Выход процессоров на базе новой архитектуры, будь то AMD или Intel, - это всегда грандиозное событие! И мимо него мы пройти не можем. В начале июня 2013 года Intel наконец-то представила общественности «камни» на базе архитектуры Haswell.
Как всегда, во время знакомства с новой архитектурой процессоров Intel мы обращаемся к закону Гордона Мура и концепции «тик-так». Не обойдем стороной и Haswell.
Согласно концепции «тик-так», Intel сначала выпускает процессор на новом техпроцессе, но старой архитектуры («тик»), а затем, наоборот, выпускает процессор на базе все того же техпроцесса, но с новой архитектурой («так»). Вырисовывается следующая цепочка: 32-нанометровые «камни» архитектуры Westmere - «тик-процессоры»; 32-нанометровые Sandy Bridge - «так-процессоры»; 22-нанометровые Ivy Bridge - опять «тик-процессоры»; наконец, 22-нанометровые Haswell - «так-процессоры».
Согласно закону Мура, количество транзисторов, размещаемых на кристалле CPU, удваивается каждые 24 месяца. Позже в Intel сделали небольшую поправку и уменьшили сроке двух лет до полутора. Итак, кристалл Sandy Bridge имеет в своем распоряжении 995 миллионов транзисторов. В свою очередь Ivy Bridge при полезной площади 160 мм2 имеет 1400 миллионов кремниевых затворов. Наконец, Haswell имеет площадь кристалла 177 мм2 и 1600 миллионов транзисторов!
Итак, согласно концепции «тик-так», все Haswell выполнены на базе 22-нанометрового технологического процесса. Технология травления кремния - та же (логично, ведь по большому счету именно для этого в Intel и разрабатывают «тик-процессоры»). Это трехмерные транзисторы Tri-Gate.
Никуда не делись встроенные контроллер памяти DDR3 и 16 линий PCI Express 3.0. Новые Haswell поддерживают до 32 Гбайт ОЗУ. Увеличилось число множителей памяти: от DDR3-1333 до DDR3-3200. Линии PCI Express традиционно могут делиться как пополам, так и согласно схеме х4+х4+х4+х4.
Других архитектурных изменений относительно Ivy Bridge, что удивительно, не так много. А посему большая часть элементов «плюща» перекочевала в Haswell. Однако на некоторые нововведения, направленные на увеличение быстродействия процессоров, стоит обратить внимание.
Во-первых, Haswell получил несколько новых исполнительных устройств и два порта исполнения с переходами и с сохранением адресов. На порты «повесили» дополнительные блоки работы с целочисленными инструкциями. В итоге кристалл получил сразу четыре целочисленных ALU, а сама архитектура стала более гибкой в работе с FMA-инструкциями. В теории подобное решение должно увеличить производительность технологии Hyper-Threading.
Во-вторых, у Haswell реализована поддержка новых инструкций AVX2/FMA3, которая расширяет и без того большой набор 256-битных SIMD-команд. Данные инструкции предназначены в первую очередь для высокопроизводительных вычислений. Однако профит от внедрения AVX2/FMA3 стоит ждать лишь тогда, когда программисты начнут использовать их в своем коде. В таком случае производительность Haswell может быть увеличена на 30-50% в сравнении с Ivy Bridge. А это уже серьезный показатель!
В-третьих, в Haswell улучшено предсказание переходов, которое позволит ускорить загрузку исполнительных портов. Увеличен размер L2 TLB. Также в новых процессорах увеличен буфер внеочередного исполнения, который отвечает за скорость трансляции адресов.
Наконец, в-четвертых, кэш-память первого и второго уровней получила вдвое большую пропускную способность. Только вот задержки при этом остались прежними. Кэш L1 способен выполнять по два 32-байтных чтения и одну 32-байтную запись за такт времени. Кэш L2 способен считывать и записывать один 64 байта данных за такт.
Общий кэш L3 модификации не подвергнулся, как и кольцевая шина в целом.
