Intel Clarkdale: старая песня на новый лад

6 января компания Intel представила новые процессоры для начального и среднего сегмента, ознаменовавшие старт коммерческой эксплуатации 32-нанометрового техпроцесса.

Рассматривая любые новые процессоры Intel, мы всегда возвращаемся к стратегии «Тик-Так», объявленной компанией несколько лет назад. Core i5 и Core i3 на базе ядра Westmere – это очередной «тик» в маятнике развития процессорных архитектур гиганта, поскольку они представляют собой перенос уже существующего ядра на 32-нанометровый техпроцесс. По-настоящему новые CPU будут представлены в конце 2010 года, это будет новая микроархитектура Sandy Bridge. Впрочем, Westmere все же содержит достаточно нововведений, заслуживающих пристального внимания. Сразу уточним: это ядро существует в виде процессоров для настольных систем и серверов начального уровня, носящих кодовое название Clarkdale, и мобильных CPU Arrandale, в дальнейшем в обзоре мы будем говорить именно о первых.

Переход на использование 32-нанометрового техпроцесса позволил Intel значительно увеличить производительность транзисторов, одновременно добившись радикального уменьшения их размеров. В результате площадь ядра составила около 79 мм2, что сравнимо с младшими процессорами серии Core 2 Duo (E7xxx на ядре Wolfdale-3M), однако при этом на кристалле расположены кэши в полтора раза большего объема, нежели у Wolfdale. Также новый техпроцесс позволил достичь высоких тактовых частот: в линейке есть модели со штатной частотой 3,46 ГГц, которые при работе Turbo Boost разгоняются до 3,7 ГГц.

Стоит отметить, что это первые процессоры на основе Nehalem, ориентированные сугубо на ПК среднего и начального уровня и призванные, с одной стороны, вытеснить с рынка устаревающие Core 2 Duo, а с другой – составить конкуренцию трех- и четырехъядерным CPU AMD, которые предлагаются по цене $100–200 и зачастую выглядят привлекательней моделей Intel.

Два шага вперед, один назад


Intel Core i5 Clarkdale – первый CPU со встроенным графическим ядром

Одной из ключевых особенностей процессоров Clarkdale является наличие в процессоре графического ядра. Напомним, что для современных x86-CPU с подобной идеей первой выступила AMD, анонсировав микроархитектуру Fusion еще в 2007 году, однако выход ее несколько раз откладывался, и в данный момент прогнозируется на начало 2011 года. Правда, тогда речь шла о высокопроизводительном GPU на одном кристалле с вычислительными ядрами. Intel же пошла более простым путем.

 

Схема микроархитектуры Westmere

Бесспорно, новые процессоры являются самыми высокоинтегрированными на рынке: кроме собственно основной вычислительной части, они содержат также контроллер памяти, контроллер PCI Express для подключения видеокарт или периферийных устройств и графическое ядро. Однако на практике эта интеграция достаточно условна: по организации платформы Clarkdale намного больше похож на Core 2, чем на Core i7. На одной подложке расположены два кристалла: 32-нанометровый CPU и 45-нанометровый кристалл с GPU, контроллерами памяти и PCI Express.


Intel Westmere – эволюция Penryn

Фактически второй – не что иное, как привычный северный мост, более того, исходя из его характеристик, можно предположить, что это и есть доработанный и ускоренный Intel G45. В итоге Westmere в целом выглядит более похожим на продукт эволюции Wolfdale, а не на развитие Nehalem.


Ядро Clarkdale

Однако обо всем по порядку. Начнем с «сердца» Clarkdale – вычислительной части. Она состоит из двух ядер, набора из 32 КБ кэша L1i и L1d для каждого из них, эксклюзивных кэшей L2 емкостью 256 КБ и общего L3 емкостью 4 МБ. В том же кристалле располагается контроллер шины QPI, отвечающей за связь его со второй частью процессора и, соответственно, «внешним миром». Это единственное место, где используется QPI, а связь с чипсетом, как и в Lynnfield, производится посредством DMI. В старших моделях шина работает на частоте 3,2 ГГц, что обеспечивает пропускную способность до 25,6 ГБ/с. К сожалению, такая реализация связи между частями CPU и остальной платформой является большим шагом назад: процессор снова получает доступ к ОЗУ посредством промежуточной шины, что в свое время было основным недостатком архитектуры Core 2.


