Если ранее Intel изначально представляла очередные CPU на более тонком техпроцессе для высокоуровневого сегмента рынка, то в этот раз она немного отошла от своей практики, выпустив массовые решения среднеценовой категории. Кроме того, новейшие процессоры с кодовым именем Clarkdale стали первыми гибридными продуктами компании, включающие кроме самих вычислительных блоков и встроенного контроллера памяти еще и графическое ядро, ранее являвшееся составной частью интегрированных чипсетов. Насколько целесообразен такой подход мы поговорим ниже, а пока рассмотрим архитектурные особенности новинок.
Процессоры семейства Westmere
С конца 2008 года процессоры на базе микроархитектуры Nehalem постепенно стали вытеснять высокоуровневые решения прошлого поколения, ставя крест на перспективности платформы Socket LGA775. Но нишу от 100 до 200 долларов по-прежнему занимали продукты семейства Penryn и более устаревшего Conroe, производство которых стало экономически невыгодно. Выпуск урезанных моделей CPU под Socket LGA1156 при 45-нм техпроцессе влетел бы в копейку, учитывая желание Intel интегрировать графическое ядро. Последнее также вносит свою лепту в общий уровень TDP, поэтому массовые решения нового поколения было решено выпустить при технологических нормах 32 нм.
Переход к более тонкому техпроцессу позволяет серьезно сэкономить, но выход годных кристаллов в самом начале производства невелик. И если процессор с частично битым кэшем можно использовать для самой недорогой модели с урезанной функциональностью, то с неработоспособным видеоядром изделие уже непригодно к использованию. Для решения этой задачи инженеры компании сделали двойную компоновку: вычислительные блоки и кэш-память на одном кристалле, выполненном по 32-нм техпроцессу, а графическое ядро, контроллер памяти, шины PCI Express и DMI — на другом, но изготовленным по старым 45 нм. Оба чипа соединены посредством интерфейса QPI.
Строение процессора Clarkdale
Такой подход позволяет выпускать относительно недорогие решения, вплоть до процессоров начального уровня, что, рано или поздно, мы и увидим. Хотя, возможно, что с обкаткой нового техпроцесса выпустить монолитный кристалл будет уже проще.
Основная часть CPU содержит два ядра, поддерживающие технологию Hyper-Threading, с собственной кэш-памятью первого и второго уровня, а также L3-кэш объемом 4 МБ. Фактически, Clarkdale получается половинкой процессоров Lynnfield, только двухканальный контроллер памяти перенесен в отдельный чип. Наличие еще двух виртуальных ядер позволяет новым CPU конкурировать не только с процессорами Core 2 Duo, но и с младшими четырехъядерными собратьями с разъемом LGA775. Это достигается как за счет более емкого кэша, так и за счет более высокой рабочей частоты.
Графическое ядро представляет собой GPU нового поколения, получившее название Intel HD Graphics. В отличие от GMA X4500, использовавшегося в чипсете Intel G45 Express, в новом ядре количество потоковых процессоров было увеличено с 10 до 12, рабочие частоты стали выше и появилась возможность использовать больший объем памяти для нужд видеоподсистемы. Мобильные процессоры нового семейства могут также динамически менять частоту видеоядра.
Контроллер шины PCI Express соответствует версии 2.0 и поддерживает 16 линий скоростного интерфейса, которые могут использоваться как для одного видеоадаптера, так и для пары (или какого-то другого оборудования) по формуле «х8+х8». Единственное условие для этого — плата должна быть основана на чипсете Intel P55 Express.
Теперь самое главное. Связь между чипами процессора отведена интерфейсу QPI, частота которого на данный момент составляет 3,2 ГГц (6,4 ГТ/с), что дает в итоге пропускную способность шины около 12,8 ГБ/с в одну сторону. Двухканальный контроллер памяти поддерживает максимум DDR3-1333, а это в теории порядка 21,3 ГБ/с. Но ведь QPI использует еще и контроллер PCI Express. В конечном итоге Clarkdale работает с памятью также быстро, как и процессоры архитектуры Core в связке с чипсетами Intel 3/4 Series, и в плане производительности они отстают процентов на 50% от решений на базе ядра Lynnfield. Кроме того, «встроенный» контроллер отличается высокой латентностью — на уровне все тех же наборов системной логики прошлого поколения. Скорее Clarkdale можно назвать гибридом процессора архитектуры Nehalem и чипсета G45. Но в целом, несмотря на такое искусственное ограничение производительности подсистемы памяти, для многих приложений при использовании новых процессоров высокая ПСП будет попросту излишней. В чем мы и убедимся при тестировании новинки.
