Появление процессора i5

Санта-Клара (Калифорния), 8 сентября 2009 г. – Корпорация Intel представила новые процессоры для высокопроизводительных настольных ПК и «односокетных» серверных компьютеров. В этих чипах реализована инновационная микроархитектура Nehalem, которая отныне доступна не только геймерам и энтузиастам, но и массовому пользователю. Intel® Core™ i7, Intel® Core™ i5, Intel® Xeon® 3400 обеспечивают высокую производительность и еще более эффективное управление потреблением энергии в «бюджетном» сегменте. Корпорация Intel изготавливает новые процессоры в соответствии с нормами передовой 45-нанометровой технологии.

Core i5, семейство Core i5 – это второе семейство процессоров Intel после Core i7, представленное широкой публике в сентябре прошлого года. В модельном ряду процессоров Intel они занимают промежуточное положение между чипами начального уровня Core i3 и более производительными Core i7. Intel Core i5 позиционируются в качестве недорогих, но достаточно эффективных решений, которые могут послужить основой мультимедийных решений и даже геймерских компьютеров начального уровня.

На данный момент Intel Core i5 выпускаются в корпусе LGA 1156, однако уже со следующего года новые процессоры данного семейства Intel переведет на новый разъем LGA 1155. Смещенный в LGA 1155 замок и отсутствие одного пина приведут к тому, что материнские платы под разъем LGA 1156 не будут совместимы с процессорами 1155. Это следует иметь ввиду планируя покупку компьютера. Настольные процессоры Intel Core i5 по типу ядра делятся на два поколения: первые чипы семейства были основаны на 45-нанометровом ядре Lynnfield, в то время как более молодые чипы выпускаются по нормам 32-нанометрового технологического процесса (ядро Clarkdale). Мобильные версии Core i5 также выпускаются по 32-нанометровому техпроцессу, в их основе — ядро Arrandale.

Core i5, особенности Теперь остановимся более подробно на тех особенностях, которые отличают процессоры Core i5 от чипов предыдущего поколения Core 2 Duo, Dual Core, Pentium и т.д. Процессоры Intel предыдущего поколения (для разъема LGA775 и старше) использовали внешний контроллер оперативной памяти, встроенный в северный мост чипсета. Он также известен как Memory Controller Hub, MCH. В Core i5 и Core i7 контроллер памяти «переехал» прямо в ядро процессора, и теперь не чипсет, а процессор определяет, какой максимальный объем оперативной памяти будет поддерживаться системой. Несмотря на то, что и в Core i5 и в Core i7 контроллеры памяти встроены в ядро, между ними есть одна принципиальная особенность: в Core i7 контроллер памяти – трехканальный, а в Core i5 – двухканальный. Уменьшение на один канал было осуществлено отчасти для удешевления стоимости чипа, но в большей степени для того, чтобы развести Core i7 и Core i5 по разным нишам. Теперь на основе Core i5 по умолчанию невозможно построить высокопроизводительную вычислительную систему с большим объемом быстрой оперативной памяти. А Core i7 это вполне позволяет… Контроллер памяти, встроенный в Core i5, поддерживает только модули DDR3, максимальное напряжение которых не превышает 1,6 В (бОльшее напряжение может даже повредить процессор!). Контроллер процессора настольных версий Core i5 поддерживает двухканальные модули DDR3-1066 и DDR3-1333, в моделях Core i5, предназначенных для установки в ноутбуки, могут использоваться только модули DDR3-800 и DDR3-1066. Помимо контроллера памяти Intel Core i5 содержит в себе контроллер шины PCI Express 2.0. Это позволяет взаимодействовать CPU и GPU напрямую. Процессоры Core i5 без встроенного видеоядра поддерживают 16 линий PCI Express (в Core i7 — 36 линий). Это позволяет установить один дискретный ускоритель в режиме x16, либо два в режиме х8. В случае если процессор оснащен интегрированным GPU, то поддерживается подключение дискретного видео по 8-ми линиям PCI Express.

Intel Core i5 в разрезе. Видны два ядра в одном корпусе и область uncore, в которую входит в тои числе и контроллеры памяти и PCI Express

