Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Приведенные результаты тестирования свидетельствуют, что материнские платы Gigabyte, созданные на основе чипсета Intel P67, действительно, обеспечивают высокие уровни производительности, особенно в режимах  разгона моделей Sandy Bride c разблокированным множителем (модели с суффиксом «K» в наименовании).

В заключение следует добавить, что в согласно планам компания Intel расширяет список чипсетов для Sandy Bridge. Среди них -  чипсет Intel Z68. Этот чипсет, ориентированный на энтузиастов, в отличие от Intel P67 и Intel H67 допускает одновременный разгон и вычислительных ядер, и графического ядра, что обеспечивает существенный прирост производительности всей компьютерной системы.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, в числе первых вариантов материнских плат, ориентированных на процессоры микроархитектуры Sandy Bridge, компания Gigabyte выпустила на основе чипсета Intel P67 шесть моделей, отличающихся функциональными возможностями. Этими моделями являются:

• GA-P67A-UD3,
• GA-P67A-UD3P,
• GA-P67A-UD3R,
• GA-P67A-UD4,
• GA-P67A-UD5,
• GA-P67A-UD7.

Традиционно старшими и самыми функционально насыщенными являются модели с высокими номерами — UD7, а младшими — с низкими — UD3. При этом старшие модели выпускаются на стеклотекстолите черного цвета, младшие — на синем.

На рис. 2 представлены следующие модели материнских плат Gigabyte:

• GA-P67A-UD3,
• GA-P67A-UD4,
• GA-P67A-UD5,
• GA-P67A-UD7.

Рис. 2.  Материнские платы Gigabyte GA-P67A-UD4, GA-P67A-UD5, GA-P67A-UD7

Оценивая все нововведения, реализованные в микроархитектуре процессоров Sandy Bridge, необходимо отметить, что они отразились и на таком важном для некоторой части пользователей явлении, как разгон (от англ. overclocking — оверклокинг — разгон — способность компонентов, в данном случае центрального процессора, работать на повышенных частотах).

Увы, но энтузиасты пока будут разочарованы. Дело в том, что как показывает тестирование, разгон через увеличение внешней тактовой частоты, по крайней мере, в начальный период выпуска первых партий процессоров микроархитектуры Sandy Bridge, ограничивается всего несколькими мегагерцами: от 100 МГц до примерно 105 МГц.

Необходимо отметить, что столь скромные результаты частотного прироста не обеспечивают существенного увеличения производительности компьютерной системы. Поэтому они и не представляют особого интереса у энтузиастов разгона центральных процессоров.

Тем не менее, компьютерные энтузиасты, экспериментирующие с режимами разгона, компанией Intel не забыты и не оставлены без внимания. Именно для них она приготовила специальные модели процессоров, в наименовании которых присутствует суффикс «K». Его наличие означает, что у таких моделей процессоров присутствует разблокированный множитель — коэффициент связывающий частоту работы вычислительного ядра (ядер) процессора с тактовой частотой.

Остается добавить, что такие модели центральных процессоров допускают возможность их разгона через изменение множителя, связывающего внешнюю тактовую частоту с частотой работы ядер. Вот этот метод позволяет значительно увеличивать производительность процессора Sandy Bridge.

Эта возможность в полной мере реализована в материнских платах компании Gigabyte, особенно в ее старших моделях.

Ниже представлены некоторые результаты тестирования как в штатном режиме, так и в режиме разгона модели процессора Sandy Bridge.

Подробности тестирования —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

В своем процессорном бизнесе компания Intel использует стратегию развития полупроводниковых технологий и процессорных микроархитектур под названием Tick-Tock. Эта стратегия предусматривает поэтапное внедрение нового техпроцесса, затем новой архитектуры. При этом каждая микроархитектура перед запуском в массовое производство отрабатывается сначала на текущем техпроцессе, а потом уже новый техпроцесс отлаживается на зрелой микроархитектуре процессорных ядер.

Это стратегия реализуется уже несколько лет. В соответствии с ранее озвученными планами компания Intel выпустила очередную генерацию своих процессоров, известных как Sandy Bridge.

Все они являются «наследниками» Westmere, оснащены 2/4 процессорными ядрами, а также встроенными графическими средствами (встроенной графикой) и встроенным контроллером оперативной памяти.

В названиях моделей сохранились привычные наименования Core i7 / i5 / i3. Но в отличие от предшественников их наименования дополнены соответствующими цифро-буквенными символами.

Рис. 1.  Очередной этап стратегии Tick-Tock

Для поддержки своих процессоров Sandy Bridge компания Intel предлагает несколько чипсетов, которые ориентированы на разные сегменты рынка.

