Intel Core i5 на ядре Lynnfield. Топовая архитектура - в массы!

Как известно, смена микропроцессорных архитектур Intel происходит каждые два года. Вычислительная мощь постоянно растёт, флагманы недавнего прошлого превращаются в аутсайдеров, уступая место сильнейшим представителям новой архитектуры. С выводом на рынок в ноябре 2008 года процессоров на основе архитектуры Nehalem, компания Intel значительно укрепила свои позиции в Hi-End секторе настольных ПК. И недавние топ-модели в линейках Core 2 Quad и Core 2 Duo уже не могли составить конкуренцию процессорам Core i7, поэтому им пришлось сместиться в среднюю ценовую нишу, уступая место в сегменте Hi-End высокопроизводительным новичкам. В дальнейшие планы компании Intel входит расширение присутствия представителей новой архитектуры во все сегменты рынка. Однако линейка Core i7 в ее первоначальном виде никак не способна вписаться в бюджет средних и бюджетных настольных ПК. Именно поэтому для широких масс инженеры компании разработали «облегчённую» серию CPU на основе архитектуры Nehalem. Сегодня компания Intel официально представила три новых микропроцессора - Core i7 870, Core i7 860 и Core i5 750, рассчитанных на работу в процессорном разъёме Socket LGA 1156. Первые представители семейства Core i7 были рассчитаны на установку в процессорный разъём Socket LGA 1366, а материнские платы для этих процессоров строились на базе единственного доступного набора системной логики - Intel X58. Выход на рынок новых представителей семейства Core потребовал разработки нового чипсета и материнских плат на его основе. Новым набором микросхем стал чипсет Intel P55. Прежде чем подробно рассмотреть отличия новых решений для Socket LGA 1156 от старых LGA 1366, давайте ознакомимся со сводной таблицей характеристик центральных процессоров Core i5/i7 и наборов системной логики Intel P55 и X58. *Шаг частоты определяется шагом коэффициента умножения процессора от исходного в зависимости от нагрузки на ядра. Из вышеприведенной таблицы следует, что различия во внутреннем устройстве процессоров LGA 1366 и LGA 1156 не ограничиваются лишь отсутствием поддержки трёхканального контроллера памяти у Lynnfield. На самом деле разница куда более существенна. Проведём более подробный анализ различий между этими CPU.

Конструктивное исполнение

Процессоры Intel Core i7 и Core i5 на ядре Lynnfield рассчитаны на работу с процессорным разъёмом Socket LGA 1156, который, по сути, не сильно отличается от разъёмов Socket LGA 775/LGA 1366. Разве что немного изменился механизм фиксации CPU, а также расположение отверстий для крепления системы охлаждения. Далее мы более детально познакомимся с новым разъёмом.

Контроллер памяти

Все процессоры, рассчитанные на работу в материнских платах с разъёмом Socket LGA 1366, имеют трёхканальный интегрированный контроллер памяти DDR-3, обеспечивающий крайне высокую ПСП. Процессоры Core i5 и Core i7, предназначенные для Socket LGA 1156, обладают двухканальным интегрированным контроллером памяти, что может несколько снизить ее пропускную способность. Впрочем, тестирование подсистемы памяти покажет, насколько велика разница в ПСП.

Технология Hyper-Threading

Впервые эта технология появилась ещё во времена процессоров Pentium 4 с архитектурой NetBurst. Все процессоры Intel Core i7, вне зависимости от конструктивного исполнения, поддерживают HT, что позволяет им выполнять до 8 вычислительных потоков одновременно. Процессоры серии Intel Core i5 поддержки Hyper-Threading лишены.

