Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz
Hardware Článek Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge

Z. Obermaier

Z. Obermaier

29. 7. 2010 03:00 17

Architektura Nehalem je s námi už dlouhé dva roky. Podle slov vývojářů Intelu byla ale jakýmsi "prvním krůčkem" k mnohem zajímavějšímu budoucímu řešení. Všechno, co se nepodařilo realizovat v prvních Core i7 by měla mít nastávající generace architektury Bridge. Budou první čipy Sandy Bridge důvodem k upgradu? Půjdou přetaktovat?

Reklama

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

I když je stále na kompletní recenzi procesorů nadcházející architektury brzy, malé zopakování všech dnes dostupných informací není na škodu. O Sandy Bridge se nyní hodně hovoří zejména v souvislosti s domnělým zamezeným taktováním této platformy. Všechno je to ale hloupost, procesory Sandy Bridge půjdou taktovat stejně dobře (ne li lépe) než dnešní současníci, sice jinak ale stejně dobře. Nepředbíhejme ale, vše se dozvíte v samostatné kapitole dnešního článku.

Na úvod si prohlédněte notoricky známý obrázek, jež jsme měli možnost vidět už mnohokrát. Ukazuje strategii výrobce s postupným vylepšováním architektur - Tick, Tock. V tuto chvíli se nacházíme před dalším milníkem, jež nastává vždy ve fázi Tock. Tím je příchod nové architektury na současném výrobním procesu. První procesory architektury Bridge s názvem Sandy Bridge budou tedy vyrobené na 32nm technologii. Za rok se pak překlopíme do fáze Tick, kdy se čipy zmenší pomocí 22nm výroby, nazývat se budou Ivy Bridge.

Pojďme si v krátkosti říci, co nás s novou architekturou čeká. Zde jen heslovitě, detailněji v samostatných kapitolách článku. Uvedení prvních procesorů do mainstreamu by mělo proběhnout v lednu příštího roku, hovoří se dokonce i o vánočním prodeji, to si ale nemyslím. V minulosti vždy Intel uváděl novinky až po vánocích, on si je svými prodeji jist i ve zbytku roku, vánoční trh pro něj není zcela zásadní. Na trh se dostane prý první pětice procesorů, dva modely Core i3, dva Core i5 a jeden nejvyšší Core i7. Označení řady bude Core ix 2000. Všechny zmíněné čipy budou náhradou střední třídy v podobě současných Core i3 (i5, i7) pro patici LGA 1156.

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Nástupce nejvyššího High-endu bude proti prvním čipům minimálně o půl roku opožděn, tedy až do příštího léta bude nejvýkonnější řešení na trhu Core i7-900 a patice LGA 1366. Tím se dostáváme k největší "bolístce" nových procesorů architektury Bridge. Myslím samozřejmě opět nové patice pro všechny platformy. Integrace nových komponent do procesorů si ale žádá i větší či menší počet pinů, tedy se musíme s nákupem nových desek smířit. Ty budou ale zcela přepracované, z nejvyššího segmentu zmizí severní můstky a desky se stanou jednodušší s více prostorem pro další komponenty.

Podle všech dostupných informací se dočkáme trojice nových patic. Dvě z nich jsou jisté, o třetí silně pochybuji, ale zmínit ji musíme. To, co se týká všech nových čipů architektury Bridge, je vylepšená architektura. Nejvíce se hovoří o nové instrukční sadě a jednotce AVX, jež je nadstavbou nad současným SSE4. Ta by měla v podporovaných aplikacích navýšit výkon téměř dvojnásobně proti stávajícímu řešení. Intel tuto schopnost demonstroval na asijském IDF převodem videa pomocí AVX instrukční sady. Na výsledek si ale počkejte až do patřičné kapitoly. Kromě nové sady instrukcí vývojáři zapracovali na zefektivnění komunikace mezi jádry, mezi cache a jádry a zbytkem čipu. Také struktura L3 cache se změnila, přístup k ní je skrze ring-bus, což by mohlo až o třetinu snížit latence.

Za zmínku stojí samozřejmě i pokročilé řízení spotřeby, jež už se neomezuje jen na snížení taktu jader a napětí. U této architektury lze vypnout téměř vše, kanály pamětí, zredukovat počet výpočetních jednotek, odstavit AVX blok a spoustu dalšího. Přímo k tomuto účelu je vestavěn další "malý" procesor uvnitř velkého procesoru, který vše řídí. Rozhraní PCI-Express je nyní integrováno do všech procesorů této platformy, tedy i do nejvyššího High-endu a serverů. U mainstreamových čipů jde stále o šestnáct linek standardu PCIe 2.0., u vyšších modelů najdeme až čtyřicet linek standardu PCIe 3.0. Propustnost PCIe 3.0 je proti dnešním standardu dvojnásobná, tedy jde o masakrózní řešení pro Multi-GPU řešení.

Na závěr této kapitoly ještě zmínka o novém PCH čipu jež doplní procesor. Najdeme čtyři typy, pro střední třídu a High-end. Do desktopu se ale dostanou pouze dvě řešení - X6X express a X68 Express. Nový Platform Controller Hub (PCH) v sobě nese integraci SATA 6G portů, vyšší řada dokonce několik SAS portů. Zklamáním je chybějící USB 3.0, což se ale vědělo už dávno. Potěší množství klasických USB portů a nativní podpora pro síťové čipy WiMAX 4G. Nový "jižní můstek" je také vybaven několika PCIe 2.0. linkami což se může hodit zejména pro připojení právě širokopásmových síťových kontrolérů a nebo USB 3.0 řadičů.


