Процессоры Intel Core i3/i5: два ядра, 32 нанометра и встроенный GPU

Хотя с анонсом LGA1156 процессоры с микроархитектурой Nehalem и стали заметно дешевле, основная часть рынка по-прежнему отдана на откуп устаревшей платформе LGA775, которой все сложнее выдерживать натиск со стороны продукции конкурента. Неудивительно, что выхода новых более доступных моделей CPU для LGA1156 многие ждали с интересом. Ими стали основанные на ядре Clarkdale продукты, являющиеся первыми массовыми настольными процессорами, изготовленными по 32-нанометровому техпроцессу и содержащие встроенное графическое ядро.

Под процессорной крышкой новых CPU располагаются два кристалла

Следуя своей «маятниковой» стратегии развития чипов, именуемой «Tic-Toc», Intel представила новое поколение продуктов с кодовым названием Westmere. По сути, перед нами уже хорошо знакомая микроархитектура Nehalem, переведенная на 32-нанометровый техпроцесс. Единственное нововведение заключается в добавлении набора шести новых SIMD-инструкций AES-NI (Advanced Encryption Standard New Instructions). Они должны обеспечить прирост производительности при использовании популярного алгоритма шифрования AES, который активно применяется разнообразным ПО.

На сегодняшний день на архитектуре Westmere основаны ядра Arrandale, предназначенные для мобильных систем, и Clarkdale для настольных компьютеров, с которым мы и ознакомимся в данном материале.

Процессорная часть Clarkdale фактически представляет собой половинку Lynnfield – тут осталось только два ядра и 4 МБ кеша L3. Но есть и важные отличия. Если в Lynnfield контроллеры памяти и графической шины располагались непосредственно на кристалле процессора, то в Clarkdale используется двухчиповая компоновка. Один кристалл площадью ~80 мм2 содержит вычислительные блоки CPU и производится по 32-нанометровому техпроцессу. Второй включает контроллеры памяти, шины PCI Express, а также интегрированное видеоядро. Он изготавливается с применением 45-нанометрового техпроцесса и имеет площадь даже большую, чем сам CPU, – ~115 мм2. Производитель предпочитает называть второй кристалл графическим ускорителем, и, учитывая, что GPU занимает большую его часть, это в определенной мере справедливо. Однако в действительности он является скорее северным мостом. Контроллер памяти и PCI Express, встроенное видеоядро – те компоненты, которые мы привыкли видеть в чипсете. Мало того, перед нами доработанный и переведенный на более тонкий техпроцесс наследник Intel G45 Express. По сути, отличия от платформы LGA775 состоят в том, что северный мост расположен под крышкой процессора, а не на материнской плате, и вместо устаревшей шины FSB для «общения» CPU и чипсет используют прогрессивную QPI. К сожалению, такое решение хотя и позволяет добиться высокой производительности подсистемы памяти для встроенного графического ускорителя, заметно снизит скорость работы процессора с ОЗУ. Так, максимальная скорость шины QPI равна 6.4GT/s, что составляет 12,8 ГБ/с в одну сторону, а память с частотой 1333 МГц в двухканальном режиме может в теории обеспечить до 20,8 ГБ/с. Вероятно, поэтому в отличие от Lynnfield чипы Clarkdale не поддер-живают режим DDR3-1600, и предельная частота памяти без разгона ограничена 1333 МГц. Причем не стоит забывать, что котроллер ОЗУ не использует шину QPI монопольно. На ее ресурсы также претендует контроллер графической шины, который поддерживает 16 линий PCI Express 2.0.

