Intel Core i7 – обзор особенностей новых процессоров

Совсем недавно корпорация Intel представила три процессора для настольных компьютеров с новым названием Core i7. В этих CPU использована совершенно новая микроархитектура, но оставлен прежний успешный рыночный бренд – Core. Буквенно-цифровой индекс (i7) по всей видимости, может означать седьмое поколение процессоров Intel (Pentium, Pentium2, Pentium3, Pentium4, PentiumD, Core, Core i7). Хотя есть объяснение, что это первый процессор, оптимизированный для будущей операционной системы Windows 7.  Так что же нового несут собой эти процессоры?

Четырехъядерные процессоры Core i7 основаны на микроархитетуре под названием Nehalem, произведены по 45 нм технологическим нормам, на площади кристалла расположен 731 млн. транзисторов. Под эти чипы разработан новый сокет – Socket B (LGA 1366).

Одной из причин появления новой микроархитектуры следует признать некоторые проблемы, испытываемые в последнее время Intel, при разработке эффективных многоядерных процессоров. Дело в том, что прежняя успешная микроархитектура для процессоров Core разрабатывалась в свое время на основе принципов заложенных еще ранее в мобильные процессоры Pentium M и была оптимизирована только для двух ядерных систем. Новая микроархитектура должна стать важным шагом в процессе эволюции процессоров Intel.

Особенности микроархитектуры Core i7 #

В Nehalem использован целый ряд усовершенствований, и можно утверждать, что она имеет кардинальные отличия от прежних микроархитектур Intel. Основной принцип построения процессоров на основе Nehalem – модульность, которая позволит варьировать количество ядер и изменять оснащенность процессорной системы прочими блоками (в т. ч. графическими), в зависимости от предназначения и требуемой производительности.

Нововведения микроархитетуры сильно напоминают структуру уже используемых AMD процессоров, но дополненную вычислительной мощью ядер Core. Core i7, также как и процессоры AMD имеют встроенный контроллер памяти, что позволяет ядрам напрямую связываться с DDR модулями на системной плате, значительно ускоряя обмен данными между процессором и оперативной памятью. Встроенный контроллер памяти имеет максимальную пропускную способность 25,6 Гбайт/с. При этом, вместо традиционной двухканальной системы обмена использована трехканальная, с поддержкой модулей DDR3 1066 МГц.

Традиционная процессорная FSB шина параллельного типа Quad Pumped заменена последовательным интерфейсом, который уже давно используется в процессорах AMD. Core i7 общается с элементами чипсета через последовательную шину с фирменным названием QuickPath Interconnect (QPI). Микроархитектура Nehalem позволяет использовать несколько таких внешних интерфейсов для одного процессора. Интерфейс QuickPath позволяет объединять несколько процессоров, в случае использования их в компьютерной системе. QuickPath состоит из 20 двунаправленных каналов связи. Система обмена данными построена по т. н. принципу точка-точка, т. е. ядра, используя отдельные каналы, индивидуально подключаются к внешним устройствам. Для увеличения полосы пропускания может быть задействовано несколько каналов.

Такая шина может выполнять до 6,4 млн. передач в секунду, имея полосу пропускания 12,8 Гбайт/c в каждом направлении или 25,6 Гбайт/c в обоих направлениях. Старая шина Intel Quad Pumped Bus позволяла достичь только 12,8 Гбайт/c. Подобная QPI шина HyperTransport 3.0, используемая сейчас с процессорами AMD, имеет максимальную пропускную способность 24 Гбайт/c.

Новые принципы организации процессора важные, но далеко не единственные нововведения микроархитектуры Nehalem. Среди наиболее важных инноваций отмечается поддержка технологии многопоточности SMT (англ. Simultaneous Multi-Threading). Эта технология позволяет каждому из четырех ядер одновременно выполнять две задачи. Таким образом, для операционной системы новые процессоры становятся, как бы восьми ядерными, и это ускоряет работу многопоточных приложений, за счет одновременного выполнения большего количества задач. SMT является по сути реанимацией технологии Intel Hyper-Threading, разработанной некогда для одно ядерных процессоров.

