Четырехъядерные процессоры Intel Kentsfield

Вступление

Прежде всего хочу дать краткое содержание статьи для тех читателей, которые сразу переходят к диаграммам производительности. Итак, Intel выпустила 4-ядерный процессор, который представляет собой два ядра Conroe упакованные в один корпус. Соответственно, в программах имеющих оптимизацию под многопоточность, данный процессор может обеспечить 3-кратный рост производительности. А в программах без такой оптимизации (например, 99% игр), его скорость будет на уровне Conroe.

Теперь рассмотрим новый процессор более подробно. Прежде всего, он называется Core 2 Extreme QX6700, имеет разъем LGA775 и теоретически должен быть совместим с широким кругом материнских плат. И хотя по официальной информации Intel данный процессор может работать только на платах с чипсетом i975X, мы не сомневаемся, что вскоре ведущие производители объявят о поддержке QX6700 платами на P965 и новых версиях nForce Intel Edition. Не исключена поддержка со стороны других чипсетов, поскольку для работы QX6700 необходимо наличие модуля питания платы соответствующего спецификациям VRM 11, а также поддержка со стороны BIOS.

Каков смысл начинающегося перевода настольных компьютеров на процессоры с четырьмя ядрами? Основная цель – более эффективная обработка требовательных мультимедийных приложений, в том числе, развлекательного характера. Однако такой характер обеспечения прироста производительности несёт за собой необходимость в расширении программной поддержки многозадачности и многопоточности, поэтому тенденция завязана не только на аппаратную сторону вопроса, и, можно сказать, только начинается.

Поскольку нововведения микроархитектуры Intel Core уже достаточно подробно описаны в нашей статье Эволюция многоядерной процессорной архитектуры Intel Core: Conroe, Kentsfield, далее по расписанию, повторяться здесь на эту тему уже нет смысла. Главное, что хотелось бы отметить: ключевые возможности архитектуры нового поколения, заложенные в описанных ранее технологиях Intel Wide Dynamic Execution, Intel Intelligent Power Capability, Intel Advanced Smart Cache, Intel Advanced Digital Media Boost и Intel Smart Memory Access, актуальны для 4-ядерного процессора Core 2 Extreme QX6700 так же, как и для его 2-ядерных собратьев. Разница лишь в том, что теперь новая архитектура Intel Core реализована в четырёх независимых ядрах на единой подложке, с 8 Мб кэша L2 (по 4 Мб на каждую пару ядер), что обеспечивает поддержку четырёх независимых физических тредов и теоретически позволяет добиться дополнительного прироста производительности (при адекватной работе программной части платформы).

В нашем тестировании мы использовали материнские платы Intel D975XBX2 ("Bad Axe") и ASUS P5W64 WS Pro (обе на чипсете i975X).

Соответственно, при поддержке процессора QX6700 со стороны материнской платы, апгрейд осуществляется только заменой процессора. Дело в том, что компьютерная индустрия полностью готова к появлению 4-ядерных процессоров. На практике это выражается в наличии широкого ассортимента мощных кулеров, способных рассеивать 130-150 Вт, а также большого количества мощных (>500 Вт) блоков питания.

Примечательно, что появление процессора QX6700 произошло спустя всего три месяца после выхода ядра ConroeAllendale. Столь высокая скорость разработки объясняется тем, что данные процессоры разрабатывались практически одновременно. Уже на начальных этапах разработки, в спецификации Conroe было заложено требование совместимости в 2-ядерной конфигурации. Иными словами размещение на одном процессоре двух ядер Conroe (каждое из которых также является двухъядерным) позволяет выпустить 4-ядерный процессор. А невысокое энергопотребление Conroe позволяет уложиться в предел 150 Вт для 4-ядерной конфигурации (официальные данные о TDP для QX6700 говорят о 130 Вт потребляемой энергии).

Кстати, подобный подход к разработке двухъядерных процессоров продолжает традицию Intel. Точно также были выпущены процессоры Smithfield и Presler. Кстати, последний имеет два ядра Cedar Mill, выпущен по 65нм техпроцессу и до последнего времени был единственным процессором, который способен исполнять 4 потока команд одновременно. Дело в том, что оба интегрированных ядра имели поддержку технологии HyperThreading. Тем самым, будет особенно интересно сравнить производительность Presler c Core 2 Extreme QX6700.

В итоге, новый процессор получил кодовое название Kentsfield, и именно его используют различные диагностические утилиты.

Как мы видим, тактовая частота процессора QX6700 равна 2,66 ГГц, частота системной шины 266 МГц (1066 МГц QPB) и, соответственно множитель = 10. Объем кэш-памяти второго уровня составляет 8 Мб (2 х 4 Мб), а штатное напряжение питания может колебаться от 1,25 В до 1,35 В в зависимости от степпинга.

