ALCATEL Idol
4S 6070K
Цена 29'990 руб.
Смартфон MOTO Z Play
32Gb
Цена 34'990 руб.
PowerColor Radeon RX 480
Red Dragon
Цена 18'270 руб.

Сервера размещены в Прокат серверов

Мобильные устройства
Конференция
Персональные страницы
Wiki
Статистика разгона CPU (+4 за неделю, всего: 26933) RSS     



Объявления компаний (реклама) и анонсы
  • !!! Canon EOS 5D Mark IV всего чуть дороже Mark III
  • GTX 1070 MSI Aero дешевле чем ты думаешь
  • R9 390 за копейки, дешевле RX 480
  • ASUS Turbo GTX 1070 - еще одна дешевая 1070

Вы можете отметить интересные вам фрагменты текста,
которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.

Встречаем четвертое поколение Intel Core: i7-4770K и i5-4670K

Дмитрий Владимирович 01.06.2013 18:01 Страница: 1 из 9 | ссылка на материал | версия для печати | обсуждение | архив

Оглавление

Вступление

Haswell – четвертое поколение ЦП микроархитектуры Intel Core. Этакий «так» для Ivy Bridge, с типичной 22 нм технологией производства. Но мне хотелось бы начать обзор с одной причины, а вернее – следствия того, куда направлен вектор развития процессоров.

400x337  45 KB. Big one: 1500x1265  325 KB

«Темный кремний»

Полвека назад один из основателей Intel Гордон Мур сформулировал закон, согласно которому количество транзисторов на кристалле удваивается приблизительно каждые два года. Правило соблюдалось на протяжении половины столетия, поскольку появлялись новые технические процессы, и производство постепенно переходило с 150 нм на 28 нм, продолжая постоянно уменьшаться. Еще несколько лет тому назад считалось, что после 45 нм перейти на 28 нм будет трудно, а до 14-10 нм доберутся только самые продвинутые и богатые производители.

Но в этом году AMD готовится освоить 20-22 нм техпроцесс, а Intel изготавливает 22-нанометровые решения уже больше года. К 2018-2020 годам число слоев металлизации достигнет 18-20, а количество транзисторов внутри процессора превысит триллион! Сумасшедшие цифры, говорящие о практически достигнутом пределе технологий.

Обратная сторона медали – это растущие токи утечки, протекающие через закрытый транзистор, что является основным фактором роста энергопотребления, которое в идеальном случае не должно меняться. Но в существующей реальности в результате глобального роста энергопотребления, а значит, и тепловыделения, процессоры постепенно превращаются в маленькие ядерные реакторы. И на этом этапе инженерам пришлось искать варианты решения проблемы.

400x266  67 KB. Big one: 1500x996  459 KB

Существует несколько подходов, позволяющих микроэлектронике процветать в эпоху темного кремния: внедрение новых технологических достижений, специализация и управление энергопотреблением и оптимизация на системном уровне, параллелизация для повышения энергоэффективности.

Так как процессор в разный период времени своей работы задействуется не полностью, а лишь частично, появилась идея отключать неиспользуемые блоки, которые получили название «темный кремний». И чем больше погасших участков (те, что работают на значительно пониженной тактовой частоте или полностью отключены), тем меньше энергопотребление CPU.

В будущем микроэлектронике потребуется совершить прорыв в использовании транзисторов, которые изготовлены не по традиционной MOSFET-технологии. Изобретение Tri-Gate- и FinFET-транзисторов, а также High-K-диэлектриков позволило на одно-два поколения процессоров отсрочить неизбежное, все же микроэлектроника приближается к финальной стадии развития. Хотя бы потому, что недавно внедренные технологии являются, по сути, разовыми улучшениями.

Попытки найти замену MOSFET предпринимаются давно, и часть из них уже существует в кремнии. Сейчас есть как минимум два кандидата: TFET-транзисторы и наноэлектромеханические транзисторы. От них ожидают радикального уменьшения токов утечки, но промышленное изготовление пока не освоено. По той же причине из-за роста токов утечки увеличивать число ядер по мере уменьшения размера ячеек невозможно. Иначе одновременное включение всех исполнительных устройств приведет к чрезвычайно высокому уровню энергопотребления.

По мнению современных аналитиков, это недопустимо. Да и снабжать такие ЦП двухкилограммовыми радиаторами глупо. Не стоит забывать и о силовой части, расположенной на материнской плате. Ей придется выдавать ток огромный силы. Поэтому внедрение «темного кремния» в процессоры на данный момент единственный способ сдержать TDP в разумных рамках и не уменьшить удельную производительность CPU. Фактически это ответ на рост частоты, энергопотребления и числа транзисторов.