Кроме встроенного графического ядра процессоры Clarkdale обзавелись поддержкой криптографии. Набор из шести новых инструкций позволят ускорить работу алгоритма AES, который используется различными программами при блочном шифровании.
Правда, пока поддержку AESNI имеют старшие модели нового семейства CPU.
Core i5-6xx, Core i3-5xx и Pentium G6950
Всего в новом семействе процессоров семь моделей, которые отличаются тактовыми частотами, поддержкой технологий Turbo Boost и Hyper-Threading. В таблице ниже для сравнения приведены данные по CPU на базе ядра Lynnfield.
| Intel Core i7-870 | Intel Core i7-860 | Intel Core i5-750 | Intel Core i5-670 | Intel Core i5-661 | Intel Core i5-660 | Intel Core i5-650 | Intel Core i3-540 | Intel Core i3-530 | Pentium G6950 | |
| Семейство | Nehalem | Nehalem | Nehalem | Westmere | Westmere | Westmere | Westmere | Westmere | Westmere | Westmere |
| Ядро | Lynnfield | Lynnfield | Lynnfield | Clarkdale | Clarkdale | Clarkdale | Clarkdale | Clarkdale | Clarkdale | Clarkdale |
| Разъем | LGA1156 | LGA1156 | LGA1156 | LGA1156 | LGA1156 | LGA1156 | LGA1156 | LGA1156 | LGA1156 | LGA1156 |
| Техпроцесс CPU, нм |
45 | 45 | 45 | 32 | 32 | 32 | 32 | 32 | 32 | 32 |
| Техпроцесс GPU, нм |
- | - | - | 45 |
45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 |
| Число ядер | 4 (8 потоков) | 4 (8 потоков) | 4 (4 потока) | 2 (4 потока) | 2 (4 потока) | 2 (4 потока) | 2 (4 потока) | 2 (4 потока) | 2 (4 потока) | 2 (2 потока) |
| Номинальная частота, ГГц | 2,93 | 2,8 | 2,66 | 3,46 | 3,33 | 3,33 | 3,2 | 3,06 | 2,93 | 2,8 |
| Частота Uncore, ГГц | 2,4 | 2,4 | 2,13 | 2,4 | 2,4 | 2,4 | 2,4 | 2,13 | 2,13 | 2,0 |
| Частота графического ядра, МГц | - | - | - | 733 | 900 | 733 | 733 | 733 | 733 | 533 |
| Hyper-Threading | + | + | - | + | + | + | + | + | + | - |
| Turbo Boost (шаг поднятия частоты в зависимости от загрузки I/II/III/IV ядер) | 5/4/2/2 | 5/4/1/1 | 4/4/1/1 | 2/1 | 2/1 | 2/1 | 2/1 | - | - | - |
| Объем L1 кэша, КБ | 4 x (32+32) | 4 x (32+32) | 4 x (32+32) | 2 x (32+32) | 2 x (32+32) | 2 x (32+32) | 2 x (32+32) | 2 x (32+32) | 2 x (32+32) | 2 x (32+32) |
| Объем L2 кэша, КБ | 4 x 256 | 4 x 256 | 4 x 256 | 2 x 256 | 2 x 256 | 2 x 256 | 2 x 256 | 2 x 256 | 2 x 256 | 2 x 256 |
| Объем L3 кэша, МБ | 8 | 8 | 8 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 3 |
| Множитель | х22-x9 | х21-x9 | х20-x9 | х26-x9 | х25-x9 | х25-x9 | х24-x9 | х23-x9 | х22-x9 | х21-x9 |
| Двухканальный контроллер памяти | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
| Поддерживаемый тип памяти | DDR3 1333 | DDR3 1333 | DDR3 1066 | DDR3 1333 | DDR3 1333 | DDR3 1333 | DDR3 1333 | DDR3 1333 | DDR3 1333 | DDR3 1066 |
| Шина для связи с чипсетом | DMI | DMI | DMI | DMI+FDI | DMI+FDI | DMI+FDI | DMI+FDI | DMI+FDI | DMI+FDI | DMI+FDI |
| PCI Express 2.0 | x16 (x8+x8) |
x16 (x8+x8) |
x16 (x8+x8) |
x16 (x8+x8) |
x16 (x8+x8) |
x16 (x8+x8) |
