Развернуть чат
Активные темы
Обзор всех активных тем »
РЕКЛАМА
Наш опрос
Поддерживаете ли вы предложение ряда депутатов Госдумы судить Горбачева за развал СССР?

Да
Нет
Не знаю

Все опросы
Главная страница » Разделы » Советы » Путеводитель по процессорам Intel Sandy Bridge
5 июня 2011 добавил Gespenst Источник Автор публикации: Олег Нечай
Часть 1


В предыдущем "Путеводителе по новым процессорам Intel", опубликованном примерно год назад, мы говорили о микроархитектуре Nehalem, пришедшей на смену Core в конце 2008 года. В этом обзоре речь пойдёт об архитектуре Sandy Bridge, которая в самое ближайшее время должна полностью заменить Nehalem.

На сегодняшний день чипы на базе Sandy Bridge представлены во всех линейках процессоров Intel, включая серверные Xeon, дестопные и мобильные Core i3/35/i7, Pentium и Celeron и "экстремальные" Core i7 Extreme. Незадолго до публикации этой статьи, 22 мая 2011 года, были представлены ещё семь новых процессоров на основе Sandy Bridge.

В чём же заключаются принципиальные отличия Sandy Bridge от Nehalem и в чём состоят особенности и преимущества новой микроархитектуры Intel? Вкратце эти отличия таковы: обновлённое графическое ядро в составе "системного агента" расположено на одном кристалле с вычислительным, предусмотрены новый буфер микрокоманд L0, разделяемый кэш L3, модернизированная технология Turbo Boost, расширенный набор инструкций SIMD AVX и переработанный двухканальный контроллер оперативной памяти DDR3 1333 МГц. Вместе с новой архитектурой появился и новый процессорный разъём LGA 1155.

Путеводитель по процессорам Intel Sandy Bridge


Одно из главных конструктивных отличий Sandy Bridge от Nehalem - размещение вычислительных ядер и северного моста (системного агента) на одном кристалле. Напомним, что в Nehalem сам ЦП и северный мост располагались под общей крышкой, но фактически размещались на самостоятельных чипах, которые, к тому же, были выполнены по разным технологическим нормам: ЦП - по 32-нм, а северный мост - по 45-нм. В Sandy Bridge это единый кристалл, выполненный по 32-нм техпроцессу, на котором находятся вычислительные ядра, графическое ядро, контроллеры оперативной памяти, PCI Express, электропитания (Power Control Unit, PCU) и блок видеовыхода.

Путеводитель по процессорам Intel Sandy Bridge


Новый набор SIMD-инструкций в чипах Sandy Bridge получил название AVX - Advanced Vector Extensions, то есть "расширенные векторные инструкции". Фактически это очередное поколение SIMD-инструкций (Single Instruction, Multiple Data - "одиночный поток команд, множественный поток данных" SSE5, альтернативная набору x86, разработанному в AMD. Разрядность регистров XMM в инструкциях AVX увеличен вдвое с 128 до 256 бит, появились 12 новых инструкций с поддержкой четырёхоперандных команд. Поддерживаются технология аппаратного шифрования Advanced Encryption Standard (AES) и система виртуализации Virtual Machine Extensions (VMX).

Путеводитель по процессорам Intel Sandy Bridge


Несмотря на схожую конструкцию, у чипов Sandy Bridge больше исполнительных блоков, чем у Nehalem: 15 против 12 (см. блок-схему). Каждый исполнительный блок подключён к планировщику инструкций через 128-битный канал. Для выполнения новых инструкций AVX, содержащих 256-разрядные данные, одновременно используются два исполнительных блока.

Чипы Sandy Bridge cпособны обрабатывать до четырёх инструкций за такт благодаря четырём декодерам, встроенным в блоки выборки команд. Эти декодеры преобразуют инструкции x86 в простые RISC-подобные микроинструкции.