Режим Turbo Boost

Суть этого режима заключается в повышении рабочей частоты одного или нескольких процессорных ядер, в зависимости от вычислительной нагрузки, путём повышения коэффициента умножения процессора. Процессоры Intel Core i7 для Socket LGA 1366 способны повышать рабочую частоту на 1 или 2 ступени (под ступенью подразумевается шаг коэффициента умножения CPU). В то время как процессоры, рассчитанные на работу в Socket LGA 1156, в зависимости от нагрузки могут "разгоняться" на 1-5 ступеней для серии Core i7 и 1-4 ступени для серии Core i5. Очевидно, что технология Turbo Boost достигла определенной зрелости, и новые процессоры Intel способны прибавить в частоте заметно больше, чем ранее. Кроме того, стоит отметить интересную тенденцию. Современные технологии Intel позволяют процессорам "интеллектуально" распределять свои силы для достижения максимального результата в зависимости от типа выполняемых задач. Процессоры Core i7 для Socket LGA 1366 взаимодействуют с набором системной логики Intel X58 при помощи шины QuickPath Interconnect (QPI), обеспечивающей пропускную способность вплоть до 25 Гбайт/с. В свою очередь, процессоры Core i7 и Core i5, разработанные для Socket LGA 1156, "общаются" с набором логики Intel P55 посредством интерфейса DMI (Direct Media Interface), впервые использованного компанией Intel ещё в далёком 2004 году в паре с южным мостом ICH6. Не секрет, что интерфейс DMI не может обеспечить такой же высокой пропускной способности, как шина QPI. Посудите сами, ПС интерфейса DMI составляет ~2 Гбайт/с против ~25 Гбайт/с для QPI. И как же в таком случае "прокачивать" огромные объёмы данных между процессором и устройствами, подключенными к шине PCI-Express 2.0, например, видеокарт, требующих скорости передачи данных до 16 Гбайт/с. А ведь есть ещё и менее требовательные устройства, такие, как сетевые контроллеры, жёсткие диски и т.д. Инженеры Intel довольно элегантно решили поставленную задачу. Контроллер PCI-Express и интерфейс DMI, наряду с контроллером памяти, теперь интегрированы в CPU, что в значительной степени решает проблему "бутылочного горлышка". Почему в значительной степени, а не полностью? Дело в том, что интегрированный контроллер PCI-Express 2.0 поддерживает до 16 линий, которые целиком будут заняты одним или парой графических ускорителей. Для одиночной видеокарты выделяется все 16 линий PCI-Express, при установке двух видеокарт линии распределяются как 2x8. Получается, что для остальных устройств возможностей интегрированного контроллера PCI-Express уже не хватает. Однако и эта проблема с успехом решена! Благодаря интеграции части управляющих блоков на подложку CPU, чипсет Intel P55 представляет из себя лишь одну микросхему, которая получила новое название. Теперь это не просто южный мост, это так называемый Platform Controller Hub (PCH), который, наряду со стандартным набором функций южного моста, получил также поддержку контроллера PCI-Express 2.0 для удовлетворения нужд периферийных устройств.

VT-d

Virtualization technology for directed I/O - технология виртуализации ввода/вывода, созданная компанией Intel в качестве дополнения к уже существующей технологии виртуализации вычислений Vanderpool. Суть этой технологии заключается в том, чтобы позволить удалённой ОС работать с подключенными к PCI/PCI-Ex устройствами ввода/вывода напрямую на аппаратном уровне. Все современные процессоры Intel Core i7, вне зависимости от используемого процессорного разъёма, поддерживают данную технологию, а процессоры серии Core i5 - нет.

TDP

Благодаря оптимизации технологии производства и измененному ядру CPU, компании Intel удалось снизить значение TDP для процессоров серии Core i7/i5 под Socket LGA 1156 до уровня 95 Вт, против 130 Вт для Intel Core i7, предназначенных для платформы Socket LGA 1366.