x16 (x8+x8) |
x16 (x8+x8) |
x16 (x8+x8) |
x16 (x8+x8) |
| Скорость QPI, ГТ/с | 4,8 |
4,8 |
4,8 |
6,4 |
6,4 |
6,4 |
6,4 |
5,86 |
5,86 |
4,8 |
| AESNI | - | - | - | + | + | + | + | - | - | - |
| Рабочее напряжение, В | 0,65-1,4 | 0,65-1,4 | 0,65-1,4 | 0,65-1,4 | 0,65-1,4 | 0,65-1,4 | 0,65-1,4 | 0,65-1,4 | 0,65-1,4 | 0,65-1,4 |
| TDP, Вт | 95 | 95 | 95 | 73 | 87 | 73 | 73 | 73 | 73 | 73 |
| Рекомендованная стоимость, $ | 562 | 284 | 196 | 284 | 196 | 196 | 176 | 133 | 113 | 87 |
Старшие модели Clarkdale компания Intel отнесла к той же серии процессоров, в которой находится четырехъядерник Core i5-750, при этом рейтинг новинок стал на сотню ниже. Конечно, даже с включенной технологией Hyper-Threading Core i5-6xx вряд ли смогут на равных тягаться с полноценным CPU, но в однопоточных приложениях за счет высокой частоты они вполне конкурентоспособны. В этом также поможет технология Turbo Boost, которая позволит поднять частоту процессора на один-два шага в зависимости от загрузки того или иного количества ядер. Например, для Core i5-670 при нагрузке только на одно ядро, его частота поднимется с 3,46 до 3,72 ГГц. Что интересно, рекомендованная стоимость старшей модели Clarkdale находится на том же уровне, что и Core i7-860 — как-то слишком много для «офисного» решения, даже со встроенным видеоядром. Возможно, такое ценообразование связано с поддержкой AESNI и других технологий для корпоративного сектора (vPro, VT-d, TXT).
Контроллер памяти и кэш третьего уровня функционируют на частоте 2,4 ГГц (фиксированный множитель х18), что соответствует параметрам старших моделей Lynnfield. Частота шины QPI не ограничена 3,2 ГГц, а меняется в широких пределах (множители x24–x12). Теперь при разгоне процессора достаточно выбрать необходимый коэффициент умножения, который позволил бы интерфейсу QPI стабильно работать при повышенной частоте Bclk.
Частота графического ядра в моделях Core i5-6xx равна 733 МГц, только в Core i5-661 она повышена до 900 МГц, что повлекло за собой увеличение уровня TDP с 73 до 87 Вт. Также этот процессор лишен поддержки бизнес-технологий — получился своеобразный hi-end для мультимедийного ПК. Его рекомендованная цена осталась на уровне «корпоративного» Core i5-660, а это порядка 196 долларов.
Более интересные решения на базе Clarkdale относятся к серии Core i3. Они хоть и лишены поддержки технологии Turbo Boost, но их рабочие частоты находятся на уровне 3 ГГц при вполне демократичной цене. С одной стороны, они составляют конкуренцию Core 2 Duo, которые отличаются либо меньшей частотой, либо урезанной кэш-памятью, а с другой — младшим четырехъядерным моделям. Частоты контроллера памяти и шины QPI уменьшены по сравнению с Core i5-6xx и равны 2,13 и 2,92 ГГц соответственно. Видеоядро работает на все тех же 733 МГц. Пожалуй, это одни из самых сбалансированных продуктов под платформу LGA1156, выполненных по 32-нм техпроцессу.
