Intel Core i7 и X58 – первое знакомство

Используя стратегию «Тик-так», компания Intel начала каждые два года вводить новую микроархитектуру, а каждый промежуточный год – усовершенствовать предыдущую. Так было с Conroe, когда два года назад вышли первые Core 2 Duo на 65-нм ядрах, и так закончилось с Penryn, на основе которой были выпущены процессоры с использованием техпроцесса 45 нм. Теперь очередная архитектура, известная как Nehalem, даст жизнь новым CPU в рамках тех же 45-нм, но, как и положено, уже с некоторыми улучшениями. Не раз обозреватели, да и сами пользователи вспоминали процессор Pentium III на ядрах Coppermine/Tualatin, когда им приходилось, так или иначе, сталкиваться решениями на базе архитектуры NetBurst, т.е. с Pentium 4, первые представители которой вышли еще в 2000 году. На заре своего появления, последние не отличались особой производительностью по сравнению со своими предшественниками, но имели значительно более высокий частотный потенциал. И если Pentium III, основанный на архитектуре P6, остановился на отметке 1,4 ГГц, то после некоторых архитектурных усовершенствований одноядерные CPU на базе NetBurst достигли почти трехкратного превосходства –3,8 ГГц, при этом уровень TDP равнялся 115 Вт (максимальная частота двуядерных CPU составляла 3,73 ГГц, а TDP – 130 Вт), против 32,2 Вт у процессоров прошлого поколения. Естественно, воздушные мегагерцы и высокое энергопотребление были далеки от высокого показателя производительности на ватт, да и конкурент в лице AMD Athlon 64 не давал покоя. Первой ласточкой возврата к истокам стали мобильные процессоры Pentium M на ядре Banias и Dothan, которые вобрали лучшее от NetBurst и P6 и представляли собой практически усовершенствованные Pentium III. Позже были выпущены мобильные процессоры Core Solo (одноядерный) и Core Duo (двухъядерный) на базе Yonah, с которых началась операция по ребрендингу, запущенная компанией Intel в январе 2006 года. Следующее поколение настольных и мобильных процессоров после Core получило название Core 2 (микроархитектура Core), которое полностью заменило торговую марку Pentium. С этого момента компания Intel заявила о своей стратегии «Тик-так», следую которой, она собирается каждые два года вводить новую микроархитектуру, а каждый промежуточный год – усовершенствовать предыдущую.Начав с двухъядерных CPU на базе 65-нм Conroe и четырехядерных Kentsfield, компания через год перешла к 45-нм Wolfdale и Yorkfield из семейства Penryn. Следуя плану Intel, в рамках техпроцесса 45 нм наступило время представлять новую микроархитектуру, известную всем как Nehalem и принесшую очередные новшества для платформы Intel. Архитектуру Nehalem мы уже рассматривали в нашем предыдущем материале, и теперь нам осталось поближе познакомиться с решениями под новую платформу. Процессор Intel Core i7 Процессоры семейства Nehalem, как и полагается первопроходцам новой платформы, будут представлены на рынке высокоуровневыми четырехъядерными решениями на базе ядра Bloomfield, а уже через год пополнятся доступными моделями, которые займут место прежних Core 2 Duo.Новые CPU, получившие название Core i7, изготовляются по технологическим нормам 45 нм с применением high-k диэлектрика и металлического затвора транзисторов, но в отличие от своих предшественников все четыре ядра расположены на одном кристалле. Если помните, Core 2 Quad состоит из двух ядер Core 2 Duo, объединенных в одном корпусе. Кроме того, процессоры Nehalem содержат кэш-память третьего уровня объемом 8 МБ, встроенный трехканальный контроллер памяти DDR3 и контроллер шины Quick Path Interconnect (QPI), которые потребовали значительное увеличение контактов – до 1366, из-за чего размеры CPU нового поколения стали больше и по форме он уже напоминает прямоугольник, а не квадрат как у Core 2. Естественно, ни о какой совместимости разъемов речи не идет.