Core i5/i7 – процессоры для новой платформы Intel

Почти год практичные пользователи ожидали появления доступных решений на микроархитектуре Intel Nehalem. Именно такую паузу выдержала компания, прежде чем представить новую платформу для производительных систем, ориентированную на массового потребителя. Сейчас LGA1156 и процессоры для нее не только анонсированы, но и уже доступны в продаже.

Intel Core i5-750

Во время томительного ожидания пользователи, в равной степени интересующиеся производительностью системы и ее ценой, находились в состоянии легкой неопределенности. С одной стороны, серьезно тратиться на платформу, которую после анонса LGA1366 уже нельзя было охарактеризовать как перспективную, не вполне оправданно. С другой – решения с процессорами Bloomfield стоили достаточно дорого. Последние, несмотря на предназначение для мощных настольных систем, фактически являлись «заготовкой» серверных решений, а потому включали элементы, явно избыточные для десктопного применения.

Компания Intel смогла удешевить новую платформу, представив более доступные устройства. Ассортимент производителя на текущий момент включает три процессора для разъема Socket LGA1156 – Core i7-870, Core i7-860 и Core i5-750. Технические характеристики моделей приведены в таблице, что же касается цен – в оптовых партиях это $562, 284 и $196 соответственно.

При разработке Lynnfield за основу были взяты чипы Bloomfield. То есть это монолитные кристаллы с четырьмя ядрами, каждое из которых оснащено 64 КБ кеш-памяти L1 и 256 КБ L2, 8 МБ общей L3. Модульная архитектура позволяет довольно просто конфигурировать процессор, обходясь без серьезного редизайна. Для производства новых чипов используется все тот же доведенный до совершенства Intel 45-нанометровый техпроцесс. Однако любопытно, что, несмотря на кажущееся упрощение, площадь ядра Lynnfield даже несколько увеличилась – c 263 до 296 мм2, а количество транзисторов возросло с 731 до 774 млн.

Новая платформа использует двухчиповую компоновку – процессор + микросхема PCH

Наиболее явным и очевидным упрощением стало использование двухканального контроллера памяти DDR3, тогда как у Core i7-9×0 работают три 64-битовых канала. Это несколько уменьшило пропускную способность подсистемы памяти, однако в случае с настольными ПК такое изменение существенно повлияет лишь на результаты синтетических тестов, на работе же реальных приложений оно практически не отразится. К тому же для «неэкстремальных» моделей Core i7 900-й серии официально заявлена поддержка DDR3-1066, тогда как для чипов Lynnfield это уже DDR3-1333, потому разница здесь не столь значительна (25,5 vs. 21,2 ГБ/c). Процессоры также лишились внешних выводов высокоскоростной шины Quick Path Interconnect. На самом деле QPI никуда не пропала, но если ранее она применялась для коммутации с северным мостом, то теперь используется для передачи данных лишь между внутренними блоками CPU.

Новые процессоры не только что-то потеряли, но и приобрели особые возможности. Прежде всего это контроллер шины PCI Express 2.0, который ранее был интегрирован в северный мост чипсета. Теперь же CPU способен напрямую общаться с видеокартой и даже парой графических адаптеров, объединенных посредством CrossFire или SLI. Правда, в последнем случае, ввиду того что контроллер поддерживает всего 16 линий, дуэт будет работать в режиме x8+x8.

Технология логической многоядерности Hyper-Threading остается привилегией семейства Core i7. Процессор Core i5-750 ее не поддерживает. И, пожалуй, это одно из главных его отличий от старших моделей Lynnfield. Отметим также, что частота работы Uncore-модуля, к которому относятся все блоки за исключением вычислительных ядер, у Core i5 функционирует на 2,13 ГГц, тогда как в новых «семерках» – на 2,4 ГГц.

Процессоры для разъемов LGA1366 (слева), LGA1156 (в центре) и LGA775 (справа) заметно отличаются даже внешне

Процессоры с архитектурой Nehalem получили в свое время специальный микроконтроллер PCU (Power Control Unit), который, руководствуясь показаниями датчиков температуры и энергопотребления, управляет частотами и напряжением питания каждого ядра в отдельности. Именно благодаря этому модулю стала возможной реализация технологии Intel Turbo Boost. Ее суть заключается в том, что если энергопотребление и температурный режим CPU под нагрузкой не превышают определенных заданных пределов, процессор автоматически повышает коэффициент умножения, тем самым увеличивая частоту вычислительных ядер. Впервые Turbo Boost была внедрена в Core i7-9×0, однако в чипах Lynnfield алгоритм работы данной технологии стал значительно более агрессивным. Так, для Core i5-750 формула Turbo Boost имеет вид 4-4-1-1, т. е. при нагрузке на все четыре или три ядра их частота повышается на 133 МГц (один шаг). Если же выполняется одно- или двухпоточное задание, то прирост составляет внушительные 533 МГц, соответственно, активные ядра работают уже на 3,2 ГГц вместо штатных 2,66 ГГц. В Core i7-860 для увеличения частот используется комбинация 5-4-1-1, а для старшей модели предусмотрена невероятная последовательность 5-4-2-2. Таким образом, частота одного или двух ядер Core i7-870 под нагрузкой может достигать 3,6 ГГц, тогда как штатная для них – 2,93 ГГц. И все это работает полностью автоматически, не требуя установки какого-либо дополнительного программного обеспечения. Аттракцион невиданной щедрости, не иначе. Даже в том случае, если вы сами по различным причинам не решаетесь разгонять процессор, производитель сделает это за вас, сохранив абсолютную стабильность работы системы. Все что требуется – установить соответствующую опцию в настройках BIOS. Конечно, самые требовательные пользователи вряд ли будут довольствоваться малым и самостоятельно доведут свежеприобретенные процессоры до требуемой кондиции, но для большинства такой бонус окажется очень кстати.

