Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Согласно информации компании Intel, в настоящее время разрабатываются сотни моделей ультрабуков. Более того, значительная часть выпущенных моделей уже доступна на рынке и поступила на прилавки отечественных магазинов.

Созданные в рамках концепции Intel они отличаются дизайном, функциональными возможностями, ценой. 

Следует отметить, что хотя прогнозы экспертов по поводу продаж ультрабуков в этом году оказались вполне оптимистичными, пользователи по-прежнему критикуют их чрезмерную цену.

Тем не менее, доля сверхтонких устройств на рынке портативных компьютеров продолжает неуклонно увеличиваться. По оценкам тайваньского исследовательского института Topology, в текущем году по всему миру будет продано 16,7 миллионов ультрабуков (по данным аналитического агентства ABI Research — 20 млн), что составит 8% всех поставленных на рынок ноутбуков, однако уже в 2013 году поставки ультрабуков возрастут до 31,6 миллионов единиц, что будет соответствовать доле рынка в 14,6%. А согласно прогнозам аналитической компании DisplaySearch, объемы поставок сверхтонких компьютеров вырастут с 3,4 млн. в 2011 году до 65 млн. в 2015 году.

Несмотря на сравнительно неплохие темпы увеличения рынка ультрабуков, необходимо отметить, что аналитики компании Intel более оптимистичны в своих оценках и прогнозах, предсказывая еще более высокие скорости роста продаж ультракомпактных ноутбуков.

Как утверждают многочисленные эксперты, с целью увеличения продаж производители компьютеров данного класса уже в этом, а особенно — в следующем году планируют выпускать множество самых разных моделей. При этом будут предлагаться как модели высокого класса с ценой 1000 и более долларов США, так и модели начального уровня с ценой до $700, что обеспечит постепенное увеличение доли сверхкомпактных моделей.

С целью популяризации концепции ультрабуков среди российских потребителей и поддержки своих партнеров компания Intel организует различные маркетинговые мероприятия в разных городах. Одно из них было проведено недавно в Санкт-Петербурге.

Посетители организованной Intel выставки Ultrabook Road Show смогли познакомиться с новейшими моделями ультрабуков от ведущих мировых и российских производителей, бренды которых хорошо известны в мире.

На выставке Ultrabook Road Show можно было ознакомиться с множеством самых разных моделей, отличающихся дизайном, функциональными и эксплуатационными возможностями, ценой.  

О моделях ультрабуков —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

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

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

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

В ультрабуке IdeaPad U300s компания Lenovo реализовала ряд перспективных разработок.

Благодаря фирменной функции Lenovo RapidCharge встроенный в IdeaPad U300s аккумулятор заряжается до уровня 50% своей максимальной емкости всего за 30 минут.

Технология RapidDrive SSD позволяет загрузить систему за 10,5 секунд.

Воздухопроницаемая клавиатура и технология Intel Advanced Cooling обеспечивают оптимальное охлаждение внутренних элементов данной сверхкомпактной компьютерной системы.

В составе ультрабука IdeaPad U300s присутствуют скоростной порт USB 3.0, выход HDMI, 1,3-мегапиксельная веб-камера (720p HD), миниатюрный микрофон.

Поддерживается, согласно технической документации, технология Intel Wireless Display (WiDi) — беспроводная передача контента с ноутбука на широкоэкранный телевизор. Но в этом случае необходимы либо соответствующая модель телевизора, поддерживающая данную технологию, либо специальный телевизионный адаптер.

Важно, что ультрабук IdeaPad U300s характеризуется еще и продолжительным временем автономной работы — до 8 часов работы и до 30 дней в режиме ожидания.

Толщина данного изделия — 1,5 см, а его вес — около 1,3 кг.

В рамках моделей IdeaPad U300s предусмотрены несколько вариантов исполнения. Эти варианты отличаются не только цветовой раскраской  алюминиевого корпуса, но и моделью центрального процессора, и емкостью штатного накопителя информации.

Необходимо отметить, что для ознакомления и тестирования была предоставлена модель данного ультрабука максимальной конфигурации с центральным процессором максимальной производительности и встроенной подсистемой хранения информации максимальной емкости.

Цвет данной модели ультабука IdeaPad U300s — графитово-серый.

В предоставленной модели ультрабука IdeaPad U300s установлен весьма мощный и энергоэкономичный процессор Intel Core i7-2677M. Он относится линейке ультрамобильных изделий. Отличается пониженным напряжением питания и очень низким для высокопроизводительных вариантов значением термопакета (TDP), составляющим всего 17 Вт. Процессор имеет два ядра с поддержкой технологий Turbo Boost и Hyper-Threading. Номинальная частота работы ядер составляет 1,8 ГГц, максимальная же частота работы ядер может достигать в турборежиме значения 2,9 ГГц. Объем кэш-памяти третьего уровня (L3) данного процессора составляет 4 Мбайт.

В ультрабуке IdeaPad U300s используется интегрированная в центральный процессор Intel Core i7-2677M графика Intel HD Graphics 3000, обеспечивающая сравнительно высокую для ультракомпактных и сверхлегких моделей ноутбуков производительность.

Подсистема энергонезависимой памяти представлена скоростным накопителем SSD 256 Гбайт. Благодаря этому обеспечиваются высокие значения скоростей чтения/записи программ и данных, а также высокие эксплуатационные параметры подсистемы хранения информации, включая высокую устойчивость к ударным нагрузкам, низкое энергопотребление и малый вес.

Остальные характеристики предоставленной модели ультрабука IdeaPad U300s приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Чипсет

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 2.  Структура мобильного компьютера с чипсетом i945GSE 

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

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

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

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

Кстати, модификации подверглась сама технология Intel Centrino. Так, например, для корпоративного сегмента была реализована, например, технология Intel Active Management Technology (Intel AMT 2.5). Эта технология облегчает администрирование, инвентаризацию, диагностику и восстановление компьютеров после сбоев и доступную ранее только для корпоративных пользователей настольных ПК, реализующих технологию Intel vPro. Кроме того, пользователи систем с реализацией Intel Centrino Pro получают расширенные возможности беспроводной связи при обеспечении высокого уровня безопасности при управлении IT-инфраструктурой. В дополнение к этому с компонентой ICH8M-E стали доступны и функции Intel Matrix Storage с поддержкой RAID 0/1.

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

Расширению возможностей платформы способствует наличие контроллера Gigabit Ethernet. В дополнение к этому максимальное число портов USB 2.0 увеличилось до десяти, а скоростного Serial ATA II – до трех.