Процессоры Corei7 поддерживают новый набор инструкций SSE4.2, имеют более эффективную и быструю кэш-память. Суммируя все вышесказанное можно сказать, что к основным особенностям архитектуры Nehalem относятся:

• наличие двух, четырех или восьми ядер;
• усовершенствованные ядра обладают большей вычислительной мощностью;
• SMT технология, увеличивает производительность каждого ядра;
• использована трехуровневая кэш-память: 64KB L1 на ядро, 256KB L2 на ядро, до 24MB L3 (общий кэш);
• интегрированный трехканальный контроллер памяти с поддержкой DDR3;
• новая производительная внешняя шина процессора – QPI;
• возможность встраивания графического ядра.

Особенности Corei7 #

В таблице представлены основные характеристики процессоров первого семейства Intel Core i7, три процессора отличаются в основном тактовой частотой (2,66 ГГц; 2,93 ГГц и 3,2 ГГц) и ценой (все цены актуальны на начало декабря 2008 года), увеличивающейся от модели к модели почти двукратно.

Самый производительный Core i7 965 Extreme Edition имеет еще и значительно более скоростной вариант внешнего интерфейса QuickPath. Все процессоры имеют кэш-память уровня L1 объемом 64 кбайт, 256 кбайт кэш-памяти L2 и совместно используемый ядрами кэш L3 в 8 Мбайт. Core i7 поддерживают все наборы дополнительных инструкций Intel: MMX, SSE, SSE2, SSE3 и SSSE3, SSE4.1 и SSE4.2. Самый мощный процессор Core i7 965 XE имеет отдельно разблокируемые множители для памяти и ядер, что дает преимущества в случае его разгона.

Значительные усовершенствования и высокие технические данные значительно увеличивают производительность новых процессоров. Однако на практике их реальная эффективность во многом зависит от типа решаемых задач. Core i7 не будут иметь явного преимущества над традиционными многоядерными процессорами Core при однопотоковой загрузке.

Процессорные технологии Core i7 #

Судя по сообщениям в Интернете, четырех ядерные процессоры Intel Core i7 показывают во многих тестах рекордную производительность, добиваться которой позволяет использование фирменных процессорных технологий Intel:

• Intel Turbo Boost – при необходимости позволяет работающим ядрам повышать тактовую частоту (с шагом 133 МГц) до максимально возможной по тепловой защите. Неиспользуемые ядра могут программно переводиться в режим нулевого энергопотребления.
• Технология Intel Smart Cache обеспечивает высокую производительность и эффективность кэш-памяти, оптимизирована для самых современных многопоточных игр.
• Технология Intel QuickPath Interconnect разработана для повышения пропускной способности и снижения задержек в процессе обмена. С процессорами Extreme Edition она позволяет достигнуть суммарных скоростей передачи данных до 25,6 ГБ/с.
• Технология Intel HD Boost значительно повышает производительность в мультимедийных задачах. Команды из наборов дополнительных инструкций выполняются за один тактовый цикл, позволяя достичь нового уровня эффективности с приложениями, оптимизированными для набора команд SSE4.

Чипсеты для Core i7 #

Понятно, что использование процессоров Corei7 возможно лишь с системными платами на основе новых чипсетов. Пока на рынке предлагается только один такой чипсет – Intel X58, а системные платы на его основе, кроме Intel, начали производить, ASUS, MSI, Foxconn, Supermicro. Чипсет состоит из нового северного моста Х58 и прежнего южного – ICH10.

Основное отличие плат для Corei7 – новый процессорный сокет и наличие до шести слотов под модули памяти, вместо традиционных двух или четырех. Модули памяти должны устанавливаться не попарно, а по три штуки, так как конроллер памяти способен работать в трёхканальном режиме.

