были выпущены процессоры семейства Merom/Conroe, созданных по технологии 65 нм, и семейства Penryn — 45 нм.

В дальнейшем пришла очередь микроархитектуры с кодовым именем Nehalem. На ее основе выпущены модели семейств Nehalem, созданные по технологии 45 нм, и Westmere — 32 нм (рис. 2).

Cемейство Nehalem представлено моделями для настольных ПК с кодовыми наименованиями Bloomfield, отличительным признаком которых является встроенный контроллер памяти, и Lynnfield — со встроенным контроллером памяти и встроенными видеоконтроллером.

Основные характеристики Bloomfield:

• технология 45 нм,
• шина QPI, 
• 4 ядра и до 8 потоков,
• встроенный контроллер трех каналов памяти DDR3,
• разъем LGA1366.

Основные характеристики Lynnfield:

• технология 45 нм, 
• шина DMI,
• до 4 ядер и до 8 потоков,
• встроенный контроллер двух каналов памяти DDR3,
• встроенный видеоконтроллер PCI Express 2.0 конфигураций 1х16 или 2х8,  
• разъем LGA1156.

Мобильным вариантом Lynnfield стали четырехъядерные модели Clarksfield, ориентированные на мощные ноутбуки.

В следующей части  данной статьи продолжена тема эволюция полупроводниковых технологий и микроархитектур процессорных ядер.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Модели Sandy Bridge, имеющие в своем наименовании суффикс «K», допускают возможность разгона через изменение внутреннего множителя, связывающего внешнюю тактовую частоту с частотой работы процессорных ядер.

В качестве примеров процессоров Sandy Bridge, допускающих разгон через изменение внутреннего множителя, можно привести модели  Intel Core i5-2500K  и  Intel Core i7-2600K. 

Вот этот метод позволяет значительно увеличивать производительность процессора Sandy Bridge.

И действительно, в Интернете уже появились сообщения, что благодаря разгону, осуществляемому через изменение множителя, группе компьютерных энтузиастов удалось существенно повысить частоту работы процессора Sandy Bridge – более 5 ГГц.

Необходимо добавить, что системы, созданные на указанных выше чипсетах Intel P67 / H67 допускают overclocking, однако системы с Intel P67 — только ядер процессора, с Intel H67 — только встроенных видеосредств.

Рис. 4. Архитектура системы с чипсетом Intel P67

Рис. 5. Архитектура системы с чипсетом Intel H67

В дальнейшем Intel планирует расширить список чипсетов для Sandy Bridge. Центральное место среди них занимает чипсет под названием Intel Z68, который, объединяя функциональные возможности Intel P67 / H67 и сохраняя все их достоинства, позволяет разгон и вычислительных ядер, и графического ядра.

В заключение следует отметить, что процессоры Sandy Bridge используют новый интерфейс процессора — LGA1155. Он несовместим с LGA1156, используемым с процессорами Lynnfield и Clarkdale. Как результат, требуется смена материнской платы.

В качестве небольшего утешения можно отметить, что имеется возможность использовать прежние кулеры под LGA1156.

Что же касается остальных компонентов, то при переходе с систем с процессорами LGA1156 на новые модели Sandy Bridge с LGA1155 значительную часть из них можно сохранить. Это относится и к модулям памяти DDR3, и к накопителям на жестких магнитных дисках, и видеоадаптерам. 
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Для поддержки процессоров Sandy Bridge компания Intel вместе с первыми моделями выпустила два чипсета для настольных компьютеров: Intel P67 и Intel H67.

Рис. 3. Чипсет Intel P67 и процессор Sandy Bridge  

Чипсет Intel P67 предназначен для компьютерных систем, конфигурация которых предусматривает использование отдельных видеоадаптеров (видеокарт),  созданных на основе дискретных элементов.

Этот чипсет поддерживает распределение 16 линий контроллера PCI Express среди нескольких видеокарт. Он подойдет для энтузиастов, стремящихся к предельным уровням производительности своих компьютерных видеоподсистем, в составе которых используются либо один видеоадаптер, либо несколько видеоадаптеров.

Чипсет Intel H67 являлся единственным на момент выпуска первых моделей Sandy Bridge  выбором для тех, кто хотел бы использовать преимущества интегрированного графического ядра.

Оба указанных чипсетов поддерживают до шести портов SATA, два из которых могут работать со скоростью передачи 6 Гбит/с.

Кроме того,  и Intel P67, и Intel H67  поддерживают до 14 портов USB 2.0. Но они не поддерживают портов стремительно набирающего стандарта USB 3.0.

Интересно, что конструкторы чипсетов не предусмотрели поддержку традиционной шины PCI, считая ее устаревшей и неперспективной. Роль данной шины должны взять линии PCI Express. 