Модернизация коснулась и обязательного для бренда Intel Centrino во всех его вариантов модуля беспроводной радиосвязи Wi-Fi. Новый модуль Intel Next-Gen Wireless-N 802.11AGN — Intel Wireless WiFi Link 4965AGN, ранее известный под наименованием Kedron, поддерживает спецификацию IEEE802.11n. Данная спецификация, которая основана на реализации Multiple Input Multiple Output (MIMO) Technology, предусматривает большую дальность и большую скорость передачи данных  по сравнению с предшествующим стандартом IEEE802.11g. Указанный рост  обеспечивается одновременным использованием нескольких радиоканалов и специальной системы антенн, работа которых поддержана соответствующими аппаратно-программными средствами. В результате нововведений скорость передачи данных может достигать почти 300 Мбит/с, что в пять раз быстрее предшествующего стандарта IEEE802.11g.

Остальные характеристики платформы Santa Rosa приведены  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 7  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 7 
  

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

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

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

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

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

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

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

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

В следующей части  данной статьи рассмотрены основные характеристики платформы. 
    

>>    Часть 9  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

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

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

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

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

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

Рис. 5.  Кристалл четырехъядерного процессора Ivy Bridge

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

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

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

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 
 

 >>    Часть 1 
  

Анализируя существующие темпы развития технических средств и темпы роста объемов накапливаемой информации, управление которыми требует адекватных решений, необходимо отметить, что новые серверные процессоры линейки Intel Xeon E5-2600 обеспечивают очень высокие показатели производительности.

Важно, что высокие показатели производительности процессоров Intel Xeon E5-2600 обеспечиваются при очень высокой эффективности на каждый ватт израсходованной энергии.

Относительная производительность  и  энергопотребление
серверных процессоров  Intel Xeon X5675  и  Intel Xeon E5-2660 

Кроме того, как отметили в своих кратких выступлениях специалисты Intel, в конструкции данных серверных процессоров реализованы такие инновации, как новая система ввода-вывода и эффективные аппаратные функции защиты.

Процессоры Intel Xeon E5-2600 поддерживают до восьми ядер и до 768 Гбайт системной памяти, обеспечивая в ряде случаев на 80% более высокую производительность по сравнению с процессорами Intel Xeon 5600 предыдущего поколения.

Серверный процессор Intel Xeon E5-2660

Некоторые подробности о средствах и технологиях, реализованных в Intel Xeon E5-2600, —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов,
Виктор   Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Приведенную выше формулу зависимости тепловой мощности от напряжения питания и частоты можно легко привести к следующему виду:
   

    
где переменные с индексом f обозначают соответствующие параметры разгона, а переменные с нулевым индексом — параметры штатного режима.

И частный вариант для случая сохранения штатного уровня напряжения питания (Vf=Vo):
     

По сути, эти формулы могут считаться одними из важнейших для оверклокеров, так как они дают прогноз мощности теплообразования в зависимости от установленных значений тактовых частот (F) и уровней напряжения питания (V). А это в свою очередь позволяет оценить требуемые средства энергопитания (блок питания) и средства охлаждения. От их качества зависят степень разгона и устойчивость работы.

Таким образом, оценка с помощью приведенных формул позволяет сразу, исходя из планируемых значений тактовых частот и уровней напряжения, подобрать необходимые средства энергопитания и охлаждения. При этом выбор может осуществляется с минимальным запасом, то есть без переплаты за излишнюю избыточность.

К слову сказать, все формулы и рекомендации относятся не только к процессорам (CPU), но и к чипсетам, и даже к модулям памяти. Сохраняют они свою корректность, конечно, и по отношению к графическим процессорам (GPU), которые являются основой видеоадаптеров. Вообще говоря, это верно и для других микросхем, которые подвергаются оверклокингу.

Необходимо отметить, что в приведенных формулах целесообразно в качестве Po использовать реальное значение тепловой мощности микросхемы (для тех, кто забыл, и процессор, и GPU являются микросхемами). В этом случае, как показывает практика, оценки с очень высокой точностью соответствуют фактическим данным.

При отсутствии информации об уровне реального теплообразования, можно использовать и соответствующее значение TDP (Thermal Design Power — максимальная мощность теплообразования). Значение TDP приводится в сопровождающей технической документации и в справочниках. Как уже отмечалось выше, это относится и к CPU, и к GPU, и к микросхемам чипсетов.    

Здесь следует напомнить, что величина реального теплообразования в штатном режиме всегда меньше значения TDP, устанавливающего максимальный уровень теплообразования. Фактически TDP — это предельное значение теплообразования, приводимое (декларируемое) производителем. Кстати, часто уровень TDP является неизменным для всей линейки изделий. Превышение TDP над реальным значением теплообразования является своеобразным запасом. Он специально введен производителем и рассчитан на некоторый разброс параметров. Этот разброс вызван случайными флуктуациями, связанными с особенностями технологических процессов.

Уровни TDP специально сообщаются проектировщикам и производителям кулеров, материнских плат, блоков питания, корпусов и т. д. Естественно, исходя из значений TDP, они ориентируются на предельные уровни теплообразования (и энергопотребления).

Примеры оценки ожидаемой тепловой мощности процессоров для разных режимов их разгона приведены в таблице 1.

Таблица 1.  Оценка тепловой мощности центральных процессоров
                     в разных режимах разгона 

В следующей части  данной статьи — некоторые выводы и следствия из приведенных формул и выполненных оценок тепловой мощности центральных процессоров при разных частотных режимах их эксплуатации.
    

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов,
Виктор   Рудометов 
 

Оценивая перспективы увеличения производительности компьютеров за счет использования форсированных режимов, необходимо напомнить, что они не являются такой уж новой технологией. Действительно, еще в компьютерах с процессорами типа Intel 8086, 8088 (рис. 1), 286, 386 широко использовался режим TURBO. Часто этот режим запускался специальной кнопкой, по нажатию которой тактовая частота не редко увеличивалась на 50%. Этот режим, по сути, являлся режимом разгона (от англ. overclocking — оверклокинг — частотный разгон — разгон — режимы эксплуатации элементов на повышенных частотах), кстати, не требовавшего ни радиатора на процессоре, ни повышения напряжения его питания.

Рис. 1. Процессоры Intel 8086, 8088

В последние годы динамическое изменение тактовых частот стали использовать даже производители процессоров. В качестве примеров можно привести технологии Turbo Boost и Turbo Core, которые призваны увеличивать рабочие частоты активных ядер при неполной загрузке процессоров.