Платы на основе чипсета Х58 могут поддерживать установку двух видеокарт в стандарте PCI Express 2.0 x16 или четырех видеокарт x8, а также высокопроизводительные жесткие диски Intel SSD. На рисунке показана структурная схема системных плат на основе чипсета Х58.

Итоги и перспективы развития процессоров Intel #

Первые семейства процессоров Corei7 несмотря на всю революционность изменений в микроархитектуре не будут иметь столь ошеломляющего успеха, как в свое время процессоры Core над поколением последних Pentium. Однако новые подходы открывают возможности для дальнейшего совершенствования.

Микроархитектура Nehalem позволит Intel легко наращивать на процессорном кристалле необходимое количество ядер (от 1 до 8), а также иметь различные варианты комплектации процессора. Серверные процессоры семейства Core i7 (появление которых предполагается в начале следующего года) будут иметь до восьми ядер и до четырех контроллеров интерфейса QPI. Бюджетные процессоры Core i7 могут содержать по два ядра и встроенное графическое ядро, что при наличии встроенного контроллера памяти позволит подключать процессор непосредственно к южному мосту через шину DMI .

Первое семейство процессоров седьмого поколения произведено по 45 нм технологическим нормам, а в дальнейшем планируется производство с использованием техпроцесса в 32 нанометра, что позволит сократив размеры кристалла и энергопотребление, размещать дополнительные блоки, либо увеличивать объем кэш памяти уровня L3.

Конкурирующие аналоги Corei7 #

Известно, что основной конкурент Intel – компания AMD уже давно работает над своей новой платформой Fusion. На одном кристалле кремния кроме контроллера памяти предполагается разместить и графический контроллер. Для продвижения Fusion AMD выделяет три ключевых преимущества предоставляемых своей новой микроархитектурой:

• Первое – лучшее отношение производительности к тепловыделению;
• Второе – увеличенная производительность с устранением медленной внешней шины, по которой передаются данные в сегодняшних компьютерах.
• Третье – цена чипа Fusion будет ниже, чем цена аналогичной связки процессора с отдельной видеокартой.

Платформа будет обладать масштабируемостью в плане производительности. Предполагается, что на основе Fusion будут проектироваться практически любые компьютерные системы, от карманных до настольных.

Первый вариант вычислительных ядер этой платформы уже воплощен в производимых процессорах Phenom. А первые полные процессоры Fusion должны выйти во второй половине 2009 года в мобильном варианте, для ноутбуков. Производиться они будут, пока, по 45 нм нормам с использованием прогрессивной полупроводниковой технологии SOI, встроенный контроллер памяти будет поддерживать память типа DDR3.

Отзывы

8 Оставить отзыв

• 
  AlexDS 06.06.2009 в 09:03

  Кроме хвалебных статей и обсуждения характеристик - ничего!
  Где он есть в природе или только у тестеров?

  Ответить
  • 
    Pentium 10 03.01.2011 в 03:09

    Во-Во....тоже найти не могу

    Ответить
• 
  Volodey 31.01.2009 в 19:32

  rg5 довольно толково рассказал но ровнять Ati 4850 с 9600gt это я считаю кощунство и разная производительность.

  Ответить
• 
  :LEX' 29.01.2009 в 12:43

  кароч всем совет если вам надо комп для игр ьирите хорошую видюху и мать если для программ то лучше бирите новыу крутой процессор. Погоня за цифрами это фигня главное производителность компа!!!!!!!!!!