Первыми чипсетами, ориентированными на системы с процессорами Sandy Bridge, стали Intel P67 и Intel H67.

Первый из них — Intel P67, он предназначен для использования в паре с дискретными видеокартами. Он поддерживает распределение 16 линий контроллера PCI Express среди нескольких видеокарт и подойдет для энтузиастов.

Второй из них — Intel H67, он является единственным на момент выпуска первых предcтавителей Sandy Bridge чипсетом, предоставляющим возможности интегрированной графики, это удачный выбор для тех, кто хочет использовать преимущества интегрированного графического ядра.

Оба чипсета поддерживают 14 портов USB 2.0, но не поддерживают USB 3.0. Еще они поддерживают до шести портов SATA, два из которых могут работать со скоростью передачи 6 Гбит/с. И что интересно, ни один из чипсетов не поддерживает традиционную шину PCI.

Необходимо отметить, что новые процессоры в дополнение в своем наименовании Core i7/i5/i3 получили еще и цифру 2 в цифровом индексе.

Обычно настольные варианты лишены буквенного суффикса, тем не менее, в ряде случаев он присутствует:

• «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.

Процессоры Sandy Bridge используют новый интерфейс процессора — LGA1155. Он несовместим с LGA1156, используемым с процессорами Lynnfield и Clarkdale (однако, можно использовать прежние кулеры под LGA1156). Как результат, требуется смена материнской платы.

И все основные производители плат не остались в стороне от этого процесса. Среди них и компания Gigabyte, выпустившая под процессоры Sandy Bridge несколько линеек материнских плат, основой которых послужили перечисленные выше чипсеты.

В числе первых своих изделий компания Gigabyte предложила 14 моделей, среди которых на основе чипсета Intel P67 она выпустила 6 моделей, отличающихся функциональными возможностями.

Более подробно о материнских платах —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Среди ключевых особенностей материнских плат шестой серии необходимо отметить наличие в их архитектуре контроллеров скоростных интерфейсов, например:

• контроллер SATA 6 Гбит/с, встроенный в чипсет,
• контроллер SuperSpeed USB 3.0, реализованный с помощью специализированной микросхемы.

Среди других особенностей архитектуры материнских плат шестой серии следует отметить еще и такие оригинальные и полезные в использовании компьютерных систем разработки, как:

• дизайн и функции GIGABYTE 3x USB Powe и On/Off Charge, которые обеспечивают ускоренную зарядку аккумуляторов портативных устройств iPhone, iPad и iPod компании Apple средствами специально предназначенных для этих целей USB-портов,
• средства реализации режима CrossFireX, позволяющего достичь максимальной производительности видеоподсистемы за счет использования нескольких видеоадаптеров, одновременно обрабатывающих каждый видеокадр,
• запатентованная технология GIGABYTE DualBIOS, обеспечивающая за счет использования резервной микросхемы с микрокодом (прошивки) BIOS высокий уровень защиты от различных сбоев и вирусных атак, сопровождающихся искажением микрокода BIOS основного чипа.

Остается добавить, что все модели материнских плат данной серии выполнены с реализацией специальной фирменной конструкторской разработки (технологии) GIGABYTE Ultra Durable 3, обеспечивающей стабильную работу системы в играх, в работах со сложной видеообработкой и других ресурсоемких приложениях.

В дополнение к этому модель GA-H67MA-UD2H, выполненная в стандарте форм-фактора MicroATX, поддерживает встроенную графику Intel HD Graphics и цифровые интерфейсы HDMI/DVI/DisplayPort, открывающие доступ пользователей компьютеров к видеоконтенту высокого разрешения.

Об архитектуре материнских плат массового уровня, созданных на основе интеловских чипсетов шестой серии, можно судить по рис. 5, на котором приведена архитектура модели GA-P67A-UD3R.

 Рис. 5.  Архитектура материнской платы GA-P67A-UD3R

Оценивая приведенную в качестве примера архитектуру материнской платы GA-P67A-UD3R, необходимо отметить, что инженеры Gigabyte не ограничились возможностями, предоставляемыми микросхемой однокомпонентного чипсета. Для расширения функциональных возможностей своих изделий они, как и в предшествующих моделях, использовали многочисленные чипы сторонних производителей.

В результате реализованных разработок указанная материнская плата GA-P67A-UD3R обрела большое количество дополнительных функций.

Не забыта была и видеоподсистема, для расширения возможностей которой конструкторы традиционно использовали Switch — переключатель доступных конструкторам линий скоростной передачи данных микросхемы однокомпонентного чипсета. Это позволило получить дополнительный видеослот для поддержки режима CrossFireX, обеспечивающего одновременную работу двух подключенных к материнской плате видеоадаптеров (видеокарт).