I když se může na první pohled zdát, že nová architektura Bridge (Sandy = 32nm, Ivy = 22nm) nabídne jen drobná vylepšení proti té stávající, není to pravda. V procesoru samotném došlo k mnoha významným změnám, a celá platforma byla také značně vylepšena. Mnoho lidí si dnes myslí, že první procesory architektury Sandy Bridge (Core i3, i5, i7-2000) nebudou vůči současným procesorům do patice LGA 1156 nijak zajímavým upgradem. K těmto závěrům vede hlavně podobná (téměř stejná) patice a shodné řešení procesorů s integrovaným grafickým jádrem v jednom pouzdře. Zdali tomu tak bude uvidíme až později, dle schopností a reálných měření výkonu procesorů.

Mainstream

Výrobní 32nm proces je stejný, a přece došlo u Sandy Bridge k významné změně. U dnešních procesorů jsou jádra vyrobena 32nm technologií a grafické jádro s paměťovým řadičem jsou odděleny na 45nm kousku křemíku spojeny s jádry sběrnicí QPI. U nadcházejících čipů nové architektury jsou veškeré součásti procesoru vyrobeny stejnou 32nm technologií z jednoho kusu křemíku. Připomeňme si situaci obrázkem:

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Na destičce (substrátu) procesoru s jádrem Clarkdale je malý čip se dvěma 32nm jádry, jež vidíte na obrázku napravo. Kompletní procesor dotváří levá část vyrobená na 45nm procesu. Velikost obou částí odpovídá poměrům na našem obrázku, 45nm část je o třetinu větší než procesorová část. Nevýhody tohoto řešení jsou zřejmé. Komunikace mezi dvěma oddělenými částmi zabere nějaký čas a není zcela efektivní, hlavně v případě odděleného řadiče pamětí. Také taktování 45nm části má svá úskalí a pravidla. Druhým aspektem je vyšší spotřeba a horší aplikovatelnost šetřících funkcí do dvou oddělených částí. Intel chtěl první na trh uvést procesor s integrovanou grafikou, což se mu za jistých kompromisů podařilo. Zdali neměl počkat s uvedením až na možnost vyrobit celý čip na jednom výrobním procesu (32nm) v jednom kuse, ukáže až čas. Odpovědí bude prodejnost čipů architektury Sandy Bridge. Na ten se podívejme nyní:

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Jak je vidět na obrázku, obdélníkový čip skutečně nese všechny součásti v "jednom kuse". Není potřeba jednotlivé části spojovat sběrnicí QPI nebo jiným způsobem. Komunikace probíhá "on die" nesrovnatelně efektivněji. Intel prý proti Nehalemu zdokonalil i komunikaci mezi jádry a ostatními komponenty. V levé části je vidět grafické jádro, to by dle divokých spekulací mohlo sestávat ze dvou jader podobných těm z projektu Larrabee. Grafické jádro by tedy mělo být mírně odlišné od stávajících integrovaných řešení výrobce, zdali tomu tak bude i v testech uvidíme v čas uvedení na trh. Pokud by se předpoklad o dvou "jádrech" vyplnil, mohl by počet stream procesorů (EU) narůst z očekávaných 6 jednotek na 12. Společně s vysokou frekvencí by si mohl grafický výkon nových procesorů troufnout i na konkurenční řešení, popřípadě si lépe poradit s akcelerací HD obsahu.

Největší část čipu zabírají dvě nebo čtyři jádra a paměť L3 cache. Jak velkou část cache může s jádry CPU sdílet i GPU není v tuto chvíli jasné (spekuluje se o 2MB), uvidíme až se dostanou na veřejnost detaily architektury. Zajímavý je ale bezesporu koncept L3 cache jež je postavené jako "ring-bus". To by mělo urychlit požadavky jader CPU i GPU přistupujících do paměti.

Ring-bus: Intel už u architektury Nehalem započal s jednotnou sdílenou L3 cache, kdy každé jádro mělo svůj přístup do společné paměti. S více modulární architekturou ale vyvstal požadavek "napojit" na L3 cache další komponenty než jen jádra CPU. U čipů architektury Sandy Bridge mají přístup do L3 cache také GPU a System Agent, toky dat pamětí tedy vzrostly a nejlepším a nejmodulárnějším řešením je právě ring-bus. Stejný koncept přístupu do cache používal projekt Larrabee, procesory Cell nebo starší GPU od AMD (tehdy ATi). U nových procesorů je sběrnice tvořena dvěma 256-bitovými (nejsem si jist, zdali ne 128-bitovými) cestami v opačných směrech. Data si tedy jednoduše mohou zkrátit cestu použitím jednoho nebo druhého směru. Efektivita spočívá v možnosti připojit více komponent i do budoucna, kdy v případě přidání například několika jader není nutné přemýšlet nad jiným připojením. Další jádra je prostě jen napojí. Systém je samozřejmě složitější, pro obecné pochopení ale postačí náš popis. Tímto řešením by měl být přístup všech komponent ke L3 cache rychlejší a latence by měly být dle Intelu až o třetinu nižší než u stávajících procesorů.

Všímaví si jistě všimli novinky, části označené jako System Agent. Tato část je pomyslným severním můstkem s přímým přístupem k PCI-Express sběrnici a unCore části procesoru. Hlavní funkcí je ale řízení spotřeby procesoru jež řídí další pomyslný procesor uController. Ten hlídá všechny veličiny procesoru a dokáže vypínat jeho části, ne ale jen jádra a GPU. Tentokrát lze vypnout opravdu všechno. Dá se vypnout část L3 cache, PCIe rozhraní, dají se vypnout nepotřebné SSE (AVX) instrukce (z 256-bit až na 64-bit), lze odpojit i DMI rozhraní i kanál pamětí. O tom, že procesor architektury Sandy Bridge bude nejúspornějším počinem na tomto trhu není pochyb. Intel chtěl přinést spotřebu a funkce z notebooků na desktop a zřejmě se mu to povede. Dle posledních zpráv, současné ES čipy nevyužívají plně všech možností úspor energie, těch se dočkáme až s prodejními verzemi. Některá současná měření, jež unikly na internet tedy nevypovídají o finální spotřebě čipů mnoho.