Отдельного внимания требует оговорка о финансовой стороне вопроса производства процессоров. Теоретически, чем больше кристаллов помещается (поскольку их размер уменьшился), тем выгоднее производить новые модели. Но на практике это становится практически бессмысленным: появляются проблемы корпусирования, затраты на разработку и изготовление новых литографических масок составляют до трети себестоимости производства, что приводит к росту стоимости за единицу площади кремния. И, в конечном счете, делает переход на новый техпроцесс финансово непривлекательным. Не забудьте и о возврате потраченных средств. Чем быстрее и чаще вы переходите с большего на меньший техпроцесс, тем дольше вам надо выпускать и продавать товар. С другой стороны, выход годных кристаллов выше.

Второй сценарий развития процессоров – это уменьшение площади кристалла. Что и происходит каждые два-три года. Сам по себе вариант неплохой, разве что придется усложнять разводку микросхемы, закупать дорогостоящее оборудование, проводить исследования. Помимо этого, на определенном этапе разработчики получат сильно перегретые участки в процессоре и столкнутся с проблемой охлаждения. Явный тому пример – переход от Sandy Bridge к Ivy Bridge.

А с выходом Haswell дополнительный нагрев создают элементы управления питанием, расположенные теперь под крышкой. Вероятнее всего оставшаяся часть площади при переходе на более тонкий техпроцесс будет использована для снижения энергопотребления – с девизом «Больше темного кремния – значит лучше!».

И в итоге ввод нового понятия («темный кремний») позволяет производителям экономить пиковое и среднее энергопотребление, оставаясь в рамках фиксированного размера кристалла и ограниченного TDP. Так что в ближайшем будущем процессоры будут сохранять полезную площадь и постепенно сокращать энергопотребление.

Haswell: вид снаружи

Двух- и четырехъядерный варианты Haswell.

300x772  632 KB. Big one: 3029x7793  8236 KB 285x772  630 KB. Big one: 554x1500  828 KB

Решения поколения Haswell создавались с оглядкой на постоянно растущий сектор ноутбуков и ультрабуков. Поэтому к новым процессорам выдвигались соответствующие требования. А десктопный вариант – это адаптированный к настольным системам ЦП с большими частотами. Увы, но вычислительная часть Haswell не является его преимуществом по отношению к Ivy Bridge. Вообще, говоря о производительности новых моделей Intel, в первую очередь обращают внимание на структурные изменения (система питания перебралась в CPU, новое графическое ядро), а не на удельную скорость выполнения 2D задач.

Революционных изменений архитектуры Intel HD Graphics в Haswell по сравнению с Ivy Bridge нет, но есть новые возможности (в том числе увеличенное количество исполнительных устройств и некоторые архитектурные улучшения), приводящие к росту производительности и существенному снижению энергопотребления.

Поддерживаемые API:

  • Haswell – DirectX 11.1, OpenGL 4.0 и OpenCL 1.2;
  • Ivy Bridge – DirectX 11.0, OpenGL 3.3 и OpenCL 1.1.

В зависимости от модели процессора GPU Haswell будут выпускаться в разных модификациях, отличающихся количеством исполнительных устройств (EU). К модификациям GT1 и GT2 добавится новая — GT3. Она будет включать не только вдвое больше EU, чем GT2, но и двукратное увеличение количества блоков растеризации, операций с пикселями (Stensil buffer, Color Blend), и кэша третьего уровня. Такой подход теоретически на 50-70% поднимет пиковую производительность встроенной графики, которая, как вы знаете, все еще существенно проигрывает APU (Accelerated Processing Unit) AMD.

Смотрим вглубь

Для того чтобы понять, насколько серьезно Intel расширила отведенную для GPU часть процессора, сначала надо оценить количественные улучшения. Так, Command Streamer (CS) дополнен одним блоком Resource Streamer (RS). Блок сам по себе уникален для современной архитектуры Intel, потому как отлично вписывается в концепцию переложения работы с CPU на GPU. Частично он делает то, что раньше делали драйверы, но, увы, полностью заменить программную сущность он не в силах.

Продолжается и развитие управлением Ring Bus. Еще со времен Sandy Bridge Intel уловила направление развития технологий и высокую значимость энергопотребления, и «отвязала» частоту кольцевой шины от вычислительных блоков ЦП. Теперь Ring Bus изменяет свою частоту в более широких пределах и даже независимо от частоты процессора, что дополнительно экономит энергию.

400x148  30 KB. Big one: 916x338  102 KB

Обновились и блоки медиасистемы — в целом они такие же, как и в Ivy Bridge, но, как всегда , лучше.

  • Кодирование MPEG2;
  • Улучшение качества кодирования видео, возможность выбора между производительностью и качеством (режимы Fast, Normal и Quality);
  • Декодирование SVC (Scalable Video Coding) в AVC, VC1 и MPEG2;
  • Декодирование Motion JPEG;
  • Декодирование видео высокого разрешения — до 4096х2304 пикселей.

