Intel Core i7 - valós platformváltás?

Nehalem mikroarchitektúra

Az új generáció "kialakítását" több külső tényező is befolyásolta. Az egyértelmű, hogy a Core 2 családdal az Intel újra magabiztosan uralta a piacot, míg az AMD csak erőlködött, és a Phenom enyhén szólva nem váltotta be a hozzá fűzött reményeket. A zöldek folyamatos árcsökkentésekkel próbálták szinten tartani az eladásokat, mely ugyan kényszermegoldás, de így egy idő után elég kellemes árcédula társult az első natív négymagos egységek mellé. Habár az összteljesítményt nézve nem volt esélyük a Core 2-k ellen, a gyakran hatalmas árrés elgondolkodtathatta a vásárlókat. Ennek ellenére a kékek uralták az asztali és a mobil szegmenst, azonban akadt egy terület, ahol a siker nem volt teljes, sőt, az AMD még keményen tartotta magát, ez pedig a szerverpiac. A "miértekért" vissza kell haladnunk az időben, egészen a Core 2 megszületéséig.

Az előző oldalon már említettük, hogy a család alapját a Pentium M-es mobil architektúra adta, de az Intel pár sikeres elemet megtartott a NetBurstből, például a Front Side Bust (Quad Pumped Bus). Ezzel nem is volt semmi probléma az asztali- és a mobilprocesszorok esetében, de a szerverekbe gyártott többmagos központi egységek skálázódásában hamarosan súlyos akadályozó tényezővé vált. Ennek értelmében a Nehalem tervezésekor szempont volt az is, hogy a gyártó ott javítson, ahol arra ténylegesen szükség van, tehát a szerverfront egységein. Nem nehéz kitalálni, hogy ehhez első lépésben meg kell szabadulni a hosszú évek óta szolgálatot teljesítő és ezalatt megöregedett rendszerbusztól, de haladjunk szépen sorjában. Nagyon fontos, hogy a Nehalem mikroarchitektúrára épülő processzorok az Intel első natív négymagos modelljei.

A csíkszélesség a Tick-Tock elvnek megfelelően egyelőre maradt 45 nm, azonban szinte minden más megváltozott. A processzormagot innentől fogva két fő részre osztjuk. Core - mag, illetve Uncore - magon kívül elhelyezkedő komponensek. Érdekes jellemző, hogy a két egység eltérő órajeleken működik, sőt, az Uncore területen belül további frekvenciaeltérések vannak. Vizsgáljuk meg tüzetesebben a magon kívül elhelyezkedő elemeket:

Quick Path Interconnect (QPI): Bizony-bizony, a jó öreg Front Side Bus utódját tisztelhetjük személyében. Az Intel az AMD-kben régóta használt HyperTransporthoz hasonlatos, pont-pont összeköttetésen alapuló buszrendszert fejlesztett ki, mely hatalmas sávszélességet biztosít alacsony késleltetés mellett. Mit jelent ez számokban kifejezve? A témát vizsgálva el is jutunk az első differenciához az Extreme és a nem Extreme modellek között. Előbbi esetén a QPI értéke 6,4 GT/s, másképp kifejezve 12,8 GB/s. Mivel azonban a QPI full duplex, azaz kétirányú adatkommunikációt tesz lehetővé egy időben, így ez a szám megduplázódik és 25,6 GB/s-ra módosul. A "hagyományos" típusok esetén a sebesség 4,8 GT/s - 19,2 GB/s. A tulajdonságok sejtetni engedik, hogy a QPI egy modern, ütőképes buszrendszer lehet az Intel kezében, így a jövőben már nem beszélhetünk hátrányról a HyperTransporthoz képest, és ezzel a lépéssel megszűnik a "fék" a szerverprocik táborában is.

Új, háromszintes gyorsítótár-hierarchia: Esetében a Core 2-nél megismert Advanced Smart Cache továbbfejlesztéséről beszélhetünk, azonban fontos jellemző, hogy megjelent a harmadszintű gyorsítótár. Ez az L3 cache a hatalmas egyesített L2 szerepét vette át, a másodlagos pedig az elsődlegeshez hasonlóan újra magonkéntivé vált. Az L1 mérete maradt  a Core 2-nél bevezetett 2 × 32 kB (32 kB utasítás / 32 kB adat), az L2 mérete pedig 256 kB lett, nagyon kedvező késleltetési értékekkel. Az aktuális méret a harmadlagos gyorsítótárat illetően 8 MB.

