Мобильные процессоры Core второго поколения

В январе 2011 года состоялся официальный анонс нового поколения процессоров Intel, предназначенных для компьютерных систем различного уровня — от многопроцессорных серверов до ультратонких ноутбуков. В отличие от предыдущего анонса, состоявшегося чуть более года назад, в данном случае применена новая микроархитектура Sandy Bridge на базе прежнего технологического процесса с нормами 32 нм. Как ни странно, процессоры получили прежние наименования и слегка видоизмененную схему маркировки: сохранилось разделение на пять продуктовых линеек (Core i7, Core i5, Core i3, Pentium, Celeron), а номер модели теперь состоит не из трех, а из четырех цифр, к которым добавлена одна или две буквы. Как это принято у Intel, вместе с процессорами анонсированы совместимые с ними новые чипсеты серии 60, которые содержат необходимые контроллеры и отвечают за поддержку внутренних и внешних периферийных устройств — карт расширения (кроме видеокарт), жестких дисков, аудио- и сетевых кодеков, USB- и eSATA-устройств.

Процессоры Intel Core второго поколения будут активно применяться и в мобильных компьютерах различного уровня. Исключение составят нетбуки, для которых по-прежнему предлагается специальная энергоэффективная платформа Atom. Кодовое название новой мобильной платформы — Huron River, она состоит из мобильного процессора архитектуры Sandy Bridge с двумя или четырьмя ядрами и чипсета серии HM (для потребительских ноутбуков) или QM/QS (для корпоративных ноутбуков и рабочих станций). В нашей справочной статье мы коротко познакомим вас с особенностями новой мобильной платформы и ее компонентов, предоставим таблицу характеристик процессоров, поступающих в продажу в составе ноутбуков в начале 2011 года, а также расскажем, чего ожидать от нового графического ядра Intel.

Микроархитектура Sandy Bridge

Корпорация Intel начала публично рассказывать о микроархитектуре процессоров следующего поколения еще за полгода до официального анонса, поэтому ничего нового на этот раз мы не узнали. Не вдаваясь в серьезные технические подробности, мы кратко перечислим те значимые нововведения, которые позволяют говорить о существенном, на 20—40%, увеличении эффективности работы вычислительных ядер нового процессора по сравнению с предшественником, процессором микроархитектуры Nehalem:

1) новый кэш декодированных микроопераций, дополняющий стандартный кэш инструкций x86;
2) полностью переработанный блок предсказания ветвлений, дополненный детектором программных циклов;
3) увеличенные буферы данных и новый блок физических регистров;
4) новые 256-битные инструкции AVX.

Была полностью переработана компоновка процессора, введены новые механизмы взаимодействия его компонентов. Теперь отдельные вычислительные ядра (изначально кристалл нового процессора содержит четыре ядра, но два из них могут отключаться) со своими кэшами 1-го и 2-го уровня подключены к 256-битной кольцевой шине, работающей на той же частоте, что и ядро процессора. К этой же шине подключены блоки общего кэша 3-го уровня (количество блоков зависит от модели процессора), компоненты системной логики (названные на этот раз системным агентом) и новое графическое ядро. Как видим, Intel удалось встроить графику непосредственно в один кристалл с вычислительными ядрами и даже подключить ее к общему системному кэшу — серьезная лепта в повышение общей производительности встроенной графики, лишенной, как и прежде, локальной видеопамяти.

Как и раньше, Intel уделяет пристальное внимание адаптивному управлению производительностью процессора. Многие нововведения в микроархитектуре позволяют чаще отключать основные функциональные блоки, что дает некоторый выигрыш в усредненном энергопотреблении. Кроме того, был доработан и алгоритм автоматического разгона процессора, получивший название Turbo Boost 2.0. Теперь процессор не просто повышает свою частоту до заданного предела — он учитывает свое предыдущее состояние и способен «выработать» запас по тепловыделению, появившийся в результате менее интенсивной работы в прошлом. Поскольку системы охлаждения имеют существенную инертность и не способны реагировать на мгновенные перепады энергопотребления, процессор может кратковременно поднимать свою частоту на более высокий, чем раньше, уровень без риска перегреть другие компоненты ноутбука.

Компоненты системной логики также расположены на кристалле процессора. Как и раньше, имеется контроллер PCI Express 2.0 x16 для подключения дискретных видеокарт, поддерживающий разделение линий на две группы по 8 (для реализации SLI и CrossFire). Быстродействие интерфейса DMI, предназначенного для подключения к чипсету, в очередной раз увеличено. Контроллер памяти поддерживает DDR3 объемом до 8 ГБ, с подключением к одному или двум 64-битным каналам.

