Intel Turbo Boost druhej generácie – ešte lepší, ešte zložitejší

Sandy Bridge procesory budú mať celkom nový Turbo Boost. Zavedie sa „nabíjanie“ podľa predchádzajúcej aktivity. Ako bude fungovať?

Turbo Boost dnes

Nie je to ani tak veľmi dávno, čo začali AMD aj Intel vyrábať prvé dvojjadrové procesory. Do tej doby sa výkon zvyšoval iba dosahovaním vyššej frekvencie, narazilo sa však na problém zvaný spotreba. Intel so svojimi Pentium 4 s Netburst architektúrou produkoval hotové „piecky“, ani AMD v tom tiež nie je celkom nevinne (spomeňme si napríklad na high-end Athlon FX-57 s TDP 104W). Musela sa vymyslieť iná cesta ďalšieho vývoja. Voľba padla na paralelizmus, teda viac jadier.

Tu však prichádza aj prvý kompromis – výrobca sa musel „vtesnať“ do určitej, ešte rozumnej, hodnoty TDP s dvojnásobným počtom jadier. Aby sa toto dalo zrealizovať, musela klesnúť frekvencia a napájacie napätie. Viacjadrový procesor má teda síce schopnosť spracovania viacerých programových vlákien zároveň, no daňou za tento bonus je nižšia frekvencia, a teda aj nižší výkon pre aplikácie ktorým je veľa jadier zbytočných. Tento stav sa s modernými čipmi preniesol aj do éry štvorjadier. Zákazník je tak postavený pred sebaspytovanie, či potrebuje viac pomalých jadier, alebo menej rýchlejších.

Situácia by sa dala ilustrovať nasledovne:

V jednojadrovom čipe sa v celom rozsahu TDP realizuje len jediné jadro, u dual-core sa už musia pomestiť jadrá dve, obdobne u štvorice jadier.

Intel však v roku 2008 prišiel s vynikajúcim nápadom. Až by sme sa mohli čudovať, prečo to niekoho nenapadlo oveľa skôr. Ak máme čip so štyrmi jadrami a aplikácia práve vyťažuje iba jedno z nich, ostatné tri „sedia“ na nízkej frekvencii, netečie nimi záťažový prúd a do celkovej spotreby prispievajú len malou mierou (s použitím techniky power-gatingu, teda takmer úplného odstavenia od napájania, je príspevok naozaj veľmi malý). Vtedy je aktuálne TDP celého čipu hlboko pod maximálnou hranicou. Prečo to teda nevyužiť?

Technológia Turbo Boost, prvý krát predstavená u procesorov Core i7 900 (Bloomfield – architektúra Nehalem), využíva takýto stav a ak to dovoľujú aj ostatné prevádzkové parametre (teplota, spotreba, prúd), aktuálne vyťažené jadrá pretaktuje. A pretaktuje ich do tej miery, aby nebolo prekročené TDP. Navonok sa teda nič neporušuje, procesor je stále štvorjadrový, so svojou garantovanou spotrebou, no užívateľ získa hodnotné plus – vyšší jednovláknový výkon u viacjadrového procesora. Kompromis počet jadier verzus vyššia frekvencia je zrazu elegantne odstránený.

Prvá generácia TurboBoost u Core i7 900 nie je moc agresívna a pretaktuje procesor len o pár násobičov smerom nahor. Nárast výkonu je možno okolo tých 4% až 5% v priemere, čo nie je nijak oslňujúce. Bonusom je fakt, že ak to chladenie zvláda, čip sa vie o jeden násobič  (+133MHz) pretaktovať aj pri vyťažení všetkých jadier.
Druhá revízia u Core i7 a Core i5 procesorov do scoketu LGA1156 už má Turbo Boost podstatne agresívnejší – automatické pretaktovanie vie zvýšiť takt až o 5 stupňov smerom nahor, čo je + 666MHz! Ostáva samozrejme aj výhoda pretaktovania všetkých jadier o 1 až 2 stupne, ale taktiež len v prípade dobrých podmienok. Pri pohľade na tabuľku testov s Turbom a bez neho je možné nájsť výsledky, ktoré majú niekedy až o 20% lepšie čísla. A to už je niečo zaujímavejšie. Vtedy sa dá povedať, že rýchle jednojadrá či dvojjadrá stratili svoj zmysel – plne ich nahradia viacjadrové procesory s technológiou TurboBoost. Samozrejme, ak na to máte. Ak áno, rýchle dvojjadrá vás už nezaujímajú.

Svoje automatické pretaktovanie predstavila pred nedávnom aj spoločnosť AMD – u Phenom II X6 sa vedia pretaktovať  tri, dve alebo jedno jadro o 400MHz resp. 500Mhz, podľa modelu procesora. Nie je to však tak zložito prepracovaná funkcia ako má Intel, ktorý na podporu Turbo Boost vyčlenil v čipe asi 1 milión tranzistorov navyše pre PCU (Power Control Unit) jednotku. AMD u Phenom II X6 zavádza jednoduchší prístup – jadrá sa pretaktujú vždy, bez ohľadu na vhodnejšie či menej vhodné prevádzkové vlastnosti. A ako sa aj v našom teste potvrdilo, celkom to funguje. Spotreba pri vyťažení  šiestich jadier a spotreba pri vyťažení troch jadier v automaticky pretaktovanom stave sú totožné. Limity procesora sa teda neprekročili:

Spotreba celej PC zostavy s procesorom Phenom II X6 1055T- pri trojici zaťažených jadier ešte zaúraduje TurboCore a pretaktuje ich na 3,3GHz, pri štyroch, piatich a šiestich vyťažených jadrách už frekvencia ostáva na 2,8GHz. Spotreba nikdy neprekročí 200W.

Toto všetko je pekné a dobré, no Intel má už vymyslenú druhú generáciu Turbo Boost. A tá vyzerá ešte komplikovanejšie.
(AMD takisto bude pokračovať v pridávaní technológie automatického pretaktovania, no o tom ako bude vyzerať sa veľa zatiaľ nehovorí).