Integrated Memory Controller (IMC): Ahogyan az a nevéből is látszik, integrált memóriavezérlőről van szó. Ezzel egy újabb hosszú korszak ér véget az Intelnél, és egy újabb AMD előny fogy el, mivel a vezérlő immáron nem az északi hídban, hanem a processzorban kap helyet. Búcsúra kényszerülünk a DDR2 kapcsán is, ugyanis a Nehalemmel a gyártó végleg megválik a régi szabványtól, és kizárólag DDR3-as IMC-ket épít be egységeibe. Újdonság viszont a háromcsatornás mód megjelenése, mellyel 192 bitesre nő a sávszélesség, ilyen kiépítésben a hivatalosan támogatott 1066 MHz-es modulok elméletileg 25,5 GB/s-os átvitelre képesek. Természetesen a hivatalosan csak 1066 MHz-re vonatkozó támogatás nem azt jelenti, hogy magasabb órajelű modulokat ne tudnánk alkalmazni a rendszerben, de figyelnünk kell egy bizonyos korlátra, ez pedig az üzemfeszültség. A tapasztalatok szerint 1,65 V az a határ, ahol még hosszabb távon sem kockáztatjuk CPU-nk testi épségét, efölött már minden egyes érték veszélyeket hordoz magában. Ez a feszültség első látásra elég kevésnek és ezzel együtt elszomorítónak tűnhet, azonban aggodalomra nincs különösebb ok, a RAM-gyártók sorra jelentik be az eddiginél alacsonyabb feszültséget igénylő moduljaikat a Nehalemes rendszerek számára. Változó lehet az is, hogy a RAM-okat milyen sorrendben kell belehelyezni a sínekbe (CPU-hoz közelebbi vagy CPU-tól távolabbi), ennek alaplapunk megvásárlása után érdemes utánanézni a kézikönyvben.

Hyper Threading Technology (HTT): Az új korszak nemcsak a búcsúról szól, egy régi ismerős feltámad poraiból. A Pentium 4-ben életre keltett, majd a Pentium D-vel a sírba kerülő Hyper-Threading jelentős fegyvere lehet az új processzoroknak, hiszen így a natív 4 mag mellé további 4 logikai szálat kapunk, azaz kicsit leegyszerűsítve a dolgot rendszerünkben  8 darab processzor fog ránk mosolyogni, még ha csak virtuálisan is. A Pentium 4 esetén nem volt minden esetben egyértelmű a technológia sikere, azonban a Nehalem korszerű, fejlett felépítése kedvez a módszernek, így a HT valóban sokat javíthat az amúgy sem gyenge teljesítményen, mindezt anélkül, hogy a cégnek különösebb plusz költségébe kerülne gyártás során.

Power Control Unit (PCU): A Core 2-nél megismert IIPC (Intel Intelligent Power Capability) energiavezérlő motor utódja. Ez egy miniegységnek tekinthető a CPU-n belül, melynek feladata az elődjének megfelelően a mikroprocesszor egyes komponenseinek áramellátása, illetve azok monitorozása. A technika hasonló a K10 energiamenedzsmentjéhez, tehát a magok járhatnak akár eltérő órajelen is, de az üzemfeszültség meghatározója minden esetben az a mag lesz, amelyik a legjobban le van terhelve. Továbblépés viszont az úgynevezett C6 state, melynek segítségével az egyes egységek egymástól teljesen függetlenül alvó állapotba küldhetőek, ilyen esetben az adott mag teljes áramtalanításra kerül. Ennek közvetlen következménye lehet a kisebb fogyasztás és a visszafogottabb melegedés. A fejlesztés további gyümölcse az is, hogy a PCU munkatempója jóval gyorsabb, mint elődei sebessége az állapotváltások között.