Не только у нас, но и у наших коллег возникли сомнения, правильно ли называть Haswell «так-процессором», ведь серьезных архитектурных изменений и модификаций нет так много. Отсюда неудивительно, что Haswell имеет такое крошечное преимущество над Ivy Bridge.
Но давай не будем торопить события. Теперь поговорим о самих моделях процессоров, выполненных на базе архитектуры Haswell. На данный момент представлено свыше десяти «камней», относящихся как к категории Core i5, так и к категории Core i7. Все - четырехъядерные, но Core i7, как и положено, имеют поддержку технологии Hyper-Threading. К тому же Core i7 имеют увеличенный до 8 Мбайт кэш третьего уровня. Core i5 приходится довольствоваться 6 Мбайт SRAM L3.
Двухъядерные процессоры Core i3 пока не представлены. Возможно, часть из них будет упаковываться BGA-пайкой.
Второй момент - наличие приставок в названии CPU. Самым быстрым Haswell является Core i7-4770K. Литера «К» в названии говорит о том, что процессор имеет разблокированный множитель. По аналогии с «камнями» архитектуры Sandy Bridge и Ivy Bridge в продаже есть просто Core i7-4770, а также CPU Core i7-4770S/4770T с уменьшенным до 65 Вт уровнем TDP.
С Core i5 ситуация аналогичная. Прибывший к нам в тестовую лабораторию Core i5-4670K функционирует на частоте 3.4 ГГц, но благодаря технологии Turbo Boost 2.0 скорость работы «камня» может быть увеличена до 3.8 ГГц. С учетом того, что процессор имеет разблокированный коэффициент умножения - это не столь важно.
Разговоры про HD Graphics 4600 ходят уже давно. Кодовое название интегрированного GPU - GT2. Графика предлагает 20 исполнительных устройств (на четыре больше, нежели у HD Graphics 4000), а также увеличение производительности блоков фиксированной функциональности, текстурных семплеров и технологии Quick Sync. К тому же HD Graphics 4600 обзавелся новыми версиями API: DirectX 11.1, OpenCL 1.2, OpenGL4.0. HD Graphics 4000 может похвастать поддержкой DirectX 11.0, OpenCL 1.1 и OpenGL 3.3.
По факту HD Graphics 4600 на 20-30% быстрее HD Graphics 4000. Однако встроенное видео Haswell все равно не ровня Radeon HD 7660D/8670D, используемые в APU Trinity/ Richland от AMD.
Стоит отметить, что вскоре на рынке появятся системы (скорее всего, моноблоки и НТРС) на базе процессора Core i7-4770R. Этот «камень» не будет совместим с процессорным гнездом LGA1150, но будет упаковываться на плате при помощи BGA-пайки. Данный Haswell получит графическое ядро GT3e с 40 исполнительными устройствами и кэш-памятью четвертого уровня на основе Embedded DRAM. Также сам Core i7-4770R получит всего 6 Мбайт кэш-памяти третьего уровня.
Важной особенностью процессоров Haswell является наличие интегрированного регулятора напряжения. В каждом «камне» под теплораспределительной крышкой находится до двадцати ячеек размером 2.8 мм2, а в каждой ячейке - до 16 виртуальных фаз. Сила тока может достигать высоких 25 А. С учетом общих 16x20=320 фаз появляется возможность максимально точно дозировать энергию определенных частей процессора. Чуть забегая вперед, отметим, что одновременно с процессором к нам на тест прибыла материнская плата ASUS Z87-DELUXE, которая, как и положено, имеет свои цифровые стабилизаторы напряжения VCore вкупе с шестнадцатью фазами питания. По большому счету теперь процессоры Haswell могут отказаться от подобных услуг. От материнки лишь требуется стабильная подача напряжения в размере 1.8 В.
Думаем, уже вместе с архитектурой Broadwell встроенный контроллер напряжения будет интегрирован непосредственно в кристалл.
