Новые процессоры Intel Core i7 и Core i5
Спустя почти десять месяцев после анонса серии четырехъядерных процессоров семейства Intel Core i7, известных под кодовым названием Bloomfield, компания Intel анонсирует новое семейство процессоров под кодовым наименованием Lynnfield. На данный момент анонсированы три модели процессоров Lynnfield: Intel Core i5 750, Core i7 860 и Core i7 870. В этой статье мы расскажем о новых процессорах Intel и сравним их по производительности с процессором Core i7 965 Extreme Edition (Bloomfield).
Коротко о главном
Итак, свершилось. Пусть и с некоторой задержкой (первоначально предполагалось, что новые процессоры будут представлены в июле), но компания Intel анонсировала долгожданные процессоры, известные под кодовым наименованием Lynnfield. Вообще, путаницы с этими новыми процессорами было немало и, похоже, маркетологи компании Intel явно перемудрили с их названиями. Ранее под процессорами с кодовым наименованием Lynnfield понимали семейство процессоров Intel Core i5, а под процессорами с кодовым наименованием Bloomfield — семейство процессоров Intel Core i5. Но не тут-то было! Компания Intel одновременно выпустила три новые модели процессора Lynnfield: Intel Core i5 750, Core i7 860 и Core i7 870, то есть один процессор семейства Intel Core i5 и еще две новые модели семейства Intel Core i7. Таким образом, теперь семейство процессов Intel Core i7 включает как процессоры Bloomfield, так и процессоры Lynnfield. И все бы ничего, только процессоры Bloomfield и Lynnfield ориентированы на совершенно разные платформы, несовместимые друг с другом. Даже разъемы у них разные. В процессорах Bloomfield используется разъем LGA 1366, а в процессорах Lynnfield — разъем LGA 1156. На наш взгляд, не очень хорошо получается, когда процессоры в рамках одного семейства имеют разные разъемы. Ну да бог с ними. В конце концов главное — чтобы маркетологи Intel сами окончательно не запутались в своих названиях, а мы-то уж как-нибудь разберемся.
Итак, давайте прежде всего рассмотрим, что общего у новых процессоров. Как уже отмечалось, все новые процессоры Lynnfield имеют новый разъем LGA 1156. То есть теперь процессоры Intel могут иметь разъем LGA 775, LGA 1366 или LGA 1156. В принципе, факт появления еще одного разъема процессоров Intel не столь печален. В конце концов все равно новые процессоры Lynnfield несовместимы со старыми платформами, однако для процессоров Lynnfield потребуется еще и новый кулер, совместимый именно с разъемом LGA 1156. Кстати, крепежные отверстия для кулера с разъемом LGA 1156 буквально на 2 мм не совпадают с крепежными отверстиями для кулера с разъемом LGA 775, и если бы разработчики захотели, то могли бы сделать кулеры для разъема LGA 1156 совместимыми с кулерами для разъема LGA 775. Но, видимо, компания Intel решила таким образом простимулировать производителей кулеров. Ведь теперь вместе с новым процессором придется покупать и новый кулер!
Все процессоры Lynnfield изготавливаются по 45-нанометровой технологии, а их ядра основаны на микроархитектуре Nehalem.
Отличительной особенностью новых процессоров Lynnfield является наличие в них интегрированного двухканального контроллера памяти DDR3. Напомним, что в процессорах Bloomfield (Intel Core i7 9xx) применяется трехканальный контроллер памяти DDR3, а в процессорах Lynnfield, которые позиционируются классом ниже, — только двухканальный контроллер памяти. При этом в штатном режиме процессоры поддерживают память DDR3-1333 и DDR3-1066, а в режиме разгона — и более скоростную память.
Интегрированный контроллер памяти может использовать до трех DIMM-слотов на каждый канал, то есть на материнских платах для процессоров Lynnfield будут располагаться два, четыре или шесть слотов памяти.