В процессоре появилось новое исполнительное устройство – Video Quality Engine («Блок качества видео»), которое отвечает за различные улучшения качества (шумоподавление, деинтерлейсинг, коррекция тона кожи, адаптивное изменение контраста). Но только в Haswell к ним добавили еще две особенности: стабилизацию изображения и преобразование частоты кадров.

400x209  29 KB. Big one: 800x417  66 KB

Со стабилизацией изображения мы знакомы давно, поскольку GPU и APU AMD давно предложили ее нам, а преобразование частоты кадров фишка гораздо более интересная. Это аппаратное решение, которое преобразует 24-30 кадровое видео в 60 кадров! В компании Intel заявляют об интеллектуальном совмещении и добавлении кадров, а не о простом размножении или интерполировании кадров. Если кратко, технология вычисляет движение соседних кадров и с помощью блока «преобразования частоты кадров» делается интерполяция и вставка.

Помимо этого появились следующие возможности:

  • Работа трех мониторов одновременно;
  • Display Port 1.2 с последовательным подключением панелей;
  • Поддержка дисплеев высокого разрешения до 3840х2160 @ 60 Гц через Display Port 1.2 и 4096х2304 @ 24 Гц через HDMI включительно;
  • Расположение «Коллаж».

Режим «Коллаж» соединяет четыре монитора, превращая всю доступную поверхность в 4К дисплей. Для этого предполагается использовать специальные разветвители.

Что касается самой архитектуры, то блочная схема, когда все процессоры построены из отдельных унифицированных блоков, никуда не делась. Но самое главное то, что процессоры Haswell просто-таки требуют нового разъема, очевидно тоже энергоэффективного .

Новая архитектура Haswell по-прежнему отлично справляется с моно- и многопоточной нагрузкой. Ревизии подверглись две вещи: очередь декодированных инструкций и емкость буферов (в сторону увеличения). Это дало некоторое увеличение точности предсказания переходов и повышение оптимизации разделения потоков в режиме Hyper-Threading. Важным элементом в строении стали новые инструкции, призванные в нужный момент дать двукратный рост скорости. К сожалению, увеличенная пропускная способность кэш-памяти (первого и второго уровней) соседствует со старой латентностью.

400x300  99 KB. Big one: 1099x824  223 KB

Процессоры Intel Core выполняли до шести микроопераций параллельно. Хотя внутренняя организация и содержит более шести исполнительных устройств, в системе есть только шесть стеков исполнительных блоков. Три порта задействуются для операций с памятью, оставшиеся три – для других вычислений (математических).

На протяжении многих лет Intel добавляла дополнительные типы инструкций и меняла ширину исполнительных блоков (например, в Sandy Bridge были добавлены 256-битные AVX операции), но она не пересматривала количество портов. А вот Haswell наконец-то обзавелся еще двумя исполнительными портами.

400x277  87 KB. Big one: 943x653  186 KB

Для модельного ряда Haswell Intel ввела новое условие по части питания. Процессоры будут работать с интегрированными регуляторами напряжения, которые установлены внутри. Хотя нет никаких преград для полной интеграции питания в кремний, разработчики ограничились отдельной микросхемой рядом с кристаллом CPU.

В Haswell установлено двадцать ячеек, каждая из которых размером 2.8 мм2 и создает виртуальные 16 фаз с максимальной силой тока 25 ампер. Несложно подсчитать, что в общей сложности регулятор содержит 320 фаз для питания процессора и обеспечивает очень точную регулировку напряжения. Возможно, в следующем поколении ЦП Broadwell эти компоненты питания будут окончательно перенесены внутрь кристалла CPU.

Новый набор логики

400x384  37 KB. Big one: 1500x1439  277 KB

Модель
Седьмая
серия
Восьмая
серия
Количество USB портов
14
14
Порты USB 3.0
до 4
до 6
xHCI порты
4 USB 3.0
20 USB (14+6)
PCI-e
До 8 PCI-e 2.0
До 8 PCI-e 2.0
SATA порты
6
6
SATA 6 Гбит/с
до 2
до 6

Основное направление развития чипсета – большая интеграция периферийных портов. Количество USB 3.0 и SATA 6 Гбит/с увеличилось до шести портов. На этом видимые изменения и закончились.

400x333  72 KB. Big one: 802x667  176 KB
Оцените материал →

Объявления компаний (реклама) и анонсы
  • GTX 1070 - цены пошли вниз!
  • Новейший Moto Z Play - уже в Ситилинке!
  • ASUS R9 FURY STRIX ROG по цене RX 480
  • R9 390 Sapphire Nitro , еще одна крутейшая плата заМЕГАдешево




Обсуждение ВКонтакте (скрыть)