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Na tomto obrázku vidíme srovnání velikostí 32nm jader, to sice pro dnešní článek není důležité, je ale zajímavé. První jádro patří Intelu a jeho 32nm jádru architektury Westmere, druhé pak čipu architektury Sandy Bridge. Třetí obrázek je dvoujádrový segment z připravovaného APU Llano společnosti AMD. Uvedení této zajímavé novinky bylo ale odloženo až na polovinu příštího roku kvůli problémům s 32nm výrobním procesem. Souhrou náhod jsou všechna zmíněná řešení téměř stejně velká, podívejte se na velikost v mm čtverečních.

Systém

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Dalším znakem spojující dnešní platformu LGA 1156 a budoucí LGA 1155 Sandy Bridge je koncepce systému. V procesoru najdeme kromě jader CPU také grafické jádro, severní můstek, PCIe rozhraní a řadič pamětí. Stejně jako u procesorů s jádrem Clarkdale a také víceméně u Lynnfield. To znamená, že základní desky a čipset bude hodně podobný, ne ovšem stejný.

Obrázek ukazuje v horní části procesor se čtyřmi jádry CPU a integrovanou grafikou. Skrze PCIe rozhraní je možné připojit až dvě grafické karty, k dispozici je šestnáct PCIe linek standardu PCIe 2.0. Zde je drobné omezení jako u dnešních čipsetů. Pouze na P67 Express bude fungovat Multi-GPU, na levnějším H67 Express a dalších nikoliv. K dvoukanálovému řadiči pamětí bude možné připojit až 16GB pamětí DDR3-1600. Pouze ale v případě osazení dvou modulů, pro plně obsazené sloty je doporučena rychlost DDR3-1333. Procesor je dále spojen s PCH čipem dvěma rozhraními - FDI a DMI. První z nich přenáší obraz z integrované grafiky do čipsetu a na porty desky, druhé je tradičním spojením PCH čipu a procesoru. Rychlost DMI by měla být u této architektury až dvakrát vyšší než u dnešních platforem s touto sběrnicí.

Samotný PCH čip je ovšem zajímavý. Pokud byste čekali integraci USB 3.0, budete zklamáni. Tady se Intel drží stále zpátky a nativní podporu nového rozhraní přinese až někdy příště. USB 3.0 tedy v čipu nenajdete, na SATA 6G se ale nezapomnělo. SATA portů je tradičně šest, dva z nich jsou ale standardu 6G. USB portů je čtrnáct, stejně jako u PCH čipu Ibex Peak. Další zajímavou hračičkou je ale nativní podpora pro zařízení WiMAX a 4G mobilní internet. Podle posledních testů přímo od Intelu, je funkcionalita perfektní a použitelnost vysoká, zatím ovšem ne v našich končinách.

Důležitou novinkou je také integrace osmi PCIe 2.0 linek do PCH čipu. To je proti dnešním osmi standardu PCIe 1.1 hodně zásadní vylepšení. Když už není například USB 3.0 integrováno přímo, je zde dostatečná propustnost jej přidat bez omezení rychlosti pomocí externího čipu. Stejně náročné na šířku pásma bude WiMAX a další možná zařízení. S trochou fantazie by se daly tímto způsobem i vyrobit i podmínky pro Multi-GPU řešení na platformách, kde to oficiálně nebude povoleno.

High-end

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Až do této chvíle jsme hovořili o mainstreamu, jež nahradí současné procesory do patice LGA 1156. Co ale s výkonnější platformou, nástupcem LGA 1366? - Ta přijde na trh až za rok, ale už teď je mnoho informací dostupných. Prvním modelem bude zřejmě šestijádro vyrobené na 32nm technologii, nesoucí znaky architektury Sandy Bridge. Podívejte se na ilustrační obrázek. Uvnitř čipu bude šest jader CPU, řadič pamětí a severní můstek spolu s rozhraním PCIe. Řadič pamětí bude buď čtyřkanálový nebo tříkanálový, záleží na modelu procesoru. K tomu se ale dostaneme až v příští kapitole, je to v tom nyní krapet zmatek a Intel nic nechce oficiálně prozradit :)

Jaké rozdíly budou vůči dnešnímu 32nm Core i7-980X a čipsetu X58 Express? Dnešní procesory v sobě integrují pouze jádra a řadič pamětí, u High-end segmentu Sandy Bridge to bude navíc System Agent a rozhraní PCI-Express standardu 3.0. To je podstatná změna i vůči mainstreamovým procesorům architektury Sandy Bridge, ty disponují jen standardem 2.0. Celkový počet (24) takto rychlých PCIe linek umožní připojení až tří současných grafických karet do Multi-GPU bez nutnosti přídavného PCIe přepínače. Také velikost L3 cache se zvýší, počítá se s 2,5 až 3 MB pro jádro. Finální specifikace ještě není asi stanovená.