Важнейшее нововведение в процессорах Sandy Bridge - это так называемый "кэш нулевого уровня" L0, в принципе отсутствовавший в процессорах предыдущего поколения. Этот кэш способен хранить до 1536 декодированных микроинструкций: его смысл заключается в том, что когда исполняемая программа входит в кольцевой цикл, то есть повторно выполняет одни и те же инструкции, не требуется заново декодировать одни и те же инструкции. Такая схема позволяет заметно повысить производительность: по оценкам специалистов Intel, L0 используется в 80% машинного времени, то есть в подавляющем большинстве случаев. Кроме того, при использовании L0 отключаются декодеры и кэш-память первого уровня, а чип потребляет меньше энергии и выделяет меньше тепла.

В связи с появлением в чипах Sandy Bridge "кэша нулевого уровня" часто вспоминают трассировочный кэш (trace cache) "ветеранов гонки гигагерц" - процессоров Pentium 4 на базе архитектуры NetBurst. Между тем, эти буферы работают по-разному: в трассировочном кэше инструкции записываются точно в таком порядке, в каком они исполнялись, поэтому в нём могут несколько раз повторяться одни и те же инструкции. В L0 хранятся единичные инструкции, что, разумеется, более рационально.

Претерпел заметные изменения блок предсказания ветвлений, получивший буфер предсказания результата ветвлений (branch target buffer) удвоенного объёма. Кроме того, в буфере теперь используется специальный алгоритм сжатия данных, благодаря чему блок способен подготавливать большие объёмы инструкций, тем самым повышая производительность расчётов.

Подсистема памяти в Sandy Brigde была также оптимизирована для работы с 256-битными инструкциями AVX. Напомним, что в Nehalem использовались выделенные порты загрузки, хранения адресов и хранения данных, привязанные к отдельным дисптчерским портам, что означает возможность загрузки 128 бит данных из кэш-памяти L1 за такт. В Sandy Brigde порты загрузки и хранения при необходимости могут изменять назначение и одновременно выступать в роли пары портов загрузки или хранения, что позволяет работать с 256 битами данных за такт.

Для связи компонентов чипа, то есть вычислительных ядер, кэш-памяти L3, графического ядра и системного агента (контроллеров памяти, PCI Express, питания и дисплея), Sandy Bridge используется кольцевая шина (ring interconnect). За основу была взята скоростная шина QPI (Quick Path Interconnect, пропускная способность до 6,4 Гбайт/с на частоте 3,2 ГГц), впервые реализованная в чипах Nehalem Lynnfield (Core i7 9xxx для Socket LGA1366), адресованных энтузиастам.

Путеводитель по процессорам Intel Sandy Bridge


По сути кольцевая шина в Sandy Bridge представляет собой четыре 32-байных кольца: шины данных, шины запросов, шины подтверждения и шины мониторинга. Обработка запросов осуществляется на частоте работы вычислительных ядер, при этом при тактовой частоте 3 ГГц пропускная способность шины достигает 96 Гбайт в секунду. При этом система автоматически определяет кратчайший путь передачи данных, обеспечивая минимальную латентность.

Использование кольцевой шины позволило иным способом реализовать кэш-память третьего уровня L3, которая в Sandy Bridge получила название LLC (Last Level Cache, то есть "кэш последнего уровня"). В отличие от Nehalem, здесь LLC не является общим для всех ядер, но при этом он может при необходимости распределяться между всеми ядрами, а также графикой и системным агентом. Важно отметить, что хотя для каждого вычислительного ядра выделен свой сегмент LLC, этот сегмент не привязан жёстко к "своему" ядру и его объём может посредством кольцевой шины распределяться между другими компонентами.

При переходе на Sandy Bridge в Intel присвоили всем компонентами центрального процессора, которые не относятся к собственно вычислительным ядрам, общее названием System Agent, то есть "системный агент". Фактически это всё компоненты так называемого "северного моста" набора системной логики, однако это название всё-таки больше подходит отдельной микросхеме. В применении к Nehalem использовалось странное и явно неудачное наименование "Uncore", то есть "неядро", так что "системный агент" звучит намного уместнее.