  Ответить
• 
  rg5 25.01.2009 в 16:24

  Реальная разница? Пожалуйста
  В статье представлено огромное количество МногабукаФ и цЫфер. Мне это было достаточно интересно читать как определенному специалисту в области оверклокинга. Теперь дам реальную оценку.
  Как видно из статьи интел очень много технологических решений берет у AMD. Уже сейчас известно что Фены (Phenom) работают гораздо эффективнее и кэш первого порядка считает в 128 битном режиме, но из-за того что Винда не умеет работать со 128 битами, приходится дробить на 64 битные строки. Но не будем уходить от темы. Не стоит забывать что дело не только в процессоре, материнской плате и полным комплектующем ПК, программисту пишущему програмное обеспечение необходимо еще оптимизировать программу под многоядерную систему. Проблем никаких если это простенькая программа, но если эта игрушка? Например всеми любимый Crysis от Крайтэк. Долго и упорно гудел используя только 2 ядра, даже в 4х ядерной системе. Ибо ну не могли специалисты (а это порядка 800 инженеров Intel+nVidia) оптимизировать игру для работы на 4х ядрах, были жесткие падения с "синим экраном смерти" и стала она работать по человечески только с патчем 1.21. Опять же, прирост производительности от 1ой ветки Квадов Q6600 составлял всего 20-30% (и это не смотря на кривоту и баги)и до сих пор венцом продаж идет линейка Е8***, а точнее Е8400. Почему? 3гГц частота 6 мб L2 кэша и стоимость от 4х до 5.5к тыс.р + идеальная оптимизация, да еще 45нМ техпроцесс. Айнес. Теперь, что нас ждет в "Блумфилдах". Да впринципе ничего особенного. Кривой Hyper давал прирост производительности на 10-20%, ну адмшный будет лучше. Бордак с архитектурной организацией приведет с еще большем гемороем работы игр, если конечно есть лишние 10-15000р на мать с Х58 чипсетом, который усердно робился именно для работы с данными камнями.
  В итоге мы получаем:
  - дорогую и корявую систему, в крайне сыром варианте
  - сравнивая с темже Е8400 и на Х48 чипсе, прирост производительности процентов 35-40, за переплату в 4-5 раз
  - глюки (это болезнь всех новинок), плохая совместимость с ПО
  - да еще, молодой человек, а зачем вам он нужен? Для игр? Помните рекламу: "Главное в компьютере это процессор!!" Так вот хочу Вас огорчить, в игровом компьютере это не так
  - если надо для игрушек, берем хорошую мать и хорошую видяху. Ибо даже на допотопном AMD XP 4400+ с Ati 4850 на борту, тот же Кризис работать он будет гораздо производительнее, чем скажем с 965м Блумом Х58 матерью и с какой-нить... я не знаю, допустим с 9600gt.
  Выводы:
  1) Напрасно выкинутые деньги
  2) Хорошее решение ТОЛЬКО для серверов (но для них иде Хеоn)
  3) Если все-таки хочется взять, стоит подождать полгодика. Во-первых упадет цена, во-вторых, может быть пройдет кризис, в-третьих, пофиксят огромную кучу проблем с программным обеспечением (в частности с биосом и драйверами)
  4) Если хочется выграть 30% производительности за впятеро-дорого - то пожалуйста Аминь!!!
  P.S: по возникшим вопросам обращаться в ICQ 299-533-329

  Ответить
• 
  Брррр 09.01.2009 в 00:05

  Если пишете про новую платформу - сравнивайте со старой, лично я, как и многие, не знают, 12,8 Гбайт/c много или мало для шины - в чём смысл про это писать не проводя аналогий с тем, что есть???
  P.S. Буду ждать результатов самостоятельного тестирования

  Ответить
• 
  Брррр 08.01.2009 в 13:08

  как так можно - одни цифры и не слово про реальную разницу в производительности между Core i7 и тем, что есть сейчас - ни слова про то, покупать или нет итд итп - кому нужны такие статьи? Серьёзно - вот та же схема номер один, взятая с какого-то анг сайта - кому она нужна, кто её поёмет? Писали бы стоит платить 30 000 рублей за переход на седьмое поколение или нет!
  
  Администрация: Дело в том, что данная статья - материал теоретического плана, описывающий устройство процессоров Core i7 и их особенности. На вопрос оправданности покупки возможно ответить лишь самостоятельно протестировав процессор, что мы и сделаем после праздников.
  
  

  Ответить

Всего отзывов    8

Оставить отзыв

Добавить отзыв

загрузить другую

Ваш отзыв

Показать все смайлы
© Mantsurov Ivan, знакомые колобки?

Отправить