O výkonových optimalizacích jader CPU a nových instrukčních sadách se budeme bavit později v samostatné kapitole, tedy zde jen tato zmínka. Zajímavou novinkou je možnost čtyř kanálů pro paměti DDR3. Zda jím budou vybaveny všechny modely se zatím neví, spekuluje se ale i o verzích se třemi kanály jako u dnešních Core i7-900. Napětí řadiče je ale nižší než dnešních základních 1,1V. U nových čipů by to mělo být jen 0,85V. Také standard pamětí DDR3L s nízkým napětím 1,35V asi přijde více ke slovu, procesory jej plně podporují ovšem nevyžadují.

Jelikož se severní můstek přesunul přímo do procesoru, nebude už na desce žádný potřeba. I v High-endu si tedy užijeme luxus jediného hřejícího PCH čipu na desce. Ten je velice podobných čipu zmíněnému u mainstreamové platformy. Je ovšem také vylepšen, jak se na High-end sluší. Ani zde nenajdeme USB 3.0, čekají nás ale SATA 6G porty a dokonce i SAS porty pro disky. Nových SATA portů bude prý čtrnáct, z toho šest SATA 6G a dva SAS porty. PCH čip je dále vybaven osmi PCIe 2.0 linkami a podporuje PCI port. Mezi dalšími vlastnostmi je čtrnáct USB portů a také zcela nový standard napájení procesoru a desky. Z dnešního VR11.1 Intel upravil požadavky na novou verzi VR12 jež vyžaduje nové rozhraní pro stanovení napětí komponent (VID) v jemnějších krocích 5mV. Aby bylo možné takovou napájecí kaskádu vyrobit, je potřeba zcela nových napěťových regulátorů než se používají dnes.

Uvedení této High-end platformy se očekává až v druhé polovině příštího roku. Dokonce není jisté pro jakou patici, hovoří se totiž o třech možných. I když mě jedna z nich připadá jako hloupost a očekávám nakonec přeci jen dvě patice místo tří. Nebudu vás ale déle napínat, o paticích a procesorech se dozvíte více v další kapitole.


Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Jak už jsem zmínil několikrát, ve dvou paticích ze tří máme téměř stoprocentní jistotu, že se s nimi u architektury Sandy Bridge setkáme. První z nich vidíte na obrázku - LGA 1155 (Socket H). I když se může na první pohled zdát shodná s nynější LGA 1156, není tomu tak. Klíčovací zářezy patice jsou jinde a procesory se navzájem osadit nedají. Pro většinu základních desek vyrábí patice tradiční dodavatelé, jako jsou Lotes, Tyco a Foxconn. Snad se poučil zejména ten posledně jmenovaný z problémů předešlých patic a zapracoval na řešení.

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Rozdíly v paticích LGA 1156 a 1155 ukazuje další obrázek. Rozměr procesorů i patice je shodný, liší se počtem pinů a zmíněným klíčovacím zářezem. Téměř s jistotou tedy osadíme i stávající chladiče, rozměry děr se jistě měnit nemusely. U High-endu to bude asi jiné, ale u mainstreamu vám budou dříve zakoupené chladiče sloužit dále.

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Schéma celé platformy LGA 1155 vidíme na tomto obrázku. Shrnuje pro nás vše řečené z minulých kapitol. Procesor rodiny Sandy Bridge-DT (Desktop) je umístěn v nové patici, k němu jsou připojeny paměťové moduly a dvojice grafických karet na nejvyšším čipsetu P67 Express (Cougar Point). Zdali bude podporováno pouze CrossFire nebo i SLI se ještě neví, druhá možnost se ale dle dnešní praxe spíše vylučuje. S PCH čipem je CPU spojeno DMI a FDI sběrnicí. Maximální hodnota TDP nejvyššího modelu by měly být 95W u nejnižších pak jen 65W. Jelikož procesor nemá QPI rozhraní, nedá se u této platformy počítat s dvojprocesorovými řešením, stejně je tomu i dnes.

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Druhou paticí, která na trh zcela jistě dorazí, je LGA 2011. Ta by měla být samozřejmě určena pro čipy rodiny Sandy Bridge-EP a EX, tedy obdobu dnešních serverových Xeonů do patice LGA 1567 a LGA 1366. Sem patří procesory snů, o kterých jsme si ale stále tajně myslíme, že se dostanou i do High-end desktopu. Čipy této kategorie budou vybaveny čtyřkanálovým řadičem pamětí DDR3-1600, čtyřiceti PCIe linkami standardu 3.0 a budou disponovat jednou nebo dvěma i více QPI linkami. Procesorové monstrum s osmi jádry je poté spojeno s čipsetem X68 Express (Patsburg) nebo jeho serverovou variantou. TDP procesorů by se mělo pohybovat od 80W u nejpomalejších čtyřjader až po 150W u osmijádrových modelů. Klasický High-end se bude stále pohybovat v hladině 130W. O patici LGA 2011 se dlouho hovořilo jako o nástupci LGA 1366, nyní ale není situace celkem jasná. Objevila se totiž další patice a ta je přeci jen LGA 1366 bližší ...

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Nástupce Core i7-900 pro domácí High-end stroje by prý měla být LGA 1356. Z pohledu výkonu to dává smysl, jelikož nárůst proti současné generaci čipů bude zhruba stejný jako budou mít procesory v patici LGA 1155 vůči LGA 1156. Co mi ale nesedí je právě počet pinů. Do procesoru byl přidán severní můstek, PCI-Express rozhraní, DMI rozhraní a to vše při zhruba stejném počtu pinů jako u dnešních čipů bez těchto komponent? Krapet mi to nedává smysl, ale uvidíme časem. Donedávna jsme slyšeli pouze o LGA 2011, což by vzhledem ke specifikacím procesorů do této patice dávalo větší smysl a znamenalo i znatelný nárůst výkonu díky integrovaným novinkám. Uvidíme zdali Intel sloučí serverový segment s High-end platformou nadšenců, rozdíl by mohl být jen v modelech procesorů a počtu QPI sběrnic. A nebo dodrží stávající strategii tří patic jako tomu je dnes, kdy největší patice podporuje jen hrstku nejvyšších Xeonů řady 7000.

