Анализ современных наборов микросхем системных плат платформы Intel (стр. 5 из 8)

Intel представила свою 45-нм технологию производства в виде процессора Penryn. Однако на момент выпуска была доступна всего одна модель - ExtremeEditionQX9650. Поскольку процессоры ExtremeEdition продаются по цене около 1000 евро, 45-нм технология с улучшенной эффективностью энергопотребления осталась для большинства пользователей за пределом досягаемости. Другими словами, революции на массовом рынке ждать не приходится. Новый ExtremeEditionQX9770 работает на 400-МГц FSB (1600QDR) с множителем 8x, что даёт тактовую частоту 3,20 ГГц. Поэтому объявление Intel, по сути, касается подъёма частоты high-endCPU на 200 МГц. Поскольку на рынке пока нет чипсетов, которые официально поддерживают FSB1600, Intel рекомендовала использовать текущие материнские платы на X38 и разогнать FSB вручную. Странно, но примечательно. В конце концов, Intel всегда рекомендовала использовать свои продукты в пределах спецификаций, ставя на первое место стабильность. У нового Core 2 Extreme QX9770 тепловой пакет (TDP) составит 136 ватт. Поэтому мы не знаем современных чипсетов, будь то X38 или P35, которые смогли бы поддерживать новые CPU, поскольку по спецификациям их тепловой пакет составляет 130 Вт. Высокое энергопотребление, указанное Intel, приводит к появлению нескольких вопросов. В тестах процессора QX9650, который работает на штатной частоте 3,00 ГГц, мы смогли получить энергопотребление, максимум, 73 Вт. Как же Intel смогла достичь TDP в 136 Вт?

Измерили энергопотребление нового процессора и сравнили его с QX9650. Запуск обоих процессоров на одинаковой тактовой частоте 3,00 ГГц на 33-МГц FSB (1333QDR) на штатном напряжении ядра показал разницу примерно в 26 Вт. На нашей плате Gigabyte GA-X38-DQ6 процессор QX9770 на 3,20 ГГц потреблял 103,5 Вт. Его предшественник, QX9650, оказался более экономичным, потребляя на 30,6 Вт меньше. Новая модель также стабильно работала на 4,00 ГГц после увеличения напряжения ядра до 1,40 В. Здесь явно видны преимущества технологии K-Gate у 45-нм техпроцесса. Intel между тем подтвердила, что у QX9770 тепловой пакет TDP составит 136 Вт, то есть максимальное тепловыделение на 6 Вт выше, чем у QX9650.

Комментарий Intel: "Тепловой пакет (TDP) - это спецификация, предназначенная, главным образом, для OEM-сборщиков. Она позволяет OEM разрабатывать системы, которые могут справляться с тепловыделением процессора на указанном уровне. Сохранение значения TDP на прежнем уровне облегчает дизайн и построение новых систем. Для конечного пользователя гораздо интереснее будет энергопотребление на системном уровне, то есть реальное значение энергии, которое потребляет компьютер, сервер или ноутбук".

Разгон 45-нм Yorkfield с водяным охлаждением.

45-нм линейка Intel Penryn подняла немалый шум, но до сих пор так и не проникла на рабочие столы большинства пользователей, потому что компания выпустила единственную дорогую модель Extreme QX9650. Энтузиасты же находятся в ожидании грядущих недорогих версий, которые обеспечат наилучшее соотношение цена/качество, а немногие специалисты в области экстремального охлаждения уже разогнали 45-нм процессоры выше 6 ГГц. Как мы уже говорили про Penryn, основные улучшения по сравнению с предыдущими моделями Core 2 заключаются в уменьшении площади чипа, что приводит к более высокому выходу годных кристаллов, а также в использовании нового диэлектрика, снижающего токи утечки. Комбинация подобных производственных функций рано или поздно приведёт к снижению цен и уменьшению энергопотребления и вывода тепла. Кроме того, каждый раз, когда мы сталкиваемся с переходом на новый тонкий техпроцесс, мы предполагаем увеличение тактовых частот, что скоро и произойдёт. Как показала практика, четырёхядерные процессоры Yorkfield могут работать на частоте 4 ГГц с обычным воздушным охлаждением. Меньшее тепловыделение помогает как нельзя кстати, когда требуется достичь сумасшедших тактовых частот, но усилия Intel направлены в сторону снижения площади кристалла и эксплуатационных расходов, одновременно с повышением срока жизни компонентов. Цели, конечно, весьма достойные, но нам было интересно узнать, какую частоту мы можем достичь на основе обычных комплектующих, доступных среднему энтузиасту. Хотя новые процессоры работают относительно "холодно" на обычной комбинации из радиатора и вентилятора, экстремальное охлаждение всегда было необходимым условием для получения высоких тактовых частот. Серьёзный разгон требует относительно серьёзного прироста тактовых частот, а чтобы сигнал был более сильным, требуется увеличивать и напряжение, что может погасить все последствия повышения эффективности нового дизайна чипа. Высокое напряжение приводит к нагреву, что может вызывать потерю стабильности, а дальнейшее увеличение, чтобы преодолеть нестабильную работу, может привести к ещё более сильному тепловыделению, пока компонент не достигнет критической точки. Единственным способом преодолеть замкнутый цикл подъёма напряжения заключается в улучшении системы охлаждения. Экстремальные оверклокеры зачастую прибегают к необычным системам охлаждения, в том числе, на сухом льду и на жидком азоте, но ни та, ни другая для повседневной работы неприемлемы. Следующими по эффективности системами, одновременно уже подходящими для продолжительной работы, являются системы охлаждения с фазовым переходом. Но они дорогие, сложные, и требуют умений и навыков, недоступных обычному пользователю. Поэтому большинство энтузиастов прибегает к помощи разнообразных систем водяного охлаждения. В наших тестах разгона участвовал образец Core 2 Extreme QX9770 EU80569X088NL. Четырёхъядерные процессоры Yorkfield находятся на рынке относительно недолго, поэтому, чтобы определить "хорошее" максимальное напряжение для разгона, которое не будет существенно снижать срок службы процессора. 1,450 В является хорошим пределом, однако при этом стабильная работа достигается только на, максимум, 4,20 ГГц. Не очень значительное улучшение по сравнению с 4,00 ГГц, которые процессор способен обеспечить при воздушном охлаждении и напряжении 1,400 В. Заметим ещё, что QX9770 не смог стабильно работать на 500-МГц FSB, независимо от выбора множителя. Подобная особенность связана с четырёхъядерным дизайном Yorkfield. Таким образом, частота 4,20 ГГц могла выставляться либо 10x 420 МГц, либо 9x 467 МГц, причём последний режим даёт чуть более высокую скорость FSB. Если бы это не был процессор "Extreme Edition", то низкий штатный множитель 8x не позволил бы нам получить высокие частоты ядра.

