Ядро Ivy Bridge-E. Особенности дизайна и спецификации
Прежде всего, новейший Core i7-4960X получил обновленное ядро Ivy Bridge-E, тем самым ознаменовав переход на самый современный 22-нм технологический процесс, что в полной мере вписывается в стратегию компании Intel, именуемую «Тик-Так». В своей максимальной конфигурации от предка — Sandy Bridge-E — новичок унаследовал шесть вычислительных модулей, четырехканальный контроллер памяти и массив кэш-памяти 3-го уровня объемом 15 МБ, который работает на одной частоте с процессорными ядрами. Имеется поддержка инструкций AVX, аппаратного шифрования AES NI, а также SIMD до SSE 4.2 включительно. В составе CPU нет встроенного видеоядра, которое стало непременным атрибутом большинства современных платформ. Кремниевый кристалл Ivy Bridge-E насчитывает 1860 млн. транзисторов, а его площадь не превышает 257 кв. мм. В сравнении с предшественником, который содержал 2270 млн. полупроводниковых элементов, расположенных на площади почти в 435 кв. мм, ядро Ivy Bridge-E почти на 70% меньше, и это стало возможным не только благодаря уменьшению детализации техпроцесса. Как вы помните, кристаллы Sandy Bridge-E имели восемь вычислительных ядер и 20 МБ кэша L3, которые целиком использовались только в серверных модификациях Intel Xeon, тогда как Ivy Bridge-E изначально создавался как шестиядерный, поэтому, никаких неиспользуемых функциональных узлов в нем нет.
Несмотря на отличия в топологии ядра, дизайн вычислительных блоков претерпел минорные изменения, поэтому, превосходство Ivy Bridge-E над равночастотными моделями предыдущего поколения будет составлять единицы процентов. Зато, благодаря изменению компоновки и переходу на 22-нм процесс производства новые CPU Intel обещают быть более экономичными, нежели Sandy Bridge-E. Конечно, не обошлось и без некоторых улучшений: появилась официальная поддержка оперативной памяти DDR3 с частотой 1866 МГц, а встроенный контроллер PCI Exрress теперь соответствует версии 3.0. При этом процессоры Ivy Bridge-E получили исполнение LGA2011, что обеспечивает их полную совместимость с существующей инфраструктурой.
Помимо модели Extreme Edition компания Intel также представила две модели попроще: шестиядерный Core i7-4930K и четырехъядерный Core i7-4820K, со спецификациями которых можно ознакомиться из следующей таблицы. Для удобства в ней приведены характеристики процессоров Sandy Bridge-E.
| Intel Core i7-4960X | Intel Core i7-4930K | Intel Core i7-4820K | Intel Core i7-3970X | Intel Core i7-3960X | Intel Core i7-3930K | Intel Core i7-3820 | |
| Семейство | Ivy Bridge-E | Ivy Bridge-E | Ivy Bridge-E | Sandy Bridge-E | Sandy Bridge-E | Sandy Bridge-E | Sandy Bridge-E |
| Разъем | LGA2011 | LGA2011 | LGA2011 | LGA2011 | LGA2011 | LGA2011 | LGA2011 |
| Техпроцесс CPU, нм | 22 | 22 | 22 | 32 | 32 | 32 | 32 |
| Число ядер | 6 (12 потоков) | 6 (12 потоков) | 4 (8 потоков) | 6 (12 потоков) | 6 (12 потоков) | 6 (12 потоков) | 4 (4 потока) |
| Номинальная частота, ГГц | 3,6* | 3,4* | 3,7* | 3,5* | 3,3* | 3,2* | 3,6 |
| Частота Turbo Boost, ГГц | 4,0 | 3,9 | 3,9 | 4,0 | 3,9 | 3,8 | 3,9 |
| Объем L3 кэша, Мбайт | 15 | 12 | 10 | 15 | 15 | 12 | 10 |
| Графическое ядро | – | – | – | – | – | – | – |
| Частота графического ядра, МГц | – | – | – | – | – | – | – |
| Каналов памяти | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Поддерживаемый тип памяти | DDR3-1333 DDR3-1866 | DDR3-1333 DDR3-1866 | DDR3-1333 DDR3-1866 | DDR3-1333 DDR3-1600 | DDR3-1333 DDR3-1600 | DDR3-1333 DDR3-1600 | DDR3-1333 DDR3-1600 |
| Hyper-Threading | + | + | + | + | + | + | + |
| AES-NI | + | + | + | + | + | + | + |
| Intel vPro | + | + | + | + | + | + | + |