К основным элементам "системного агента" следует отнести модернизированный двухканальный контроллер оперативной памяти DDR3 до 1333 МГц, контроллер PCI Express 2.0 с поддержкой одной шины x16, двух шин x8 или одной шины x8 и двух x4. В чипе имеется специальный блок управления питанием, на основе которого реализована технология автоматического разгона Turbo Boost нового поколения. Благодаря этой технологии, учитывающей состояние как вычислительных, так и графических ядер, чип при необходимости может существенно превышать свой термопакет на время до 25 секунд без повреждения процессора и ущерба для работоспособности.

Путеводитель по процессорам Intel Sandy Bridge


В Sandy Bridge используются графические процессоры нового поколения Intel HD Graphics 2000 и HD Graphics 3000, которые могут состоять из шести или двенадцати исполнительных блоков (execution units, EU), в зависимости от модели процессора. Номинальная тактовая частота графики составляет 650 или 850 МГц, при этом она может повышаться до 1100, 1250 или 1350 МГц в режиме Turbo Boost, который теперь распространяется и на видеоускоритель. Графика поддерживает программный интерфейс Direct X 10.1 - разработчики сочли излишней поддержку Direct X 11, справедливо посчитав, что поклонники компьютерных игр, где действительно востребован этот API, в любом случае предпочтут значительно более производительную дискретную графику.

Путеводитель по процессорам Intel Sandy Bridge


Маркировка процессоров Sandy Bridge довольно проста и логична. Как и раньше, она состоит из цифровых индексов, которые в некоторых случаях сопровождаются буквенным. Отличить Sandy Bridge от Nehalem можно по названию: индекс новых чипов четырёхзначный и начинается с двойки ("второе поколение"), а старых - трёхзначный. К примеру, перед нами процессор Intel Core i5-2500K. Здесь "Intel Core" означает марку, "i5" - серию, "2" - поколение, "500" - индекс модели, а "K" - буквенный индекс.

Что касается буквенных индексов, то по чипам с микроархитектурой Nehalem известен один из них это "S" (процессоры i5-750S и i7-860S). Он присваивается чипам, ориентированным на домашние мультимедийные машины. Процессоры с одинаковым числовым индексом отличаются тем, что модели с буквенным индексом "S" работают на чуть меньшей номинальной тактовой частоте, но "турбочастота", достигаемая при автоматическом разгоне Turbo Boost, у них одинакова. Иными словами, в штатном режиме они экономичнее, а их система охлаждения тише, чем у "стандартных" моделей. Все новые десктопные Core второго поколения без индексов потребляют 95 Вт, а с индексом "S" - 65 Вт.

Модификации с индексом "T" работают на ещё более низкой тактовой частоте, чем "базовые", при этом "турбочастота" у них тоже ниже. Термопакет такие процессоров составляет всего 35 или 45 Вт, что вполне сравнимо с TDP современных мобильных чипов.

И, наконец, индекс "K" означает разблокированный множитель, что позволяет беспрепятственно разгонять процессор, повышая его тактовую частоту.

Мы познакомились с общими техническими решениями, реализованными в "настольных" процессорах с архитектурой Sandy Bridge. Во второй части мы поговорим об особенностях разных серий, изучим актуальный модельный ряд и дадим рекомендации, какие конкретные модели можно считать лучшими покупками в своём классе.

Часть 2


Для удобства читателей мы посчитали целесообразным изложить информацию в форме справочника, а основные данные об актуальных моделях модели свести в небольшие таблицы. Приведённые нами цены - российские розничные, зафиксированные в момент публикации этого материала, для процессоров в "боксовой" комплектации (то есть с фирменным кулером).

Core i3

Core i3 (Sandy Bridge) - двухъядерный процессор последнего поколения, предназначенный для настольных компьютеров начального уровня. Впервые представлен 20 февраля 2011 года. Устанавливается в разъём LGA1155. Производится по 32-нм технологии.

Оснащён встроенным двухканальным контроллером оперативной памяти DDR3-1066/1333, встроенным контроллером PCI Express 2.0 x16, благодаря которому графический ускоритель может подключаться напрямую к процессору. Для соединения с набором системной логики применяется шина DMI 2.0 (Digital Media Interface) c пропускной способностью 4 Гбайт/с.

В процессоры Core i3 встроено графическое ядро HD Graphics 2000 или 3000 с двенадцатью конвейерами и тактовой частотой 850 МГц.