Важно отметить, что никакой особой двухканальной DDR3-памяти для процессоров Lynnfield не потребуется. Для работы памяти в двухканальном режиме, когда реализуется весь потенциал контроллера памяти, нужны два, четыре или шесть одинаковых модулей памяти. Отметим также, что контроллер памяти, интегрированный в процессор Lynnfield, поддерживает спецификацию XMP, что позволяет в случае применения соответствующих модулей эффективно разгонять память.
Структура кэш-памяти процессоров Lynnfield ничем не отличается от структуры кэш-памяти процессоров Bloomfield, а потому приведем лишь основные ее характеристики.
Кэш-память первого уровня (L1) делится на 8-канальный 32-килобайтный кэш данных и 4-канальный 32-килобайтный кэш инструкций. Каждое ядро процессора наделено унифицированным (единым для инструкций и данных) кэшем второго уровня (L2) размером 256 Кбайт. Кроме того, имеется и разделяемый между всеми ядрами процессора кэш третьего уровня (L3) размером 8 Мбайт.
Кэш L2 также является 8-канальным, а размер его строки составляет 64 байт. Кэш L3 —16-канальный.
Кэш L3 по своей архитектуре является инклюзивным (inclusive) по отношению к кэшам L1 и L2, то есть в кэше L3 всегда дублируется содержимое кэшей L1 и L2. Однако кэши L1 и L2 по отношению друг к другу не являются ни инклюзивными, ни эксклюзивными.
Пожалуй, одна из интереснейших (с технической точки зрения) особенностей процессоров Lynnfield заключается в том, что во всех новых процессорах интегрирован контроллер PCI Express 2.0 (этот интерфейс отсутствует в процессорах Bloomfield). Все процессоры Lynnfield поддерживают 16 линий PCI Express 2.0, которые могут быть реализованы как один порт PCI Express 2.0 x16 или два порта PCI Express 2.0 x8 для установки видеокарт. То есть если раньше взаимодействие между процессором и видеокартой происходило через северный мост чипсета по высокоскоростной шине QPI, то теперь оно осуществляется напрямую, минуя чипсет. Ну а поскольку контроллер памяти также интегрирован непосредственно в процессор, то необходимость в высокоскоростной шине для взаимодействия с чипсетом у процессоров Lynnfield просто отсутствует. Соответственно все процессоры Lynnfield не поддерживают шины QPI для связи с чипсетом. Напомним, что в процессорах Bloomfield вместо шины FSB, которая ранее применялась для связи процессора с чипсетом, используется новая шина QPI (QuickPath Interconnect), контроллер которой распложен на кристалле процессора. Она является последовательной, высокоскоростной и двунаправленной. Теоретическая пропускная способность шины QPI составляет 25,6 Гбайт/с, хотя такая единица измерения, как гигабайт в секунду (Гбайт/с), не является характеристикой QPI-шины. Вместо этого используется термин «гигатрансферы в секунду (GT/s)» — количество передач запакетированных данных по шине в секунду. В таких единицах измерения максимальная пропускная способность шины QPI составляет 6,4 GT/s.
В процессорах Lynnfield вместо шины QPI применяется хорошо известная шина DMI с пропускной способностью 2 Гбайт/с, которая ранее использовалась для связи северного и южного моста чипсетов.
Все процессоры Lynnfield, так же как и процессоры Bloomfield, имеют двухуровневую модульную архитектуру. На уровне Core Logic располагаются четыре ядра процессора, а на уровне Uncore Logic — такие компоненты процессора, как L3-кэш, контроллер памяти, DMI и PCI Express. Причем компоненты уровня Core Logic, то есть ядра процессора, и компоненты уровня Uncore Logic и электрически, и по частоте независимы друг от друга. Это означает, что компоненты уровня Uncore Logic не синхронизованы по частоте с ядрами процессора, то есть кэш L3 будет работать на частоте, отличающейся от частоты работы ядер процессора и соответственно кэшей L1 и L2.