Интегрированный преобразователь напряжения повлиял на общий уровень потребления энергии новых процессоров. Так, уровень TDP Core i5-4670K составляет 84 Вт, что на 7 Вт выше, нежели у Core i5-3570K. Однако примечательно, что на коробке, в которой лежали сам процессор и кулер, было написано следующее: «i5-4670К, 3.4 GHz, 6М В Cache, LG1150, 95W». Однако! Максимальная допустимая температура Core i5-4670K не должна превышать отметки 100 градусов по шкале Цельсия.
Второй момент. Скорее всего, именно в связи с интеграцией встроенного регулятора напряжения инженерам Intel пришлось использовать другую «упаковку» - LGA1150. Очевидно, что Haswell несовместим с LGA1155. Поэтому в любом случае придется брать плату на базе новых чипсетов Z87/ H87/ Q87/ B85 Express. Сплошные траты! Подробнее о логике Z87/ H87 Express читай в обзоре материнской платы ASUS Z87- DELUXE.
В рамках статьи мы поговорили о новой архитектуре Haswell и протестировали процессор Core i5-4670K. Однако с учетом того, что тенденции формирования моделей CPU не изменились и Core i7-4770K - тот же четырехъядерник, только с Hyper-Threading, 8 Мбайт кэш-памяти третьего уровня, функционирующий на частоте 3.5 ГГц, можно судить и о нем. Повторимся, ряд десктопных процессоров Intel логичен и понятен. Очевидно, что большим спросом будет пользоваться именно Core i5-4670K, так как по большому счету от Hyper-Threading хотя бы в тех же компьютерных играх толку нет. На номинальную тактовую частоту, уверены, матерый техноманьяк не смотрит - разгон решит все проблемы.
Сравнивая Core i5-4670K с Core i5-3570K, мы видим печальную во многом ситуацию: прирост производительности в х86-приложениях составляет жалкие 5-10%. Думаем, что аналогичная картина будет, если сравнить Core i7-4770K с Core i7-3770K. Да, HD Graphics 4600 в среднем на 20-30% быстрее HD Graphics 4000, но, во-первых, если мы говорим о десктопных процессорах, энтузиастам по большому счету от этого ни тепло, ни холодно. Во-вторых, GT2 все равно уступает решениям от AMD.
А теперь предварительные итоги. Десктопные Haswell - настоящий катализатор всего того, что сейчас происходит в Intel. После ухода Пола Отеллини (Paul S. Otellini) и назначения на пост СЕО Брайана Кржанича (Brian Krzanich) стало ясно, что все силы компании будут брошены на развитие мобильных процессоров. Задачка сложная, с учетом того, какие обороты набрала британская ARM. Так что техноманьякам и энтузиастам придется довольствоваться тем, что есть. Мы, откровенно говоря, расстроены. Однако окончательное впечатление о Haswell должно сложиться после знакомства с ноутбучными «камнями» и предложениями для мобильного сегмента.
Не забываем, что в сегменте х86-вычислений все никак не может навязать нормальной конкуренции по сути единственный противник Intel - AMD. А как известно, конкуренция - двигатель прогресса. Поэтому мы с нетерпением ждем анонса AMD Steamroller.
А пока констатируем тот факт, что обладателям систем на базе Sandy Bridge, Sandy Bridge-E и Ivy Bridge элементарно нет никакого смысла переходить на Haswell. Прирост производительности - мизерный (в случае с шестиядерными Sandy Bridge-E в многопоточных приложениях его нет вовсе). При этом к новому процу потребуется докупить материнку на базе логики Z87/ H87 Express. На момент тестирования процессора самой дешевой платой, если верить ресурсу «Яндекс.Маркет», считалась MSI Н87М-Е33 стоимостью xxx рублей. Прибавляем стоимость «матери» к стоимости процессора. Нетрудно догадаться, что решение посерьезней, которое позволит еще и разогнать Haswell, будет стоить как минимум вдвое дороже. Хорошо, что хоть кулеры с поддержкой LGA1155/ 1156 совместимы с LGA1150. К разгону Haswell, кстати, тоже есть претензии. Но об этом подробнее читайте чуть позже...
© Автор: Сергей Плотников
***