Какие же преимущества дает размещение чипсета непосредственно на подложке процессора? В первую очередь это упрощение разводки материнских плат, что должно способствовать уменьшению себестоимости, а также размеров платформы. Последнее весьма важно для мобильных систем. Однако расплачиваться за это нужно будет снижением гибкости при построении системы, ведь вместо связки процессор + северный мост теперь можно выбирать лишь конкретный CPU. Всего таких моделей анонсировано семь, и принадлежат они к трем новым линейкам – Core i5-600, Core i3-500 и Pentium. Схема именования продукции Intel все больше озадачивает, ведь разница между сериями Core i5-600 и Core i3-500 заключается лишь в наличии технологии Turbo Boost и поддержки команд AESNI. В тоже время отличия Core i5-600 от Core i5-700 (а точнее, единственной существующей модели Core i5-750) огромны – техпроцесс, количество ядер, размер кеша, оснащение встроенным GPU, двухчиповый дизайн и т. д. Но оба носят имя Core i5. Под маркой Pentium было анонсировано только одно устройство на основе Clarkdale – Pentium G6950. В нем, кроме Turbo Boost и AESNI, отсутствует Hyper-Threading, поддержка виртуализации и даже набор инструкций SSE4. И в довершение кеш L3 урезан до 3 МБ.

Стоит отметить, что Turbo Boost, которой лишены Core i3-500 и Pentium, работает у Clarkdale заметно менее агрессивно, чем у Lynnfield, потому ценность данной технологии невелика. Особенно для оверклокеров: при серьезном разгоне ее все равно следует отключать. Кстати, частоты новых процессоров подросли незначительно, учитывая, что они двухъядерные и изготовляются по более совершенному техпроцессу. Вероятно, производитель оставил место для маневра.

Gigabyte GA-H57M-USB3. На задней панели полный набор интерфейсов
Intel DH55TC. Компоновка плат на новых чипсетах довольно проста

А вот технология логической многоядерности Hyper-Threading, наоборот, должна себя показать во всей красе. Ведь если в старших четырехъядерных моделях получить пользу от НТ не всегда удается, так как пока достаточно ограниченное число задач способно активно использовать свыше четырех ядер, то программ, которым пригодятся третье и четвертое ядро, пусть даже и виртуальное, уже заметно больше. Следовательно, КПД данной технологии на двухъядерных процессорах должен быть значительнее.

Интеграция GPU

Встроенное в Clarkdale видеоядро было заметно улучшено по сравнению с предшественником GMA X4500 из G45 и сменило название с Graphics Media Accelerator (GMA) на Intel HD Graphics. Количество шейдерных процессоров увеличилось с 10 до 12, также ускорилась обработка вершин и работа с Z-буфером. Теперь поддерживается OpenGL 2.1, но DirectX так и остался 10-й версии, чего, впрочем, вполне достаточно для интегрированного видеочипа. Присутствует аппаратное декодирование H.264, VC-1, MPEG-2, в том числе одновременно двух потоков видео. Увеличена глубина цвета до 12 бит на канал для HDMI и DisplayPort. Это первое интегрированное решение, поддерживающее прямую передачу Dolby TrueHD и DTS HD-MA через HDMI, что ранее было доступно только на видеокартах Radeon серии HD 5000.

Clarkdale отлично подходит для HTPC. Он предлагает все преимущества встроенной графики без ущерба для функциональности, которая сравнима с высокоуровневым Blu-ray-плеером. Intel ликвидировала отставание от интегрированных решений AMD по функциональности и, как показывают предварительные тесты, по быстродействию тоже.

Новая логика

Clarkdale должны работать на всех материнских платах, основанных на Intel P55. Скорее всего, вам просто понадобится обновить BIOS. Но если вы хотите воспользоваться встроенным графическим ядром, потребуется плата на одном из новых наборов логики, получивших названия Intel H55 Express и H57 Express. Это обусловлено не только отсутствием видеовыходов у существующих продуктов на базе Intel P55, но и тем, что у данного чипсета нет специального цифрового интерфейса Intel FDI (Flexible Display Interface). Данная шина использует протокол DisplayPort и предназначена для передачи видеосигнала от процессора через разъем LGA1156 к контроллеру в чипсете, который обеспечивает его дальнейшую маршрутизацию и цифро-аналоговое преобразование.