Rozdělení procesorů

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Tabulka předpokládaných skupin procesorů nové architektury doplní výše zobrazené patice a představa o budoucích modelech nabere reálnějších obrysů. První segment je jasný, půjde o procesory Sandy Bridge-DT (Desktop) pro běžné uživatele, do nejprodávanějšího segmentu trhu domácích a firemních počítačů. Procesory zde budou vybaveny dvěma nebo čtyřmi jádry s podporou Hyper-Threadingu. Ve všech čipech bude integrované grafické jádro, lišit se zřejmě bude počtem EU jednotek (stream procesory) a frekvencí. Řadič pamětí bude dvoukanálový, kapacita L3 cache bude od 3MB až po 8MB u nejvyšších modelů. TDP by mělo být maximálně 95W. Podporovaných čipsetů bude několik, nejvyšším zástupcem bude P67 Express umožňující CrossFire.

Druhou skupinu čipů tvoří Sandy Bridge-EN (Enthusiast) pro nadšence. To by měly být nástupci LGA 1366 čipů. Modely budou disponovat čtyřmi až osm i jádry, Hyper-Threading je samozřejmostí. V žádném z těchto procesorů nebude integrované grafické jádro a řadič pamětí by měl být pouze tříkanálový. Párovat tato CPU bude možné pouze s "čipsetem" X68 Express. Počet PCIe linek standardu 3.0 bude umožňovat Crossfire X i SLI ze tří karet bez přídavného PCIe přepínače (doufám).Uvedení procesorů nás čeká někdy na konci léta příštího roku. TDP nejvyšších Extreme verzí bude zajisté 130W.

Další skupinou je Sandy Bridge-EP jež je primárně určen do pracovních stanic a dvouprocesorových serverů. Jak už jsem několikrát zmínil, stále doufáme, že se alespoň jeden nebo dva modely z této skupiny objeví i v Desktop High-endu. Zmíněné procesory Sandy Bridge-EN totiž proti dnešním Core i7-900 nepřinášejí nic extra navíc, zato Sandy Bridge-EP ano. Na tohle totiž dva dlouhé roky všichni nadšenci čekali - čtyři až osm jader, čtyřkanálový řadič pamětí DDR3-1600, čtyřicet PCIe linek standardu 3.0. Tohle je dle mého názoru právoplatný nástupce Bloomfield/Gultown a soupeř pro BullDozer od AMD. TDP má být také 130W, čipová sada také X68 Express.

Poslední skupinou je Sandy Bridge-EX (Expandable) pro více procesorové platformy a náhrada dnešních Xeonů řady 7000. Čipy budou pouze osmi a více jádrové, další specifikace je shodná s předchozí skupinou čipů. Tato skupina běžné uživatele nemusí příliš trápit, už jen díky ceně čipů a platforem. Jen pro ilustraci, současný nejvyšší model Nehalem-EX s frekvencí 2,26 GHz si výrobce cení na 4000 amerických dolarů. V hrubém přepočtu je to asi 80 000 českých korun jen za CPU.

Mainstream modely

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Jelikož ES samply dosáhly revize C0, což je možná i finální stepping, začne výrobce ladit poslední nezbytnosti a plná výroba započne zhruba do několika týdnů. Na konci tohoto roku bude jistě nemalé množství kompletních čipů připravených pro lednové uvedení na trh. Tabulka ukazuje první pětici Core ix 2000. POZOR! Nic není oficiálně potvrzeno a může tedy dojít i k větším změnám, dokonce bych si troufl říci, že násobiče Intel odemkne i u levnějších čipů, vzhledem k vlně nevole způsobené informací o nemožnosti taktování čipů Sandy Bridge.

Nejpomalejším modelem bude Core i3-2010 s frekvencí 3,1 GHz. Půjde o dvoujádro s Hyper-Threading, vybavené základní verzí IGP. Už vzhledem k frekvenci tento čip poměří síly se stávajícím Core i3-550. Ten má vyšší takt, optimalizace jádra Sandy Bridge ale zřejmě rozdíl vyváží. Dnešní Core i3 čipy nedisponují funkcí Turbo, u Sandy Bridge by se měla objevit i u nejlevnějších procesorů. Ovšem ne tak vysoká jako u vyšších modelů. Druhý model do nejlevnějších sestav bude Core i3-2120. Kromě frekvence 3,3 Ghz jsou specifikace shodné s prvním procesorem.

Další dvojice je označená Core i5-2400 a Core i5-2500. Frekvence jsou shodné s prvními dvěma procesory, počet jader je ale dvojnásobný. Tato dvojice jsou čtyřjádra bez možnosti Hyper-Threading. Vyšší by měl být pravděpodobně Turbo mód a hlavně by mělo jít o částečně odemčené procesory. Co to znamená? Řekneme si v kapitole o taktování. Nejvyšším modelem pak bude Core i7-2600. Ten bude pracovat na frekvenci 3,4 GHz a nebude nijak omezen. Bude mít odemčené násobiče, podporuje Hyper-Threading a nese nejvýkonnější IGP včetně větší L3 cache. Ceny čipů nejsou známy, ovšem levné to rozhodně nebude.

