В начале июня компания Intel официально представила новое семейство процессоров Haswell, которые должны заменить предыдущее поколение CPU для настольных компьютеров IvyBridge. В общей сложности в линейке Intel появится тринадцать новых процессоров Haswell, к которым добавятся еще и мобильные процессоры. В их числе и топовый процессор IntelCore i7-4770K, пришедший на смену модели Core i7-3770K.
Выход новых процессоров Haswell сопровождается появлением нового чипсета для их установки. По сравнению с предшествующими процессорами IvyBridge, в новых CPU техпроцесс не изменился, зато были существенно доработаны вычислительные ядра, кэш и графическое ядро. Обо всех нововведениях и особенностях новейших процессоров Intel Вы узнаете из этой статьи.
Выпускать на рынок следующее поколение процессоров с новой архитектурой всегда не просто, однако в данном случае в компании Intel решили не отказываться полностью от старой архитектуры SandyBridge. По сути, новая архитектура Haswell является лишь эволюционным развитием предыдущей архитектуры IvyBridge, которая, в свою очередь, была просто улучшенным вариантом архитектуры SandyBridge. Впрочем, сразу нужно отметить, что в этот раз изменения и усовершенствования куда более существенные, чем при переходе от процессоров SandyBridge к IvyBridge.
Эти изменения, в частности, коснулись вычислительных ядер, кэша, графического процессора, контроллера памяти, наборов команд и энергосбережения. Хотя, в целом, IntelCore на базе микроархитектуры Haswell обладают схожими с процессорами Core предыдущего поколения характеристиками, тем не менее, разница между ними кроется в деталях – рабочей частоте, типе графического ядра, кэше и других аспектах.
Если говорить о появлении в недалеком прошлом процессоров IvyBridge, то в сравнении с SandyBridge, существенных изменений в архитектуру CPU тогда внесено не было. Просто произошел переход на новый 22 нм техпроцесс. В этот же раз техпроцесс не изменился, зато была оптимизирована и усовершенствована архитектура процессоров Intel. Стоит отметить, что новое семейство процессоров Haswell во многом ориентировано на мобильный сектор, ведь объемы продаж ноутбуков, планшетных компьютеров и других портативных устройств неуклонно растут.
Специалисты компании Intel просто не могли оставить этот факт без внимания, поэтому архитектура Haswell во многом проектировалась с оглядкой на применение в мобильном сегменте. Например, важным моментом при разработке нового поколения процессоров Intel стало снижение потребляемой мощности и обеспечение высокой энергоэффективности, что является особенно актуальным именно для мобильных компьютеров.
Процессоры семейства Haswell приобрели новый процессорный разъем – Socket 1150. Для пользователей это не самый приятный факт, поскольку это означает, что совместимость с предыдущими сокетами 1156/1155 теряется. Соответственно, модернизировать свою настольную систему простой заменой процессора уже не получится – процессоры Haswell нельзя использовать на старых материнских платах с чипсетами Z77 или P67, они механически не совместимы.
Изменения архитектуры
Перечислять все изменения и мелкие доработки в процессорах Intel, наверное, особого смысла не имеет. Можно отметить ряд ключевых аспектов. По сравнению с предшествующей архитектурой IvyBridge был доработан блок предсказания ветвлений, оптимизирована передняя часть конвейера процессора, увеличились размеры буферов для лучшего перераспределения нагрузок и количество исполнительных блоков (с шести до восьми). Процессоры семейства Haswell получили увеличенные буферы во всех областях, причем здесь были внесены определенные изменения в архитектуру, чтобы неиспользуемый буфер не приводил к пустым тратам энергии и чтобы он всегда заполнялся актуальными данными.
В самом процессорном ядре увеличилось число портов функциональных устройств: если в архитектуре IvyBridgeнасчитывалось шесть таких портов (три вычислительных и три для работы с памятью), то в ядре новых CPU количество портов функциональных устройств было увеличено до восьми. Через эти порты отправляются на исполнение в функциональные устройства процессора микрооперации, причем ядро Haswell поддерживает исполнение 60 подобных микроопераций, в то время как у IvyBridge это число составляло 54. Это означает, что процессоры Haswell способны выполнять за один такт большее число операций, то есть увеличивается их производительность.
Еще одно заметное улучшение в архитектуре Haswell – это повышение пропускной способности кэша. Хотя объем кэшей для инструкций и данных L1 по-прежнему составляет по 32Kбайт с 8-канальным ассоциативным режимом, однако в сравнении с IvyBridge была увеличена пропускная способность чтения и записи – с 32 байт за такт до 64 байт за такт для чтения и с 16 байт/такт до 32 байт для записи. Объем кэша L2 остался на уровне 256 Кбайт, но его пропускная способность увеличилась до 64 байт/такт. Увеличилась и пропускная способность кэша последнего уровня, в том числе за счет введения новых выделенных конвейеров.