Следующий важный момент заключается в том, что все процессоры Bloomfield поддерживали технологию многопоточной обработки Hyper-Threading (в результате чего операционная система видела четырехъядерный процессор как восемь отдельных логических процессоров или ядер), а из процессоров Lynnfield данный режим поддерживают далеко не все. Собственно деление процессоров Lynnfield на Core i7 и Сore i5 как раз и связано с поддержкой режима Hyper-Threading. Все процессоры Lynnfield семейства Core i7 (Core i7 870, Core i7 860) являются четырехъядерными и поддерживают режим Hyper-Threading, а четырехъядерные процессоры семейства Сore i5 (Сore i5 750) не поддерживают режим Hyper-Threading (табл. 1).
Естественно, различные модели Lynnfield отличаются друг от друга и тактовой частотой. Так, младшая модель Core i5 750 работает на частоте 2,66 ГГц (коэффициент умножения x20), модель Core i7 860 — на частоте 2,79 ГГц (коэффициент умножения x21), а модель Core i7 870 — на частоте 2,93 ГГц (коэффициент умножения x22).
Еще одна особенность процессоров Lynnfield заключается в том, что все они, как и процессоры Bloomfield, поддерживают режим Turbo Boost (иногда используется термин Turbo Mode), смысл которого заключается в динамической подстройке тактовых частот ядер процессора.
Для этого в процессорах предусмотрен специальный функциональный блок PCU (Power Control Unit), который отслеживает уровень загрузки ядер процессора, температуру процессора, а также отвечает за энергопитание каждого ядра и регулирование его тактовой частоты. Этот блок PCU включает более миллиона транзисторов и даже имеет свой микроконтроллер с микрокодом.
Составной частью PCU является так называемый Power Gate (затвор), который применяется для перевода каждого ядра процессора по отдельности в режим энергопотребления C6 (фактически Power Gate отключает или подключает ядра процессора к линии питания VCC).
В том случае, если какие-то ядра процессора оказываются незагруженными, они попросту отключаются от линии питания с использованием блока Power Gate (их энергопотребление при этом равно нулю). Соответственно тактовую частоту и напряжение питания оставшихся загруженных ядер можно динамически увеличить (за это отвечает PCU), но так, чтобы энергопотребление процессора не превысило его TDP. То есть фактически сэкономленное за счет отключения нескольких ядер энергопотребление используется для такого разгона оставшихся ядер, но так, чтобы увеличение энергопотребления в результате разгона не превышало сэкономленного энергопотребления.
Более того, режим Turbo Boost реализуется и в том случае, когда изначально загружаются все ядра процессора, но при этом его энергопотребление не превышает значение TDP. В этом случае частота каждого ядра может динамически увеличиваться, но так, чтобы энергопотребление процессора не превышало заданного в BIOS значения.
В идеале в BIOS можно задавать и степень разгона каждого ядра в отдельности, то есть максимальный коэффициент умножения для каждого ядра. Увеличение частоты в режиме Turbo Mode производится скачкообразно, порциями по 133 МГц (частота системной шины в процессорах составляет 133 МГц). Пользователи, которым режим Turbo Mode придется не по вкусу, в настройках BIOS могут запретить его использование.
К сожалению, возможность тонкой настройки режима Turbo Boost через BIOS используют далеко не все производители материнских плат. Если точнее, настройка режима Turbo Boost возможна только на материнских платах самой компании Intel. Все остальные производители плат (Gigabyte, MSI, ASUS, ECS, AsRock) ограничиваются тем, что в BIOS можно включить либо выключить режим Turbo Boost. В большинстве случаев включение режима Turbo Boost означает, что все ядра процессора увеличивают в этом режиме свою тактовую частоту на одну ступень, то есть на 133 МГц.
Чипсет Intel P55 Express
Говоря о новых процессорах Lynnfield, нельзя обойти вниманием и новый чипсет Intel P55 Express (кодовое название Ibex Peak). Собственно, все процессоры Lynnfield сегодня совместимы только с этим чипсетом.