Сферы применения набора инструкций AES-NI

Принципиальные различия между Wesmere и Lynnfield, кроме отсутствия контроллера памяти и использования более тонкого техпроцесса, сводятся к внедрению поддержки нового набора инструкций AES-NI, призванного радикально ускорить работу CPU с кодированием и декодированием данных алгоритмом AES. В домашних системах это будет востребовано при работе с зашифрованными архивами, безопасными VOIP- и HTTP-соединениями с шифрованием AES, использовании Windows Bitlocker и т. п., в профессиональном сегменте же применений этому нововведению может быть очень много.

Второй кристалл содержит двухканальный контроллер памяти DDR3, поддерживающий модули с частотой 1066 и 1333 МГц (естественно, речь идет только об официальной сертификации Intel, производители материнских плат дают возможность установить в BIOS и более высокие тактовые частоты). Также в нем расположен контроллер PCI Express 2.0, предоставляющий 16 линий для подключения дискретной видеокарты. Главная же часть кристалла – новый графический акселератор Intel HD Graphics.


Характеристики Intel HD Graphics

GPU является эволюционным развитием Intel GMA X4500. Количество SIMD-процессоров в нем увеличилось с 10 до 12, каждый из них способен обрабатывать по 128 бит за такт. Несколько усовершенствован механизм работы с Z-буфером, что позволяет более эффективно отбрасывать невидимые объекты на сцене до начала рендеринга, снижая затраты. Также немного увеличена тактовая частота: в большинстве моделей она составляет 733 МГц, а в Core i5 661 – 900 МГц. Производительность Intel HD Graphics мы оценим отдельно, а особое внимание стоит уделить доработкам блока декодирования видео.


Возможности Intel HD Graphics по работе с видео

Новый графический процессор наконец полностью поддерживает все видеокодеки, используемые в стандартах высокого разрешения: MPEG-2, VC-1 и H.264/AVC, также аппаратно осуществляется шумоподавление, регулировка резкости, преобразование чересстрочной развертки и телекино и масштабирование. Кроме того, поддерживается прямая трансляция цифрового звукового потока сквозь интерфейс HDMI и DisplayPort на внешние приемники, включая кодеки DTS-HD MasterAudio и Dolby TrueHD. Ядро способно осуществлять одновременное декодирование двух видеопотоков, что будет востребовано, например, для функции Picture-in-Picture. Эта функциональность делает платформы на базе Clarkdale очень хорошим выбором для построения HTPC, полностью устраняя необходимость использования дискретных бюджетных видеокарт для обработки видео.

За вывод изображения на экран отвечает специализированная шина Flexible Display Interface (FDI), основанная на DisplayPort. Она подключает GPU к южному мосту одного из поддерживающих Clarkdale чипсетов (H55/H57, Q57). Интерфейс содержит две независимые линии, поэтому к новой платформе можно подключить два устройства отображения и выводить разные сигналы.

Платформа


Чипсеты для Intel Socket 1156

Одновременно с процессорами Clarkdale представлены три чипсета, ориентированных на работу с ними. Среди них есть две высокоуровневые модификации – H57 и Q57 – и одна бюджетная версия H55. Старшие снабжены 14 портами USB 2.0, поддержкой Intel Rapid Storage Technology 9.5 и поддерживают до 8 разъемов PCI Express x1, младшая же ограничена 12 USB 2.0, 6 PCI Express x1 и не имеет поддержки RAID. Q57 предназначен для корпоративного использования и располагает соответствующей функциональностью: поддержка технологии Remote PC Assist for Consumer заменена более серьезной Active Management Technology 6.0, имеется защита от несанкционированного доступа к данным в случае кражи ПК.