| TDP, Вт | 130 | 130 | 130 | 150 | 130 | 130 | 130 |
| Рекомендованная стоимость, $ | 990 | 555 | 310 | 999 | 999 | 583 | 294 |
Как и представители предыдущего поколения, процессоры Ivy Bridge-E имеют некую штатную тактовую частоту, но, благодаря работе технологии Intel Turbo Boost вычислительные ядра могут ускоряться до тех пор, пока энергопотребление остается в рамках теплового пакета. Для старшего Core i7-4960X прирост составляет до 400 МГц, тогда как младший шестиядерный Core i7-4930K разгоняется на 500 МГц, а самое скромное увеличение частоты предусмотрено для четырехъядерного Core i7-4820K — всего 200 МГц. При этом TDP процессоров Ivy Bridge-E не превышает 130 Вт, а значит, с их охлаждением должны справиться кулера, спроектированные для первого поколения процессоров Intel LGA2011. Отметим, что новинки не комплектуются штатными охладителями, но за отдельную платы энтузиасты могут приобрести систему водяного охлаждения, оригинальным производителем которой является компания Asetek.
Зная уровень эффективности бюджетных СВО можно предположить, что Intel Liquid Cooling TS13X подойдет для функционирования процессоров Ivy Bridge-E в штатном режиме, а также при умеренном разгоне, но для серьезного оверклокинга лучше подыскать более производительный кулер.
Что касается возможностей разгона, то все новейшие процессоры Intel в исполнении LGA2011 получили улучшенный набор инструментов. Во-первых, появилась возможность увеличивать множитель до 63, а во-вторых, добавилось управление коэффициентами умножения, напряжениями и лимитами мощности в режиме реального времени. Что касается форсирования работы подсистемы ОЗУ, то частота оперативной памяти разблокирована на повышение с шагом 266 МГц, а профили X.M.P. обновились до версии 1.3. В полной мере сохранена способность платформы LGA2011 к увеличению базовой частоты со штатных 100 МГц до 125 МГц и 167 МГц.
Но наиболее интригующим стал факт разблокировки коэффициента умножения в четрехъядерном Core i7-4820K, что делает младшую модель особенно интересной для любителей разгона. И, наверняка, многих интересует вопрос: какой же материал используется в Ivy Bridge-E в качестве термоинтерфейса между полупроводниковым кристаллом и крышкой теплораспределителя? Судя по результатам разгона, о которых вы узнаете совсем скоро, производитель все-таки применил припой, так что проблем с перегревом, которые хорошо знакомы владельцам процессоров Ivy Bridge в исполнении LGA1155, и, в особенности «счастливым» обладателям Haswell, быть не должно.
Платформа LGA2011
То, что процессоры Ivy Bridge-E полностью совместимы с текущей инфраструктурой LGA2011, с одной стороны, очень хорошо. Желающие провести апгрейд с Sandy Bridge-E, если таковые найдутся, смогут сделать это без дополнительных затрат, достаточно лишь обновить UEFI материнских плат. С другой стороны, вместе с анонсом Ivy Bridge-E чипмейкер не предложил новой системной логики, поэтом, единственным чипсетом для платформы LGA2011 остается Intel X79 Express, а также его «брат-близнец» для серверов и рабочих станций Intel С600. Для начала, вспомним структурную схему платформы LGA2011.
Центральное место занимает микросхема системной логики PCH — Platform Communication Hub. Встроенный в процессор северный мост содержит четырехканальный контроллер ОЗУ и контроллер PCI Express, обеспечивающий работу 40 линий PCI-E 3.0, а также интерфейс DMI, который используется для связи процессора и чипсета. Микросхема системной логики отвечает за работу 14 портов USB 2.0, двух каналов SATA 6 Гбит/с, четырех SATA 3 Гбит/с и восьми линий PCI Express 2.0. Кроме того, чипсет содержит встроенный сетевой контроллер МАС-уровня Gigabit Ethernet и совместим с аудиокодеками Intel HD Audio.