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Zdali je tento obrázek pravý nevím, ovšem spousta věcí nesouhlasí. Naopak několik je správně. Celá horní část screenu je správně, sedí jak název, tak stepping a výčet instrukčních sad. Mimo je pouze patice LGA 1366. Spodní levá část je zcela mimo, jelikož základní takt by měl snad být 100 MHz místo 133 MHz na obrázku (nebo nakonec nikoliv?). Pravá část dole je opět asi v pořádku. Zdali CPUz neumí správně procesor identifikovat ukáže až čas a další screennshoty.


Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

O detailních změnách architektury a její srovnání se současnou nevíme téměř nic. Více Intel odhalí na říjnové IDF 2010, do té doby se asi stejně více nedozvíme. Kompletní obrázek budeme mít až těsně před vydáním, kdy výrobce rozešle důležité slajdy pro novináře. Dnes to budou tedy jen střípky.

Menší verze letošní IDF si už Intel odbyl v Asii, z nichž vidíme první slajd. Nová architektura Sandy Bridge je kompletně 32nm. Velký pokrok byl zaznamenán ve spotřebě vůči výkonu. Celá tato nová architektura se nese v duchu co nejnižší spotřeby, což je chvályhodný trend. Také po stránce práce s médii a herním výkonu zaznamenala nová architektura zásadní urychlení. Poslední důležitou věcí je rozšíření stávajících instrukčních sad o novinku AVX.

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Novinky rozvádí výrobce na druhém slajdu. Zvýšení počtu instrukcí za takt (IPC) by mělo být navýšeno o 50 procent. Stávající čipy zvládnou dvě instrukce a novinka by měla zvládnout tři. Zdali to tak opravdu je nebo nikoliv zjistíme až z podrobných dokumentů k architektuře. Nový způsob přístupu do L3 cache skrze ring-bus navyšuje propustnost paměti a snižuje latence. Vylepšená komunikace mezi jádry CPU také znamená nějaké procento výkonu navíc. Grafické jádro doznalo zásadního vylepšení, čerpá hlavně ze sdílené L3 cache. Nové úsporné režimy a jejich řízení jsme už zmínil několikrát.

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Nejvýznamnější změnou je často zmiňovaná nová instrukční sada AVX. Abychom mohli zjednodušeně pochopit o co se jedná, začněme od začátku (profesionálové prominou velmi zjednodušený výklad). Procesor jako takový je v podstatě jen "hloupý" soubor tranzistorů, jež dohromady dávají výpočetní jednotky. Tato jedna jednotka (ALU) dokáže se základním instrukčním rozšířením x86 počítat pouze celá čísla a v základních matematických operacích. Jednoduše řečeno, umí pouze sčítat a odečítat celá čísla. Náročnější úlohy se dají nasimulovat programem, ovšem k jejich provedení je zapotřebí spoustu času (instrukcí za takt). Prvním primitivním rozšířením byla sada x87, jež dokázala počítat společně s FPU jednotkou i čísla s desetinou čárkou. Aby mohl procesor zpracovat i náročnější matematické (nejen ty) operace, musíme ho to naučit. Právě takovými překladači instrukcí programátora pro procesor je právě instrukční sada.

Skutečným průlomem bylo zavedení instrukčních sad na bázi SIMD, jež se dá přeložit jako jedna instrukce-více dat. Původní procesor například potřeboval přičíst k číslům 5 a 10 další číslo 3, pomocí instrukční sady x86 by musel jednou instrukcí sečíst 5 a 3 a druhou pak 10 a 3. Tato požadovaná operace by zabrala dvě instrukce. Za poloviční dobu to ale dokáže procesor se SIMD instrukční sadou. Může totiž za jeden takt přičíst číslo 3 k oběma číslům 5 a 10 najednou. První takovou sadou byla MMX v procesoru Pentium MMX. Ve stejný čas konkurenční AMD uvedlo svou sadu 3DNow!. Jednalo se o první vektorovou instrukční sadu, založenou na bázi původní MMX. Právě díky instrukční sadě je možné, aby operace, jež trvaly mnoho desítek taktů, provést v jednou nebo dvou taktech. Tím samozřejmě stoupá výkon, rychlost atd.

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Instrukční pipeline Sandy Bridge - obsahuje AVX

V roce 1999 pak Intel přinesl na trh SSE. Sadu jež přidávala desítky, stovky nových instrukcí a funkcí nejen matematických. Starší sady byly překonány a vše se dalo provést skrze SSE. Později si tuto sadu licencovalo i AMD a v podstatě až dodnes se jen vylepšuje, SSE se stala standardem. Poslední verzi je nyní SSE4.2 implementovaná do posledních procesorů Intel. Zásadní vylepšení měla přinést SSE5 jež představilo AMD v roce 2007. Tato sada nabízí 170 nových instrukcí vylepšující výkon v jedno-vláknových aplikacích. Některé instrukce dokáží pracovat se třemi operandy místo tradičních dvou. Což by razantně navýšilo množství provedených instrukcí za takt. Součástí byly i instrukce zvyšující výkon AES kódování. Zdá se vám to povědomé? Ano tušíte správně, Intel tohle vše AMD "vyfoukl" a zakomponoval do své nové sady AVX.

Nutno ale říci na obhajobu Intelu, že vše vylepšil a šel jinou cestou než AMD a tak SSE5 a AVX není vzájemně kompatibilní, což je problém zejména pro AMD. Vývojáři totiž budou mít hardware s AVX na trhu dříve od Intelu a AMD nezbývá nejspíš než ho adoptovat v podobě, jak ho vytvořil Intel. AVX by se nakonec zřejmě i tak prosadil, jelikož je dále než bylo SSE5. Například rozšíření 128-bitových vektorových registrů na 256-bit délku skýtá do budoucna možnost dalšího rozšíření, což SSE5 postrádalo. Jediným ústupkem je neimplementace FMA funkcí, jež AMD ve svém SSE5 mělo. FMA ale vyžaduje radikální zásah do architektury a prý se jej dočkáme u příští 22nm Ivy Bridge.