Кстати, в название Core i7 отражено поколение процессоров, использующих архитектуру P6. Всего на данный момент доступно три модели новых CPU: Core i7-965 Extreme Edition, Core i7-940 и Core i7-920. Главное отличие между ними заключается в рабочей частоте ядер и шины QPI, которая пришла на смену «старушке» FSB, аналогично технологии HyperTransport от AMD. Естественно, экстремальная версия ориентирована на энтузиастов и оверклокеров, имеет более высокую частоту и разблокированный на повышение множитель. Также для Core i7-965 Extreme Edition характерно большее количество множителей для памяти, частота которой формируется путем их умножения на частоту тактового генератора (опорной частоты шины QPI или QPI bclk), равную в номинале 133 МГц. Частоты ядер, шины QPI и кэша L3 также формируются путем умножения определенных коэффициентов на опорную частоту. Если же разгонять процессор методом поднятия QPI bclk, то частоты всех блоков и памяти поднимутся в зависимости от их множителей. Обычные Intel Core i7 будут уже не столь дружелюбны к оверклокерам, но, возможно, со временем данную проблему все-таки решат. Еще одним новшеством семейства Nehalem стало использование технологии Hyper-Threading (или Simultaneous Multithreading – SMT, технология «одновременной мультипоточности»), от которой отказались при переходе на архитектуру Core. Теперь же каждый процессор Core i7 определяется как восемь логических ядер, что может существенно повысить быстродействие оптимизированных под многопоточность приложений. Несмотря на перенос части северного моста в CPU, уровень TDP не превышает 130 Вт, что даже ниже чем у 45-нм Intel Core 2 Extreme QX9770 на недавно вышедшем степпинге C0. Связано это как с монолитностью кристалла, так и с меньшим объемом кэша – у QX9770 он составляет 12 МБ, тогда как Core i7 довольствуется кэш-памятью общим объемом в 9 МБ. Но даже с таким уровнем TDP, системы охлаждения для новых процессоров немного выросли в размерах, а монтажные отверстия в материнских платах не совпадают с креплениями от кулеров под Socket LGA775. Учитывая, что сейчас процессоры в большинстве случаев поставляются в коробочном исполнении, то вряд ли стоит переживать на этот счет. Для разгона, конечно, придется подыскать кулер поэффективнее или крепление для старой, но мощной системы охлаждения. Все основные характеристики процессоров Core i7 занесены в таблицу, представленную ниже.К нам на тестирование попал инженерный семпл процессора Intel Core i7-965 Extreme Edition на степпинге C0, который также пойдет для массовых CPU. Утилита CPU-Z без проблем определила процессор, единственное, что напряжение питания равнялось 1,16 В, хотя, в BIOS было выставлено именно 1,2 В.Также стоит обратить внимание на значение Bus Speed – оно показывает частоту тактового генератора, так же, как и в процессорах AMD. Шина QPI работает на частоте 3,2 ГГц, что соответствует пропускной способности в 6,4 ГТ/с. Для процессоров Core i7-940 и Core i7-920 это значение будет равно 2,4 ГГц. Чипсет Intel X58 Express Intel DX58SO Учитывая, что процессоры семейства Nehalem более не поддерживают шину FSB, для их продвижения был выпущен высокоуровневый чипсет Intel X58 Express, который является пока единственным, способным работать с новыми CPU. Несмотря на свою простоту и стоимость, решения на базе X58 будут отнюдь не дешевыми. Добавим сюда возможность аппаратной (за счет установки моста nForce 200) или программной (после получения у NVIDIA SLI-сертификата) поддержки технологии SLI, вдобавок к CrossFire, и универсальные платы по стоимости достигнут небывалых высот.