Ввиду того, что контроллер шины PCI Express в процессорах Core i5 переехал в корпус процессора, для взаимодействия южного моста и процессора Intel решила использовать медленную шину DMI (Digital Media Interface), пропускная способность которой составляет 2 ГБ/с. В предыдущих версиях платформ Intel эта же шина использовалась для взаимодействия северного и южного мостов. Впрочем, в новых системах использование DMI действительно более оправдано, ведь требующие большой пропускной способности контроллеры PCI Express и ОЗУ уже перенесены в процессор. Intel Core i5 доступен в двух вариантах форм-фактора: в корпусе LGA1156 для настольных ПК и в корпусе PGA988 – для лэптопов. Модели, производящиеся по 32-нанометровму техпроцессу (настольные процессоры Core i5 6XX и все мобильные ЦП) оснащены встроенным видеоускорителем. На уровне технологий самое заметное отличие процессоров Core i5 (а равно и Core i7) от чипов предыдущего поколения — поддержки системы динамического разгона Turbo Boost. Смысл ее заключается в увеличении тактовой частоты процессора в том случае, когда нагрузка на него возрастает и системе требуется большая производительность. Повышаться может частота одного или нескольких ядер в том случае, если остальные простаивают (т.е. в том случае, когда можно повысить напряжение на отдельном ядре за счет понижения напряжения на другом). Это ограничение обусловлено действующим тепловым пакетом (TDP), за рамки которого выйти нельзя, иначе охлаждающая система может попросту не справится и процессор выйдет из строя. Intel предлагает два варианта повышения тактовой частоты процессора:

• повышение частоты нескольких ядер на одну ступень (+133 МГц)

• повышение частоты работы одного ядра на две ступени (+266 МГц)

Соответственно, перовое правило характерно для четырехъядерных систем, второе — для двухъядерных. Впрочем, для активации Turbo Boost не обязательно, чтобы остальные ядра были полностью разгружены: система включается в тех случаях, когда уровень загрузки ядер позволяет повысить частоту некоторых из них, главное — не выходить за пределы TDP*. Несмотря на официальные данные о возможности увеличения частоты лишь на 133 или 266 МГц, некоторые процессоры поддерживают «штатный разгон» и на большие значения — вплоть до 700 МГц! Что касается другой технологии — Hyper-Threading — то здесь никаких существенных отличий от процессоров предыдущего поколения нет: HT по-прежнему позволяет выдавать в системе одно физическое ядро как два логических. Однако эта «программная» многоядерность далеко не всегда оправдывает себя… Основные спецификации процессоров семейства Core i5 Микроархитектура Nehalem

• 64 Кб кэш-памяти первого уровня (32 Кб кэш данных и еще 32 Кб кэш инструкций) на каждое ядро

• 256 Кб кэш-памяти второго уровня на ядро

• Объем кэш-памяти третьего уровня — 3, 4 или 8 Мб

• Двух- или четырехъядерное исполнение

• Процессоры для настольных систем используют Socket 1156, мобильные процессоры - Socket PGA988

• Шина DMI (пропускная способность — 2 ГБ/с)

• Встроенный контроллер оперативной памяти, поддерживающий двухканальный режим работы

• Поддержка модулей оперативной памяти DDR3 частотой до 1066 МГц (мобильные версии) или до 1333 МГц (настольные чипы)

• Встроенный контроллер PCI Express 2.0, поддерживающий один дискретный ускоритель в режиме x16 или два ускорителя в режиме х8 в моделях БЕЗ встроенного видеоядра

• Встроенный GPU в некоторых моделях, работающий на частоте 500, 733 или 900 МГц (в мобильных процессорах частота GPU меняется динамически, в настольных — не меняется)

• Поддержка технологий Turbo Boost, Intel EM64T и виртуализации

• Поддержка технологии виртуальной многопоточности Hyper-Threading (HT) в моделях процессоров с двумя ядрами

• Поддержка набора инструкций SSE4.2

• Поддержка инструкций AES-NIS в 32-нанометровых моделях

• Поддержка технологий Execute Disable и Enhanced SpeedStep

• 32- или 45-нанометровый техпроцесс

Настольные процессоры Все выпущенные в последнее время процессоры Core i5 для настольных компьютеров мы свели в одну таблицу. Краткая их характеристика такова: все они поддерживают двухканальные модули памяти DDR3 частотой до 1333 МГц, все имеют встроенный контроллер PCI Express 2.0, позволяющий использовать одну видеокарту в режиме x16 или две видеокарты в режиме x8. Взаимодействие между процессором и южным мостом осуществляется посредством шины DMI, пропускная способность которой — 2 ГБ/с. Модели, индекс которых начинается на «6», оснащены встроенным графическим ядром. При этом если цифровой индекс заканчивается на «1», значит частота этого видеоядра составляет 900 МГц, а если индекс заканчивается на «0», значит частота видеоядра — 733 МГц. Как было сказано выше, режим Turbo Boost позволяет автоматически повышать тактовую частоту процессора в зависимости от нагрузки на процессор в данный момент и количестве занятых ядер. В таблице приводятся также значения частоты процессора при активации режима Turbo Boost. Некоторые настольные процессоры Core i5 поддерживают технологию многопоточности Hyper-Threading, позволяющую одному физическому ядру выступать в виде двух логических. Двухъядерные процессоры, поддерживающие технологию, определяются операционной системой как четырехъядерные.

Мобильные процессоры Процессоры Core i5 для ноутбуков выпускаются в корпусе PGA988. Они оснащены встроенным контроллером памяти DDR3, однако поддерживаются лишь модули частотой 800 и 1066 МГц. Встроенный в процессор контроллер PCI Express 2.0 поддерживает подключение дискретного ускорителя в режиме х16, частота встроенного видеоядра составляет 500 МГц.

