Мы стараемся писать о самых топовых устройствах компьютеров, не смотря на то, что возможно такие устройства и не найдут широкого распространения в компьютерах наших читателей. Конечно, чем читать о компьютерных “Lamborghini”, рядовому пользователю куда интереснее и полезнее знакомится с новинками класса “Chevrolet Lacetti”. Но если продолжать автомобильную аналогию, то нередко топовые модели дорогих машин вводят в индустрию технологические новшества впоследствии переходящие в модели среднего класса и ниже. Например, тот же ABS или подушки безпасности. Сначала они появились на автомобилях Mercedes S-класса в 80-ых годах, а сейчас ими комплектуются большинство серийных автомобилей. То же самое с компьютерной индустрией, с той лишь разницей, что сроки внедрения технологий тут намного меньше и дешевле. Так еще пять лет назад мало кто пользовался флэш-памятью, слышал о Wi-Fi или Bluetooth. Но даже в такой высокотехнологической отрасли как полопроводниковая промышленность, революции и даже эволюции происходят не так часто. Многие технологии являются «бумажными» – на бумаге маркетологи расписывают ту или иную инновацию. А на практике пользы от нее нет. Или наоборот технологическое решение играет очень важную роль в индустрии, но остается неизвестным конечному потребителю. Вероятно, именно о таком продукте и пойдет сегодня речь.
Корпорация Intel совсем недавно представила первый четырёхядерный процессор, изготовленный по новейшему 45-нм техпроцессу Intel QX9650 с кодовым названием Yorkfield, состоящий из двух двуядерных кристаллов Penryn в одной упаковке. Новый техпроцесс несёт революционные изменения за последние несколько десятилетий, поскольку Intel перешла от диоксида кремния к новому диэлектрику High-K и металлическому затвору. К тому же процессорный гигант увеличил размер кэша L2 до 12 Мбайт и добавил новый набор инструкций SSE4. Всё это привело к тому, что новые процессоры Penryn и Yorkfield не только работают быстрее Conroe и Kentsfield на равных тактовых частотах, но и выделяют меньше тепла и меньше нагреваются. Плюс QX9650 имеет великолепный потенциал по разгону.
Обновление архитектуры Core 2
Не часто у компаний встречаются столь благоприятные стечения обстоятельств, как сегодня у Intel. Через 18 месяцев после первого объявления Intel решила обновить очень успешные процессоры Core 2. Производитель чипов уменьшил техпроцесс с 65 до 45 нм и готов к следующему шагу – переходу на платформу Nehalem. Впрочем, это всё ещё дело будущего, и раньше конца 2008 года, по самым оптимистичным прогнозам, Nehalem не выйдет.
Обновление архитектуры Conroe в целях увеличения производительности, добавления новых инструкций и, что наиболее важно, снижения энергопотребления идёт по плану. До сих пор процессоры Intel Core 2 уступали процессорам AMD Athlon 64 X2 по энергопотреблению, по крайней мере, в режиме бездействия. Но ситуация изменилась с появлением Core 2 Extreme QX9650 на ядре Yorkfield.
Кодовое название Penryn имеют двуядерные чипы с одним кристаллом. А четырёхядерные процессоры на двух кристаллах Penryn имеют кодовое название Yorkfield.
Одновременно Intel пошла на радикальные изменения в техпроцессе, нарушая традиционный метод. Вместо производства транзисторов MOSFET (канальный полевой униполярный МОП-транзистор) внутри процессора на технологии с диоксидом кремния, которая работает с 1960-х годов, Intel теперь производит транзисторы по новой технологии с диэлектриком High-K. Это позволяет ядру Penryn опережать предыдущие поколения несколькими путями.
Революция.
С 1960-х годов все транзисторы (MOSFET) в современных процессорах, изготавливались только из кремния и диоксида кремния. С выходом процессора Penryn и одновременным переходом на 45-нм технологию Intel стала первым производителем, который добавил в процесс изготовления другое вещество.
В каждом транзисторе Intel заменила два слоя другими материалами. Слой диэлектрика, влияющий на скорость переключения между истоком и стоком MOSFET, раньше состоял из диоксида кремния, а теперь его заменил диэлектрик High-K. Кроме того, бывший слой кремния в затворе над диэлектриком теперь стал металлическим.
По сравнению с традиционным техпроцессом, который по-прежнему используется для изготовления 65-нм процессоров, изменились следующие характеристики: скорость переключения транзисторов выросла на 20%, а токи утечки, которые приводили к немалому тепловыделению (особенно у Pentium 4 Prescott), снизились в 10 раз. Поэтому время переключения отдельных транзисторов нового процессора Penryn уменьшилось, а характеристики переключения таковы, что сигналы получаются более чистыми.
Именно благодаря использованию двух новых материалов процессор Penryn получил такой экстраординарный потенциал разгона. Теперь не проблема даже частота 4 ГГц и выше, что было показано на осеннем IDF в Сан Франциско, где был показан чип.
45 нм – новый технопроцесс.
Как по расписанию, Intel уменьшает техпроцесс каждые два года, и следующий такой шаг нас ждёт в 2009 году. Хотя 45-нм процессоры ещё только готовятся поступить в продажу, в лабораториях Intel уже тестируются первые прототипы чипов, изготовленные по 32-нм техпроцессу.
Начиная с 45-нм технологии, Intel пришлось исследовать работу новых материалов, которые стали использоваться в этом и следующих техпроцессах. Если до сих пор для разных техпроцессов использовались практически одни и те же материалы, то для новых, ещё меньших по размеру транзисторов, пришлось переходить на новые вещества.