Не отказались от форсирования элементов и производители ряда других компьютерных комплектующих. Так, например, уже можно считать традицией выпуск видеоадаптеров, GPU и память которых работают на повышенных частотах по сравнению с эталонными (референсными) изделиями.

Аналогичным образом поступают и производители модулей памяти, чья продукция по ряду параметров часто обгоняет рекомендации стандартов, как по частотам, так и по таймингам, а рост теплообразования часто компенсируется замысловатыми радиаторами.

Что же касается конечных пользователей, то популярность разгона среди них часто объясняется естественным желанием что-нибудь усовершенствовать в компьютере. И разгон (оверклокинг) — это простой способ увеличения производительности, тем более что это обычно не сопровождается значительными расходами.

А еще, осознав, что умеренный разгон не требует фундаментальных знаний, к содружеству оверклокеров примкнуло много молодых людей, считающих разгон бесплатным билетом в элитарный клуб. Тем не менее, активно занимаясь своим компьютером, многие из них постепенно накапливают знания, что можно только приветствовать.

Оценивая возможности разгона, следует признать, что существуют и экономические причины его популярности. Действительно, при относительно низких затратах и разумном риске можно достичь сравнительно высокой производительности для компьютеров. Рост производительности для процессора может достигать 20-30%, а при более жестких и рискованных режимах — до 50% и более. А если заглянуть в прайс-листы и сравнить уровни цен младших представителей, которые, как правило, хорошо «разгоняются», с ценами средних и старших моделей, то экономия будет очевидной.

Аналогично в компьютерах можно повысить производительность и модулей памяти, и видеоадаптеров, что положительно сказывается на общей производительности всей системы. Вместе с увеличением производительности процессора все это автоматически переводит компьютер в более высокую категорию. При этом часто комплектующие начального уровня производительности успешно соперничают с более мощными и дорогими представителями, находящимися на противоположном конце продуктового ряда.

Конечно, следует отметить, что иногда все это достигается ценой некоторого снижения надежности работы и сокращения ресурса безаварийной эксплуатации. Тем не менее, во многих случаях это допустимо, т. к. период эксплуатации компьютерных систем весьма  краток и весь ресурс все равно не будет выработан.

К слову сказать, о надежности процессоров. Несколько лет назад на специальном семинаре, посвященным вопросам технологий, производства и надежности, ведущий интеловский специалист отметил, что хотя компания не одобряет разгон, она и признает его популярность у части пользователей. Он отметил, что выпускаемые процессоры всегда имеют технологический запас, допускающий некоторое повышение тактовых частот. Еще он добавил, что пока устанавливаемые электрические параметры не выходят за пределы 10% превышения относительно рекомендованных значений (с учетом точности средств энергопитания и средств мониторинга), надежность процессоров остается на высоком уровне: 1% вышедших из строя процессоров за семь лет эксплуатации. Но при этом уровни тепловыделения процессоров не должны превышать установленных для этих процессоров значений TDP (об уровнях тепловыделения и о TDP см. ниже).

Что же касается возможных сбоев и зависаний, то при корректном выполнении процедуры разгона они крайне редки. В обычных условиях они, как правило, не приводят к большим неприятностям.

Проблемы высокочастотной передачи сигналов и некоторые теоретические предпосылки повышения производительности приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Рынок компактных компьютеров, созданных на основе высокоэкономичных процессоров Intel Atom, продолжает свой стремительный рост. По данным ABI Research суммарные продажи Intel Atom продолжат увеличиваться. Как результат данного роста, к 2013 г. продажи соответствующих систем могут составить 160 млн. штук.

Для поддержки своих процессоров, компания Intel предлагает соответствующие эталонные (референсные) решения, которые регулярно модифицируются.

В результате совершенствования микроархитектуры процессора и соответствующй адаптации микросхемного окружения произошел переход от трехчипового решения, предусматривающего использования трех микросхем в лице процессора и двух микросхем чипсета, к двухчиповому оешению.

Новый вариант предусматривает в добавление к процессору только одного чипа поддержки, функции которого свелись, по сути, только к поддержке соответствующих периферийных устройств.   

Это стало возможным благодаря тому, что в очередных процессорах Intel Atom, сменивших предыдущие решения, графический контроллер, и контроллер памяти переместились в корпус процессора.

А это означает, что необходимость в микросхеме, в которой размещались указанные компоненты, просто отпадает и теперь оставшийся чип выполняет лишь функцию традиционного южного моста.

Соответственно, чипсет Intel NM10 Express, поддерживающий процессор Intel Atom очередного поколения является отныне однокомпонентным.

Естественно, процессоры Intel Atom предыдущего поколения, созданные на основе ядра Diamondville, несовместимы с чипсетом Intel NM10 Express.

Необходимо отметить, что первыми представителями очередного поколения процессоров стали модели с тактовой частотой 1,66 ГГц, появившиеся в начале 2010 г. Однако на этом рубеже компания Intel не стала останавливаться и сравнительно быстро, уже во втором квартале, выпустила более производительные варианты.

В рамках изделий двухчипового поколения, созданных для настольных решений, компания Intel предлагает модели, рассчитанные на тактовую частоту 1,8 ГГц.

Одной из таких моделей стал одноядерный процессор Intel Atom D425, созданный на основе ядра Pineview. Основные параметры данного процессора приведены в таблице 1.

Таблица 1.  Основные параметры процессора Intel Atom D425

Для поддержки процессора Intel Atom D425 были созданы соответствующие модели материнских плат.

В качестве примера можно привести модель материнской платы Gigabyte GA-D425TUD (GA-D425TUD).

Внешний вид и основные параметры материнской платы GA-D425TUD, созданной и выпущенной компанией Gigabyte, представлены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов,
Виктор   Рудометов 
 

Для сверхкомпактных компьютерных систем, обладающих невысокой стоимостью и ориентированных в основном на выполнение сравнительно несложных офисных задач, а также на работу Интернете, компания Intel предлагает одноядерные и двухъядерные энергоэкономичные процессоры упрощенной микроархитектуры.

Такие системы получили наименование неттопов (от англ. Nettop —  Неттор — настольный компьютер для работы в сети), а энергоэкономичные процессоры упрощенной микроархитектуры — Intel Atom.

В семействе “атомных” процессоров компанией Intel были выпущены как одноядерные, так и двухъядерные модели Intel Atom.