Что же касается производительности новых процессоров, она, как и ожидалось, оказалась выше их предшественников. При этом превышение обычно составляет 10-20 %, но в отдельных тестах превышение производительности процессоров Sandy Bridge по сравнению с их  предшественниками может достигать и 40-50% при той же паритете стоимости моделей.

Оценивая достоинства процессоров Sandy Bridge, необходимо отметить, что реализованные нововведения отразились и на таком важном для некоторой части пользователей явлении, как разгон (overclocking).

Здесь следует напомнить, что разгон — это способность компонентов, в данном случае процессоров, работать на частотах выше номинальных значений.

Увы, но энтузиасты разгона, собирающиеся использовать новые процессоры в форсированных режимах, будут явно разочарованы, по крайней мере, пока.

Дело в том, что, как показывает тестирование, разгон через увеличение внешней тактовой частоты пока ограничивается всего несколькими мегагерцами: от тактовой частоты 100 МГц до примерно 105 МГц, чаще даже несколько меньше — для первых моделей — только до 103 МГц.

Конечно, такие значения не обеспечивают существенного прироста производительности, поэтому и не представляет особого интереса для поклонников разгона.

Тем не менее, и компьютерные энтузиасты, экспериментирующие с форсированными режимами, не забыты компанией Intel. Для них она приготовила модели, в наименовании которых присутствуют модели с суффиксом «K».

В следующей части  данной статьи продолжена тема разгона и чипсетов, а также дан ряд рекомендаций по модернизации компьютерных систем.

>>    Часть 4  
      

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  
      

Евгений Рудометов 
 

Функциональные возможности компьютера зависят от слаженной и эффективной работы всех его компонентов. При этом главную роль среди них играет центральный процессор (ЦП), от скорости работы которого в значительной степени зависят возможности всей системы. 

Долгое время производительность ЦП наращивалась исключительно за счет роста тактовой частоты его полупроводникового ядра. Однако этот рост сопровождается увеличением энергопотребления и теплообразования. Поэтому повышение скорости обработки информации  производительности уже несколько лет осуществляется в основном за счет увеличения числа ядер, а также за счет совершенствования их внутренней микроархитектуры и полупроводниковых технологий.

Рис. 1. Эволюция технологий, микроархитектур и процессоров

Компания Intel, являющаяся крупнейшим производителем ЦП, использует стратегию развития полупроводниковых технологий и процессорных микроархитектур под названием Tick-Tock. Она предусматривает поэтапное внедрение новых  техпроцессов и новой микроархитектур.

В соответствии с этой стратегией в 2006 году были представлены процессоры с микроархитектурой Intel Core.

На ее основе были выпущена линейка процессоров Merom, созданных по технологии 65 нм, и Penryn — 45 нм.

В дальнейшем по микроархитектуре с кодовым именем Nehalem были выпущены линейки Nehalem (45 нм) и Westmere (32 нм).

Линейка Nehalem представлена моделями для настольных ПК двух кодовых наименований: Bloomfield и Lynnfield. При этом модели Bloomfield ориентирован на высокопроизводительные компьютерные системы, Lynnfiel — на массовые компьютеры.  

Линейка Westmere представлена моделями с кодовым именем  Clarkdale, созданными для массовых настольных решений.

Основными характеристиками Clarkdale являются: технология 32 нм, до 2 ядер и до 4 потоков, встроенные контроллер двух каналов памяти DDR3 и графические средства, шина DMI, разъем LGA1156. 

Процессоры, созданные на основе указанных разработок, вышли на рынок под именами Intel Core i7, Intel Core i5, Intel Core i3, а также Intel Pentium и Intel Celeron.

Данные модели подтвердили свои высокие показатели  производительности и энергоэффективности. Тем не менее, в соответствии с концепцией регулярного обновления микроархитектур и технологий компания Intel решила существенно модифицировать архитектуру процессорных ядер.

На основе новой микроархитектуры были выпущены новые процессоры с кодовым именем Sandy Bridge.

Рис. 2. Кристалл и процессор Sandy Bridge 

Подробности микроархитектуры процессоров Sandy Bridge приведены в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Выпуск все более совершенных и функциональных процессоров стал возможен благодаря регулярной модификации полупроводниковых технологий.

В настоящее время компания Intel находится в завершающей стадии внедрения технологии массового производства с нормами 32 нм. Однако компания Intel уже опробовала опытный выпуск полупроводниковых чипов, созданных по нормам 22 нм. Ими традиционно стали чипы памяти SRAM.

Микросхемы SRAM, произведенные с применением техпроцесса 22 нм — это массив ячеек памяти емкостью 364 млн бит из 2,9 млрд транзисторов (рис. 6), где каждая ячейка SRAM занимает площадь 0,092 кв. мм. Это примерно вдвое больше плотности, достигаемых при работе с 32-нм техпроцессом.