Cледующая часть  является заключительной частью данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Реагируя на ожидаемые изменения в номенклатуре процессоров, компания Gigabyte анонсировала ряд новейших моделей материнских плат, выполненных на перспективных чипсетах шестой серии, разработанных и предлагаемых компанией Intel для поддержки процессоров с микроархитектурой Sandy Bridge.

В качестве примера материнских плат шестой серии, созданных и выпущенных компанией Gigabyte, можно привести модели среднего сегмента:

• GA-P67A-UD3R   (рис. 2),
• GA-P67A-UD3      (рис. 3),
• GA-H67MA-UD2H (рис. 4).

Рис. 2.  Материнская плата GA-P67A-UD3R

Рис. 3.  Материнская плата GA-P67A-UD3

Рис. 4.  Материнская плата GA-H67MA-UD2H

В данных материнских платах с помощью интеловских чипсетов шестой серии, дополненных специализированными микросхемами, реализован широкий набор отраслевых и фирменных инноваций.

Более подробно об инновациях в материнских платах шестой серии —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

В дополнение к аппаратным средствам в материнской плате Gigabyte GA-X58A-UD9 (GA-X58A-UD9) реализованы традиционные фирменные разработки:

• @BIOS,
• Q-Flash,
• Xpress BIOS Rescue,
• Download Center,
• Xpress Install,
• Xpress Recovery2,
• EasyTune,
• Dynamic Energy Saver 2,
• Smart 6,
• Auto Green,
• eXtreme Hard Drive (X.H.D),
• Q-Share и др.

Часть из перечисленных фирменных разработок используется и в режимах overclocking.

Специальная технология On/Off Charge позволяет быстро заряжать с помощью материнской платы GA-X58A-UD9 популярные мобильные устройства:

• iPad,
• iPhone,
• iPod Touch.

Кстати, это возможно даже в нерабочем режиме компьютера.

Остается отметить, что реализация большого количества отраслевых и фирменных технологий потребовала тщательной проработки дизайна, что привело к очень высокой плотности элементов.

Тем не менее, конструкторам не удалось уложиться в габариты традиционного формата ATX. Однако увеличение размеров материнской платы GA-X58A-UD9 не является критичным. Дело в том, что размеры данной платы совместимы со многими моделями корпусов. Часть из них приводится на сайте компании Gigabyte.

Что касается производительности, то она находится на очень высоком уровне, особенно при использовании 6-ядерного процессора и нескольких мощных видеокарт.

Более того, с помощью материнской платы GA-X58A-UD9 было установлено несколько рекордов производительности.

Так, например, компьютерная система, созданная на основе:

• GA-X58A-UD9,
• процессора Intel Core i7 980X,
• 6 Гбайт  оперативной  памяти,
• четырех (4-Way SLI) видеоадаптеров Nvidia GeForce GTX 480,

показала P67148 Marks в тестовом пакете 3DMark Vantage в среде MS Windows 7.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Архитектура материнской платы Gigabyte GA-X58A-UD9 (GA-X58A-UD9) представлена на рис. 3, а на рис. 4 приведена структура и основные элементы данной платы.

Рис. 4.  Структура и основные элементы GA-X58A-UD9

Используемые в составе материнской платы контроллер NEC D720200F1 обеспечивает поддержку USB 3.0 с пропускной способностью — до 5 Гбит/с. При этом реализованная функция GIGABYTE 3x USB Power Boost обеспечивает совместимость, энергоэффективность и стабильность USB-соединения, в том числе для устройств, которые отличаются повышенным энергопотреблением.

Энергоснабжение элементов материнской платы Gigabyte GA-X58A-UD9 осуществляется через систему импульсных преобразователей. Технология снижения энергопотребления Dynamic Energy Saver 2, предусматривающая 6-ти ступенчатое аппаратное переключение режимов энергопотребления. Интеллектуальный 24-фазный преобразователь питания с возможностью работы дублированных 12-ти фазных схем, обеспечивает надежное энергопитание для экстремального разгона 6-ядерных моделей (рис. 5).

Рис. 5.  Фрагмент платы GA-X58A-UD9

Кнопки включения/перезагрузки/обнуления CMOS расположены на плате

Встроенные в архитектуру GA-X58A-UD9 средства мониторинга обеспечивают контроль напряжений, температуры, вращения вентиляторов.

В дополнение к аппаратным средствам в GA-X58A-UD9 традиционно реализован и ряд фирменных программных разработок, расширяющих возможности, облегчающих настройку и эксплуатацию компьютерных систем.

