Sandy Bridge: микроархитектура Intel следующего поколения

Автор: Олег Нечай

Опубликовано 03 сентября 2010 года

В первом квартале 2011 года Intel планирует представить новую микроархитектуру центральных процессоров, известную под кодовым названием Sandy Bridge ("песчаный мост"). Это будет не просто очередная модернизация, а принципиальный шаг вперёд, как это было с Conroe и сегодняшней Nehalem. Официальная презентация Sandy Bridge ожидается на осеннем Форуме Intel для разработчиков (IDF Fall 2010), который пройдёт с 13 по 15 сентября в Сан-Франциско, мы же познакомим вас с той информацией о новой архитектуре, которая известная уже сегодня.

О самой микроархитектуре Sandy Bridge пока известно не слишком много, но даже по имеющейся информации можно оценить, насколько она отличается от Nehalem. Главное и принципиальное отличие заключается в том, что Sandy Bridge - это процессор с графическим ядром на одном кристалле, в то время как в современных Clarkdale и мобильных Arrandale ГП устанавливается на одной плате под единой крышкой с ЦП. Кроме того, Sandy Bridge будут выпускаться по 32-нм технологии, в то время как нынешние Core производятся по 45-нм технологическому процессу.

Интегрируемый в ЦП графический процессор будет выпускаться в двух вариантах: условно одно- и двуядерном - первый состоит из шести универсальных процессоров или, в терминологии Intel, исполнительных блоков (execution units, EU), второй - из двенадцати. В современные чипы Core i3/i5 (Clarkdale и Arrandale) встраивается графическое ядро с 12 EU, при этом как утверждают в Intel, новый вариант ГП будет примерно вдвое производительнее. Номинальная тактовая частота графического ядра составит 850 МГц.

Интересно, что технология автоматического разгона Turbo Boost будет реализована как в ЦП, так и в ГП, причём изменение частот ядер будет осуществляться независимо. К примеру, если для сложных вычислений требуются мощности центрального процессора, то будет увеличиваться именно его частота, а в играх, наоборот, будет повышаться частота графического ядра (до 1100-1350 МГц), не затрагивая частоты ЦП. Такая схема даст определённую гибкость при оптимизации тепловыделения, поскольку одновременно разогнанные ядра существенно повысили бы максимальный термопакет.

В Intel не намерены отказываться от марки Core, и Sandy Bridge будет официально считаться вторым поколением микроархитектуры Core. С этим связаны некоторые изменения в наименованиях процессоров - новые модели должны чётко отличаться от старых. Для этого перед цифровым индексом каждой модели будет стоять цифра "2", обозначающая второе поколение. Для примера возьмём чип Intel Core i5-2500K. Здесь "Intel Core" - это марка, "i5" - серия, "2" - поколение, "500" - индекс модели, а "K" - буквенный индекс.

На буквенных индексах стоит остановиться подробнее. По нынешнему поколению Core 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 дектопные 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.

По предварительным сведениям, первыми "настольными" процессорами на базе новой микроархитектуры станут двуядерные (с поддержкой Hyper-Threading) Core i3-2100/2100T/2120 (3,1 ГГц, 2,5 ГГц, 3,3 ГГц), четырёхъядерные Core i5 2390T/2400S/2400/2500T/2500S/2500/2500K (2,7 ГГц, 2,5 ГГц, 3,1 ГГц, 2,3 ГГц, 2,7 ГГц, 3,3 ГГц, 3,3 ГГц) и четырёхъядерные (с поддержкой Hyper-Threading) Core i7-2600S/2600/2600K (2,8 ГГц, 3,4 ГГц, 3,4 ГГц).

Чипы получат кэш-память первого уровня объёмом 64 Кбайта (32 Кбайт для инструкций и 32 Кбайта для данных) и кэш L2 объёмом 256 Кбайт. Что касается кэш-памяти третьего уровня, то у младшей модели Core i3-2100 объём общего как для вычислительных, так и для графических ядер L3 составит 3 Мбайта, у Core i5-2400/2500 - 6 Мбайт, а у Core i7- 8 Мбайт.