Другим отличием новых чипсетов от Intel P55 является отсутствие поддержки разделения процессорных линий PCI Express. То есть использование конфигурации x8 + x8 для CrossFireX и SLI официально невозможно. Однако, учитывая, что это ограничение скорее маркетинговое, есть вероятность появления продуктов, в которых производители отойдут от рекомендаций Intel. На этом отличия между Intel P55 и H57 заканчиваются, а вот H55 Express имеет еще несколько упрощений. Среди них отсутствие поддержки RAID-массивов, меньшее число линий PCI Express 2.0 – 6 вместо 8, а количество портов USB 2.0 составляет 12, а не 14, как у коллег.

Поддержки перспективных USB 3.0 и Serial ATA rev. 3.0 в новых чипсетах нет, потому производителям материнских плат при желании придется их реализовывать с помощью сторонних котроллеров.

Подключаются CPU к чипсету, как и ранее, через четыре линии интерфейса DMI, способного передавать в сумме 2 ГБ/с. Учитывая, что северный мост находится в процессоре, логично было ожидать весьма низких цен на материнские платы на H55 и H57. Но пока этим надеждам не суждено сбыться, так как новые чипсеты довольно дороги ($40–50).

Результаты тестов

Из представленных Intel моделей Clarkdale к нам на тестирование попали Core i5-661 и Core i3-530. Так как Core i5-661 отличается от Core i5-660 только повышенной частотой видеоядра и отсутствием виртуализации устройств ввода-вывода, то его результаты относятся к обоим продуктам.

Конкурентами для «новобранцев» стали устройства той же ценовой категории. Кроме того, мы решили изучить, насколько большую прибавку дает технология Hyper-Threading процессорам Clarkdale.

Открывает нашу тестовую программу исследование производительности подсистемы памяти. Как и ожидалось, отделение котроллера памяти от CPU пагубно отразилось на пропускной способности. А латентность у представителей Clarkdale оказалась даже выше, чем у процессоров на LGA775. Такой результат можно объяснить несовершенством связки процессор + QPI + контроллер памяти. Ведь для шины FSB подобное взаимодействие оттачивалось годами, и сами процессоры имели оптимизации для компенсации большого времени доступа.

Как видим, архиватор 7-Zip очень тепло реагирует на наличие дополнительных логических ядер. Без них Core i3-530 превращается в аутсайдера, ведь похвастаться быстрым доступом к данным, что важно для подобных задач, он не может. Впрочем, настоящие четыре ядра оказываются предпочтительней, и потому визави наших Clarkdale впереди. Точно такая же ситуация повторяется в тесте CINEBENCH R10. А при кодировании популярным кодеком х264 в тройку лидеров пробился даже заметно более доступный AMD Athlon II X4 620, сместив Core i5-661 на четвертое место в этом тесте. Но в тоже время в приложениях, хорошо оптимизированных под многопоточность, даже младший из Clarkdale, имеющий «допинг» в виде Hyper-Threading, с легкостью обходит любые двух- и трехъядерные процессоры. Без данной технологии он уже далеко не так быстр, но, к счастью, только младшая модель (Pentium G6950) лишена логических ядер «от рождения». Когда доходит до соревнования в игровых дисциплинах, Clarkdale начинают улучшать свое положение благодаря высоким частотам, которые, естественно, можно нарастить еще с помощью разгона. Например, наш тестовый экземпляр i5-661 сумел продемонстрировать внушительные 4,65 ГГц при напряжении 1,36 В. Единственное, что нужно отметить: такая частота была достигнута с установленной дискретной видеокартой. При использовании встроенной уже после 4,4 ГГц в ходе стресс-тестов на дисплее наблюдались артефакты и кратковременные пропадания изображения. Поднятие напряжения на GPU не помогло решить данную проблему.

Учитывая 32-нанометровый техпроцесс, результаты замеров энергопотребления весьма интересны. 72 Вт в простое с топовой видеокартой – отличный показатель. Принимая во внимание производительность, Clarkdale вполне может претендовать на звание наиболее энергоэффективного настольного процессора.