В качестве решения на чипсете Intel X58 мы рассмотрим плату от Intel – DX58SO, известную еще как Smackover. Процессорный гигант, начиная с материнских плат D975XBX/XBX2, стал выпускать продукты, более-менее пригодные для энтузиастов и оверклокеров. В этот раз компания оправдала наши надежды, но, учитывая сырость платформы, кое-какие недостатки Intel DX58SO все же имеет. Плата выполнена в сине-черной гамме, что смотрится весьма эффектно. Благодаря перенесенному в процессор контроллеру памяти, отпала необходимость устанавливать слоты DIMM в привычном для них месте, чем и воспользовались инженеры компании. Как и на некоторых решениях для процессоров AMD, разъемы памяти расположены вдоль верхней части платы – сразу над гнездом CPU, по аналогии с забытым форм-фактором BTX. Количество слотов DIMM на DX58SO ограничено четырьмя штуками из шести возможных и материнская плата от Intel поддерживает лишь 16 ГБ памяти стандарта DDR3, вместо 24.Северный мост производители вправе теперь располагать как угодно, так как к памяти он уже никакого отношения не имеет, и в рассмотренной плате он установлен на бывшем месте слотов RAM. Подобное размещение компонентов позволяет уменьшить расстояние проводников и повысить эффективность охлаждения памяти и чипсета. Процессорный разъем LGA1366 по конструкции напоминает Socket LGA775, но теперь он стал большего размера и прямоугольной формы. Было также изменено расстояние между монтажными отверстиями для установки процессорного кулера до 80 мм (в LGA775 – 72 мм).Из-за большого количества контактов, по краям Socket LGA1366 усилен болтами, которые прижимают с обратной стороны backplate, предотвращающую изгиб платы после установки кулера. В связи с этой пластиной производители массивных систем охлаждения теперь комплектуют свои супер-кулеры обычными и тонкими backplate. Кроме того, пара пластин, предотвращающих изгиб платы, установлено под северным мостом.Подсистема питания процессора съехала теперь на привычное для северного моста место – подобное расположение силовой обвязки мы еще не встречали, во всяком случае, на десктопных решениях. Подсистема питания выполнена по шестифазной схеме с использованием твердотельных конденсаторов и специальных дросселей, при этом силовые транзисторы накрыты обычными алюминиевыми радиаторами.Разъем стандарта EPS12V для подключения дополнительного питания по 8-жильному кабелю перекочевал к передней части платы, исключив тем самым какие-либо преграды для потока воздуха к задней стенке корпуса, где обычно располагается 120-мм вытяжной вентилятор. Кроме того, возле слотов PCI-E имеется разъем питания типа Molex для подачи дополнительного напряжения на графические интерфейсы. Еще один разъем для дополнительного питания «прожорливых» видеокарт находится снизу платы, с самого края, но выполнен уже в виде разъема SATA Power. Отметим наличие в комплекте поставки специальной рамки и 40-мм вентилятора для установки на радиатор северного моста, который по размерам не сильно отличается от радиаторов на платах Intel DX48BT2 и DX38BT. Южный мост, ICH10R, довольствуется небольшим игольчатым радиатором.Для подключения плат расширения, на DX58SO предусмотрено два разъема PCI-E x16, поддерживающие PCI Express 2.0, один PCI-E x4, два PCI-E x1 и один обычный PCI. Из коммуникационных возможностей имеется шесть каналов SATA II с возможностью организации RAID-массивов 1, 5, и 10, а также два eSATA на задней панели. На последней также размещены шесть портов USB (еще четыре на плате), по одному FireWire и RJ45, шесть аудиоразъемов (кодек Realtek ALC889) и оптический S/PDIF.BIOS Обычно BIOS Setup материнских плат производства Intel оставляет желать лучшего, даже если продукт рассчитан на энтузиастов. Но как оказалось, количество настраиваемых параметров у DX58SO на очень высоком уровне. Возможно, платы других производителей имеют большее количество, но пока мы с ними не успели познакомиться. Итак, в разделе Main доступна информация о версии BIOS, процессоре, памяти и шины QPI, управление технологией Hyper-Threading. Тут же выбирается время и дата, а также количество активных ядер процессора (все, 1 или 2).