Совместимые наборы системной логики: Intel B65 Express, H61 Express, H67 Express, P67 Express, Q65 Express, Q67 Express и 68 Express.

Основные технические параметры Core i3:

— Микроархитектура Sandy Bridge
— Два ядра
— Кэш-память L1 - 64 Кбайт (32 Кбайт для данных и 32 Кбайт для инструкций) для каждого ядра
— Кэш-память L2 (MLC, Mid Level Cache) - 256 Кбайт для каждого ядра
— Кэш-память L3 (LLC, Last Level Cache) - 3 Мбайт, разделяемая между ядрами через кольцевую шину
— Встроенный двухканальный контроллер оперативной памяти DDR3-1066/1333 МГц
— Встроенный контроллер PCI Express 2.0 x16
— Встроенный графический адаптер с тактовой частотой 850 МГц
— Поддержка технологии виртуализации VT-x
— Поддержка 64-битных инструкций Intel EM64T
— Поддержка технологии Hyper-Threading
— Набор инструкций SSE 4.2
— Набор инструкций AVX
— Антивирусная технология Execute Disable Bit
— Технология динамического изменения частоты Enhanced SpeedStep

Модельный ряд

Путеводитель по процессорам Intel Sandy Bridge


Core i5

Core i5 (Sandy Bridge) - двух- или четырёхъядерный процессор последнего поколения, предназначенный для настольных компьютеров среднего уровня. Впервые представлен 9 января 2011 года. Устанавливается в разъём LGA1155, производится по 32-нм технологии.

Оснащён встроенным двухканальным контроллером оперативной памяти DDR3-1066/1333 с напряжением до 1,6 В, контроллером PCI Express 2.0 x16, благодаря которому графические ускорители могут подключаться напрямую к процессору. Для соединения с набором системной логики применяется шина DMI 2.0 (Digital Media Interface) c пропускной способностью 4 Гбайт/с.

В процессоры Core i5 встроено графическое ядро HD Graphics 2000 или 3000 с двенадцатью конвейерами и тактовой частотой 650 или 850 МГц, в режиме Turbo Boost - до 1100 МГц.

Во всех Core i5 реализована технология автоматического повышения тактовой частоты вычислительных и графических ядер Turbo Boost в ресурсоёмких задачах.

Совместимые наборы системной логики: Intel B65 Express, H61 Express, H67 Express, P67 Express, Q65 Express, Q67 Express и Z68 Express.

Основные технические параметры Core i5:

— Микроархитектура Sandy Bridge
— Два или четыре ядра
— Кэш-память L1 - 64 Кбайт (32 Кбайт для данных и 32 Кбайт для инструкций) для каждого ядра
— Кэш-память L2 (MLC, Mid Level Cache) - 256 Кбайт для каждого ядра
— Кэш-память L3 (LLC, Last Level Cache) - 3 или 6 Мбайт, разделяемая между ядрами через кольцевую шину
— Встроенный двухканальный контроллер оперативной памяти DDR3-1066/1333 МГц
— Встроенный контроллер PCI Express 2.0 x16
— Встроенный графический адаптер с тактовой частотой 650 или 850 МГц
— Поддержка технологий виртуализации VT-x и VT-d
— Поддержка 64-битных инструкций Intel EM64T
— Поддержка технологии Hyper-Threading в двухъядерных чипах
— Набор инструкций SSE 4.2
— Набор инструкций AVX
— Антивирусная технология Execute Disable Bit
— Технология автоматического разгона Turbo Boost 2.0
— Технология динамического изменения частоты Enhanced SpeedStep

Модельный ряд

Путеводитель по процессорам Intel Sandy Bridge


Core i7

Core i7 (Sandy Bridge) - четырёхъядерный процессор последнего поколения, предназначенный для настольных компьютеров высшего класса. Впервые представлен 9 января 2011 года. В будущем планируется выпуск шестиядерных моделей на базе той же архитектуры. Устанавливается в разъём LGA1155, производится по 32-нм технологии.