Сравнивая новинки с Core i7-9×0, в актив Lynnfield занесем и существенно меньший уровень энергопотребления – 95 Вт, тогда как TDP для Bloomfield составляет 125 Вт. А вот самое заметное внешнее отличие представленных чипов от предшественников – новая корпусировка CPU и соответствующий процессорный разъем со всеми вытекающими преимуществами и недостатками такого решения. Габариты Core i7-8xx и Core i5-7xx практически совпадают с таковыми у процессоров с LGA775, но стоит повернуть их «брюхом вверх» – и разница налицо. Новинки имеют значительно большее количество контактных площадок.

Логическая поддержка

Пока единственным компаньоном для новых процессоров является Intel P55 Express. В данном случае применяется ранее несвойственная наборам системной логики Intel одночиповая конфигурация. После того как такие важные составляющие, как контроллеры памяти и высокоскоростной шины PCI Express, были интегрированы в процессор, на плечи чипсета, по сути, ложится лишь обеспечение работы накопителей, плат расширения и периферийных устройств. То есть фактически это обязанности южного моста в классической двухчиповой схеме. Чип, получивший «важное» название Platform Controller Hub (PCH), поддерживает до 14 портов USB 2.0 и имеет в своем распоряжении 8 линий PCI Express 2.0 x1. Микросхема производится по 65-нанометровому техпроцессу и весьма экономична. Пиковое энергопотребление не превышает 5 Вт, а в режиме простоя всего 1,7 Вт. Для коммутации с процессором применяется двунаправленная шина DMI (Digital Media Interface), пропускная способность которой составляет 2 ГБ/c. Аналогичная используется для связи северного и южного мостов в Intel X58.

Как вы наверняка заметили, пока для новой платформы отсутствуют решения со встроенным видеоадаптером. Нет, это не упущение, а вопрос ближайших нескольких месяцев, когда будет представлено семейство 32-нанометровых процессоров Clarkdale с интегрированным GPU.

Что касается альтернативных наборов логики, известно, что NVIDIA намеревается представить свой интегрированный чипсет для CPU с разъемом LGA1156. Сроки появления реальных продуктов на его основе пока не определены, но по предварительным данным речь идет о первом квартале 2010 года.

Производители материнских плат серьезно подготовились к анонсу новой платформы, ведь это прекрасная возможность продемонстрировать инженерный потенциал своих разработчиков. Потому ассортимент устройств очень разнообразен, а концентрация всевозможных технологических «фенечек» просто зашкаливает.

Результаты тестов

В практической части мы больше внимания уделили процессорам стоимостью $200–300 как самым вероятным кандидатам на покупку. В основной обойме участников теста задействованы четырехъядерные CPU, однако для сравнения в состав также была включена мощная двухъядерная модель Core 2 Duo. Чтобы уменьшить влияние видеокарты на итоговые результаты в игровых приложениях, в тестовой системе использовался топовый двухчиповый адаптер от NVIDIA – GeForce GTX 295.

Представленные на диаграммах результаты довольно показательны, но все же требуют некоторых уточнений. Исследование быстродействия новинок мы начали с прикладных задач, хорошо оптимизированных под многопоточность, – архивирование, рендеринг и кодирование видео. В этих трех категориях участники распределились по принципу Core i7-860 + Core i7-920 и все остальные. Это наглядный пример того, насколько значимой в подобных условиях может оказаться помощь виртуальной многоядерности. Однако при слабом распараллеливании вычислительной задачи возможна и обратная реакция, когда Hyper-Threading, наоборот, несколько ухудшит результаты. Если говорить о других участниках, то они идут довольно плотной группой с максимальной дистанцией в 10%. В архивировании небольшое преимущество у топовых моделей Phenom II X4, Cinebench 10 напоминает о важных качествах Core 2 Quad, а в видеокодировании чуть расторопнее оказался Core i5.

В синтетическом процессорном тесте 3DMark06 ситуация во многом схожа, с той лишь разницей, что Core i7 уже не имеют такого тотального преимущества, хотя и уверенно занимают две первые строчки. Здесь важно отметить, что Core i7-860 демонстрирует несколько более высокий уровень производительности, чем CPU для LGA1366.