От теории к практике. Тестовая платформа

Перед тем, как переходить к тестированию, давайте посмотрим на компоненты тестовой платформы на базе Socket LGA 1156, а также рассмотрим нюансы в работе связки Lynnfield + P55. К нам в лабораторию попал инженерный образец процессора Intel Core i5 750. К сожалению, современные инженерные образцы CPU никак не отличаются от серийных экземпляров, даже доступные коэффициенты умножения такие же, как и у обычных представителей этой серии. Размеры процессоров с конструктивным исполнением Socket LGA 1156 значительно меньше размеров CPU своих старших собратьев, рассчитанных на работу в Socket LGA 1366, сравните: В качестве основы для нашего тестового стенда мы использовали материнскую плату MSI P55-GD65, любезно предоставленную российским представителем компании MSI. Подробный обзор MSI P55-GD65 мы обязательно опубликуем несколько позже, а пока остановимся на описании ключевых особенностей платы:

• Поддержка процессоров для Socket LGA1156
• 4 разъёма для памяти DDR-3
• Поддержка 7 разъёмов SATA II
• Поддержка технологии SLI и CrossFireX
• Поддержка фирменной технологии MSI OC Genie

Оперативная память производства компании Apacer. Комплект состоит из трёх модулей объемом по 1 Гб и, рассчитан на работу в трёхканальном режиме с процессорами Core i7. Разумеется, для тестирования процессора Core i5 750 мы использовали лишь два модуля из комплекта. Теперь самое время посмотреть на Core i5 в работе и поговорить об особенностях разгона новых процессоров Intel на основе ядра Lynnfield.

Особенности работы процессоров Core i7 и Core i5 на ядре Lynnfield

Последняя на момент тестирования утилита для идентификации компонентов системы - CPU-Z 1.52.2, без труда "узнала" новенький Lynnfield, а также вывела детальную информацию об остальных компонентах тестовой платформы. Поскольку в сегодняшнем тестировании принимает участие разогнанная система с Core i5 750, перед практическими испытаниями стоит поговорить об особенностях разгона новых "камней" Intel. Прежде всего, освежим в памяти значения терминов, которыми мы будем оперировать: BCLK или базовая (основная) частота. Это частота тактового генератора, при умножении которой на определённый коэффициенты получаются рабочие частоты ядер центрального процессора, оперативной памяти, шины QPI и северного моста. CPU Clock - на этой частоте работают ядра CPU. unCore Clock (UCLK) - частота работы северного моста, интегрированного в процессоры Core i7/i5. На этой частоте работает интегрированный кэш третьего уровня, а также контроллер оперативной памяти Core i7/i5. Частота шины QPI. Частота, на которой работает интерфейс QPI, связывающий Core i7 9xx с чипсетом Intel X58. Разгон неэкстремальных процессоров Core i7 семейства 9xx очень часто "упирался" в частоты UCLK, QPI и памяти DDR-3 (в меньшей степени). Дело в том, что коэффициент умножения частоты процессора у обычных Core i7 жёстко ограничен сверху. Следовательно, для увеличения частоты CPU необходимо повышать базовую частоту (BCLK), а рост BCLK влечёт за собой увеличение частот UnCore, UCLK и DDR-3. С ростом частоты оперативной памяти можно было "справиться" при помощи делителей, но укротить рост частот QPI и UCLK никак не получалось, ведь свою лепту вносило требование о том, что частота UCLK должна быть как минимум в два раза больше частоты DDR-3. Именно из-за нестабильности работы одного из этих блоков CPU на повышенных частотах разгон CPU был ограничен значениями, немного превышающими 200 МГц BCLK. С приходом Lynnfield часть проблем для оверклокеров решена. Теперь частота UCLK заблокирована, а делители для частоты шины QPI стали меньше, поэтому, теоретически, мы можем получить более высокую стабильную частоту BCLK.

Разгон Core i5 750

Вооружившись теоретическими знаниями, мы переходим к практическим испытаниям на разгон. В первую очередь проверим, насколько Lynnfield превзойдёт своих старших собратьев на ядре Bloomfield по максимальной частоте BCLK. К сожалению, наш экземпляр процессора не смог преодолеть планку в 205 МГц BCLK, а максимальная частота Core i5 750, на которой смогла загрузиться Windows, составила 4109 МГц. Скажем честно, мы ожидали большего. Однако отчаиваться не стоит. Процессоры Lynnfield и материнские платы для них появились совсем недавно и, вполне возможно, новые версии BIOS смогут исправить ситуацию. Стабильная работа системы на основе Core i5 750 была достигнута при частоте 4.009 ГГц, что весьма неплохо.