{jcomments on} مدت زيادي از انتشار اخبار جديد مربوط به ريزمعماري جديد اينتل با شناسه (Sandy Bridge) نمي گذرد و اکنون تيم شهر سخت افزار مفتخر است در اين نوشتار شما را با جزئيات اين ريزمعماري آشنا کند.
اميد است اين مقاله مورد توجه دوستداران علم سخت افزار قرار گيرد.
مقدمه
-
مقدمه
کمپاني اينتل براي ارائه معماري ها و تکنولوژي هاي جديد، طرحي را تحت عنوان تيک-تاک (Tick-Tack) معرفي نموده است که ميتوان آن را يک تحول در مهندسي پردازنده‌هاي اينتل در نظر گرفت.
در اين طرح، در مرحله نخست (تيک)، فناوري ساخت کوچک تر شده و در مرحله بعدي (تاک) مهندسي ساخت پردازنده به صورت کامل تغيير خواهد کرد .
اولين زمزمه هاي ورود اينتل به تکنولوژي ساخت 32 نانومتري با پردازنده هاي Westmere شروع شد که در واقع با اعمال اصلاحات و تغييرات کوچکي در معماري Nehalem، معماري نوين Nehalem c (يا همان Westmere) شکل گرفت که در اين ميان فرايند ساخت از 45 نانومتر به 32 نانومتر کاهش پيدا کرد. البته Westmereکه خود از معماري Nehalem الهام گرفته بود توانست CPU و GPU را در کنار يکديگر ارائه دهد.
طبق مدل تيک تاک، ارتقاي تکنولوژي ساخت Westmere در مرحله "تيک" قرار داشته و مرحله بعد، مرحله "تاک" خواهد بود که اينتل با حفظ همين روند، اقدام به تغيير مهندسي ساخت پردازنده خواهد نمود و يک معماري جديد را در دستور کار قرار داد. اسم رمز(Codename) اين معماري جديد که در ادامه بر روي ان بحث خواهيم نمود، "Sandy Bridge" به معناي پل شني است.
هر چند سندي بريج داراي فرايند ساخت مشابه با معماري Westmere مي باشد، اما تغييرات عمده اي که در معماري آن صورت گرفته ميتواند به عنوان يک تحول در پردازنده هاي جديد محسوب شود.
نامگذاري
-
نامگذاري
پردازنده هاي مبتني بر سندي بريج، درواقع نسل دوم پردازنده هاي Core i7, i5, i3 مي باشند. به همين دليل شناسه مدل آنها با عدد 2 شروع مي شود که نمايانگر نسل دوم مي باشد :
ممکن است برخي مدل ها به حروف K ، S و T ختم شوند که در اين قسمت به تشريح آنها مي پردازيم:
K: اين مشخصه به معناي SKU* هايي با ضريب فرکانسي باز است و بيشتر مورد توجه اورکلاکرها خواهد بود.
S: پردازنده هايي که در شناسه آنها، پس از چهار رقم، از حرف S استفاده شده است، فرکانس کاري پايين تري دارند. براي مثال Core i7 2600 از فرکانس 3.4 GHz استفاده مي کند در حالي که مدل Core i7 2600S از فرکانس 2.8 GHz بهره خواهد برد. اما در شرايط اورکلاک توسط Turbo Boost** هر دو به فرکانس کاري يکساني خواهند رسيد. گفتني است فرکانس GPU از اين قاعده تبعيت نخواهد کرد.
T: پردازنده هايي که پس از چهار رقم آنها از حرف T استفاده شده است، فرکانس پايه کمتري نسبت به پردازنده هاي سري S دارند و همچنين فرکانس توربو اين سري پايين تر مي باشد. همين امر باعث مي شود اين سري از پردازنده ها از توان مصرفي (TDP) پايين تري برخوردار باشند.