В разделе Performance сразу отображается текущие настройки процессора, памяти, пропускной способности QPI, различных напряжений и настройки, которые будут применены после активации режима Turbo Mode.В меню Processor Overrides собраны настройки процессора, отвечающие за напряжение питания CPU, коэффициенты умножения при нормальном режиме и при активировании режима Turbo Mode (Intel Turbo Boost Technology). Этот режим, благодаря специальному контроллеру Power Control Unit (PCU), интегрированному в ядро процессора, позволяет автоматически изменяет тактовую частоту одного или нескольких ядер, чтобы ускорить выполнение однопоточных или параллельных приложений без повышения энергопотребления системы. Есть также возможность в Processor Overrides выбрать максимальный уровень TDP и силу тока, при которых сможет работать Turbo Boost. Эти же параметры отвечают за возможность разгона процессора. Данные параметры без проблем изменялись с установленным процессором Intel Core i7-965 Extreme Edition, но проверить наличие этих настроек с обычным Core i7 нам не удалось.В разделе Memory Configuration находятся настройки таймингов памяти, как основных, так и второстепенных. Также имеется возможность выбрать коэффициент умножения памяти и напряжения питания. Естественно, выше уровня 1,65 В поднимать напряжение не рекомендуется (максимальное значение 1,85 В) из-за возникающей нагрузки на контроллер памяти.Настройки шины QPI находятся в меню Bus Overrides. Так, здесь можно задать напряжения питания шины QPI и северного моста, пропускную способность шины, или проще говоря, ее коэффициент умножения. Кроме того, в данном разделе имеются настройки шины PCI-E и обычной PCI.Управление технологиями энергосбережения сосредоточено в разделе Power.Разгон Для разгона системы и тестов на базе новой платформы была собрана следующая конфигурация: Процессор: Intel Core i7-965 Extreme Edition Материнская плата: Intel DX58SO Кулер: Thermalright Ultra120 Extreme Память: Quimonda IMSH1GU03A1f1C-10F (3x1 ГБ, DDR3-1066, CL7, тайминги 7-7-7-20) Видеокарта: ASUS EAH4870X2 TOP/HTDI/2G Жесткий диск: Intel X25-M SATA SSD 80GB Привод: Mashita DVD-RAM UJ870QJ USB Блок питания: FSP Everest Pro 1250 В качестве системы охлаждения процессора использовался кулер Thermalright Ultra 120 Extreme, который зарекомендовал себя одним из лучших для поддержания приемлемого теплового режима CPU при разгоне. Кулер изначально попал к нам с креплением под новую платформу и с собственным вентилятором – до недавнего времени, компания Thermalright предлагала свои системы без вентиляторов.Так как процессор обладает разблокированным множителем, то разгон было решено начать именно с повышения последнего. Каких-либо проблем с этим не возникло и мы с легкостью установили коэффициент умножения, равный х29, что дало в итоге 3,86 ГГц. Правда, для стабильной работы пришлось поднять напряжение питания до 1,4 В. Разгон хоть небольшой, но для первого знакомства с новой платформой вполне достаточный.Память при разгоне, естественно, функционировала на своей родной частоте – 533 (1066 DDR) МГц. Утилита CPU-Z также определила такой параметр, как NB Frequency – это частота контроллера памяти и L3-кэша. В настройках BIOS Setup на материнской плате Intel DX58SO за это отвечает параметр UCLK Multiplier, который должен быть примерно в два раза выше коэффициента умножения памяти (в нашем случае он равнялся x20 против х8).