Хотелось посмотреть, сможет ли процессор достичь частоты 5,0 ГГц, но повышение напряжения ядра выше 1,500 В приводит к слишком сильному тепловыделению. Даже небольшой прирост напряжения давал существенный рост температуры, которую мы не могли достаточно эффективно сбивать системой охлаждения. Мы смогли протестировать процессор на 4,30 ГГц при напряжении 1,4875 В, но разница в 100 МГц не стоит риска перегреть процессор, как это может случиться при 1,450 В.

От Pentium 4 до Core 2: анализ энергопотребления.

Процессор обычно является самым "прожорливым" компонентом внутри среднего настольного ПК. Энергопотребление процессора впервые стало серьёзной проблемой, когда Intel стала приближаться к 4-ГГц порогу с процессором Pentium 4, потреблявшим больше 100 Вт энергии, для которого стала необходима мощная система охлаждения. Впрочем, энергопотребление и производительность не слишком хорошо сочетались в этом чипе. Появление первого двуядерного процессора Pentium D 800 ещё сильнее осложнило ситуацию, и так было до выхода Core 2 Duo. С тех пор получили практически 400% прирост соотношения производительности на ватт, от линейки Pentium 4 600 до современных процессоров Core 2. Когда мы оценивали типичное энергопотребление двух систем AMD и Intel, то мы отслеживали энергию, необходимую для выполнения реальных задач на протяжении определённого времени, что мы симулировали с помощью BAPCo's SYSmark 2007. Этот тест основан на реальных приложениях, которые обрабатывают данные в многозадачном окружении. Когда в большинстве публикаций указаны данные максимального и минимального энергопотребления системы и компонентов, эти числа дают лишь часть информации. Энергопотребление следует всегда соотносить с производительностью, поскольку более скоростная система может быстрее переходить в состояние с эффективным энергопотреблением, чем медленная система, что в результате даёт большую экономию энергии на протяжении длительного периода времени, пусть даже в мгновенных значениях более скоростная система отличается большим энергопотреблением. Хотя Intel меняет спецификации Socket 775 с каждым новым поколением процессоров, сокет сохранил совместимость со старыми моделями Socket 775. Пусть для Core 2 Duo вам потребуется новая материнская плата (особенно для грядущего 45-нм поколения Penryn, которое выйдет в первом квартале 2008 года), на многих современных материнских платах Socket 775 вполне возможно запустить даже старый Pentium 4. Благодаря столь удачным обстоятельствам, мы смогли протестировать четыре разных типа процессоров на эталонной тестовой системе.

Выбрав одинаковую рабочую частоту, которую можно было выставить для всех процессоров в линейке, хотели установить частоту от 2,6 до 2,8 ГГц, но это оказалось невозможным из-за разных частот шины CPU (FSB). Поэтому пришлось остановиться на 3,0 ГГц, что можно получить и на процессорах Core 2 на FSB1333, и на процессорах Pentium на FSB800. В случае систем Core 2 память работала на частоте 533 МГц (DDR3-1066 с задержками CL7-7-7-20), а с процессорами Pentium использовалась память DDR3 на частоте 400 МГц (DDR3-800 и CL6-6-6-18). Собственно, это настройки по умолчанию материнской платы Asus P5E3 X38. Более высокие частоты памяти привели бы к росту энергопотребления, хотя и к небольшому, если учесть общее энергопотребление системы от 77 до 203 Вт.

Intel Skulltrail: экстремальная геймерская платформа на 8 ядрах.