Turbo Mode: A Nehalemben egy olyan szolgáltatás is helyet kapott, melyhez hasonlót már láthattunk a Penrynre épülő mobil processzorokban Enhanced Dynamic Acceleration Technology néven, de ez nem terjedt el széles körben, mivel működéséhez szoftveres támogatásra volt / lett volna szükség. Ez a változat azonban más, mivel teljes egészében hardveres megoldás, használatához nem szükségeltetik semmilyen program. A PCU képességinek köszönhetően a Turbo Mode képes arra, hogy az egyes magpárok órajelét megnövelje annak függvényében, hogy a másik páros ki van-e használva. Tehát, ha olyan alkalmazást vagy alkalmazásokat futtatunk, melyek a négy helyett csak két mag kihasználására képesek, akkor az egyik páros C6 State-be kerül, a másikon pedig órajelemelést eszközöl a Turbo. Alapesetben természetesen nem szabad kimagasló többletre számítani, viszont lehetőségünk van beleszólni a működés feltételeibe. A Turbo csak egy előre meghatározott, fix TDP értékig növeli a frekvenciát, az adott érték elérésekor visszavesz a tempóból. A felhasználó Extreme Edition CPU esetén azonban megteheti azt, hogy az alaplap BIOS-ában saját maga állítja be manuálisan a kívánt TDP határt (nem EE CPU esetén az alaplap automatikusan dönt), így az eljárás elméletileg agresszívabb tuningra is kényszeríthető. A módszer kapcsán még meg kell említetünk azt is, hogy az nem fokozatos módon (nincs több lépcső az emelésben), hanem egy lépésben történik.

Új utasításkészlet: Nos, a fontosabb elemeken túl vagyunk, viszont nem mehetünk el szó nélkül az új SSE 4.2 SIMD utasításkészlet mellett. Ez a Penrynek SSE 4.1-éhez képest 7 új utasítást tartalmaz, melynek egyes parancsai XML-, illetve szövegfeldolgozással kapcsolatosak, míg mások speciális területekre fókuszálnak. 

 

Ennyivel nagyjából túl is vagyunk azon a dolgokon, amit a Nehalem architektúráról tudni érdemes. Az már most kijelenthető, hogy az Intel ezúttal sem bízott semmit a véletlenre, nem kényelmesedett el a Core 2 sikerét látván sem, és az AMD utolsó várának, a szerverpiac ostromára készül, de teszi ezt úgy, hogy az asztali és a mobil szegmens érdekeltjeinek sem kell aggódniuk. Már csak azért sem, mert a Nehalem további előnye, hogy tervezésekor úgy jártak el, hogy az egységek modulárisan épüljenek egymásra, ez pedig lehetővé teszi számtalan féle változat kiadását az adott igényeknek megfelelően, illetve a CPU egyes részeit külön-külön is fejleszthetik, így válva még erősebb fegyverré a piac minden szegletében.

 

Az új termékek Core i7 néven kerülnek forgalomba, kezdetben három változatban:

• Intel Core i7 965 Extreme Edition
• Intel Core i7 940
• Intel Core i7 920

	Core I7-965 (EE)	Core I7-940	Core I7-920
Core órajel:	3,2 GHz	2,93 GHz	2,66 GHz
Uncore órajel:	2666 MHz	2133 MHz	2133 MHz
L3 gyorsítótár mérete:	8 MB	8 MB	8 MB
Memóriatámogatás:	DDR3-1066	DDR3-1066	DDR3-1066
QPI áteresztőképessége:	6,4 GT/s - 25,6 GB/s	4,8 GT/s - 19,2 GB/s	4,8 GT/s - 19,2 GB/s
Alapfrekcencia:	133 MHz	133 MHz	133 MHz
Tipikus fogyasztás:	130 W	130 W	130 W
Ár bevezetéskor:	999 USD	562 USD	284 USD

(Itt álljunk meg egy szóra a megnevezéseket illetően! Core i7 famíliáról van szó, ám a processzorok pontos modellszámánál a következő a helyes: I7-920, I7-940 és I7-965 - EE nélkül. Azonban a Core i7 920 is teljesen helytálló, hiszen ilyenkor nem a pontos modellnevet használjuk, hanem egy elfogadott elnevezést - mintha azt írnánk: Core 2 Quad 9650.)

Ennyi újdonság után kész csoda lenne, ha az amúgy is elég hosszú életciklust produkáló LGA775-ös foglalat nem kerülne lecserélésre. Az új központi egységek LGA1366-os tokozásba illeszkednek, de jövőre jön az LGA1160 is, mely a költséghatékonyabb rendszerek bázisa lesz.

A továbbiakban az Intel jelenlegi egyetlen Nehalemet támogató lapkakészletével, az X58-cal ismerkedünk...