Но главное отличие новых процессоров Intel, имеющее ключевое значение для мобильных компьютеров, — это новое графическое ядро Intel HD Graphics 3000.

HD Graphics 3000

Как известно, с точки зрения 3D встроенная графика чипсетов Intel была откровенно слабой и не позволяла запускать многие 3D-игры даже при низких настройках. С появлением мобильных процессоров Intel Core графика переместилась в один корпус с процессором, однако использование прежней архитектуры и подключения через внешнюю шину не позволили добиться существенно лучших результатов в 3D. В итоге подавляющее большинство ноутбуков для домашнего использования по-прежнему оснащается дискретной видеокартой, которая 1) увеличивает стоимость и 2) потребляет лишнюю энергию. Попытки решить вторую проблему за счет применения переключаемой или гибридной графики в принципе не решают первую. Понятно, что нужна нормальная встроенная графика, обеспечивающая производительность на уровне дискретных видеокарт младшего класса.

Именно такой встроенной графикой и оснащаются процессоры Intel нового поколения. Архитектура графического ядра была переработана, и помимо существенного (как минимум двукратного) повышения эффективности работы вычислительных блоков (их 12, как и в ядре предыдущего поколения) радикально улучшена производительность при кодировании и декодировании видео. Да, Intel реализовала (причем, судя по первым тестам, очень успешно) мощный блок аппаратного ускорения сжатия видео, но опять не обеспечила поддержку DirectX 11.

Поскольку графическое ядро расположено внутри самого процессора, оно, во-первых, имеет непосредственный доступ и к кэшу, и к контроллеру памяти, а во-вторых, потребляет меньше энергии и способно разгоняться и притормаживать в зависимости от текущего энергопотребления процессора.

Что же касается производительности в 3D, то результаты первых тестов демонстрируют самую радужную картину, несмотря на наличие серьезных проблем совместимости в драйверах. Прежняя встроенная графика Intel HD Graphics проигрывает в 2—4 раза, то же самое касается встроенной графики платформы AMD (речь пока не идет о процессорах серии Fusion). В некоторых играх новая встроенная графика Intel способна потягаться на равных с дискретными видеокартами GeForce 310M и Radeon HD 5470. Понятно, что и NVIDIA, и AMD вскоре представят новые видеокарты начального уровня, причем такие, чтобы гарантированно перекрывать встроенную графику Intel хотя бы в 2 раза. Тем не менее можно говорить о достижении нового уровня производительности.

Чипсеты

Специально для нового поколения процессоров компания Intel создала новые чипсеты, реальных нововведений в которых, впрочем, крайне мало. Состав микросхемы PCH практически не изменился, разве что был изъят ненужный в мобильном компьютере интерфейс PCI. Основные изменения по сравнению с серией HM50/QM50 следующие:

1) увеличена пропускная способность шины DMI — до 20 Гбит/с;
2) удвоена пропускная способность шины PCI Express (ранее поддерживался только режим 2,5 Гбит/с). Напомним, подключения видеокарты это не касается;
3) контроллер Serial ATA поддерживает режим 6 Гбит/с (хотя соответствующих мобильных винчестеров пока в продаже нет).

К сожалению, мы так и не дождались появления интерфейса USB 3.0 в чипсетах Intel, что странно, ибо именно эта компания внесла основной вклад в его разработку.

Линейка новых мобильных чипсетов на текущий момент состоит из четырех моделей. Самая массовая из них — HM65, которая будет применяться в большинстве бюджетных и домашних ноутбуков. Чипсет HM67 отличается только по двум пунктам — имеет поддержку RAID и 14 портов USB. Его, скорее всего, будут устанавливать в ноутбуки с отсеками для двух винчестеров, в других моделях это нецелесообразно. Чипсет QM67 ориентирован на бизнес-ноутбуки, в нем реализованы фирменные технологии Intel для виртуализации, обеспечения безопасности и удаленного администрирования. Чипсет QS67 имеет пониженное на 15% энергопотребление, а значит, его можно будет встретить в портативных бизнес-ноутбуках.

