Яндекс

Последние записи в блоге

Core i7

Компания Intel строго придерживается концепции Tick-Tock (тик-так), которую разработала сама же для себя в далеком 2006 году. Суть ее в том, что каждый год происходит обновление либо производственной технологии с усовершенствованием микроархитектуры, либо запуск совершенно новой микроархитектуры.

Так было с Conroe, когда два года назад вышли первые Core 2 Duo на 65-нм ядрах, и так закончилось с Penryn, выпущены с использованием техпроцесса 45 нм. Теперь очередная архитектура, известная как Nehalem, даст жизнь новым CPU в рамках тех же 45-нм, но, как и положено, уже с некоторыми улучшениями. В этом небольшом обзоре речь пойдет о наиболее производительных процессорах Nehalem – Core i7. Все CPU, которые относятся к этому классу, являются четырехядерными, что гарантирует высокий вычислительный потенциал.

КЛЮЧЕВЫЕ ОСОБЕННОСТИ

Предыдущая архитектура Core, без сомнения, была крайне удачной. Процессоры на ее основе стали очень популярными благодаря высокой производительности, низкому энергопотреблению, разумному тепловыделению и оптимальной цене. Новая архитектура Nehalem основана на все той же архитектуре Core, но с интересными изменениями.

Во-первых, стоит упомянуть, что новая архитектура потребовала смены сокета с 775 контактами на 1366. Что отразилось и на самом размере процессора, он стал гораздо крупнее своего предшественника.

Теперь площадь кристалла равняется 296 кв.мм., а количество транзисторов теперь составило 774 млн. Большая часть которых пошла на увеличения кэш-памяти.

Если уж начали разговор об этом, то на вопросе с кэш-памятью стоит обратить более пристально внимание. Кэш первого уровня остался прежним, он составляет 64 Кб: 32 Кб выделено для данных, оставшиеся 32 Кб – под инструкции. Дальше идут нововведения. Кэш второго уровня теперь у каждого ядра раздельный и составляет 256 Кб. Так же появился кэш третьего уровня, который будет общим для всех ядер, что снижает общее энергопотребление и повышает производительность, при этом, по мере необходимости, одно из ядер процессора может использовать весь объём кэш-памяти при динамическом отключении другого ядра.

Контроллер оперативной памяти перенесен непосредственно в сам процессор. Подобное решение уже давно использует компания AMD, и в свое время этот шаг принес значительный прирост производительности за счет использования алгоритмов буферизации, более короткого времени отклика и большей пропускной способности. Встроенный контроллер оптимизирован для работы с памятью DDR3 и поддерживает одно-, двух- и трехканальный режим доступа. В частности, при использовании 3-канального режима доступа пропускная способность памяти DDR3 равна 25.6 Гб/с. Все материнские платы для Core i7 поддерживают до 6 планок памяти, а не 4, как Core 2.

При всех достоинствах предыдущей архитектуры Core у нее были проблемы. Изначально она разрабатывалась для двухядерных процессоров, но достаточно быстро появилась необходимость и четырехядерных решениях. Разработчику ничего не оставалось делать, как уместить два двухядерных кристалла в один корпус. Уместить уместили, но четкой технологии для обмена данными между ядрами не сделали. Точнее будет сказать, что просто не было необходимой технической базы для этого. Старая шина Quad Pumped Bus не позволяла этого делать, а новой не было. В новой архитектуре было вполне логичное решение полностью заменить ее абсолютно новой разработкой под названием Quick Path Interconnects (QPI), которая, благодаря своей топологии «точка-точка», решала проблему предыдущей Quad Pumped Bus, то есть позволяла ядрам производить обмен данными непосредственно напрямую.

Одной из самых интересных разработок Intel можно считать технологию HyperThreading – виртуальная многопоточность. Она позволяла выполнять одному ядру два потока инструкций одновременно, что позволяло увеличить производительность. Но была проблема: некоторые программы некорректно работали с данной технологией, и показывали результаты, которые были гораздо хуже тех, которые были без HyperThreading. Поэтому в новой архитектуре Nehalem данная разработка подверглась тщательной переработке. Новая улучшенная версия получила название Simultaneous MultiThreading (SMT). Благодаря SMT приложения с поддержкой многопоточности получают исчерпывающую базу для реализации заложенных в них возможностей, сокращая время обработки поставленных задач. Операционная система видит четыре ядра Core i7 как восемь, при этом, не разделяя их на физические и виртуальные.

Для слежения за состоянием процессора, в нем был размещен специальный микроконтроллер Power Control Unit (PCU), который отвечает за мониторинг и регулирование показателей напряжения, силы тока и температуры ядер, что позволяет значительно экономить энергию при неполной загрузке системы. Кроме того, PCU способен полностью отключать неактивные ядра.

Технология Turbo Boost может показаться полной противоположностью блока PCU, но на самом деле они друг друга дополняют. Если ваш компьютер работает с одним приложением, не поддерживающим многоядерность, то всеми просчетами занимается только одно ядро, а остальные бесполезно тратят энергию. Технология Turbo Boost позволяет увеличивать частоту рабочего ядра за счет полного или частичного отключения неактивных ядер, самое главное, чтобы при этом не превышались ограничения мощности, температуры и тока в составе расчетной мощности (TDP). Это приводит к увеличению производительности однопоточных и многопоточных приложений. Способа задания максимальной частоты не существует. Если включена технология Turbo Boost, процессор на основе условий функционирования автоматически определяет максимальную частоту, на которой он может работать. Конечному пользователю это дает возможность разгона системы без угрозы стабильности ее работы.