Новые процессоры обратно совместимы с выпущенными ранее материнскими платами на базе чипсета Intel P55, однако в этом случае, естественно, встроенной графикой воспользоваться не удастся, поскольку в них нет поддержки FDI. Аналогично, Core i7 и Core i5 Lynnfield можно установить в новые платы на базе H57/H55/Q57.

Есть интересный нюанс в поддержке платформой конфигураций PCI Express, ярко иллюстрирующий позиционирование новых продуктов. Ни один из новых чипсетов не позволяет использовать массивы NVIDIA SLI или ATI Crossfire: графический порт способен работать только в режиме x16. При этом систему на базе Clarkdale все же можно оборудовать подобным массивом, если применять материнскую плату на базе набора логики P55, но, естественно, стоить она будет заметно дороже, да и встроенным GPU воспользоваться не удастся.

Поскольку все основные функциональные элементы чипсета находятся теперь в процессоре, набор логики сократился до одного чипа, который содержит блок, принимающий видеосигнал по шине FDI, обрабатывающий его и передающий на внешние интерфейсы, контроллеры SATA, USB, PCI Express x8 (ограниченный до x6 в случае H55), PCI, а также звуковой и сетевой интерфейсы и дополнительные контроллеры вроде Trusted Platform Module. Как и в Intel P55, чипсет подключен под шине DMI, представляющей собой PCI Express 2.0 x4 с пропускной способностью 2 ГБ/с.

Отметим, что Intel не гонится за невостребованными на данный момент новыми ревизиями стандартов: ни SATA 6 Gbit/s, ни USB 3.0 не реализованы (хотя некоторые производители, в частности Gigabyte, устанавливают на платы на базе Intel H57 дополнительные контроллеры этих интерфейсов).

Семейство Clarkdale

Новые процессоры поделены на три продуктовые линейки: Core i5, Core i3 и Pentium, различающиеся наличием поддержки технологий Turbo Boost и Hyper-Threading и объемами кэшей. Старшая серия будет конкурировать с Core 2 Duo серий 8ххх, а также Core 2 Quad младших линеек. Кроме того, вполне возможна конкуренция и с более высокоуровневыми Core i5 Lynnfield: в домашних ПК нечасто встречается ПО, оптимизированное для четырехъядерных CPU, и двухъядерная модель со значительно большей тактовой частотой может оказаться более предпочтительной, тем более что новинки поддерживают Hyper-Threading, в отличие от младших Lynnfield.

Модель Частота CPU, ГГц Емкость L3, МБ Частота GPU, МГц Поддержка Turbo Boost,
ступени
Поддержка Hyper-Threading TDP, Вт Цена, $
Core i5 670 3,46 4 733 есть, 1/2 есть 73 284
Core i5 661 3,33 4 900 есть, 1/2 есть 87 196
Core i5 660 3,33 4 733 есть, 1/2 есть 73 196
Core i5 650 3,2 4 733 есть, 1/2 есть 73 176
Core i3 540 3,06 4 733 нет есть 73 133
Core i3 530 2,93 4 733 нет есть 73 113
Pentium G9650 2,8 3 733 нет нет 73 87

Clarkdale получились довольно экономичными: TDP большинства моделей составляет 73 Вт, лишь оборудованный работающим на частоте 900 МГц GPU Core i5 661 имеет тепловой пакет 87 Вт. При этом Intel Core i5 поддерживают технологию Turbo Boost (хотя ее формула довольно скромна, лишь 1 ступень в случае загрузки 3–4 ядер и 2 ступени для 1–2 ядер) и Hyper-Threading, средний вариант Clarkdale – Core i3 – лишен Turbo Boost, ну а в младшем – Pentium G9650 – отключены обе технологии и урезан кэш L3 до 3 МБ.
О тестировании новых процессоров читайте во второй части материала.