В игре Crysis чипы Lynnfield становятся лидерами списка. Незначительная разница между результатами Core i5-750 и Core i7-860 при более высокой тактовой частоте последнего может быть следствием работы Hyper-Threading, активация которой из-за несовершенной системы перераспределения вычислительных потоков, увы, не всегда дает результат со знаком «плюс». И в этом отношении большие надежды на Windows 7, где реализован механизм SMT parking, позволяющий эффективнее решать данную задачу и, соответственно, использовать Hyper-Threading.

Очень серьезное преимущество процессоры Intel с микроархитектурой Nehalem имеют в Far Cry 2, причем динамическое ускорение от Turbo Boost позволяет даже Core i5-750 обойти Core i7-920. Схожая ситуация и в Lost Planet: Colonies: четырехъядерные процессоры AMD фактически на равных соперничают с Сore 2 Quad, но противопоставить что-то представленным новинкам они уже не могут.

Не менее интересны и полученные результаты замеров энергопотребления систем. Сразу отметим великолепную экономичность новых CPU в режиме простоя. Несколько неожиданно, что здесь им даже удалось превзойти систему с Core 2 Duo E8500. Под нагрузкой Core i5-750 потребляет примерно столько же, сколько и Core 2 Quad, а Core i7-860 чуть больше – сказывается наличие Hyper-Threading. Четырехъядерные чипы AMD менее экономичны, в то же время максимальный уровень энергопотребления у системы с Сore i7-920.

Отметим некоторые особенности работы технологии Turbo Boost. Прирост производительности при активации данной функции виден невооруженным глазом. На диаграммах представлены результаты, полученные в таком режиме, поскольку именно он наверняка будет использоваться в системах по умолчанию. Мы также проводили дополнительные исследования влияния данного параметра. Рост быстродействия во многом зависит от характера нагрузки, создаваемой программой, но в среднем составляет 3–8%. Причем, в приложениях со слабым распараллеливанием кода прирост выше, так как в этом случае частота процессора увеличивается на большее значение. На одну ступень (133 МГц) частота четырех ядер возрастает даже при максимальной нагрузке. Так, например, все ядра Core i5-750 работали на 2,8 ГГц вместо штатных 2,66 ГГц во время экстремальной «прожарки» в тесте Linpack из пакета OCCT. На четыре ступени – до 3,2 ГГц – частота CPU реально повышается при выполнении одно- либо двухпоточной задачи. В этом случае несколько размывается само понятие штатной частоты процессора. Ведь на «родных» 2,66 ГГц он практически никогда не функционирует, данное значение является лишь своеобразной отправной точкой для работы алгоритмов Turbo Boost и EIST.

Частотный потенциал

При изучении возможностей новых процессоров мы отдельное внимание уделили их частотному потенциалу. Технология разгона Lynnfield довольно проста и предполагает планомерное повышение частоты базового генератора BCLK. Учитывая архитектурную схожесть с чипами Bloomfield, невероятных сюрпризов ожидать не стоит. Без увеличения напряжения питания Core i5-750 стабильно работал на 3350 МГц, а после повышения напряжения до 1,4 В максимум, что удалось получить от тестового экземпляра, – 3940 МГц. Процессор Core i7-860 в сходных условиях показал 4150 МГц. Результаты достаточно неплохие, учитывая, что речь идет о четырехъядерных моделях, к тому же первых ревизиях нового чипа.

Несмотря на сравнительно невысокий заявленный уровень энергопотребления процессоров Lynnfield, для экспериментов с повышением рабочих частот вам наверняка придется заменить штатный кулер на более эффективный. К сожалению, в данном случае не подойдут имеющиеся в широкой продаже СО для LGA775. Принцип крепления не изменился, но расстояние между направляющими фиксаторов увеличено.

Итоги

Если вам нужна мощная четырехъядерная система и вы не планируете использовать интегрированное видео, то выбор платформы с LGA1156 уже сейчас вполне оправдан. При меньшей стоимости компонентов она способна обеспечить сравнимый уровень быстродействия с решениями на базе LGA1366. Что касается конкретных моделей процессоров, то для классического домашнего применения системы Core i5-750 – идеальный вариант с хорошим соотношением цена/производительность. Для мало-мальски серьезной работы с видео или рендерингом имеет смысл обратить внимание на модели с Hyper-Threading. В задачах подобного типа данная технология заметно улучшает возможности системы.

После анонса платформы c LGA1156 логично задаться вопросом, какая же судьба уготована LGA1366. Ряд таких преимуществ, как поддержка «полноприводной» PCI Express x16+x16, более высокие штатные тактовые частоты процессоров, разблокированный множитель модификаций Extreme Edition, возможно, смогут удержать интерес энтузиастов, которых не волнует цена вопроса. Кроме того, именно для LGA1366 планируется выход первого шестиядерного чипа для настольных систем Gulftown. Не исключено, что с его анонсом Intel представит и дальнейшее развитие ультимативной двухпроцессорной платформы Skulltrail, где понадобится поддержка шины QPI.

Что же касается перспектив LGA775, то она еще какое-то время будет уверенно закрывать нишу систем начального и среднего уровня, но очевидно, что постепенно акцент производителя сместится в сторону новой платформы.