در جدول زير مي توانيد مدل ها و مشخصات مهم پردازنده هاي دسکتاپ را مشاهده کنيد:
ليست پردازنده هاي سري S و سري T نيز در جدول زير ارائه شده است:
ليست پردازنده هاي Mobile مبتني بر سندي بريج نيز در ليست زير مشخص شده است:
*SKU : مخفف Stock Keeping Unit ، اين شاخصه براي محصولاتي که در بازار وجود خواهند داشت و داراي شناسه خريد مخصوص هستند، مي باشد.
**Turbo Boost : تکنولوژي ارائه شده توسط اينتل که در بار پردازشي بالاي پردازنده، اقدام به افزايش فرکانس در واحد هاي معين مي نمايد که در بخش هاي بعدي به تشريح آن خواهيم پرداخت.
معماري Sandy Bridge
-
معماري Sandy Bridge
سندي بريج اولين معماري اينتل خواهد بود که پردازنده هاي آن از دستور العمل هاي *AVX بهره مي برد. آزمايش ها نشان مي دهند يک سيستم مبتني بر سندي بريج براي انجام پردازش روي عکس هاي HDR و رندرهاي سه بعدي تا دو برابر سريعتر از يک Core i7 عمل مي کند. (البته تاکنون اطلاعات دقيقي از سيستم هاي مورد آزمايش منتشر نشده است.)
علاوه بر اين اصلاحاتي هم در هسته پردازنده هاي سندي بريج صورت گرفته است. براي مثال گفته شده که در معماري جديد تعداد خطاهاي Cache کمتر از معماري Nehalem بوده و همچنين Cache Scheduler هم ارتقا يافته است، به گونه اي که دو بارعمليات نوشتن در هر Clock Cycle انجام مي شود که اين مقدار در معماري Nehalem يک بار در هر Clock Cycle بود. از اين رو مهندس ارشد اينتل، Bob Valentine مدعي است که اين ارتقا و پيشرفت صورت گرفته در معماري سندي بريج، تا به حال بيشترين تاثير را در افزايش سرعت اين پردازنده ها داشته است.
در تصوير بالا مي توانيد سه پردازنده از سه معماري Nehalem ، Westmere و Sandy Bridge را ملاحظه کنيد. همانطور که مشخص است پردازنده گرافيکي در معماري Westmere، جدا از پردازنده مرکزي قرار دارد، در حالي که در معماري سندي بريج اين دو جزء با هم بر روي يک Die مستقل قرار دارند.
همانطور که اشاره شد پردازنده هاي Clarkdale/Arrandale مبتني بر معماري Westmere، داراي GPU مجتمع در کنار هسته پردازنده مي باشند که تنها در يک پکيج ارائه مي شوند، اما سندي بريج اولين معماري از کمپاني اينتل است که در آن ترانزيستورهاي پردازنده مرکزي (CPU) و پردازنده گرافيکي (GPU) بر روي يک Die قرار دارند. اين امر به CPU و GPU اجازه مي دهد تا حافظه Cache را بين خود به اشتراک بگذارند. همين موضوع سبب افزايش سرعت کلي پردازنده مي شود. همچنين در معماري سندي بريج، پردازنده گرافيکي (GPU) مجددا طراحي شده و اينتل با تکيه بر همين امر، نويد سرعت دو برابري GPU را نسبت به پردازنده هاي Westmere مي دهد.
هر دو پردازنده مرکزي و گرافيکي در سندي بريج به طور مستقل از قابليت Turbo بهره مي برند. به عنوان مثال اگر شما يک Game را اجرا کنيد که از GPU بيشتر از CPU استفاده کند، CPU با حفظ همان فرکانس اوليه خود (يا حتي در فرکانس کمتر) به کار خود ادامه داده، اما GPU مي تواند با استفاده از سقف حرارتي بالاتر به وجود آمده، اقدام به افزايش فرکانس خود کند. (برعکس همين امر نيز صادق است)
در سندي بريج، براي اينکه هر دو پردازنده مرکزي و گرافيکي بتوانند از تمام مزاياي Cache پر سرعت بهره ببرند، از حلقه باس داخلي استفاده شده است که هسته ها و کش ها را با پهناي باندي معادل 384 GB/s به يکديگر متصل مي سازد و تغيير طراحي چيپ ها را به روش ماژولار بسيار آسان ميسازد. البته باس حلقوي ايده جديدي نيست و ATI پنج سال پيش آنرا در GPU هاي خود به کار گرفته بود اما اين قابليت تا کنون در پردارنده هاي Desktop به کار نرفته بود و تنها در پردازنده هاي سرور هشت هسته اي Nehalem EX به کار رفته بود.