Можно констатировать, что вследствие повышения пропускной способности всех кэшей (L1, L2, L3) доступ к данным в процессорах Haswell ускорился. Нововведением стало появление технологии TSX и так называемой транзакционной памяти (TransactionalMemory). Благодаря этому доступ к памяти выполняется без блокировки, что обеспечивает быструю обработку данных с загрузкой в кэш первого уровня.
Архитектура Haswell получила новый набор инструкций AdvancedVectorExtensions 2 (AVX2), являющийся расширением более старого набора AVX. С появлением AVX2 в процессорах Haswell стали доступны 256-битные операции для целочисленных векторов и операций, что, в принципе, должно обеспечить удвоение выполняемых операций с плавающей запятой за один такт работы. Соответственно, в приложениях, оптимизированных под набор инструкций AVX2, можно ожидать существенного роста производительности.
Также в процессорах Haswell реализован набор инструкций FMA3, служащих для проведения операций совмещенного умножения-сложения, и набор команд BMI, предназначенных для различных манипуляций с битами и ускорения таких операций, как шифрование или сетевые протоколы.
Что касается контроллера памяти и интерфейса PCI Express, то здесь никаких существенных изменений не произошло. В новых процессорах Intel, также как и в CPU поколения IvyBridge, используется интерфейс PCI Express версии 3.0 и память стандарта DDR3-1333/1600 с максимальной пропускной способностью в двухканальном режиме до 25,6 Гбайт/с. Для обеспечения связи между процессором Haswell и новым чипсетом Z87 предусмотрен интерфейс DMI 2.0 x4.
Графическое ядро
Ключевые изменения произошли в графическом ядре. Нужно отметить, что в этом компоненте процессоры AMD до этого момента выглядели предпочтительнее, несмотря на то, что процессоры Core на ядре IvyBridge превосходили их по общей производительности. Все дело в том, что в процессорах AMD последнего поколения используется достаточно мощное видеоядро, которое позволяет им обходить аналогичные продукты от Intel в играх и мультимедийных задачах. Очевидно, что в компании Intel учли этот недостаток и серьезно подошли к переработке графического ядра.
Интересно, что в рамках микроархитектуры Haswell, существует три варианта графического ядра поколенияIntel HD Graphics 4 IGP под аббревиатурами GT1, GT2 и GT3. Их структура фактически одинакова, однако они имеют разное количество вычислительных блоков.
Самое производительное графическое ядро GT3 (HD Graphics 5000 / 5100 / 5200) достанется вариантам процессора для ноутбуков и портативных компьютеров. Это ядро будет иметь 40 вычислительных блоков. Далее по производительности следует графическое ядро IntelHD Graphics 4600, 4400 и 4200, оно же GT2, которое будет реализовано в процессорах Haswellдля стационарных систем. Ядро GT2 имеет 20 вычислительных блоков. Наконец, наиболее медленное графическое ядро GT1 обладает только 10 вычислительными блоками и, возможно, оно появится в бюджетных процессорах Pentium и Celeron.
Если все же остановиться на самом мощном графическом ядре GT3, то можно отметить, что, помимо 40 вычислительных блоков, оно имеет четыре текстурных процессора и удвоенное количество блоков растеризации и пиксельных операций. Для увеличения производительности нового видеочипа были внесены изменения в его архитектуру. В частности, графический конвейер получил улучшенный командный процессор, который дополнен планировщиком ресурсов, готовящим данные для работы командного процессора. Внесенные усовершенствования позволяют не только увеличить производительность графического ядра, но и разгрузить центральный процессор, сократив нагрузку на него при выполнении мультимедийных задач, тем самым, снижая энергопотребление.
Для работы с памятью в процессорах Haswell используется новая технология InstantAccess, позволяющая драйверу графического чипа устанавливать указатель на положение определенного участка в области памяти GPU, к которой центральному процессору требуется напрямую получить доступ. Таким образом, центральный процессор может работать с этой областью памяти графического процессора напрямую, а после выполнения необходимых действий он возвращает эту область памяти в распоряжение GPU.Такая технология обеспечивает отсутствие лишних задержек при работе центрального процессора и встроенного графического ядра с общей памятью.
Проектируя новое графическое ядро, специалисты компании Intel реализовали поддержкуDirectX11.1и OpenCL 1.2. Благодаря большему количеству исполнительных блоков технология IntelQuickSyncVideoTechnology теперь работает быстрее. То же самое относится и к процессам кодирования и декодирования видео. Новый видеочип способен одновременно декодировать сразу несколько видеопотоков в формате 1080p, а также обеспечить показ видеороликов 2160p без пропусков кадров и искажений.