Чипсет Intel P55 Express представляет собой однокристальное решение, которое заменяет собой традиционные северный и южный мосты. Вообще, использование термина «чипсет» в данном случае не вполне корректно, как, впрочем, и устоявшегося русскоязычного термина «набор системной логики». Чипсет — это набор микросхем, а в данном случае мы имеем всего одну микросхему, поэтому правильнее было бы называть его просто чипом. Однако термин «чипсет» уже устоялся и означает не только набор микросхем, но и то, посредством чего реализуется взаимодействие процессора с остальными компонентами материнской платы. А потому и в дальнейшем мы все-таки будем называть Intel P55 Express чипсетом. Кстати, компания Intel обозначает Intel P55 Express как Platform Controller Hub (PCH).
Как уже отмечалось, в процессорах Lynnfield контроллер памяти и контроллер PCI Express 2.0 (16 линий) интегрированы непосредственно в процессор, а потому связь между чипсетом и процессором реализуется не по высокоскоростной шине QPI, а по шине DMI. Соответственно в чипсете Intel P55 Express имеется контроллер DMI.
Также в чипсет Intel P55 Express интегрирован 6-портовый SATA II-контроллер c поддержкой технологии Intel Matrix Storage 9.0 и возможностью создания RAID-массивов уровней 0, 1, 5, 10 или JBOD.
Чипсет Intel P55 Express поддерживает восемь линий PCI Express 2.0, которые могут использоваться для интегрированных на материнскую плату контроллеров и организации слотов PCI Express 2.0 x1 и PCI Express 2.0 x4. К примеру, на материнской плате может быть два слота PCI Express 2.0 x1 и один слот PCI Express 2.0 x4, а еще две линии могут применяться для сетевых контроллеров. Вообще, восемь линий PCI Express 2.0 — это маловато для чипсета, поскольку производители материнских плат часто интегрируют на свои платы массу дополнительных контроллеров, каждый из которых утилизирует по одной линии PCI Express 2.0. К примеру, на плате могут быть интегрированы дополнительный SATA-контроллер (часто используют JMicron JM362, который предоставляет пользователю еще и интерфейс IDE), пара гигабитных сетевых контроллеров (часто применяют Realtek RTL8111D) и контроллер FireWire (IEEE-1394) (например, VIA 6315). В итоге получаем четыре интегрированных контроллера, каждый из которых использует по одной линии PCI Express 2.0. Остаются еще четыре свободных линии PCI Express 2.0, но если учесть наличие слота Express 2.0 x4 и двух слотов PCI Express 2.0 x1 (что вполне типично для плат на базе Intel P55 Express), то получается, что двух линий PCI Express 2.0 не хватает. Производители материнских плат идут на различные ухищрения, дабы решить проблему нехватки линий PCI Express 2.0. Типичное решение — это использование свича между портом PCI Express 2.0 x4 и двумя портами PCI Express 2.0 x1. То есть если применяется порт PCI Express 2.0 x4, то автоматически отключаются два порта PCI Express 2.0 x1 (в результате получаем как раз две дополнительные линии) и, наоборот, если используются порты PCI Express 2.0 x1, то отключается порт PCI Express 2.0 x4.
Отметим также, что в чипсет Intel P55 Express уже встроен MAC-уровень гигабитного сетевого контроллера и имеется специальный интерфейс (GLCI) для подключения PHY-контроллера (необходимо применять PHY-контроллер Intel i82567). Отметим, что MAC-уровень гигабитного сетевого контроллера и специальный интерфейс GLCI были еще в южном мосту ICH10, однако, как показывает практика, производители материнских плат предпочитают использовать отдельный сетевой контроллер, объединяющий MAC- и PHY-уровни, других производителей (например, Realtek или Marvell).
В чипсет Intel P55 Express также интегрирован контроллер USB 2.0. Всего чипсет поддерживает 14 портов USB 2.0.
Ну и, естественно, в чипсете оставлена поддержка уже устаревшей, но, тем не менее, востребованной шины PCI.
Последнее, о чем стоит упомянуть, говоря о чипсете Intel P55 Express, — это о поддержке режима NVIDIA SLI. Все материнcкие платы на базе Intel P55 Express будут поддерживать как режим ATI CrossFire, так и режим NVIDIA SLI.