AVX* : سرنام عبارت Advanced Vector Extensions ، مجموعه اي از الحاقات پردازشي مي باشد که موجب افزايش کارايي در پردازش هاي موازي مي گردد.
Sandy Bridge و گرافيک
Sandy Bridge و گرافيک
بيشترين افزايش کارايي معماري سندي بريج نسبت به معماري Westmere در پردازنده گرافيکي مشاهده مي شود. از طرف ديگر، آزمايش ها خبر از افزايش 20 الي 30 درصدي راندمان CPU مي دهند.
پردازنده گرافيکي (GPU) سندي بريج تا دو برابر سريعتر از پردازنده گرافيکي موجود در معماري Westmere عمل خواهد کرد، با اين حال GPU به صورت کاملا مستقل از CPU کار کرده و مي تواند بدون توجه به CPU فرکانس خود را در مواقع لازم کاهش يا افزايش دهد. قابليت توربو که موجب افزايش فرکانس مي شود، هم بر روي پردازنده هاي Desktop و هم بر روي پردازنده هاي Mobile وجود خواهد داشت.
اينتل در معماري سندي بريج از همان کنترلر PCI Express که در معماري Nehalem به کار برده بود استفاده مي کند با اين تفاوت که يک کنترلر DisplayPort به آن اضافه شده و در هنگام استفاده از گرافيک مجزا بر روي مادربورد، GPUمجتمع به صورت خودکار غير فعال شده و پردازش گرافيکي را کارت گرافيک نصب شده بر عهده مي گيرد.
پردازنده گرافيکي سندي بريج از DirectX 11 پشتيباني نمي کند اما آزمايش هاي صورت گرفته نشان از قدرت گرافيکي قابل قبولي در حد يک گرافيک مجتمع دارد. از اين رو، تصور اجراي بازي هاي روز با کيفيت متوسط دور از ذهن نيست.
توجه شما را به بنچمارک هايي از آن جلب مي کنيم:
Batman: Arkham Asylum
Dragon Age Origins
Dawn of War II
Call of Duty Modern Warfare 2
BioShock 2
World of Warcraft
HAWX
همانطور که در نتايج ملاحظه مي کنيد، تعداد فريم ها حتي در بازيهاي جديد امروزي نيز قابل قبول هستند. ضمن اينکه در برخي قسمت ها، اين پردازنده حتي گرافيک ATI Radeon 5450 را پشت سر گذاشته و سريعتر عمل مي کند. با اين حال بايد به اين نکته توجه داشت که تمام اين نتايج در پايين ترين تنظيمات گرافيکي بازي صورت گرفته است (Lowest Quality) که اين امر ممکن است موجب نارضايتي گيمرها شود. به هر حال براي کساني که به بازي اهميت چنداني نمي دهند و يا در حد کمي به انجام بازي مي پردازند مناسب به نظر مي آيد.
سوکت ها و چيپست هاي جديد
سوکت ها و چيپست هاي جديد
همانند پلتفرم Nehalem که همراه آن دو سوکت LGA 1156 و LGA 1366 عرضه شد، در پلتفرم سندي بريج نيزشاهد حضور دو سوکت جديد هستيم:
سوکت LGA 1155 براي رده Mainstream يا معمولي
سوکت LGA 2011 براي رده Enthusiast يا حرفه اي
در ادامه به معرفي و توضيح مختصري درباره هر کدام خواهيم پرداخت.