Некоторые подробности архитектуры, структуры и основных компонентов материнской платы GA-X58A-UD9 рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 7 
  

Рассматривая возможности микроархитектуры Sandy Bridge, следует подчеркнуть, что производительности новых процессоров, как и ожидалось, оказалась выше предшественников: обычно на 10-20 %.

В некоторых тестах превышение над предшественниками может достигать и 40-50% при той же стоимости ЦП.

Оценивая все нововведения, реализованные в микроархитектуре процессоров Sandy Bridge, необходимо отметить, что они отразились и на таком важном для некоторой части пользователей явлении, как разгон (оверклокинг) — способности компонентов, в данном случае процессора, работать на повышенных частотах. Увы, но компьютерные поклонники форсированных режимов будут несколько разочарованы открывающимися перед ними нерадостными перспективами.

Дело в том, что как показывает тестирование, проведенное тестовыми лабораториями, разгон через увеличение внешней тактовой частоты пока ограничивается всего несколькими мегагерцами: от 100 МГц до примерно 105 МГц. Это не обеспечивает существенного прироста производительности, поэтому и не представляет особого интереса.

Тем не менее, и многочисленные энтузиасты компанией Intel не забыты. Для них она приготовила варианты процессоров, в наименовании моделей которых присутствуют суффикс «K». Данные модели допускают возможность разгона через изменение множителя, связывающего внешнюю тактовую частоту с частотой работы процессорных ядер. Вот этот метод позволяет значительно увеличивать производительность процессора Sandy Bridge. И действительно, уже появились сообщения, что благодаря разгону через множитель группе энтузиастов, использующих материнские платы, созданные на чипсете Intel P67, удалось существенно повысить частоту работы процессора — более 5 ГГц.

Аналогичным образом можно повысить производительность и встроенных графических средств. Сегодня это можно реализовать на материнских платах, созданных на чипсете Intel H67.

В дальнейшем Intel планирует расширить список чипсетов для Sandy Bridge. Среди них в 2011 году будет выпущен чипсет под названием Intel Z68, который позволит выполнять разгон и вычислительных ядер, и графического ядра на одной плате.

Остается добавить, что компания Intel собирается интенсивно внедрять модели Sandy Bridge во все компьютерные сегменты. Об этом свидетельствуют планы, представленные на рис. 10 и рис. 11.

Рис. 10.  Планы выпуска новых моделей ЦП для настольных компьютеров (DC — двухъядерные модели, QC — четырехъядерные модели)

Рис. 11.  Планы выпуска новых моделей ЦП для мобильных компьютеров (DC — двухъядерные модели, QC — четырехъядерные модели)

В заключение следует отметить, что процессоры Sandy Bridge используют новый интерфейс процессора — LGA1155. Он несовместим с LGA1156, используемым с процессорами Lynnfield и Clarkdale, Однако с новыми ЦП можно применять прежние кулеры под LGA1156.

Итак, для пользователей, планирующих воспользоваться достоинствами микроархитектуры Sandy Bridge, потребуется обновить на только процессор, но и материнскую плату.
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 6 
  

Для поддержки процессоров Sandy Bridge компания Intel в момент их объявления предлагает два чипсета для настольных компьютеров:

• Intel P67,
• Intel H67.

Первый чипсет, Intel P67, предназначен для использования в паре с дискретными видеокартами. Он поддерживает распределение 16 линий контроллера PCI Express среди нескольких видеокарт и подойдёт для энтузиастов.

Рис. 8.  Чипсет Intel P67

Второй, Intel H67, является единственным на момент объявления микроархитектуры Sandy Bridge выбором для тех, кто хочет использовать преимущества интегрированного графического ядра в настольных компьютерах.

Рис. 9.  Чипсет Intel H67

Оба чипсета поддерживают 14 портов USB 2.0, но не поддерживают USB 3.0. Еще они поддерживают до шести портов SATA, два из которых могут работать со скоростью передачи 6 Гбит/с.

Таблица 3. Основнык характеристики чипсетов Intel P67/H67 

И что особенно интересно, ни один из чипсетов не поддерживает традиционную шину PCI. Однако это не означает полный отказ от этой шины в компьютерных системах. Очевидно, что в случае необходимости производители материнских легко реализуют PCI с помощью специализированных микросхем, подключаемых к линиям PCI Express. Это же касается и других интерфейсов и функций, не поддерживаемых данными чипсетами.

В следующей части  данной статьи рассмотрены производительность, разгон и перспективы.
    

>>    Часть 8  
      

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