Тестирование процессоров
Для тестирования процессоров Intel Core i5 750, Intel Core i7 860 и Intel Core i7 870 мы использовали стенд следующей конфигурации:
- системная плата — Gigabyte GA-P55-UD6;
- чипсет системной платы — Intel P55 Express;
- Intel Chipset Device Software 9.1.0.1007;
- память — DDR3-1066 (Qimonda IMSH1GU03A1F1C-10F PC3-8500);
- объем памяти — 2 Гбайт (два модуля по 1024 Мбайт);
- режим работы памяти — DDR3-1333, двухканальный режим;
- тайминги памяти — 7-7-7-20;
- видеокарта — GeForce GTX295;
- видеодрайвер — ForceWare 182.50;
- жесткий диск — Western Digital WD2500JS;
- блок питания —Tagan 1300W;
- операционная система — Microsoft Windows Vista Ultimate (32-bit) SP1.
Кроме того, дабы иметь возможность сравнивать новые процессоры не только между собой, но и с топовыми процессорами Intel Core i7 (Bloomfield), мы также приведем результаты сравнения производительности этих процессоров с процессорами Intel Core i7 965 Extreme Edition и Intel Core i7 975 Extreme Edition.
Для тестирования процессоров мы использовали нашу традиционную методику, которая подробно изложена в статье «Новая методика тестирования процессоров, компьютеров и видеокарт» (см. КомпьютерПресс № 6’2009).
Напомним лишь, что для получения интегральной оценки производительности процессоров мы используем референсный ПК следующей конфигурации:
- процессор — Intel Core i7 Extreme 965 (тактовая частота 3,2 ГГц);
- системная плата — ASUS RAMPAGE II EXTREME;
- чипсет системной платы — Intel X58 Express;
- Intel Chipset Device Software — 9.1.0.1007;
- память — DDR3-1066 (Qimonda IMSH1GU03A1F1C-10F PC3-8500);
- объем памяти — 3 Гбайт (три модуля по 1024 Мбайт);
- режим работы памяти — DDR3-1333, трехканальный режим;
- тайминги памяти — 7-7-7-20;
- видеокарта — GeForce GTX295;
- видеодрайвер — ForceWare 182.50;
- жесткий диск — Western Digital WD2500JS.
Интегральный результат производительности референсного ПК принимается за 1000 баллов. Отметим также, что процессор Intel Core i7 975 Extreme Edition тестировался на том же стенде, что и процессор Intel Core i7 965 Extreme Edition.
При тестировании процессоров режим Turbo Boost был отключен, то есть все процессоры работали на своей штатной частоте. К сожалению, из-за недостатка времени мы не успели провести тестирование процессоров в игровых приложениях (однако обязательно сделаем это и расскажем о результатах в следующем номере нашего журнала) и приводим лишь сравнительные результаты тестирования в неигровых приложениях (скрипт ComputerPress Benchmark Script v.6.0) — табл. 2 и диаграмма.
Нормированные результаты тестирования процессоров
в скрипте ComputerPress Benchmark Script v.6.0
Выводы
Основываясь на результатах нашего тестирования, можно сделать следующие выводы. Новые процессоры Lynnfield в плане производительности, конечно же, не дотягивают до нашего референсного процессора Intel Core i7 965 Extreme Edition, что в общем-то вполне логично. По интегральной производительности младшая модель процессора Intel Core i5 750 отстает от Intel Core i7 965 Extreme Edition на 17,6%. Отставание процессора Intel Core i7 860 составляет 14,4%, а процессора Intel Core i7 870 — 11,6%. Если же сравнивать процессоры Intel Core i5 750, Core i7 860 и Core i7 870 друг с другом, то по интегральной производительности процессор Core i7 860 опережает Core i5 750 на 4%, а процессор Core i7 870 опережает Core i5 750 на 7,4%.
В целом можно констатировать, что, несмотря на ориентированность процессоров Intel Core i5 750, Core i7 860 и Core i7 870 на массовый сегмент рынка (в плане ценовой доступности), это достаточно высокопроизводительные процессоры, которые можно использовать для решения широкого спектра задач.
 |
|