Каждая из выпущенных моделей обладает своими достоинствами. Однако с учетом растущей популярности мультимедиа, наиболее перспективными для настольных систем в настоящее время являются все-таки двухъядерные модели, обеспечивающие приемлемые уровни производительности в обработке видеоинформации.

Двухъядерные процессоры Intel Atom представлены моделями первого (Diamondville) и второго (Pineview) поколений.

Примерами таких процессоров могут служить модели Intel 330 (2008 г.) и Intel D510 (2010 г.). Их основные параметры представлены в таблице 1.

Таблица 1.  Основные параметры Intel Atom моделей 330, D510 

Двухъядерные модели первого и второго поколения “атомных” процессоров отличаются не только внутренней микроархитектурой, но и требуют разных чипов окружения. Центральную роль среди них играют микросхемы системной логики — чипсеты.

Учитывая эти особенности, конструкторы выпустили разные варианты материнских плат.

В качестве примера можно привести платы Gigabyte GA-GC330UD (GA-GC330UD) и Gigabyte GA-D510UD (GA-D510UD), построенные на основе Intel 330 и Intel D510.

При этом следует обратить внимание, что первая из них — GA-GC330UD построена на основе трехчипового дизайна, предусматривающего   использование процессора и двух микросхем чипсета: Intel 330 + GMCH + ICH7.

Вторая плата — GA-D510UD построена на основе двухчипового дизайна. В этом варианте используются  процессор и всего одна микросхема поддержки: Intel D510 + NM10.   

Конечно, модель процессора второго поколения — Intel D510 обладает более совершенной микроархитектурой, возможности которой существенно расширились за счет переноса основных контроллеров из чипсета в состав процессора. 

Это обеспечивает не только большее удобство для конструкторов, но и большую производительность, которой, к слову сказать, в ряде случаев бывает недостаточно.

Однако, как показывает опыт, часто недостаток производительности можно компенсировать за счет использования оверклокинга (разгона), увеличив тактовую частоту процессорной шины выше номинального значения.

Это обычно доступно во всех материнских платах. И упомянутые платы не являются исключением из этого правила. На основе этих плат была проверена  реальность и целесообразность разгона систем, построенных на основе «атомных» процессоров. Кроме того, разгон позволил оценить и сравнить текущие частотные потенциалы двух поколений микроархитектур, а также выявить сильные и слабые их стороны.

А вот насколько это реально можно проверить на основе указанных плат  GA-GC330UD  и  GA-D510UD.

Внешний вид и основные параметрв материнских плат GA-GC330UD и GA-D510UD, созданных и выпущенных компанией Gigabyte, рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Для поддержки современных процессоров компания AMD предлагает наборы микросхем системной логики (чипсеты) восьмой серии.

Эта серия, восьмая серия чипсетов AMD, состоит из следующих моделей:

• AMD 890FX,
• AMD 890GX,
• AMD 880G,
• AMD 870.

Наибольшими функциональными возможностями обладают наборы AMD 890FX и AMD 890GX, два других набора имеют существенно более простую архитектуру и меньшие возможности.

Каждый чипсет традиционно состоит из двух компонентов, представленных двумя специализированными микросхемами:

• North Bridge,
• South Bridge.

Основные параметры компонентов North Bridge и South Bridge чипсетов AMD восьмой серии приведены в таблице 1 и таблице 2.

Таблица 1.  Основные параметры компонентов North Bridge
чипсетов  AMD  восьмой серии (AMD 890FX / 890GX / 880G / 870)

Таблица 2.  Основные параметры компонентов South Bridge 

На основе восьмого семейства чипсетов AMD соответствующие изделия выпустили все основные производители материнских плат. Данные изделия отличаются архитектурными решениями, функциональными возможностями и ценой.

Оценивая возможности чипсетов восьмой серии, следует отметить, что плата на AMD 890FX необходима лишь в том случае, если имеется потребность в использовании нескольких видеокарт в режиме CrossFire: две карты, работающие на полной скорости PCI Express 2.0 x16 или сразу четыре на скорости x8. Если же такой потребности нет, то следует обратить внимание на изделия, основанные на логике AMD 870.

В качестве примера  материнской платы, созданной на основе младшего представителя наборов восьмой серии — чипсета AMD 870, можно привести модель Gigabyte GA-870A-UD3 (далее — GA-870A-UD3).

Основные технические параметры материнской платы GA-870A-UD3, созданной и выпущенной компанией Gigabyte, представлены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов,
Виктор   Рудометов 
 

Для недорогих, сверхкомпактных компьютеров, ориентированных на выполнение несложных задач, компания Intel разработала и выпустила специальные энергоэкономичные процессоры упрощенной микроархитектуры. Данные процессоры, получившие наименование Intel Atom, выпущены в виде одноядерных и двухъядерных вариантов. Учитывая растущую популярность мультимедиа, особенно в части обработки видеоинформации, двухъядерные процессоры являются наиболее перспективными. Они представлены моделями первого (Diamondville) и второго (Pineview) поколений.

Краткие параметры двухъядерных моделей Intel 330 (2008 г.) и Intel D510 (2010 г.), ориентированных на настольные системы, приведены в таблице 1.

Таблица 1.  Основные параметры Intel Atom моделей 330, D510

Процессоры второго поколения, представленные моделями Pineview, обладают более совершенной микроархитектурой. В отличие от представителей предыдущего поколения они к вычислительным ядрам приобрели еще и контроллер памяти и встроенные видеосредства.

Это позволило упразднить микросхему GMCH (северный мост) и перейти от трехчиповой структуры компьютерной платформы к двухчиповой (рис. 1).

Рис. 1.  Трех- и двухчиповые платформы с Intel Atom

Необходимо отметить, что обычно модели процессоров с более совершенной микроархитектурой обеспечивают компьютерным системам большие уровни производительности.

Однако, как показывает опыт, часто недостаток производительности систем предыдущих поколений можно компенсировать за счет оверклокинга (от англ. overclocking — разгон — эксплуатация элементов на повышенных частотах), увеличив тактовую частоту процессорной шины выше номинального значения. При этом в ряде случаях возможности хорошо отлаженной микроархитектуры могут обеспечивать лучшие разгонные возможности.

Проверить это можно в процессе тестирования материнских плат, созданных на основе двух поколений микроархитектуры Intel Atom. В качестве объектов исследования могут быть использованы материнские платы Gigabyte GA-GC330UD (GA-GC330UD) и Gigabyte GA-D510UD (GA-D510UD), построенные на основе “атомных” процессоров Intel 330 и Intel D510.