Модельный ряд процессоров Core II

По традиции компания Intel сначала выпускает на рынок топовые процессоры, а потом, по мере сворачивания производства платформы предыдущего поколения, представляет более доступные, но менее производительные процессоры для бюджетных ноутбуков. На момент анонса платформы Huron River на сайте Intel содержится информация только о первом десятке процессоров серии Sandy Bridge, причем для половины из них указано, что поставки начнутся не ранее февраля 2011 года. Понятно, что сначала на новую платформу будут переведены топовые домашние и профессиональные ноутбуки, в которых будут устанавливаться 4-ядерные процессоры стоимостью выше $500. Далее придет очередь дорогостоящих портативных и ультратонких ноутбуков имиджевого класса, потом — среднего класса и лишь затем, ближе к середине года, мы можем ожидать перехода на новую платформу ноутбуков начального уровня.

Как и прежде, линейка процессоров Intel состоит из топовых 4-ядерных процессоров Core i7, топовых 2-ядерных процессоров Core i7 с улучшенными характеристиками, средних 2-ядерных процессоров Core i5. Все эти процессоры имеют полный функционал (Turbo Boost 2.0, HyperThreading, виртуализация) и отличаются тактовыми частотами и объемом общего кэша. Заметим, что, в отличие от предыдущих процессоров Core i7, встроенная графика имеется у всех процессоров без исключения. Помимо процессоров со стандартными параметрами анонсированы процессоры с пониженным тепловыделением (25 Вт) и процессоры с низким тепловыделением (17 Вт), у которых понижена частота как вычислительных ядер, так и графического ядра. Такие процессоры будут применяться в тонких ноутбуках, в которых невозможно обеспечить отвод большого количества тепла от работающего процессора.

(Заметим, что схема маркировки полностью совпадает с таковой для старых процессоров, только перед модельным номером добавлена цифра «2»).

Пока Intel официально не анонсировала новые процессоры из линейки Core i3, но уже известно, что они, как и раньше, не будут поддерживать технологию Turbo Boost. Процессоры серии Pentium, очевидно, будут лишены поддержки HyperThreading, а у Celeron будет обрезан кэш. Ходят слухи, что в младших процессорах может быть применена урезанная видеокарта HD Graphics 2000, с производительностью вдвое более низкой, чем у стандартной HD Graphics 3000. В принципе, это логичный шаг, учитывая, что такие процессоры ориентированы на бюджетные офисные ноутбуки.

Сопоставив параметры новых и старых процессоров Core, мы можем сделать следующие выводы. Во-первых, тактовые частоты 4-ядерных процессоров заметно подросли. Неудивительно, что по данным первых тестов новые ноутбуки легко опережают старые, причем с заметным отрывом, превышающим зачастую 100%. Во-вторых, возросли частоты и низковольтных процессоров. Что касается массовых 2-ядерных процессоров Core i5 и Core i3, то их частоты остались на прежнем уровне (2,1—2,5 ГГц), но планка Turbo-частоты у Core i5 заметно увеличена, что должно обеспечить значительную прибавку скорости в требовательных приложениях.

Выводы

Корпорация Intel сделала очередной шаг вперед, обновив микроархитектуру и разработав новые 3D-ускоритель и ускоритель обработки видео. Радует, что этот шаг оказался своевременным, в соответствии с заранее известными планами, а значит, и производители, и пользователи имели возможность по-своему подготовиться к появлению платформы Huron River.

Как и прежде, новая платформа поднимает планку производительности, сохраняя энергопотребление и стоимость на прежнем уровне. Это значит, что от ее внедрения выиграют прежде всего профессиональные пользователи, задействующие компьютер для выполнения ресурсоемких задач, а также домашние пользователи, увлеченные обработкой видео и, в меньшей степени, 3D-играми. Средний класс ноутбуков в первое время новой платформой охвачен не будет, а ее приход в бюджетную сферу ожидается нескоро — в лучшем случае через год. (Впрочем, для офисных задач вполне хватает возможностей платформы Intel 2008 года, а также дешевой платформы AMD). В том, что платформа Huron River встретит полную поддержку производителей и пользователей, можно не сомневаться: те, кто ценит высокую производительность и готов за это платить, найдут много преимуществ в переходе на новую платформу.

Главный конкурент пока не готов вступить в борьбу на том поле, куда приходит платформа Huron River. Похоже, AMD поставила себе цель сначала закрепиться в секторе нетбуков и малобюджетных машин, а уж потом браться за средний и топовый класс. Скорее всего, это связано с тем, что с платформой Atom конкурировать достаточно легко — низкая производительность не позволяет ей охватывать нишу недорогих компактных ноутбуков для виртуальных развлечений. Конкурировать же с платформой Huron River будет достаточно тяжело, если только AMD не применит свой извечный козырь — доступную цену.