45-нм техпроцесс имеет следующие преимущества по сравнению с 65-нм: на той же площади кристалла можно разместить почти в два раза больше транзисторов, энергопотребление уменьшилось примерно на 30%.
Всё это хорошо сочетается с “законом Мура”, предсказании, сделанном несколько десятков лет назад Гордоном Муром, которое утверждает, что число транзисторов будет примерно удваиваться с появлением каждого нового техпроцесса.
Исследования 32-нм техпроцесса в Intel идут полным ходом. С сентября нынешнего года в лабораториях Intel уже работают полноценные чипы SRAM на 32-нм техпроцессе.
12 Мбайт кэша L2 и SSE4
При равных тактовых частотах новый Penryn оказывается быстрее, чем 65-нм предшественник Conroe. За прирост производительности отвечают две самые важные инновации, а именно, больший кэш L2, который вырос с 2 x 4 Мбайт до 2 x 6 Мбайт и новый набор инструкций SSE4.
Благодаря большему кэшу L2 на некоторых приложениях удаётся снизить число обращений в относительно медленную память, что даёт прирост производительности до 27%.
Новый набор инструкций SSE4 состоит из 54 новых инструкций, большинство из которых призваны ускорить задачи видео. Впрочем, Intel пока реализовала не весь набор инструкций, а только 47 из них. Именно поэтому расширения SSE называются SSE4.1 (версия 1). Вторая версия, которая будет содержать полный набор инструкций, появится у преемника Penryn под названием Nehalem и будет называться SSE4.2.
Для пользователя главным приимуществом внедрения SSE4 является ускорение рендеринга видео. При кодировании видео не только кодек является важным фактором (например, DivX 6.6.1 или более поздний), но и программа кодирования. Например, текущии версии некоторых программ уже поддерживают SSE4. Среди них VirtualDub, TmpegEnc, Adobe Premiere.
На презентации нового процессора Intel показала “живую” демонстрацию работы SSE4.1 в Adobe Premiere CS3.
Разгонный потенциал.
Новые процессоры, изготавливающиеся по 45-нм технологии, не только потребляют феноменально мало энергии, но и обеспечивают прекрасный потенциал для разгона. Даже при разгоне процессора до предела, его тепловыделение и энергопотребление не превышает уровень современных процессоров Core 2 – на их штатных частотах. Новый набор инструкций SSE4 и больший объём кэша L2 в 12 Мбайт обеспечивают уже неслабой архитектуре Core 2 заметный прирост производительности.
Поскольку процессор из нового семейства Intel относится к моделям Extreme Edition, множитель у него разблокирован. Это позволяет разгонять процессор без повышения частоты FSB. Множитель QX9650 по умолчанию равен 9x, что даёт тактовую частоту 3,0 ГГц на FSB 333 МГц (1333 QDR). Для разгона до 3,33 ГГц достаточно просто перевести множитель на 10x. Для 3,6 ГГц – 11x. Хотядля такой частоты уже требуется поднимаь напряжение до 1,29 В. Хотя и без повышения напряжения возможно система будет работать на 3,6 ГГц.
Intel раздаёт дополнительную производительность “бесплатно”: частоту процессора можно повысить практически без увеличения напряжения ядра.
Повысив частоту FSB до 346 МГц (1384 QDR), а напряжение до 1,33 В можно получить уже 3,8 Ггц. И наконец, при частоте FSB 333 МГц и множителе 12x можно получить те самые магические 4 ГГц. Хотя придется сильно повышать напряжение – до 1,43 В. А такое экстремальное напряжение уже очень нежелательно для процессора.
При напряжении ядра, которое для 65-нм поколения процессоров Core 2 является штатным, новая 45-нм версия работает с частотой на 27% выше стандартной. И при этом тепловыделение после разгона возрастает не очень сильно.
Модели и цены
Intel запускает линейку Penryn/Yorkfield с одним процессором, а именно: Core 2 Extreme QX9650. Ситуация не изменится до следующего года, так как расширение модельного ряда Penryn планируется в первом квартале 2008. Появятся модели с меньшими тактовыми частотами и по меньшей цене. В любом случае, пройдёт не меньше пяти месяцев, прежде чем мы увидим появление “младших” моделей. Все новые процессоры будут использовать 333-МГц FSB.
Модель Тактовая частота Кэш L2 Доступность
Core 2 Extreme QX9650 3,00 ГГц 2x 6 Мбайт 12 ноября 2007
Core 2 Quad Q9550 2,83 ГГц 2x 6 Мбайт Q1/2008
Core 2 Quad Q9450 2,66 ГГц 2x 6 Мбайт Q1/2008
Core 2 Quad Q9300 2,50 ГГц 2x 3 Мбайт Q1/2008
Core 2 Duo E8500 3,16 ГГц 1x 6 Мбайт Q1/2008
Core 2 Duo E8400 3,00 ГГц 1x 6 Мбайт Q1/2008
Core 2 Duo E8200 2,66 ГГц 1x 6 Мбайт Q1/2008
Информация о “младших” моделях не основана на официальных данных Intel, поэтому может меняться.
Грядущие модели, которые будут работать на 2,5, 2,83 и 3,16 ГГц, потребуют поддержки половинных множителей, например, 8,5x, что реализовано в архитектуре Penryn. Некоторые материнские платы уже оснащены поддержкой этих процессоров и предоставляют множители.
А пока, если вы пожелаете купить Penryn, будьте готовы выложить около 1 000 евро за QX9650. Если подобные траты выходят за рамки вашего бюджета, придётся подождать несколько месяцев, прежде чем появятся другие модели.
Владимир Зимин
(c)Internet News
6 november 2007