Надо заметить, что при разгоне, допустим, процессора Intel Core i7-940 с памятью DDR3-1066 методом поднятия опорной частоты, все множители (шины QPI, памяти и L3-кэша), кроме процессорного, необходимо по возможности снижать, чтобы итоговые значение не выходили за рамки стандартных. Например, при увеличении частоты тактового генератора до 166 МГц, частота шины QPI будет равна 3000 ГГц, памяти – 1333 МГц, контроллера памяти и L3-кэша – 3320 МГц. В таком случае, необходимо будет снизить коэффициент умножения памяти до х6, что даст итоговые 1000 МГц, L3-кэша – до 12, чтобы частота была в два раза выше чем у памяти. Можно будет попробовать установить на пару (или четыре) пунктов выше, но тогда, возможно, снизится стабильность подсистемы памяти. С шиной QPI дела обстоят несколько иначе – выставить множитель ниже 18 (итоговая пропускная способность 4,8 GT/s при QPI bclk, равном 133 МГц) на данный момент не выйдет, во всяком случае, на плате Intel DX58SO. Но по некоторой информации, все коэффициенты, кроме процессорного для обычных процессоров Core i7, будут разблокированы (минимальное значение х2). Естественно, при разгоне необходимо будет поднимать напряжения на процессоре (не выше 1,55 В), шине QPI (максимум 1,315 В) и памяти, если она будет также разгоняться, но не более 1,65 В. Кроме того, необходимо будет в настройках Turbo Mode повышать уровень TDP и силу тока, проходящего через процессор, иначе разгон упрется в защиту CPU. Также не стоит забывать, что в BIOS Setup материнских плат от различных производителей параметры могут иметь другое обозначение, а всевозможные множители представлять собой эффективные или реальные значения. Например, множитель шины QPI может выбираться из значений пропускной способности – 4,8 GT/s, 5,866 GT/s и 6,4 GT/s, а может из частот 4800 MHz, 5866 MHz или 6400 MHz. Также возможен вариант выбора из коэффициентов умножения – 36, 44 и 48. Аналогичная ситуация может быть с памятью и с остальными параметрами. Результаты тестирования Реальные приложенияСинтетические приложенияИгровые приложенияМы намерено не будем комментировать результаты тестирования, так как фактически получилось сравнение между разогнанным процессором и обычной моделью. Да и провести масштабное сравнение различных платформ в короткие сроки просто не реально, тем более что на тестирование был выделен SSD-накопитель, который уже в тестировании других CPU попросту бы не участвовал. Отметим неплохой рост производительности при разгоне Intel Core i7, который в процентном выражении в некоторых приложениях соизмерим с увеличением частоты при разгоне. Когда пройдет ажиотаж после представления новой платформы, мы обязательно проведем сравнительное тестирование между новыми процессорами и присутствующими на рынке Core 2. Выводы Что можно сказать про новые процессоры Intel Core i7 на базе Bloomfield? Мы с вами находимся на пороге, может и не революции, но уж точно нового этапа развития процессоров. Архитектура Nehalem является очередной ступенькой в многоядерности, причем эту ступеньку снова покоряет именно Intel, задавая технологическую «моду». Конечно, на данный момент при небольшой оптимизации многих прикладных программ под многопоточность, реальный прирост производительности от нового поколения процессоров получат лишь люди, работающие с профессиональным ПО. Обычный пользователь вряд ли что-то выиграет при переходе на новую платформу. Однако переломный момент настал, а значит, подтянутся и разработчики ПО, которые постепенно будут совершенствовать свои приложения. Ведь в свое время аналогичная ситуация была с приходом двухъядерных CPU, а теперь без них и даже уже без четырехъядерных процессоров не обойтись. Новая платформа также порадует любителей покопаться в «железе», причем, на этот раз потребуется весь профессионализм, который только есть у пользователя. Да и разгон Core i7 не для новичка. Множество новых настроек различных шин, коэффициентов умножения, питания – тут неопытный человек и растеряться может. С одной стороны это минус, с другой – оверклокинг снова возвращается в русло энтузиастов, ведь благодаря усилиям многих производителей современных разгон некоторых компонентов упростился настолько, что даже домохозяйка сможет разобраться при желании в этом. Теперь же разгоном будут заниматься настоящие профессионалы, ну а любителей в следующем году ждет бюджетная платформа LGA1160.