Оснащён встроенным двухканальным контроллером оперативной памяти DDR3-1066/1333 с напряжением до 1,6 В, контроллером PCI Express 2.0 x16, благодаря которому графические ускорители могут подключаться напрямую к процессору. Для соединения с набором системной логики применяется шина DMI 2.0 (Digital Media Interface) c пропускной способностью 4 Гбайт/с.

В процессоры Core i5 встроено графическое ядро HD Graphics 2000 или 3000 с двенадцатью конвейерами и тактовой частотой 850 МГц, в режиме Turbo Boost - до 1350 МГц.

Во всех Core i7 реализованы технология автоматического повышения тактовой частоты вычислительных и графических ядерTurbo Boost 2.0 в ресурсоёмких задачах, а также технология Hyper-Threading.

Совместимые наборы системной логики: Intel B65 Express, H61 Express, H67 Express, P67 Express, Q65 Express, Q67 Express и Z68 Express.

Основные технические параметры Core i7:

— Микроархитектура Sandy Bridge
— Четыре ядра
— Кэш-память L1 - 64 Кбайт (32 Кбайт для данных и 32 Кбайт для инструкций) для каждого ядра
— Кэш-память L2 (MLC, Mid Level Cache) - 256 Кбайт для каждого ядра
— Кэш-память L3 (LLC, Last Level Cache) - 8 Мбайт, разделяемая между ядрами через кольцевую шину
— Встроенный двухканальный контроллер оперативной памяти DDR3-1066/1333 МГц
— Встроенный контроллер PCI Express 2.0 x16
— Встроенный графический адаптер с тактовой частотой 850 МГц
— Поддержка технологий виртуализации VT-x и VT-d (кроме i7-2600K)
— Поддержка 64-битных инструкций Intel EM64T
— Поддержка технологии Hyper-Threading чипах
— Набор инструкций SSE 4.2
— Набор инструкций AVX
— Антивирусная технология Execute Disable Bit
— Технология автоматического разгона Turbo Boost 2.0
— Технология динамического изменения частоты Enhanced SpeedStep

Модельный ряд

Путеводитель по процессорам Intel Sandy Bridge


Что выбрать?

Прежде всего, напомним, что непременным условием перехода на чипы семейства Sandy Bridge, к сожалению, является покупка системной платы с разъёмом LGA1155 - новые процессоры Core i3/i5/i7 несовместимы с сокетом LGA1156 для Nehalem, при всём их визуальном сходстве.

На новые процессоры чипы Core i3 установились очень привлекательные цены, поэтому они представляются неплохим выбором для тех, кто присматривает чип последнего поколения для сборки недорогой универсальной машины с перспективой последующего апгрейда.

Средний класс представлен чипами Core i5, большая часть которых четырёхъядерная и не поддерживает технологию многопоточности Hyper-Threading. Как обычно, мы бы рекомендовали "золотую" середину по соотношению цена-производительность - это модели Core i5-2400 и i5-2500. Любители разгона могут обратить внимание на процессор Core i5-2500K со свободным множителем, тем более что по цене он мало отличается от "стандарного".

Во флагманском семействе Core i7 пока представлены лишь три четырёхъядерной модели на архитектуре Sandy Bridge. Вопреки обыкновению, Intel задерживается с выпуском мощных шестиядерных чипов и "экстремальных" Core i7 Extreme: пока все такие чипы, имеющиеся в продаже, построены на старой архитектуре Nehalem.

Пока ещё вполне актуальны шестиядерные "экстремальные" Core i7-980Х и i7-990X, но для них придётся приобретать системную плату со стремительно устаревающим разъёмом Socket 1366. В сложившейся ситуации представляется разумным не торопиться с покупкой топовых моделей и дождаться появления на рынке шестиядерных Core i7 на базе Sandy Bridge.
15
# Участник   PeRUN (6 июня 2011 в 00:26)
говорят новые от АМД будут быстрее намного а так 2ядерник 4 летней давности меня пока устраивает..
цены на процессоры у нас должны быть не больше 100 р кругом масонский заговор!
# Завсегдатай   KoliaCS (6 июня 2011 в 00:56)
+ те за масонство.
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.