Технические характеристики процессоров Intel
Название Core i5-750 Core i5-670 Core i5-661 Core i5-660 Core i5-650 Core i3-540 Core i3-530 Pentium G6950
Кодовое имя ядра Lynnfield Clarkdale
Технический процесс, нм 45 32+45
Количество ядер 4 2
Поддержка Hyper-Threading Нет Да Нет
Стандартная частота, МГц 2666 3470 3333 3333 3200 3066 2930 2800
Максимальная частота, МГц 3200 3730 3600 3600 3470 3066 2930 2800
Схема работы Turbo Boost 4-4-1-1 2-1 2-1 2-1 2-1
Частота блока UnCore, МГц 2133 2400 2133 2000
Частота QPI, ГТ/с 4,8 6,4 5,86 4,8
Кеш L3, КБ 8192 4096 3072
Частота видеоядра, МГц 733 900 733 533
TDP, Вт 95 73 87 73
Рекомендованная цена, $ 196 284 196 196 176 133 113 87

Выводы

Благодаря выпуску линейки Core i3-500 компания Intel сможет значительно укрепить свои позиции в сегменте рынка от $100 до $200. Почему мы не упоминаем про Core i5-600? К сожалению, текущие цены на представленные модели этой серии не конкурентоспособны. Судите сами – рекомендуемая стоимость Core i5-670 такая же, как у значительно более быстрого Core i7-860. Отставание Core i5-660/661 от Core i5-750, которые предлагают за одинаковые деньги, вы можете оценить, просто взглянув на диаграммы. Да и конкурент из стана AMD, Phenom II X4 965, в приложениях активно использующих многоядерность, смотрится предпочтительнее. У Core i5-650 также соотношение производительность/стоимость не на высоте. В итоге семейством Core i5-600 заинтересуются, наверное, только те, кому необходимо ускорение шифрования.

У Core i3-500 таких сильных конкурентов уже нет, и они заметно привлекательнее старых двухъядерных решений для LGA775. В первую очередь потому, что благодаря технологии Hyper-Threading они с точки зрения ОС и приложений являются четырехъядерными процессорами. В сценариях, использующих до двух ядер, Core i3-500 далеко не так быстры, как можно было ожидать от новых CPU с микроархитектурой Nehalem. Чипы Clarkdale демонстрировали бы лучшие результаты, если бы применялся монокристальный дизайн. Но справедливости ради стоит отметить, что посредственная производительность подсистемы памяти не стала губительной для быстродействия, и Core i3-500 в целом демонстрируют достойный уровень для своего ценового диапазона. Хотя при конкуренции с настоящими четырехъядерными моделями Core i5-500 уступают им в многопоточных приложениях, но наверстывают упущенное в одно-двухпоточных и в игровой сфере. Кроме того, у них в плюсах отменный частотный потенциал и замечательная энергоэффективность.

Главным же достижением новых процессоров является то, что они сделали платформу LGA1156 намного более универсальной, благодаря чему впоследствии она наверняка станет популярной.

Конфигурация тестового стенда
Процессоры Intel Сore i3-530, Core i5-661, Core i5-750, Core 2 Duo E8500, Core 2 Quad Q8200
AMD Phenom II X4 965, Phenom II X3 720, Phenom II X2 550, Athlon II X4 620
Материнские платы Gigabyte GA-H57M-USB3, Gigabyte GA-MA785GT-UD3H, MSI X48 Platinum
Видеокарта Sapphire HD 5870 1GB Vapor-X
Кулер Scythe Kabuto SCKBT-1000
Оперативная память 2×1 ГБ Kingston ValueRAM KVR1333D3N9K3/3G (DDR3-1333)
Накопитель Western Digital Raptor WD1500AHFD
Блок питания Seasonic M12D-850, 850 Вт
Монитор Samsung SyncMaster 305T
Продукты предоставлены
AMD Представительство AMD, www.amd.com
Gigabyte Представительство Gigabyte, www.gigabyte.ua
Intel Представительство Intel, www.intel.ua
Kingston MTI, www.mti.ua
MSI Представительство MSI, ua.msi.com
Samsung Представительство Samsung, www.samsung.ua
Sapphire Sapphire, www.sapphiretech.com
Seasonic «Синтекс», www.syntax.com.ua
Scythe Scythe, www.scythe.com
Western Digital Western Digital, www.wdc.com