Внешний вид и основные параметры материнских плат GA-GC330UD и GA-D510UD, созданных и выпущенных компанией Gigabyte, рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов

Для недорогих компьютеров начального уровня, известных как “нетбуки” и ориентированных на работу в глобальной сети, выполнение несложных офисных, а также мультимедийных задач, не требующих высоких уровней производительности, в начале 2010 года компания Intel выпустила второе поколение энергоэффективных процессоров линейки Intel Atom.

Главной особенностью данных моделей процессоров, созданных на основе ядра Pineview, является объединение в одном изделии одного/двух вычислительных ядер, контроллера оперативной памяти и графических средств.

Для поддержки процессорв Intel Atom с ядром Pineview разработан еще и специальный чипсет, получивший наименование Intel NM10 Express Chipset (NM10).

На основе предложенных моделей и поддерживающих их чипсета все ведущие производители материнских плат выпустили свои изделия.

В качестве примера такого решения, ориентированного на недорогие настольные компьютеры начального уровня, можно привести материнскую плату Gigabyte GA-D510UD. Она создана на основе новейших энергоэкономичных элементов, представленных двухъядерным процессором Intel Atom D510 и поддерживающим его чипсетом Intel NM10.

Рис. 1. Архитектура компьютера с чипсетом Intel NM10

Материнская плата GA-D510UD, ориентированная на недорогие настольные компьютеры начального уровня и созданная на основе энергоэффективных процессора Intel Atom D510 и поддерживающего его чипсета Intel NM10, представлена в следующей части данной статьи.
 

>> Часть 2
      

Евгений Рудометов 
 

Для сектора настольных компьютеров начального уровня, создаваемых на основе энергоэффективных процессоров линейки Intel Atom и соответствующих наборов микросхем системной логики (чипсетов), свои решения предлагают все основные производители материнских плат. При этом они постепенно обновляют парк выпускаемых моделей на более совершенные изделия, создаваемые на основе более совершенных элементов. 

Основные элементы платформы

Процессор

Для платформы недорогих настольных компьютеров начального уровня, ориентированных на работу в Интернете и выполнение несложных офисных задач, не требующих высоких уровней производительности, в начале 2010 года компания Intel выпустила второе поколение энергоэкономичных процессоров, входящих в линейку Intel Atom.

Данные модели представлены моделями D410 и D510. Главная особенность данных моделей, созданных на основе ядра Pineview, — объединение в едином корпусе процессора вычислительных ядер и встроенных контроллеров оперативной памяти и графических средств.

Основные параметры даннах моделей в сравнении с их предшественниками, входящими также в линейку Intel Atom и предназначенных для настольных решений, приведены в таблице 1.

Таблица 1.  Основные параметры Intel Atom моделей  330,  230,  D410,  D510 

Тема развития “атомных” решений продолжена  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
    

Евгений Рудометов 
 

Во втором квартале 2008 года компания Intel, являющаяся крупнейшем производителем процессоров для настольных и мобильных компьютеров, анонсировала первые модели линейки Atom — недорогих процессоров упрощенной микроархитектуры.

Такие процессоры стали основой недорогих компьютерных систем, ориентированных главным образом на работу в Интернете, а также выполнение несложных офисных задач.

Для таких недорогих настольных систем — неттопов были разработаны одноядерные и двухъядерные модели, получившие наименование Intel Atom 230 и Intel Atom 330. Они стали основой большого числа недорогих, компактных и практически бесшумных компьютеров.

Несмотря на высокий уровень востребованности указанных моделей, компания Intel разработала и выпустила новое поколение «атомных» процессоров. Однако их новейшая архитектура потребовала внесения соответствующих изменений в проектирование компьютерных систем.

Следующая версия компьютерной платформы получила наименование Pine Trail.

Для неттопов новой платформы, сменившей решения, созданные на основе Intel Atom 230 и Intel 330,  были выпущены соответствующие варианты процессоров. Ими стали одноядерная модель Intel Atom D410 и ее двухъядерный вариант, получивший наименование Intel Atom D510.

Главной особенностью данных процессоров линейки Intel Atom, созданных на основе ядра Pineview, является то, что в их состав интегрированы не только сами вычислительные ядра, но и контроллер оперативной памяти, а также средства встроенной графики.

Краткие параметры одноядерных и двухъядерных вариантов процессоров Intel Atom моделей 230, 330, D410 и D510 приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры Intel Atom моделей 330, 230, D410, D510

Тема “атомных” процессоров и поддерживающих данные элементы соответствующих компьютерных платформ продолжена  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
    

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, чипсет  i945GС  состоит из двух микросхем:

• Graphics Memory Controller Hub (GMCH),
• I/O Controller Hub (ICH).

Микросхема GMCH поддерживает процессорную шину (FSB) с частотами передачи данных 533 и 800 МГц (QPB).

Компонента GMCH имеет двухканальный встроенный контроллер памяти DDR2 SDRAM 400/533/667 МГц (non-ECC). Максимальный объем — 2 Гбайт.

Интегрированные графические средства основаны на архитектуре GMA 950 и работают на внутренней частоте 400 МГц. Имеет встроенные средства аппаратного ускорения видео стандартов HD, включая форматы 720p и 1080i.

Компонента ICH седьмой версии поддерживает традиционные интерфейсы и предусматривает подключение большого числа устройств, максимальное число которых может достигать:

• 4 SATA HDD (до 300 Мбайт/с),
• 1 PATA (IDE),
• 8 USB 2.0 (Hi-Speed, до 480 Мбит/с),
• 4 PCI Express х1 или 1 PCI Express х4,
• 6 PCI (32/33) и т. п.

Поддерживает 10/100 LAN, LPC, Intel High Definition Audio и т. п.

Максимальное значение (TDP) соответствует уровню 29,5 Вт (22,2 Вт — TDP GMCH и 3,3 Вт — TDP ICH7).

Структура компактного компьютера с чипсетом i945GС представлена на Рис. 1.
    

Рис. 1.  Структура компактного компьютера с чипсетом i945GC

Комплект GA-GC330UD

Комплект материнской платы GA-GC330UD состоит из следующих компонентов:

• упаковочная коробка,
• GA-GC330UD,
• I/O Shield,
• кабель SATA и кабель IDE,
• CD ROM с драйверами,
• руководство пользователя.
       

