Компьютерра - Компьютерра PDA N112 (21.05.2011-27.05.2011)

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.

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.

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.

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.

Автор: Ваннах Михаил

Опубликовано 27 мая 2011 года

Одна из самых актуальных для пользователей Сети тем – тема авторских прав. Оно и понятно – скачаешь чего-нибудь, и сразу найдутся охотники ввергнуть тебя в узилище или наказать рублем. Ну а молодые талантливые авторы, сбившись в стаи, пишут трогательные челобитные державным мужам, требуя изничтожить пиратские библиотеки, дабы повысить объемы продаж их, молодых талантливых авторов, книг.