Розширене тестування процесора Intel Core i7-920 з архітектурою Nehalem

Після досить тривалого успіху архітектури Core, компанія Intel не довго відпочивала на лаврах. Втримуючи пальму першості, інженери Intel вирішили провести «серйозну роботу над помилками» і випустити на сьогодні революційний продукт. У компанії Intel вже було визнано, що багатоядерність більш корисна, ніж частота одиночного ядра. А «вузьким місцем існуючих багатоядерних процесорів на основі Core є шина обміну даними (Quad Pumped Bus) між парами ядер у процесорах. Через конструктивну особливість чотирьохядерних процесорів пари ядер не могли безпосередньо між собою спілкуватися, і це призводило до значного зниження швидкодії. Для рішення даної проблеми потрібен був новий підхід до створення багатоядерності, необхідно було спроектувати зовсім нову основу для майбутнього покоління процесорів, яка була б позбавлена існуючих недоліків і змогла б охопити одразу всі три ринки збуту процесорів (настільний, мобільний і серверний).

У листопаді 2008 року була анонсована нова процесорна архітектура Nehalem. У якості її основи було взяте ядро Core, у якому були змінені деякі функціональні блоки. Зміни торкнулися таких блоків, як декодери простих і складних команд (технологія Macrofusion (x32/x64) дозволяє виконувати до п'яти команд як єдину інструкцію), оптимізована робота блоку Loop Stream Detector (блок оптимізації циклів), поліпшена робота механізму Stack Buffer (блок пророкування переходів), збільшився об'єму буферів, призначених для технології багатопоточності SMT (Reorder Buffer/Reservation Station).

Тепер розглянемо основні нововведення:

• Модульність

Модульна структура процесора дозволяє змінювати параметри процесорів, включаючи в нього, при необхідності, ті або інші блоки. При цьому основна структура процесора залишається незмінною.

• Шина QPI

Нова шина QPI (Quick Path Interconnects) буде використовуватися для обміну інформацією між ядрами процесора. Передача даних здійснюється по двох з'єднаннях шириною 20 біт, 16 з яких призначені для передачі даних. Пропускна здатність даного каналу дорівнює 25,6 ГБ у секунду. Це вдвічі більше пропускної здатності шини Quad Pumped Bus (12,8 ГБ\сек), використаної для процесорів Core.

• Вбудований контролер пам'яті

Контролер пам'яті працює з пам'яттю DDR3 і може працювати в одно-, двох- і трьохканальних режимах доступу. Завдяки розташуванню контролера пам'яті в процесорі, пропускна здатність пам'яті при роботі у 3-канальному режимі досягає значення пропускної здатності шини QPI.

• Технологія Hyper-Threading (Simultaneous Multi-Threading)

У новому поколінні процесорів знову буде присутня технологія Hyper-Threading (емулювання декількох логічних ядер одним фізичним для більш повного завантаження блоків).

За рахунок збільшення загальної кількості ядер можливий відчутний приріст швидкодії при використанні даної технології. Щоправда, необхідно помітити, що в цей момент дуже мало додатків (крім спеціалізованого ПЗ), здатних ефективно використати хоча б існуючі чотири ядра. Можна припустити, що застосування Hyper-Threading буде приносити більш вагомі результати у найближчому майбутньому.

• Нові інструкції (набір SSE4.2)

Набір SSE4.2 містить сім нових інструкцій із загальною назвою Application Targeted Accelerators. П'ять інструкцій мають загальне призначення і можуть бути використані для прискорення роботи алгоритмів синтаксичного аналізу XML-файлів. Дві інструкції CRC32 (акумулює контрольну суму CRC32c) і POPCNT (підраховує число ненульових біт у джерелі) можуть застосовуватися в різних прикладних додатках.

• Керування енергоспоживанням

Для керування енергоспоживанням тепер виділений спеціальний блок PCU (Power Control Unit), що відповідає за поточну частоту і напругу кожного з ядер, залежно від навантаження.

Для більш ефективного зниження тепловиділення блок PCU здатний повністю відключати неактивні ядра. Регулювання частоти і напруги окремо для кожного ядра відбувається за результатами аналізу температури та споживання струму. Контролери пам'яті і шини QPI також можуть переводитися в стан зниженого енергоспоживання, коли всі ядра знаходяться у не завантаженому роботою стані.