Тестирование новых техпроцессов Intel на чипах памяти SRAM и соответствующей логической обвязке в рамках стратегии “тик-так” является шагом перед следующим этапом — выпуском процессоров с соблюдением этих норм производства.

Рис. 6. Пластина с чипами, произведенными по технологии 22 нм

Необходимо отметить, что переход на 22 нм нормы заключался в масштабировании разработок предыдущих поколений на новые, более тонкие нормы производства. Для нового техпроцесса пришлось разрабатывать сложнейшие многослойные фотомаски с фазовым сдвигом, применять иммерсионную (с погружением в жидкость) фотолитографию с двойным проходом и множество других инженерных ухищрений. В дополнение к этому пришлось значительно усовершенствовать сами транзисторы, в которых используются новые специальные материалы.

А первые процессоры согласно традиции появятся примерно через два года. К тому времени среди процессоров утвердится микроархитектура Sandy Bridge, а пока и в настольных, и в мобильных системах доминирующей останется микроархитектура Nehalem.

Первыми мобильными процессорами с микроархитектурой Nehalem стали соответствующие четырехъядерные модели, ранее известные под кодовым именем Clarksfield. Для их поддержки был выпущен чипсет — Mobile Intel PM55 Express Chipset.

А в 2010 году запланирован выход гибридных двухъядерных процессоров Arrandale, созданных по технологии 32 нм (таблица 1).

Таблица 1. Процессоры микроархитектуры Nehalem

Основные характеристики процессоров Arandale приведены  в следующей части  данной статьи. В этой же части рассмотрены некоторые тенденции, связанные с совершенствованием компьютерных комплектующих и узлов.
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

В качестве иллюстрации высокой производительности 32-нанометровых процессоров на Форуме была продемонстрирована система, сердцем которой явился шестиядерный процессор с кодовым именем Gulftown.

Данный процессор способен обрабатывать данные в 12 потоков (рис. 4).

Этот процессор может быть установлен во многие модели существующих материнских плат, разработанные на основе Intel X58, конечно, конечно, после соответвующего обновления программного кода BIOS.

Рис. 4. Смена топовой модели процессоров LGA1366

Необходимо отметить, что поставки 32 нм процессоров уже начались. Но  массовые поставки ожидаются в первом квартале 2010 года.

А после Westmere должен выйти следующий 32-нм процессор Intel, созданный уже по следующей после Nehalem микроархитектуре (рис. 1).

Данная разработка известна под кодовым наименованием Sandy Bridge. У одноименного процессора графическое ядро будет уже не просто в одном корпусе с вычислительным ядром, но интегрировано с ним уже на одном полупроводниковом кристалле.

Sandy Bridge будет поддерживать набор команд AVX для ускоренной работы с числами с плавающей запятой, обработки видео и сокращения времени выполнения приложений, интенсивно использующих вычислительные ресурсы, например, мультимедийных программ.

На Форуме были продемонстрированы системы на базе Sandy Bridge, на которых запускались различные приложения по работе с видео и 3D-графикой.

В этом году исполняется 40 лет одному из самых известных законов, определяющих развитие отрасли. В 1969 году Intel Гордон Мур (Gordon Moore), являющийся одним из основателей компании Intel, на основе доступных ему данных предсказал регулярное удвоение числа транзисторов в сложных микросхемах. Теперь это называется законом Мура (Moore’s Law).

Здесь следунт напомнить, каким образом произошло открытие данного закона. Оказывается, все было очень просто.

Журнал по электронике попросил Гордона Мура предсказать развитие полупроводниковой индустрии на следующие 10 лет. Необходимо отметить, что в то время микросхемы, доступные на рынке, содержали до 30 компонент на чипе. Однако в лаборатории был уже 60-компонентный экспериментальный чип. Гордон Мур выполнил экстраполяцию на период 10 лет и получил сформулированную выше закономерность, предсказывающую появление очень сложных чипов с несколькими десятками тысяч транзисторов.

Как оказалось, предсказание на несколько лет вперед темпа усложнения архитектуры электронных чипов оказалось намного более точным, чем кто-либо ожидал.

Рис. 5. Закон Мура

Остается напомнить, что все это стало возможным благодаря регулярным улучшением полупроводниковых технологических процессов.

В дальнейшем период смены технологий был откорректирован и определен в два года, и с удивительным постоянством соблюдается уже не один десяток лет.

Как следствие регулярного уменьшения масштабов, которыми оперируют инженеры, растет плотность размещения транзисторов: плотность размещения транзисторов удваивается каждые два года. А следствием этого процесса является возможность усложнять архитектуру процессоров.

Все зто стало возможным благодаря регулярной модификации полупроводниковых технологий.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые планы по совершенствованию полупроводниковых техпроцессов и микроархитектур.
    

>>    Часть 4