Не забыта марка Pentium, которая ранее олицетворяла максимальную производительность при соответствующей цене. Теперь это относительно дешевые, ниже среднего уровня решения. Желающим приобрести CPU с ностальгическим названием предусмотрена модель Pentium G6950, максимально урезанная в плане функциональности. Тактовая частота процессора составляет 2,8 ГГц, нет поддержки Turbo Boost и Hyper-Threading. Кэш-память третьего уровня урезана до 3 МБ и работает на 2 ГГц. Уменьшена также частота графического ядра до 533 МГц, а скорость QPI составляет лишь 4,8 ГТ/с. Добавим сюда поддержку памяти максимум DDR3-1066 и получим «крепкого середнячка», способного конкурировать с Core 2 Duo E7xxx.
Intel H57/H55/Q57 Express
Для работы новых процессоров достаточно использовать материнские платы на базе Intel P55 Express, предварительно обновив BIOS, но воспользоваться функциональностью встроенного графического ядра в таком случае не выйдет. С анонсом Clarkdale были представлены новые наборы системной логики (хотя наборами их уже сложно назвать, так как состоят из одной микросхемы PCH), полностью использующие возможности 32-нм CPU, — Intel H57, H55 и Q57. Последний рассчитан на корпоративный сектор.
Отличительной особенностью данных чипсетов является наличие цифрового интерфейса Intel FDI (Flexible Display Interface), выполненного на базе технологии DisplayPort и передающего видеосигнал от процессора к микросхеме PCH, которая уже производит преобразование и дальнейший транзит к разъемам DVI/HDMI/DisplayPort. Видеосигнал можно выводить на два экрана одновременно.
Интеграция видеоядра в процессор не прошла бесследно, и новые чипсеты официально не поддерживают возможность разделения 16 линий PCI Express 2.0, как это можно сделать с P55. Теперь на платах используется либо одиночный полноскоростной графический интерфейс, либо в связке с разъемом PCI-E x16, к которому подводится четыре линии PCI Express от PCH.
Материнская плата Gigabyte GA-H55M-UD2H на базе Intel H55 Express
Если бы ни эта особенность, то продукты на H57/H55 стали бы универсальными решениями, позволяющими собирать системы различного назначения. Допустим, сперва можно было бы установить процессор Core i3 или даже Pentium G, а после — перейти на полноценный четырехъядерный CPU и связку из пары производительных карт Radeon или GeForce. Впрочем, производители по собственной инициативе начали выпускать подобные решения. Например, плата P7H57D-V EVO от ASUS позволяет при установке процессора Lynnfield задействовать режим «x8+x8» для работы графических акселераторов при использовании технологий CrossFireX или SLI.
Если чипсеты Intel H57 и P55 более ничем не отличаются, кроме некоторых специфических технологий, то H55 обладает меньшим количеством USB-портов и линий PCI Express — 12 вместо 14 и 6 вместо 8 соответственно. Также он лишен поддержки RAID-массивов.
Несмотря на такое ограничение, вряд ли кто-то из рядовых пользователей будет расстроен, так как коммуникационные возможности чипсета на достаточном уровне, а RAID-массивы интересуют лишь незначительное количество людей, которые, скорее всего, выберут решение на базе Intel P55, H57 или даже более функциональные продукты на H55 с внешними RAID-контроллерами.
Тепловыделение H57 и H55 немного подросло и составляет около 5,2 Вт против 4,7 Вт у P55. Низкое энергопотребление современных чипсетов позволяет использовать радиаторы небольшого размера. И если бы не отношение производителей к новым наборам системной логики как к сугубо «офисным», то вполне вероятно мы бы увидели платы с сложными системами охлаждения с тепловыми трубками — зарабатывать то как-то надо. Тем более что чипсеты пятой серии для процессоров с разъемом LGA1156 имеют отпускную цену 40-43 доллара. А ведь, по сути, они ничем не отличаются от южных мостов ICH10/ICH10R...
Что касается целесообразности интеграции видеоядра в процессор, то такой подход позволяет занять значительную часть графического рынка. Дело в том, что основное количество ПК собирается с CPU начального и среднего уровня стоимостью до $150. И если каждый процессор этой категории будет обладать встроенным GPU, то при отказе от его использования он все равно будет считаться проданным видеоакселератором. С другой же стороны, пользователь получает более экономичное решение в виде «CPU+PCH», чем если бы это было в связке «CPU+GMCH+ICH»: меньше энергопотребление, проще конструкция материнских плат. Последнее особо актуально для систем формата Micro-ITX.