AVX je zcela určitě největší inovací SSE od doby jeho vzniku. Pokud programátoři budou využívat jeho možnosti a Intel připraví dosti rychle patřičné kompilátory, je možné zaznamenat radikální nárůst výkonu a efektivity některých aplikací. Zejména pracujících s vektorovými instrukcemi. Nárůst by měl být markantní hlavně v aplikacích masivně využívajících výpočtů v plovoucí desetinné čárce, algoritmů šifrování a zpracování médií. Celkově také významně naroste výkon GFLOPS při použití této sady. Dokud ale nebudou dostupné optimalizované kompilátory, nebudou ani příslušné aplikace a tak nebudeme z nového rozšíření mít žádný užitek.

POZOR. Současné systémy Windows neumí AVX používat, tuto podporu přináší až Service Pack 1 k Windows 7. U systému s Linuxem to nebude problém s nynějšími distribucemi.


Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Před časem se objevila na internetu zpráva a video z asijské IDF 2010 společnosti Intel. To ukazovalo několik slajdů, které komentovaly situaci ohledně přetaktování procesorů Sandy Bridge. Na většině světových magazínů, fórech se hned objevily zděšené zprávy o konci taktování procesorů Intel. Ke zděšení ale není důvod, taktovat se bude a dokonce snadněji než nyní. Pokud jste počítačoví pamětníci, možná vám tento "humbuk" něco připomněl. Já vám několik podobných situací připomenu ..

Nic nejde taktovat ..

Poprvé se zprávy o nemožnosti přetaktovat nadcházející platformu LGA 775 objevily s příchodem čipsetů i925X Express a dalších z této rodiny. Nakonec se blok od výrobce podařilo výrobcům desek prolomit a tato platforma se taktovala velice slušně. Stejnou aférku si samozřejmě odbyl i Nehalem, kdy se vehementně tvrdilo, že čipy pro střední třídu a patici LGA 1156 nepůjdou vůbec taktovat, díky internímu generátoru frekvence v PCH čipu. Naprosto stejně je na tom nyní Sandy Bridge, jež také díky absenci externího generátoru kmitočtu nemá jít taktovat vůbec, maximálně o pár procent.

Sandy Bridge ano ..

Podívejme se nyní na první obrázek z prezentace. Podmínkou pro všechny funkce je čipset P67 Express, to je základ. Tabulka hovoří o tom, že jádra procesoru půjdou taktovat, také paměti DDR3 půjdou přetaktovat, jen základní frekvence bude mít omezené rezervy. Zde se pozastavme nad vysvětlivkami pod tabulkou. S novými procesory totiž přichází dvě novinky - částečně odemčené procesory a flexibilní TDP a Turbo. Co znamená částečně odemčený procesor? Máme například Core i5-2400 se základní frekvencí 3,1 GHz. To znamená 100 MHz x 31 násobič.

Zde se ale ohlásí o slovo vylepšená funkce Turbo, která nemá pevně daný o několik stupňů vyšší násobič jako u dnešních procesorů (má jej hodně posunutý). Pokud bude váš procesor dostatečně chlazen, můžete si například nastavit například i násobič 42! (maximum je asi 50x). Pokud bude procesor špatně chlazen, dosáhnete třeba pouze na násobič 38x. Taktování skrze zvyšování základní frekvence je možná minulostí, i tak si ale zábavu se Sandy Bridge a taktování užijeme i nadále. Druhou volbou jsou pak zcela odemčené procesory, jichž bude v nabídce prý skoro polovina a jejich cena bude oproti zamčeným modelům maximálně o 50 dolarů vyšší. Nepůjde tedy o žádné předražené Extreme edice.

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Podívejme se nyní na obrázek platforem a řešení generátoru frekvence. První řešení je tradiční, jak jej známe například z platformy X58 Express. Generátor kmitočtu poskytuje základní takt jak severnímu můstku (PCI-Express) tak i jižnímu čipu. O koncové frekvence se pak stará řada děliček ve všech částech systému, všechny je většinou možné ovládat z BIOSu. U některých drahých desek je generátorů více.

Prostřední obrázek ukazuje implementaci u platformy LGA 1156. Externí generátor dodává frekvenci PCH čipu a ten ji dále distribuuje do celého systému, opět je zde několik děliček a jsou řiditelné z BIOSu. Náklady na toto řešení jsou vypsány dole, je potřeba dvou krystalů a generátor kmitočtu. U desek architektury Sandy Bridge a patice LGA 1155 Intel zredukoval náklady a potřebuje pouze jediný krystal a žádnou další komponentu. Základní frekvenci generuje přímo PCH čip a distribuuje ji do celého systému sám. Několik ušetřených dolarů se mu na milionech prodaných čipsetech zřejmě vyplatí.

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Tady vidíme kompletní platformu patice LGA 1155. Základní frekvence DMICLK je generována v PCH čipu, násobením se z ní vytvoří pracovní frekvence procesoru a frekvence pamětí. Ta není pochopitelně omezena, jelikož by na frekvenci pamětí nad 2000 MHz nešlo nijak dosáhnout, pokud nejde zvyšovat základní takt. Děličky modulů jsou tedy na čipsetu P67 a P65 Express odemčené až na maximum 2133 MHz. Jelikož PCIe sběrnice nemá žádnou vlastní děličku, každé navýšení základního taktu znamená také zvýšení frekvence PCI. To se týká i komponent připojených k PCH čipu. Tuto situaci naznačuje slajd maximální rezervou v přetaktování DMI sběrnice o 2-3 procenta. Zdali to výrobci desek nějak obejdou zatím nevíme, uvidíme časem.