• Технологія Turbo Boost

Технологія Turbo Boost так само керує частотами ядра, але вона застосовується для підвищення частоти і збільшення продуктивності. Зміна частоти здійснюється шляхом зміни множника, що може бути збільшений на одиницю вище штатного. Turbo Boost активується тільки в тих випадках, коли рівень завантаження ядер дозволяє підвищити частоту деяких з них, не виходити за межі максимального рівня тепловиділення. За роботу даної технології повністю відповідає апаратна частина центрального процесора і не потрібно ніякої додаткової підтримки.

Перейдемо до специфікації Intel Core i7-920:

Все цены на Intel Core i7-920

Нова упаковка процесорів сімейства Core i7 повторює дизайн попередніх моделей, адже змінилися тільки її розміри. Незважаючи на те, що компанія Intel планує найближчим часом випускати недорогі набори системної логіки, на упаковці відзначена оптимізація процесора для роботи тільки з чіпсетом Intel X58.

На торці упаковки виробник вказав основні риси процесорів сімейства Core i7 - процесори містять 4 ядра, забезпечуються 3-річною обмеженою гарантією та мають технології Hyper-Threading і Smart Cache.

На одній зі сторін коробки присутня наклейка, на якій є ключові характеристики процесора, його серійний номер і дата виробництва. Інформація дублюється відповідними штрих-кодами.

Невелике віконце у верхній частині коробки дозволяє побачити маркування процесора, не порушуючи цілісності упаковки.

Всередині коробки знаходяться буклет з інструкцією і трирічною гарантією, процесорний кулер і сам «винуватець» даного огляду - процесор Intel Core i7-920.

На перший погляд конструкція штатної системи охолодження не мала особливих змін. Змінилися тільки розміри вентилятора - тепер він з крильчаткою розміром 90мм, замість 80мм, що використовувалися раніше.

Збільшення площі ядра процесорів Core i7 (263 мм² проти 2х107 мм² в Core 2), також і тепловиділення, обумовило невелику модернізацію звичної конструкції радіатора для більш ефективного тепловідведення.

Як і раніше використовується мідна серцевина з алюмінієвими ребрами, але кожне його ребро тепер розділяється не на два, а на три пелюстки для збільшення ефективної площі радіатора. Система кріплення кулера до материнської плати не набула змін.

Процесор Intel Core i7-920 виглядає трохи більше свого попередника, адже в нього під теплорозподілювачем  тепер знаходиться ще і частина чіпсету.

Кількість контактів збільшилося з 775 до 1366 в основному завдяки вбудованому контролеру пам'яті.

На теплорозподілювачі Intel Core i7-920 вказується технічна інформація про процесор:

• назва моделі процесора i7-920;
• номер sSpec SLBCH;
• назва країни-виробника - Коста-Ріка;
• тактова частота процесора 2,66 ГГц;
• об'єм кеш-пам'яті третього рівня 8 МБ;
• тактова частота шини QPI 4,8 GT/s (2х2,4 ГГц);
• вимоги сумісності PCG (Platform Compatibility Guide) 08;
• Batch-код процесора 3835А568.

Процесор підтримує ряд фірмових технологій:

• Enhanced Halt State (C1E) відключає деякі блоки процесора під час його бездіяльності, тим самим зменшуючи енергоспоживання і тепловиділення;
• Enhanced Intel Speedstep Technology дозволяє зменшувати напругу живлення і тактову частоту під час низького навантаження на процесор;
• Execute Disable Bit - підтримка програмно-апаратного механізму захисту від переповнення буфера, механізму, який використовують більшість шкідливих програм-вірусів для завдання збитків або проникнення в систему;
• Intel Thermal Monitor 2 - спостереження за температурою процесора та у випадку його перегріву введення комплексу заходів, таких як пропуск тактових імпульсів, зниження тактової частоти і робочої напруги, що запобігають виходу системи з ладу;
• Intel Virtualization Technology дає можливість віртуальним машинам одержувати доступ до апаратних ресурсів;
• Hyper-Threading Technology - кожне з чотирьох ядер процесора Intel Core i7 підтримує одночасне виконання двох програмних потоків;
• Intel Turbo Boost Technology – дозволяє збільшувати множник процесора залежно від навантаження, фактично являє собою функцію динамічного розгону.

Утиліта CPU-Z версії 1.49 коректно відображає основні характеристики процесора Intel Core i7-920, а також властивості оновленої підсистеми пам'яті.

Зверніть увагу, що тепер і у процесорів Intel, як і раніше в рішеннях AMD, з'явився вбудований північний міст (контролер пам'яті), проте він працює на тій же частоті, що і весь процесор.

Тестування

Для тестування використана материнська плата GIGABYTE GA-EX58-DS4 на основі чіпсета Intel X58 Express.