Мобильный Core i5, вид со стороны «ножек»

Основное отличие мобильных версий Core i5 от настольных — более низкие частоты, что позволяет в значительной мере экономить ресурсы аккумулятора. В случае же, если требуется повышение производительности, задействуется технология Turbo Boost. Все мобильные процессоры Core i5 — двухъядерные, однако они поддерживают Hyper-Threading, из-за чего в операционной системе распознаются как двухъядерные.

*TDP — величина, информирующая о том, на отвод какой тепловой мощности должна быть рассчитана система охлаждения процессора. Некоторые ошибочно принимают ее за тепловыделение, однако это неправильно: TDP лишь показывает, какую систему охлаждению нужно применить к данному чипу, чтобы он исправно работал.

Для работы с новыми процессорами Intel используется чипсет Intel® P55. Особенности его конструкции позволяют существенно изменить представления об устройстве и размерах ПК, а об этом, почему-то, не задумывались с момента изобретения шины PCI в начале 90-х годов. Intel® P55 Express представляет собой базовый блок для системных плат с весьма высокой производительностью и масштабируемостью. Причем, возможность использования новых достоинств чипсета не зависит от уровня подготовки пользователя. В Intel Core i7 и i5 впервые интегрированы интерфейс PCI Express 2x16 и двухканальный контроллер оперативной памяти DDR3. Все операции, связанные с управлением вводом и выводом, возлагаются на одну-единственную микросхему в наборе системной логики Intel P55 Express. Ранее в решениях от Intel с этим справлялись два отдельных чипа, расположенных на системной плате. Между процессором и чипсетом установлен новый аппаратный мост Direct Media Interface (DMI). Для гибкого взаимодействия разных устройств набор системной логики поддерживает до восьми слотов PCI Express 2.0 x1 со скоростью обмена данными до 2,5 гигатрансферов в секунду. Новый чипсет поддерживает одновременное использование двух графических карт, работающих параллельно в конфигурации 2x8, до шести портов SATA с поддержкой технологии Intel® Matrix Storage (массивы RAID 0/1/5/10). Благодаря встроенному контроллеру USB 2.0 Rate Matching Hub к системной плате можно подключать до 14 портов USB 2.0. Воспроизведением звука с высочайшим качеством занят интегрированный аудиокодек стандарта Intel® High Definition Audio. Процессоры устанавливаются в сокеты LGA (Land Grid Array) 1156. Для соединения с набором системной логики применяется шина DMI (Digital Media Interface) c пропускной способностью 2 Гбайт/с.

В двухъядерных моделях (серия 6хх) встроен графический адаптер GMA HD и реализована технология Hyper-Threading, в четырёхъядерных (серия 7xx) графики и Hyper-Threading нет. В моделях, номер которых заканчивается на 1, тактовая частота графики составляет 900 МГц, в моделях, номер которых заканчивается на 0, графическое ядро работает на частоте 733 МГц.

Во всех Core i5 реализована технология автоматического повышения тактовой частоты Turbo Boost в ресурсоёмких задачах. Технология Turbo Boost, позволяет автоматически повышать номинальную тактовую частоту одного или нескольких ядер в ресурсоёмких приложениях. Собственно, это "штатная" технология саморазгона процессора, которая покрывается гарантийными обязательствами производителя. Turbo Boost включается и выключается через меню BIOS и работает в полностью автоматическом режиме. При этом для предотвращения выхода процессора из строя функция активируется только при достаточной мощности блока питания, правильно настроенной материнской плате и при эффективном охлаждении.

Благодаря Turbo Boost процессоры Bloomfield могут увеличивать свой множитель на две единицы при одном активно работающем ядре и на одну во всех остальных случаях, повышая частоту на 133-266 МГц. В чипах Lynnfield эта технология ещё более эффективна: при благоприятных условиях и одном активном ядре можно увеличить множитель на пять, получив прирост в 667 МГц, то есть, в среднем, почти на четверть от номинальной тактовой частоты. При полной загрузке четырёх ядер возможно повышение множителя на две единицы. В результате прирост производительности может оказаться весьма ощутимым, особенно при работе с многопоточными приложениями.

Базовая тактовая частота для всех моделей Core i5 – 133 МГц, номинальные частоты достигаются применением множителей. Совместимые наборы системной логики: Intel H55 Express, H57 Express, P55 Express, Q57 Express.

Все процессоры Core i5, за исключением i5 750, построены на основе архитектуры Clarkdale и все они, включая i5 750, оснащены встроенным северным мостом и напрямую управляют соединениями PCI Express. Процессоры подключаются к южному мосту, который отвечает за менее скоростные линии, включая звук и SATA, при помощи шины Direct Media Interface (DMI), работающей на скорости 2 Гб/с.