Таким образом, в сравнении со старшим чипсетом Intel 8-й серии спецификации X79 Express выглядят следующим образом:
| Модель | Z87 | X79 Express |
| Процессорный разъем | LGA1150 | LGA2011 |
| Поддержка процессоров серии K | + | + |
| Поддержка CrossFireX/SLI | + | + |
| Конфигурация PCI-Express 3.0 | x16 x8+x8 8+x4+x4 |
x16+x16+x8 x16+x8+x8+x8 x16+x8+x8+x4+x4 |
| Количество линий PCI-Express 2.0 | 8 | 8 |
| Возможность разгона видеоядра | + | – |
| Порты USB | 14 (6х USB3.0, 8x USB2.0) | 14х USB2.0 |
| Serial ATA | 6x SATA 6Gb/s | 2x SATA 6Gb/s 4x SATA 3Gb/s |
| AHCI | + | + |
| RAID 0/1/5/10 | + | + |
| Smart Response | + | – |
Отсутствие поддержки USB 3.0 и всего два порта SATA 6 Гбит/с выдает солидный возраст Intel X79 Express. К счастью, недостаток интерфейсов можно исправить установкой дополнительных контроллеров. Единственно значимое преимущество платформы LGA2011 над LGA1150 — поддержка до 40 линий PCI-E 3.0. Это дает возможность строить конфигурации из нескольких графических карт без падения производительности.
Intel Core i7-4960X. Режимы работы и разгонный потенциал
В нашу тестовую лабораторию был предоставлен инженерный семпл Intel Core i7-4960X, лишенный какого-либо комплекта поставки. Набор аксессуаров розничных версий не намного богаче, так как система охлаждения в комплекте с процессором не поставляется. Внешне Ivy Bridge-E и Sandy Bridge-E неотличимы, их полупроводниковые кристаллы скрываются под металлическими крышками теплораспределителей.
C обратной стороны располагаются 2011 позолоченных контактных площадок и ряд вспомогательных компонентов, по которым можно идентифицировать новейшие шестиядерные процессоры.
Штатная тактовая частота Intel Core i7-4960X составляет 3600 МГц, но, благодаря работе Turbo Boost большую часть времени процессор функционирует на 3700 МГц, а при работе приложений, не имеющих многопоточной оптимизации, новичок автоматически разгоняется до 3900–4000 МГц.
Напряжение на процессорных ядрах варьирует от 1,04 В при тяжелой вычислительной нагрузке до 1,096 В при работе однопоточных приложений в режиме Turbo Boost. Гибкое управление параметрами энергопотребления позволяет Core i7-4960X вписываться в тепловой пакет не более 130 Вт. Благодаря действию технологии Enhanced Intel SpeedStep (EIST) напряжение и частота вычислительных ядер понижаются в простое, тем самым снижая нагрев и расход электроэнергии.
Но все преимущества в виде отличной энергоэффективности Ivy Bridge-E проявляются только при работе на штатных частотах. Для успешного разгона шестиядерный процессор, выполненный по 22-нм техпроцессу, требует увеличения напряжения, которое неизбежно ведет к существенному росту энергопотребления. Как вы помните, Sandy Bridge-E при использовании мощного воздушного охлаждения разгонялись до частот 4400–4600 МГц после увеличения Vcore до 1,4–1,45 В. Обновленные ядра более чувствительны к электропитанию, так как длительная эксплуатация при повышенном напряжении может привести к деградации частотного потенциала и даже выходу процессора из строя. В итоге, при использовании кулера Thermalright Silver Arrow Core i7-4960X разогнался до 4600 МГц при напряжении 1,35 В.
Заметим, что температура наиболее горячего ядра во время стресс-теста доходила до 93°С, и это для Ivy Bridge-E является штатным режимом работы, поскольку пропуск тактов начинается по достижении 95°С. Нельзя не отметить довольно высокую тактовую частоту ОЗУ, которая для комплекта Kingston KHX24C11X3K4/16X составила 2400 МГц при таймингах 11-13-13-30-2Т в соответствии с профилем Х.М.Р. Таким образом, результаты разгона можно считать вполне приемлемыми, поскольку сдерживающим фактором выступила недостаточная эффективность кулера, а при использовании хорошей системы охлаждения можно достичь больших частот.