Касательно воспроизведения видео, в графическом ядре процессоров Haswell появился специальный блок под названием VideoQualityEngine, призванный обеспечить улучшение качества картинки. В его обязанности входит шумоподавление, коррекция тона кожи, корректировка цветов, адаптивное изменение контраста, стабилизация изображения, расширенная гамма и преобразование частоты кадров. В частности, используемая здесь технология стабилизации изображения позволяет графическому ядру процессора Haswell несколько улучшить качество видео, снятогона камеру трясущимися руками, без использования штатива. В свою очередь, функция расширенной гаммы предоставляет возможность получения более четкой и детальной видео картинки.
Еще стоит отметить возможность одновременного подключения нескольких мониторов с созданием единого рабочего пространства. В зависимости от интерфейсов материнской платы к ней можно подключать до трех мониторов. Причем поддержка стандарта DisplayPort 1.2 позволяет связать эти мониторы в цепочку. В видеоядре процессоров Haswell реализована поддержка очень интересного режима коллажа, в котором пользователь может соединить четыре дисплея для получения одного большого монитора и показа видео картинки в формате QuadFull HD.
В целом, можно утверждать, что графическое ядро действительно подверглось серьезной доработке, и новая платформа Haswell получила в этом отношении серьезные преимущества в сравнении с интегрированным графическим ядром IvyBridge. Благодаря этому необходимость в использовании бюджетных дискретных графических процессоров практически отпадает, поскольку встроенное графическое ядро процессора Haswell и так способно отлично справляться с воспроизведением видео, играми или подключением нескольких дисплеев. В то же время компания Intel разрешает пользователям задействовать интегрированное графическое ядро одновременно с дискретной видеокартой, например, high-end класса, в слоте PCIex16.
Энергопотребление
Другой ключевой аспект новых процессоров Haswell – это снижение энергопотребления. Для решения этой непростой задачи в CPU был оптимизирован технологический процесс с целью снизить ток утечки и уменьшить потребляемую транзисторами мощность. Кроме того, сам процессор был разделен на несколько отдельных областей, в которых энергопотребление и тактовая частота регулируются отдельно. К таким зонам, например, относятся каждое отдельное процессорное ядро, видеочип, системный агент, кэш L3.
Благодаря этому решению можно более гибко регулировать энергопотребление в каждом отдельном блоке и в случае необходимости отключать неиспользуемые части того или иного блока. Пока от отдельного блока процессора не требуется максимальная производительность можно снижать его частоту, тем самым, уменьшая энергопотребления. Одним словом, в кристалле теперь можно отключать буквально все, что не задействуется пользователем.
По словам представителей компании Intel, им удалось снизить энергопотребление процессоров Haswell на 40 процентов по сравнению с предшествующей архитектурой. Это положительным образом скажется, в первую очередь, на времени автономной работы мобильных компьютеров, для которых энергопотребление процессора является очень важным фактором.
Были усовершенствованы и существующие режимы энергопотребления. В частности, если в процессорах платформы IvyBridge для перехода из рабочего состояния в режим ожидания требовалось около секунды, то для процессоров Haswell это время занимает несколько миллисекунд. Специальный режим S0ix ActiveIdle также позволяет снизить потребление энергии в режиме бездействия.
Уже объявлены первые результаты продаж новых процессоров Haswell, которые пока не слишком обнадеживают – спрос на новую платформу остается на низком уровне. Впрочем, это нормальная ситуация, ведь в данный момент цены на новые модели процессоров Intel завышены и только спустя определенный промежуток времени они начнут стабилизироваться. Соответственно, на текущий момент процессоры Haswell не могут похвастаться выгодным для массового пользователя соотношением цены и производительности. На рынке комплектующих для компьютеров, по-прежнему пользуются повышенным спросом процессоры IvyBridge, AMD FX и Phenom II, которые и сейчас весьма успешно справляются с любыми задачами и приложениями.
Прирост же производительности, обеспечиваемый новыми процессорами Haswell, пока не соответствует потраченным на покупку материнской платы и CPU средствам. Однако проблема низкого спроса возникает всегда, когда речь идет о выпуске нового поколения процессоров Intel. Должно пройти некоторое время, прежде чем продажи новинок вырастут и цены начнут снижаться, что обеспечит более высокий спрос на новую платформу.
Пока же можно лишь констатировать, что процессоры Haswell становятся самыми производительными на рынке. Они обеспечивают пользователю гибкие возможности по разгону через базовую частоту, мощное графическое ядро и отличный набор функций. У компании Intel получился хороший эволюционный продукт, который в данный момент времени сможет заинтересовать тех пользователей, кто подумывает не о модернизации своего компьютера, а о покупке новой производительной системы.
Источник: Electronics-review.ru (при перепечатке активная ссылка на источник ОБЯЗАТЕЛЬНА)