Intel Sandy Bridge – nové procesory v teste

Privítajte Sandy Bridge

Na obrázku vyššie, Sandy Bridge vo svojej štvorjadrovej podobe pre socket LGA1155 (socket H). Táto vec je s plochou 214mm² menšia ako Bloomfield (Core i7 900 pre LGA1366 – 263mm²) aj ako Lynnfield (Core i7/i5 pre LGA1156 – 296mm²) a pri tom má viac tranzistorov – Intel uvádza okolo 991 miliónov. To sa už podobá skôr na šesťjadrové monštrum Westmere, kde je 1,17 miliardy tranzistorov.

Dôvodom takto vysokého počtu je integrácia. Okrem štvorice x86 jadier s L1 dátovými a inštrukčnými cache, plus L2 cache je totiž na jednom kuse kremíka integrovaný aj dvojkanálový pamäťový radič, L3 cache od veľkosti 8MiB, PCIexpress radič, grafické jadro, a iné, vstupno-výstupné obvody. Čipsetu potom ostáva už iba funkcia na obhospodárenie S-ATA a USB portov, s pár prídavnými PCIexpress linkami.

Pomerne veľkú časť plochy čipu tvorí grafické jadro, to je po prvý krát už integrované priamo pri ostatných prvkoch, a nie na samostatnom die ako u predchádzajúcej generácie. Okrem grafiky však obsahuje aj iné prvky – ako napríklad samostatný engine pre kódovanie videa (popri časti pre akceleráciu dekódovania). Viac o tom v samostatnej kapitole.

S takouto hustou integráciou funkčných prvkov prichádza aj ďalší dôležitý problém – ako všetko spolu poprepájať? Mať súčasti na jednej kôpke, pekne blízko seba je určite fajn vec, teoreticky sa tým zabezpečí veľmi nízka odozva pri komunikácii. Aby to fungovalo, je nutné nejaké vhodné elektrické spojenie. Predchádzajúci typ spojenia fungoval dobre pre dvoj, štvor až šesťjadrové čipy, ale už sa menej hodí pre takýto typ procesora s mnohými funkčnými prvkami.
Zo serverových osemjadier Nehalem EX prichádza do Sandy Bridge zbernica Ring-Bus. Táto prepája jadrá, grafiku,  System Agent Controller aj L3 cache. Výhodou takéhoto „kruhu“ je možnosť jednoduchšieho pridávania či uberania jadier, ale aj podstatne jednoduchšia realizácia v rámci návrhu.

LLC – teda L3 cache (Last Level Chache) je podelená na 2MiB veľké časti. Jednak je to kvôli možnosti jednoducho znížiť jej celkovú veľkosť (Core i5 s 6MiB) ale tiež pre zvýšenie priepustnosti. Tá potom záleží od počtu jadier, resp. aktivovaných buniek. Intel uvádza pre štvorjadrový procesor vnútornú priepustnosť 384GB/s, pre dvojjadrový polovicu – 192GB/s. Dôležité je vedieť, že „northbridge“, teda časť procesora s L3 cache, beží na rozdiel od predošlých architektúr na rovnakom takte ako samotné jadrá. Aj to zabezpečuje podstatne vyšší výkon a nižšie latencie.

Keď už hovoríme o frekvenciách. Jadrá, ring bus aj L3 cache bežia na jednej spoločnej frekvencii (variabilnej), druhú osobitnú frekvenciu v čipe má grafické jadro (variabilná) a tretia frekvencia je pre System Agent Controller. Ten má frekvenciu nemennú, rovnako ako napätie (zmení sa len dvíhaním taktu zbernice BCLK pri pretaktovaní).

System Agent Controller je spoločný názov pre pamäťový radič, PCU (Power Control Unit), PCIexpress radič, DMI zbernicu a obvody pre video rozhranie.

PCIexpress radič má podobne ako u Lynnfieldu 16 liniek triedy 2.0. Tie sa využívajú na pripojenie diskrétnej grafickej karty, v prípade potreby sa dajú rozdeliť na polovicu pre režim x8 + x8 liniek, napríklad na efektívnejšie zapojenie AMD CrossFire či nVidia SLI.

Pamäťový radič oficiálne má podporu DDR3 pamätí len do 1333MHz, nastaviť sa však celkom pohodlne dajú aj vyššie takty. Podmienkou je doska s čipsetom P67. Ak toto splníte a vaše pamäte to zvládnu, môžete si nastaviť 1600MHz, 1866MHz, 2133MHz alebo až 2400MHz. Pri testovaní na základnej doske Asus P8P67 Deluxe s pamäťami A-DATA Gaming 2x2GB 2200MHz fungovala frekvencia 2133MHz vynikajúco. Vďaka podpore XMP profilu nebolo treba nič špeciálne meniť, pamäte sa prepli na vysoký takt „na prvý šup“. Treba si ale zvyknúť na iné čísla, kvôli pamäťovému radiču je to práve vyššie spomínaných 1866MHz a 2133MHz, a nie nejaké okrúhlejšie na aké sme zvyknutí. Stále však pretrváva obmedzenie, resp. odporúčanie na maximálne napätie 1,65V pre pamäte. Ak sa nastaví vyššia hodnota, hrozí riziko poškodenia procesora.

PCU, teda Power Control Unit, poznáme už od čias prvých Nehalem procesorov. Jedná sa asi o milión tranzistorov, ktoré spolu tvoria programovateľný mikrokontrolér. Ten má za úlohu merať  teplotu a prúdy z rôznych častí čipu, a na základe týchto informácií potom dynamicky riadiť napätie a frekvenciu procesora. Dokáže napríklad takmer úplne odpojiť od napájania časť nevyužívaných jadier, a ostatným navýšiť frekvenciu aj nad rámec štandardného taktu – tzv. power gating a Turbo Boost. Hlavnou zmenou oproti predošlým verziám je jeden fakt – PCU v Sandy Bridge ráta s tepelnou kapacitou chladiča. Predpokladá sa, že teplota pri záťaži nestúpne okamžite (tak je nastavený PCU u Nehalem procesorov), ale postupne. Vďaka tomuto je možné dočasne (po dobu do 25 sekúnd) zvýšiť frekvencie nad rámec TDP. Okrem jadier procesora sa však u Sandy Bridge môže cez Turbo Boost navýšiť aj takt grafického jadra. Podľa typu záťaže sa môže potom pretaktovať buď procesor, alebo grafika. Viac o Turbo Boost 2.0 ste si mohli prečítať už v dávnejšom článku: Intel Turbo Boost druhej generácie – ešte lepší, ešte zložitejší

Pre zaťaženie štyroch jadier platí navýšenie taktu o jeden stupeň, teda +100MHz. pre zaťaženie dvoch jadier je to +200MHz až +300MHz a pre jedno jadro až +400MHz. Úsporné verzie dokážu pretaktovať s ešte vyššími rozdielmy, keďže ich základný takt je nižší. Napríklad Core i5 2400T s taktom 2,3GHz pri vyťažení jedného jadra toto pretaktuje až na 3,3GHz (+1000MHz).