Рис. 2.  Комплект материнской платы GA-GC330UD
  

Основные технические параметры материнской платы GA-GC330UD,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Современные настольные компьютеры для большинства задач пользователей часто обладают явно избыточной функциональностью и производительностью. В таких случаях целесообразно использовать решения, созданные на основе энергоэкономичных процессоров и чипсетов.

В качестве примера подобных компьютерных систем служат неттопы — компьютеры, главной задачей которых являются комфортная работа в Интернете, решение несложные задач с помощью офисных приложений, а также воспроизведение аудио и просмотр видео.

Для класса неттопов предлагают свои решения все основные производители материнских плат.

В качестве примера материнской платы для компактных и экономичных компьютерных систем можно привести модель Gigabyte GA-GC330UD (GA-GC330UD).

Данная плата GA-GC330UD создана на основе чипсета Intel 945GC и встроенного в состав этой платы  двухъядерного процессора Intel Atom 330. 

Основные элементы 

   
Процессор

В качестве основы для платформы неттопов можно использовать модели процессоров Intel из линейки Atom. Это могут быть, например, модели с номерами 230 и 330, специально разработанными для энергоэффективных платформ.

Необходимо отметить, что модели 230 и 330 стали, по сути, первыми моделями, ориентированными на рынок настольных систем.

Отличия между данными моделями заключаются в числе процессорных ядер и обрабатываемых потоках, а также в объемах кэш-памяти и в уровнях энергопотребления.

Основные характеристики моделей 330 и 230, созданных для настольных компьютеров, представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры процессоров Intel Atom 330/230 

Чипсет

Для поддержки энергоэкономичных процессоров Intel Atom 230/330 компания Intel предложила использовать чипсет Intel 945GС Express (i945GС).

Состоит чипсет i945GС из двух микросхем:

• Graphics Memory Controller Hub (GMCH),
• I/O Controller Hub (ICH).

Основные параметры чипсета, ставшего основой материнской платы GA-GC330UD,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte,  приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Материнская плата Gigabyte GA-GC330UD создана с применением технологии Ultra Durable 3. В таких платах используются качественные твердотельные конденсаторы, линии энергопитания и заземления удвоенной толщины, дроссели с ферритовыми сердечниками, силовые транзисторы с низким сопротивлением канала. 

Из важных особенностей конструкции платы Gigabyte GA-GC330UD необходимо отметить интегрированный двухъядерный процессор Intel Atom 330 с TDP 8 Вт. Такое решение позволило минимизировать размеры и стоимость платы.

Благодаря низкому энергопотреблению, а, следовательно, и низкому теплообразованию процессора Intel Atom 330 для его охлаждения применяется пассивный кулер, представляющий собой небольшой радиатор. Это позволило  уменьшить габариты, обеспечить бесшумность, снизить себестоимость.    

Для охлаждения микросхемы GMCH чипсета с TDP 22,2 Вт использован  небольшой радиатор, снабженный миниатюрным вентилятором. Для охлаждения ICH7 (TDP 3,3 Вт)   используется небольшой радиатор без вентилятора.

В Gigabyte GA-GC330UD используется один модуль DDR2 667/533 МГц объемом до 2 Гбайт.  

Видеоподсистема представлена встроенными в чипсет видеосредствами Intel GMA 950. Поддерживается аппаратное декодирование видео для плавного и качественного воспроизведения.

Микросхемой чипсета ICH7 поддерживается два порта интерфейса Serial ATA 3 Гбит/с один порт Parallel ATA (ATA 100/66/33), что позволяет подключить два накопителя SATA и два устройства IDE.

Архитектура материнской платы Gigabyte GA-GC330UD представлена на Рис. 2.

Рис. 2.  Архитектура Gigabyte GA-GC330UD

Другими особенностями являются: Intel High Definition Audio (до 6 каналов, HDA-кодек Realtek ALC662, сетевой контроллер (10/100 Mbit), а также до 8 портов USB 2.0.

Энергоснабжение элементов материнской платы Gigabyte GA-GC330UD осуществляется через систему импульсных преобразователей.

Встроенные в архитектуру Gigabyte GA-GC330UD средства мониторинга  предоставляют возможность контроля основных параметров.

Из реализованных фирменных средств следует отметить традиционные для материнских плат Gigabyte средства:

• Virtual Dual BIOS,
• @BIOS, Q-Flash,
• Xpress Recovery2,
• Xpress Install,
• Easy Tune и др.

В качестве операционной системы могут быть использованы Microsoft Windows XP/Vista.

Результаты оценки производительности материнской платы GA-GC330UD,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов
 

 >>    Часть 1 
  

Чипсет

Для поддержки энергоэкономичного процессора Intel Atom 230 компания Intel предложила использовать специализированный набор системной логики (чипсет) Intel 945GС Express (i945GС).

Этот чипсет был создан на основе популярного набора Intel 945G. Целями разработки стала адаптация к требованиям процессоров семейства Atom и существенное снижение энергопотребления и теплообразования. 

Как и его прототип, чипсет i945GС имеет встроенное графическое ядро Intel GMA950 c поддержкой аппаратного ускорения видео стандартов высокого разрешения.

Состоит чипсет i945GС традиционно из двух микросхем:

• Graphics Memory Controller Hub,
• I/O Controller Hub.

Компонента Graphics Memory Controller Hub (GMCH), представленная микросхемой 82945GС (QG82945GC, FCBGA1202), управляет основными традиционными подсистемами через соответствующие интерфейсы:

• процессора (FSB),
• оперативной памяти (System Memory Interface),
• графических средств (Graphics Interface),
• второй компоненты чипсета через (Direct Media Interface).

Микросхема GMCH поддерживает тактовые частоты 166 и 200 МГц процессорной шины Front Side Bus (FSB), что обеспечивает скорость передачи данных по этой шине с частотами 533 и 800 МГц (QPB).

Микросхема GMCH имеет двухканальный встроенный контроллер памяти DDR2 SDRAM 400/533/667 МГц (non-ECC). Максимальный объем — 2 Гбайт.

Интегрированные в GMCH графические средства основаны на архитектуре GMA 950 и работают на внутренней частоте 400 МГц. Имеет встроенные средства аппаратного ускорения видео стандартов HD, включая форматы 720p и 1080i.

Вторая компонента — I/O Controller Hub седьмой версии — ICH7. Поддерживает традиционные интерфейсы и предусматривает подключение большого числа устройств, максимальное число которых может достигать:

• 4 SATA HDD (до 300 Мбайт/с),
• 1 PATA (IDE),
• 8 USB 2.0 (Hi-Speed, до 480 Мбит/с),
• 4 PCI Express х1 или 1 PCI Express х4,
• 6 PCI (32/33) и т. п.