С появлением новой микроархитектуры нас ждут новые наборы системной логики и новый процессорный разъём, причём последнее не слишком радует - при апгрейде придётся снова менять материнскую плату. Это будет уже третья смена сокета с момента презентации чипов серии Core в 2008 году. Под первые Nehalem был разработан LGA-1366, в 2009 году ему на смену пришёл получивший наибольшее распространение LGA-1156 (подробнее об этом см. здесь), а в 2011 году его заменит уже LGA-1155. По некоторым данным, во второй половине будущего года появится замена и для LGA-1366 - это будет разъём LGA-2011, способный работать с процессорами с шестью и более ядрами и четырьмя каналами памяти DDR3.

Первыми на рынке появятся системные платы на чипсетах H67 и P67, чуть позже будут выпущены платы на базе более простой логики H61. Как и в текущей линейке, большая часть новых десктопных чипсетов способна работать со встроенной в процессор графикой - они, как и сегодня, относятся к серии H - это наборы H61 и H67. Единственный набор логики, игнорирующий интегрированное в чип видеоядро, это P67, рассчитанный исключительно на дискретную графику - одну карту PCI Express x16 или две видеокарты PCI Express х8. Кроме того, в нём официально разблокированы множители оперативной памяти, в то время как остальные чипсеты работают только с чипами до DDR3 1333 МГц.

Важное отличие новых наборов микросхем от чипсетов предыдущего поколения (подробнее см. здесь) состоит в удвоении пропускной способности шины PCI Express 2.0 с 2,5 GT/s (гигатрансферов, т.е. миллиардов пересылок в секунду) до 5,0 GT/s. Теперь максимальная скорость одной линии (слот PCI Express x1) может достигать 500 Мбайт/с в каждом направлении, в сумме - 1 Гбайта/с. Это устраняет узкое место при подключении, например, скоростных контроллеров USB 3.0 и SATA-III через слоты PCI Express x1, ощутимое, когда скорость линии в каждом направлении ограничена 250 Мбайт/с.

Наборы H67 и P67 поддерживают четыре порта SATA-II (3 Гбит/с) и два порта SATA-III (6 Гбит/с), H61 - только четыре порта SATA-II без возможности организации RAID-массивов. Почему-то в Intel снова посчитали ненужным излишеством контроллер USB 3.0, оставив в H67 и P67 по 14 портов USB 2.0, а в H61 - 10 портов. Впрочем, все производители материнских плат уже давно устанавливают даже на сравнительно недорогие модели контроллеры USB 3.0 сторонних производителей - чаще всего это чип NEC µPD720200.

В первом квартале 2011 года будут представлены и мобильные чипы на базе микроархитектуры Sandy Bridge - возможно, одновременно с десктопными. В целом, тактовые частоты новых мобильных Core i5 и i7 ниже, чем у десктопных моделей, при этом во всех процессорах задействована технология многопоточности Hyper-Threading.

У мобильных Sandy Bridge есть и довольно неожиданные отличия от "настольных" моделей. Прежде всего, во всех чипах интегрированы условно двуядерные графические ускорители с 12-ю универсальными процессорами, тогда как в десктопные модели могут встраиваться и одноядерные ГП с 6-ю EU. При этом хотя номинальная тактовая частота мобильной графики ниже - она составляет 650 МГц, - в "турборежиме" ядро разгоняется больше - до 1150 или 1300 МГц, в зависимости от модели.

Ещё одно отличие - официальная поддержка в мобильной линейке Core i7 оперативной памяти до DDR3 1600 МГц, в то время как десктопные чипы оснащаются контроллерами памяти DDR3 1333 МГц. Как видим, конструкторы Intel заложили в эти чипы заведомо больший потенциал, чем в десктопные модели - вероятно, с целью ещё больше сблизить возможности ноутбуков и настольных компьютеров.

На текущий момент это все сведения о Sandy Bridge - микроархитектуре Intel следующего поколения, которая уже ко второму кварталу 2011 должна полностью вытеснить чипы на 45-нм ядрах как в сегменте настольных, так и в сегменте мобильных процессоров.