Помимо перечисленных особенностей архитектуры Nehalem, стоит упомянуть о незначительных модификациях самого вычислительного ядра. Инженеры Intel взяли за основу ядро Core и изменили некоторые из функциональных блоков, таких как декодеры простых, так и сложных команд, улучшили технологию Macrofusion (x32/x64) (исполнение нескольких команд (до пяти) как единую инструкцию), оптимизировали блок оптимизации циклов (Loop Stream Detector), улучшили блок предсказания переходов (Stack Buffer), увеличили объем буферов (Reorder Buffer / Reservation Station).

CORE i7 на ядре CLARKSFIELD

Каждое ядро Clarksfield построено по нормам 45 нм техпроцесса. Так же как и в предыдущей архитектуре, новые процессоры в работе руководствуется инструкциями архитектуры х86:

MMX – это «мультимедийный» (Multi-Media eXtensions) набор инструкций, выполняющих по несколько характерных для процессов кодирования/декодирования потоковых аудио/видео-данных действий за одну машинную инструкцию. Впервые появился в процессорах Pentium MMX. Обеспечивает только целочисленные вычисления.

SSE (Streaming SIMD Extensions — потоковое SIMD-расширение) — это SIMD (Single Instruction, Multiple Data — «одна инструкция — множество данных») набор инструкций, разработанный Intel и впервые представленный в процессорах серии Pentium III. Поддерживает вычисления с плавающей точкой.

SSE2 – это улучшенное расширение SSE. Появилось в процессорах Pentium 4. Производит потоковые вычисления с вещественными числами двойной точности (2 числа в одном регистре SSE). Кроме того, добавлены инструкции, аналогичные расширению MMX, работающие с регистрами SSE (16 байт, 8 слов, 4 двойных слова или 2 учетверённых слова в одном регистре).

SSE3 – это продолжение SSE и SSE2, появилось в процессорах Prescott.

SSSE3 - дополнение к SSE3 для работы с упакованными целыми.

Так же осталась поддержка 47 инструкций SSE4.1 (не следует путать с SSE4A от AMD) и добавились дополнительные 7 инструкций SSE4.2, позволяющий повысить производительность и снизить энергопотребление при работе с самыми различными приложениями, включая команды ускорения компиляторов векторизации и мультимедиа.

ТЕХНОЛОГИИ CORE i7

Virtualization Technology (VT) - это фирменная разработка компании Intel, так же известная под именем Аппаратная виртуализация, позволяет запускать на одном физическом компьютере (хосте) несколько экземпляров операционных систем (гостевых ОС) в целях обеспечения их независимости от аппаратной платформы и эмуляции нескольких (виртуальных) машин на одной физической. Новая операционная Windows 7 версии Professional/Ultimate благодаря поддержке VT позволяет запускать приложения Windows XP в специальном режиме совместимости.

Execute Disable Bit обеспечивает защиту от вредоносных атак, направленных на переполнение буфера. Эта технология позволяет процессору выделять области памяти, где допускается выполнение кода приложений. Когда вредоносная программа-червь пытается установить свой код в буфер памяти, процессор отключает выполнение кода, предотвращая ущерб и распространение инфицирующей программы.

Enhanced Intel SpeedStep - энергосберегающая технология Intel, вызывающая, в зависимости от потребностей системы, динамическое (без перезагрузки системы) переключение напряжения, питания и частоты.

Trusted Execution состоит из последовательно защищённых этапов обработки. В основе технологии лежит безопасное исполнение программного кода. Каждое приложение, работающее в защищённом режиме, имеет эксклюзивный доступ к ресурсам компьютера, и в его изолированную среду не сможет вмешаться никакое другое приложение. У вредоносной программы не будет возможности отследить поток данных на входе компьютера, а кейлоггер получит только бессмысленный набор символов, поскольку все процедуры ввода (включая передачу данных по USB и даже мышиные клики) будут зашифрованы.

Intel 64 Architecture поддерживает 64-битные вычисления, что позволяет устанавливать и использовать 64-битные версии операционных систем.

Longer Enhanced Deeper Sleep производит понижение напряжения питания чипсета. А так же очищает кэш-память процессора, улучшая режим энергосбережения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Новая архитектура, конечно, не показывает такого большого прироста по сравнению с предыдущим поколением процессоров, как это было в свое время с архитектурой Core. Но в любом случае, Nehalem можно назвать революционной разработкой. Компания Intel проделала огромную работу по усовершенствованию своих старых разработок и внедрению новых технологий.

Компьютерные системы на базе Core i7 будут обозначаться соответствующими наклейками. Синяя – это стандартные процессоры, а черная – это с повышенной производительностью.

black-blue.jpg

Полный список всех процессоров Core i7 можно посмотреть по этой ссылке. Так же можно ознакомиться с результаты тестов процессоров Core i7 в нашей таблице.

 

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