Кроме того, микросхема ICH7 поддерживает еще и LAN 10/100 Мбит/с, LPC, Intel High Definition Audio и т. п.

Максимальное значение тепловой TDP (Thermal Design Power — максимальная мощность  теплообразования микросхемы) соответствует уровню 29,5 Вт, из которых 22,2 Вт — TDP GMCH и 3,3 Вт — TDP ICH7.

Структура компьютера с чипсетом i945GС представлена на Рис. 1.

Рис. 1.  Структура компьютера с чипсетом i945GC

На основе данных элементов компания Gigabyte выпустила материнскую плату GA-GC230D.

Основные параметры Gigabyte GA-GC230D приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов
 

Среди пользователей обширного семейства настольных компьютеров стремительно набирают популярность сверхкомпактные модели. Основное назначение новых компьютеров — обеспечить работу в Интернете.

Настольные варианты таких систем получили наименование «неттопы» (от англ. nettop — настольный компьютер для работы в сети). 

Неттопы эффективны в качестве компьютерной системы для работы в локальных и глобальных сетях, а также для выполнения относительно несложных офисные и мультимедийные задачи.

Основой этих систем послужили новые энергоэкономичные процессоры и чипсеты. Здесь под энергономичностью понимается производительность в расчете на ватт потребляемой энергии.

Основным разработчиком и поставщиком соответствующих процессоров и чипсетов стала компания Intel, которая рекомендует в составе неттопов использовать энергоэкономичные процессоры семейства Атом, отличающиеся невысокой ценой.

Основные элементы платформы

Процессор

Для платформы неттопов компанией Intel в рамках семейства изделий Atom выпускаются широкая гамма процессоров. При этом первой из них стала модель процессора, получившая числовое обозначение 230.

Основные характеристики этой модели представлены в Таблице 1.

Таблица 1.  Основные параметры процессора Intel Atom 230 

Процессор Intel Atom 230 был специально создан по замыслу его разработчиков для компактных и энергоэкономичных настольных систем, ориентированных на работу в Интернете и получивших наименование неттопы.

Основой новой архитектуры ядра послужили ранее созданные структуры процессорных чипов.

С целью повышения энергоэффективности и уменьшения площади полупроводникового кристалла архитектура нового процессора по сравнению со своими прототипами была сильно переработана. Были упрощены вычислительные цепи, уменьшены объемы кэш-памяти, модифицированы элементы управления процессорной шиной и т. п.

В результате производительность оптимально соответствует требованиям приложений, связанных с работой в глобальной сети.

Благодаря внедрению всех инноваций достигнута очень низкая рабочая мощность энергопотребления и теплообразования: TDP — 4 Вт.

Все это позволяет создавать компактные настольные системы, основой которых стали энергоэффективные процессор Intel Atom 230 и поддерживающий его чипсет Intel 945GС Express.

Основные параметры чипсета приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов
 

Для платформы неттопов — компьютеров, ориентированных на работу в Интернете, компанией Intel была выпущена сравнительно недорогая, энергоэкономичная  модель процессора, получившая наименование 230.

Основные характеристики этой модели представлены в Таблице 1.

Таблица 1.  Основные параметры процессора Intel Atom 230

С целью повышения энергоэффективности и уменьшения площади полупроводникового кристалла процессора были упрощены вычислительные цепи, уменьшены объемы кэш-памяти, модифицированы элементы управления процессорной шиной и т. п. Благодаря внедрению всех инноваций достигнута очень низкая рабочая мощность: TDP — 4 Вт. Это позволяет создавать компактные настольные системы.

Для поддержки энергоэкономичного процессора Intel Atom 230 компания Intel предложила чипсет Intel 945GС Express (i945GС).

Этот чипсет имеет встроенное графическое ядро Intel GMA950 c поддержкой аппаратного ускорения видео стандартов высокого разрешения.

Микросхема GMCH поддерживает тактовые частоты 166 и 200 МГц процессорной шины, что обеспечивает скорость передачи данных по этой шине с частотами 533 и 800 МГц (QPB). Максимальный объем памяти DDR2 SDRAM 400/533/667 МГц (non-ECC)  — 2 Гбайт. Интегрированные графические средства основаны на архитектуре GMA 950 и работают на внутренней частоте 400 МГц. Имеет встроенные средства аппаратного ускорения видео стандартов HD, включая форматы 720p и 1080i.

Компонента ICH поддерживает традиционные интерфейсы и предусматривает подключение большого числа устройств, максимальное число которых может достигать: 4 SATA HDD (до 300 Мбайт/с), 1 PATA (IDE), 8 USB 2.0 (Hi-Speed, до 480 Мбит/с), 4 PCI Express х1 или 1 PCI Express х4, 6 PCI (32/33) и т. п. Поддерживает 10/100 LAN, LPC, Intel High Definition Audio и т. п. Максимальное значение (TDP) соответствует уровню 29,5 Вт (22,2 Вт — TDP GMCH и 3,3 Вт — TDP ICH7).

Упрощенная структура настольного компьютера с чипсетом i945GС представлена на Рис. 1. 

Рис. 1.  Структура настольного компьютера с чипсетом i945GC 

На основе данных элементов компания Gigabyte выпустила материнскую плату GA-GC230D.

Основные параметры Gigabyte GA-GC230D приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

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

Таблица 1.  Процессоры для настольных компьютеров

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

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

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

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

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

Таблица 2.  Процессоры для мобильных компьютеров

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

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

>>    Часть 7  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

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

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

Дело в том, что на практике процессор разогревается не сразу, и чтобы дойти из состояния покоя до ограничения теплового уровня, ему потребуется некоторое время.

Преимущество новой реализации заключается в том, что управление тактовыми частотами стало более интеллектуальным с ориентацией на реальные температуры процессорных узлов, а не только на их энергопотребление. Это означает, что в тех случаях, когда процессор работает в благоприятных температурных условиях, его энергопотреблению разрешается выходить за границу, задаваемую параметром TDP, связанным с микроархитектурными и конструктивными особенностями процессоров.

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

И конечно, еще одним способом увеличения производительности является для ряда моделей поддержка технологии Intel Hyper-Threading. Использование данной технологии позволяет удвоить число одновременно обрабатываемых потоков, что в большинстве случаев воспринимается операционной системой как удвоение числа ядер с соответствующим увеличением производительности.