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Druhý obrázek ukazuje řešení nejvyššího segmentu. Ten samozřejmě nebude nijak omezen. Frekvence je generována externím čipem a dodávána do procesoru i PCH čipu. Všechny důležité komponenty jsou opatřeny děličkami, tedy bude vše možné nastavit jak jsme zvyklí u stávajících platforem. Na trh přijdou Extreme verze procesorů s maximálním násobičem 57x. Běžné verze nebudou kromě Turba nabízet žádné vyšší násobiče, taktovat se bude přes navyšování DMICLK frekvenci, tak jako dnes. Tato platforma bude zřejmě postrádat i flexibilní TDP. Paměti DDR3 budeme moci nastavit až do frekvence 2666+ MHz. Tato platforma je dle mého názoru jasná volba pro taktovače.

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Na závěr se ještě podívejme na funkci flexibilního TDP a funkce Turbo. Při nízké zátěži pracují jádra na své nejnižší možné frekvenci (LFM) a TDP je hluboko pod svou udanou hodnotou. Pokud ale zatížíte procesor na maximum, navýší se frekvence díky Turbo módu na maximální úroveň adekvátní vašemu chlazení a aktuálnímu TDP. Ted opět opakuji, pokud budete dobře chladit, nevadí procesoru ani razantně vyšší hodnota TDP, než je předepsaná a umožní vám využít vysokých násobičů Turbo. Jak bude tato funkce fungovat v praxi teprve zjistíme.


Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Než celý článek shrneme do jasných a obecných závěrů, pozastavme se nad výkonem nové platformy. Z pohledu běžně používaných aplikací nebude nárůst výkonu nijak závratný. Nová instrukční sada se v dnešních programech nezapojí, je nutno aplikace přímo pro ni optimalizovat. Vylepšený IPC (počet instrukcí za takt) se ale projeví všude, stejně jako vylepšená L3 cache a mezijádrová komunikace. Také řadič pamětí, propustnost a latence se razantně vylepší, díky integraci se zbytkem čipu. Oddělit řadič pamětí u dnešních procesorů LGA 1156 s IGP se hodně projevilo na jeho výkonu.

Osobně tipuji dopad výše napsaného na výkon asi deset procent nad dnešní čipy s jádrem Clarkdale a Lynnfield na stejném taktu. Vzhledem k vyšším základním frekvencím i Turbo módu by se mohlo nakonec jednat o hrubé navýšení výkonu až o dvacet procent nad dnešní procesory. To bude znamenat vážné riziko i pro mnoho běžných verzi procesorů Core i7-900 do patice LGA 1366. Výkon šestijádra Core i7-980X ale zůstane neohrožen. Nárůst výkonu nástupců dnešního High-endu si nedovedu představit vůbec, vzhledem k integraci PCIe rozhraní by mohlo jít o zajímavý posun v herním výkonu. Víc zatím říci nelze.

Na internet uniklo několik prvních testů procesorů Sandy Bridge, nerad bych z nich ale dělal závěry. Jde o první revize ES čipů bez zásadních výkonových optimalizací, takže prezentovaný výkon nezobrazuje realitu prodejních verzi uváděných za několik měsíců. Pokud se někde objeví test revize B nebo C, to bude něco jiného, ovšem testy revize A nelze brát zatím vážně. Slíbil jsem vám čísla z reálného testu analýzy a vyhledávání (tracking) objektu ve videu pomocí AVX kompatibilního softwaru. Podívejte se na dva obrázky. V obou případech šlo o notebookové procesory, jeden architektury Westmere a druhý Sandy Bridge.

Příští generace 32nm procesorů Intel – čipy Sandy Bridge
i Zdroj: PCTuning.cz

Dnešní generace procesoru našla řetězec v testovacím videu za 35 vteřin. Procesor Sandy Bridge za 14 vteřin. To je téměř 60ti procentní nárůst výkonu. Připomínám, že šlo o aplikaci využívající nových AVX instrukcí.

Shrnutí

I přesto, že uvedení nás čeká až za skoro půl roku. Informací o nových procesorech máme celkem dost k jasnější představě, co přinesou. Víme jaké nás čekají patice a čipsety, známe dokonce i první řadu modelů a jejich parametry. Také několik střípků z vylepšené architektury slajdy prozradily. V čem není zcela jasno, je konečná podoba přetaktování, skutečný počet použitých patic a hlavně výkon vůči dnešním čipům. Naopak si můžeme být zcela jisti nízkou spotřebou a sofistikovanými úspornými funkcemi. Za fakt lze považovat i uvedení v lednu příštího roku. Stále zůstávají klíčové informace skryty, Intel nikdy nehraje s kartami na stole, a to nejdůležitější prozradí až bude čas. Osobně se mi zdá platforma velice zajímavá a na nástupce High-endu netrpělivě čekám. Nezbývá než doufat, že to bude právě osmijádro s čtyřkanálovým řadičem pamětí a čtyřiceti PCIe 3.0 linkami. Ale kdo ví ...

Zdroje: http://pc.watch.impress.co.jp, http://hkepc.com, http://www.xtremesystems.org/Forums/, http://www.intel.com, internet, vlastní ..

Reklama
Reklama

Komentáře

Nejsi přihlášený(á)

Pro psaní a hodnocení komentářů se prosím přihlas ke svému účtu nebo si jej vytvoř.

Rychlé přihlášení přes:

Google Seznam
Reklama
Reklama