Визуально, новый процессор мало, чем отличается от своих LGA775 собратьев. С лицевой стороны отличий нет вообще (кроме маркировки), а с обратной стороны Kentsfield можно узнать по конфигурации конденсаторов:

Слева-направо: Kentsfield, Conroe, Presler, Gallatin и Prescott 2M

Крупным планом:

На время отвлечемся от процессора, и рассмотрим общий подход Intel к увеличению производительности своих CPU. Обжегшись на архитектуре NetBurst, которая требовала серьезного увеличения тактовой частоты, Intel изменила подход, и выпустила архитектуру нового поколения - Core 2 Duo. Последняя обеспечивает революционный скачок в производительности, при довольно низком энергопотреблении. При этом, как показали многочисленные эксперименты с разгоном, запас по наращиванию тактовой частоты просто колоссальный (до 3,4-3,6 ГГц). Последний фактор позволил бы без особых проблем штамповать все новые версии процессоров еще пару лет (как раз до перехода на 45нм техпроцесс). Однако общие тенденции компьютерной отрасли требуют параллельных вычислений. Соответственно, главная стратегическая задача Intel выражается в разработке многоядерных процессоров.

На сегодняшний день отношение к двух (и более) ядерным процессорам неоднозначное. С одной стороны, количество оптимизированного программного обеспечения крайне мало, и подобные программы можно найти только среди профессионального ПО. Т.е. для домашнего пользователя, многоядерные процессоры как бы и не нужны. Но с другой стороны, двухъядерный процессор обеспечивает более комфортную работу с Windows XP (и другими OC). Правда "комфортность" величина субъективная, и каким-либо числом ее выразить нельзя. Но по своему личному опыту, эта самая "комфортность" вполне осязаема, и позволяет рекомендовать именно двухъядерные процессоры.

Даже двухъядерный Celeron позволяет почувствовать разницу в удобстве работы! Под Celeron'ом я подразумеваю дешевые процессоры Smithfield (например, все тот же двухъядерный процессор Pentium 805). А то, что он называется Pentium не должно смущать покупателя: производительность процессоров Conroe столь велика, что разом отправляет все остальные LGA775 процессоры в разряд low- и middle-end продуктов.

Итак, в ближайшем будущем можно ожидать увеличение количества ядер на одном процессоре. Думаю, это произойдет не ранее 2008 года, когда Intel перейдет на новый (45нм) техпроцесс и продемонстрирует новую процессорную архитектуру. В это время можно будет ожидать появление первых 8-ядерных процессоров. Тем самым рост производительности происходит по двум направлениям: увеличение производительности архитектуры (т.е. одного ядра) и увеличение количества ядер на одном процессоре.

Думаю, это время станет эпохой расцвета многоядерных процессоров. Наличие оптимизации под многопоточность станет необходимым требованием при разработке ПО (вероятно, подобная оптимизация будет встроена на уровне средств разработки), а одноядерные процессоры просто исчезнут с прилавков магазинов. Кроме того, в 2007 году выходит новая операционная система MS Vista, и соответственно, все последние разработки программного обеспечения ведутся именно под эту систему. И вполне возможно, первые плоды преимущества многоядерных систем мы получим уже через несколько недель.

Как я уже говорил, на сегодняшний день количество оптимизированного ПО довольно мало, и чаще всего встречается среди программ для обработки 3-мерной графики, кодирование потоковой информации (видео и звук), сжатия информации (архиваторы) и работа с графической информацией (обработка изображений). Именно с этих приложений мы начнем тестирование процессора Core 2 Extreme QX6700. Однако, прежде рассмотрим потенциал нового процессора в области разгона.

Разгон и тепловыделение

Поскольку Kentsfield представляет собой два ядра Conroe, то понятно, что потенциал по росту тактовой частоты не будет превышать пределы ядра Conroe. Однако размещение на одном процессоре двух ядер приводит к тому, что максимально возможная тактовая частота ограничена потенциалом самого "худшего" ядра. Но с другой стороны, для производства Kentsfield компания Intel отбирает только самые "лучшие" зерна, т.е. ядра, что говорит в пользу разгона. В общем, можно ожидать, что технологический предел находится в районе 3,5 ГГц.

Так оно и оказалось: максимально стабильная тактовая частота нашего экземпляра процессора оказалась равна 3,45-3,5 ГГц с воздушным охлаждением (кулер Gigabyte G-Power). При этом стоит отметить, что данный процессор с успехом стартовал на частоте 3,66 ГГц, но стабильная работа была невозможной по причине очень высокого тепловыделения.