Таким образом, у четырехъядерных процессоров с поддержкой технологии Intel Hyper-Threading информация обрабатывается восемью потоками. Операционная система воспринимает такие модели как восьмиядерные варианты.

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

Рис. 7.  Топология процессоров Westmere

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 6  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

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

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

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

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

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

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

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

С целью дальнейшего повышения производительности модернизации подверглась и технология Intel Turbo Boost. Как и в предыдущих разработках, в случае загрузки не всех процессорных ядер она обеспечивает автоматическое увеличение тактовой частоты работы тех из них, которые остаются активными. Однако если раньше это осуществлялось в пределах максимального энергопотребления, задаваемого параметром TDP, то новый вариант этой технологии — Intel Turbo Boost 2.0  предусматривает кратковременное превышение установленного предела.  В тех случаях, когда процессор работает в благоприятных температурных условиях, его энергопотреблению разрешается выходить за границу, задаваемую параметром TDP,  связанным с микроархитектурными и конструктивными особенностями процессоров. В некоторых случаях частота может подниматься на 40% от штатной.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Чипы Arrandale (таблица 1) получают два центральных вычислительных ядра, выполненных по 32 нм технологии, интегрированный контроллер памяти и встроенный графический контроллер, изготовленный с применением 45 нм техпроцесса.

Конструктивно процессоры Arrandale представляют собой многочиповую компоновку на единой подложке. Данные процессоры станут первыми x86-совместимыми мобильными процессорами с интегрированным видеоядром.

Как ожидается, максимальное значение рассеиваемой тепловой энергии (TDP) процессоров Arrandale составит 35 Вт. Здесь надо напомнить, что к традиционному теплообразованию вычислительного ядра необходимо еще прибавить теплообразование контроллера памяти и встроенных видеосредств.

Процессорный блок состоит из монолитного двухъядерного кристалла, выполненный по технологии 32 нм, и кэш-памяти объемом 4 Мбайт. Поддерживаются все свойственные 45-нм поколению процессоров технологии, включая двухпоточные задачи на ядро (развитие Hyper-Threading) и технология ускорения одного из ядер за счет отключения другого (Turbo Boost). Кроме этого компания Intel планирует расширить набор инструкций для ускорения операций шифрования.

Что касается графического ядра, оно будет выпущено по нормам 45 нм и размещено на одном кристалле с двухканальным контроллером памяти DDR3-1333 МГц. Снижение норм техпроцесса позволит поднять рабочую частоту видеопроцессора, а тесная интеграция обещает уменьшение латентности при обращении к графическому ядру, а также повышение пропускной способности шины графической памяти.

Конечно, можно уделять много внимания важнейшим комплектующим, однако ни один компьютер не обходится без внешних интерфейсов, от работы которых зависит эффективность всей системы. Именно поэтому инженеры большое внимание уделяют их совершенствованию, улучшая как традиционные средства, так и создавая новые.

Уже к традиционных интерфейсам относятся, например, USB. Несмотря на его популярность, уже сравнительно давно стало понятно, что стандарт USB 2.0 перестал удовлетворять возросшим требованиям высокопроизводительных систем. Отвечая на запросы рынка, конструкторы активно внедряют в свои разработки новый вариант стандарта USB — USB 3.0, десятикратно увеличивший скорость передачи информации.

Для поддержки новейших HDD, таких как 2 Тбайт Seagate Barracuda XT, используется интерфейс SATA 6 Гбит/сек. Соответствующие модели материнских плат уже выпустили ряд производителей, среди которых компания Gigabyte, представившая линейку плат GA-P55.

Не забыты и другие интерфейсы. Так, например, уже разработаны изделия с видеошиной PCI Express 3.0, продолжают развиваться многоканальные варианты Wi-Fi и WiMAX.

Но пожалуй самой интересной разработкой является новый интерфейс, названный Light Peak. В этой технологии высокоскоростной передачи данных используется оптический кабель. Как утверждается, технология будет готова к массовому производству в 2010 году. Предполагается, что она свяжет между собой ноутбуки, дисплеи высокой четкости, камеры, мультимедийные плееры, док-станции и накопители. Помимо высокой скорости, к достоинствам новой технологии относятся уменьшенные размеры разъемов, более тонкие, длинные и гибкие кабели, чем были доступны до сих пор (рис. 7).

Рис. 7. Чип Light Peak

Характеристики Light Peak приведены в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 6  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 6 
  

Итак, ключевыми параметрами микроархитектуры Nehalem являются:

• три канала встроенного в процессор контроллера памяти,
• процессорная шина Quick Path Interconnect (QPI),
• технология Simultaneous Multi-Threading (SMT) – аналог Hyper-Threading,
• кэш-пямять третьего уровня (L3),
• технология «Турбо Bust»,
• набор команд SSE4.2 и др. (рис. 10). 

Рис. 10. Ключевые параметры архитектуры Nehalem

Первыми представителями новой линейки процессоров являются являются следующие модели:

• Intel Core i7 965 Extreme Edition,
• Intel Core i7 940,
• Intel Core i7 920.

Основные параметры данных моделей приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры первых моделей Intel Core i7 

Оценивая преимущества архитектуры Intel Core (Nehalem), необходимо отметить, что Intel Core i7 требуют модификации окружающих его комплектующих.

Прежде всего это касается выбора новой материнской платы. И это связано не только с новым процессорным разъемом LGA1336 и с соответствующим процессорным кулером с иной конструкцией крепления. Добавились и новые требования на электропитание ЦП, что потребовало соответствующих изменений в материнской плате.

Здесь необходимо вспомнить и о подсистеме оперативной памяти, представленной в компьютерных системах системах, ориентированных на процессоры Intel Core i7, исключительно модулями DDR3 SDRAM. Таким образом, можно констатировать, что эра памяти DDR2 SDRAM явно приближается к своему концу.   

Для поддержки новых процессоров компания Intel выпустила соответствующий набор микросхем системной логики (чипсет) — Intel X58 Express Chipset. На основе этого чипсета  все основные производители выпустили материнские платы, поддерживающие процессоры Intel Core i7.  

Что же касается производительности, то это, как всегда, оценивается с помощью тестов.

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

>>    Часть 8  

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

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

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

Внутренняя микроархитектура Intel Core i7 получила ряд перспективных нововведений.

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

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

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

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

Подверглись ряду изменений и другие элементы внутренней структуры ядер.

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

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

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

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

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

>>    Часть 7