سوکت LGA 1155
اولين سوکتي که توسط اينتل براي معماري جديد ارائه خواهد شد، سوکت LGA 1155 مي باشد که Socket H هم ناميده مي شود. اين سوکت همزمان با ارائه اولين پردازنده هاي اين معماري ارائه خواهد شد. با وجود اينکه سوکت جديد تنها يک پين با سوکت LGA 1156 تفاوت دارد اما همين امر موجب مي شود تا پردازنده هاي پلتفرم سندي بريج نتوانند بر روي سوکت هاي قديمي نصب شوند و نياز به تهيه مادربورد جديد باشد. البته اين تفاوت تنها به همين يک پين ختم نشده و فاصله شکاف سوکت جديد تا وسط از 9 ميلي متر به 11.5 ميلي متر افزايش يافته است.
گرافيک مجتمع تمام پردازنده هاي سوکت LGA 1155 به درون هسته منتقل شده است (روي يک Die) در حالي که قبلا در سوکت LGA 1156 گرافيک در چيپ جداگانه اي در کنار هسته CPU قرار مي گرفت که اين تغيير (قرار دادن تمام کنترلرها درون يک Die) باعث افزايش کارايي خواهد شد. همانند مادربوردهاي LGA 1156، مادربوردهاي LGA 1155 نيز فاقد پل شمالي بوده و وظايف پل شمالي مثل کنترلر حافظه و کنترلر PCIe به درون پردازنده منتقل شده است. اين کنترلر حافظه، دو کاناله و مبتني بر ماژول هاي حافظه DDR3 با فرکانس کاري 1600MHz خواهد بود.
چيپست هاي سوکت LGA 1155
به طور کلي دو سري چيپست براي اين سوکت ارائه خواهد شد: چيپست هاي سري P و چيپست هاي سري H.
از تفاوت هاي عمده اين دو سري اين است که سري H از پردازنده هاي گرافيکي مجتمع روي Die پشتيباني مي کند در حالي که سري P براي پردازنده هاي گرافيکي مجزا طراحي شده است.
همزمان با ارائه اين سوکت (LGA1155) مادربوردهايي با چيپست P67 و H67 را خواهيم داشت. سه ماه پس از عرضه اين پلتفرم به همراه اين دو چيپست، چيپست H61 ارائه خواهد شد که دررده Value قرار خواهد گرفت.
در جدول زير مي توانيد تفاوت هاي عمده اين سه چيپست با يکديگر و همچنين با P55، H57 و H55 را (از سوکت LGA 1156) مشاهده کنيد:
هيچ يک از اين چيپست ها به صورت مستقل از USB 3.0 پشتيباني نخواهند کرد و توليد کنندگان مادربورد بايستي براي پشتيباني از USB 3.0 از چيپ هاي جداگانه اي بر روي مادربورد استقاده نمايند.
از تغييرات عمده ديگر در چيپست هاي جديد مي توان به استفاده از مسيرهاي PCIe 2.0 با سرعت 5GT/s اشاره کرد. در حال حاضر چيپست هاي موجود از گذرگاه PCIe 2.0 با سرعت 2.5GT/s پشتيباني ميکنند که آنها را به حداکثر سرعت 250MB/s به ازاي هر مسير محدود مي کند. اين محدوديت، در پهناي باند رابط هاي SATA 6Gbps و USB 3.0 که در مسيراسلات هاي PCIe x1 قرار دارند، مشکل ايجاد ميکند. به همين دليل چيپست P67 از يک اسلات PCIe x1 با پهناي باند 500 MB/s استفاده کرده تا کمبودي از اين نظر ايجاد نگردد.
در تصوير زير ميتوانيد دو مادربورد معرفي شده مبتني بر سوکت LGA1155 و چيپست P67 را ملاحظه فرماييد:
سوکت LGA 2011
در سه ماهه سوم سال 2011 اينتل دومين و آخرين سوکت اين پلتفرم را تحت عنوان LGA 2011 براي رده High-End ارائه خواهد داد که جايگزين سوکت LGA 1366 خواهد شد. اين سوکت با نام Socket R هم شناخته مي شود و داراي کنترلر حافظه چهارکاناله و مبتني بر ماژول هاي حافظه DDR3 1600MHz خواهد بود و از پردازنده هاي شش و هشت هسته اي سندي بريج پشتيباني خواهد کرد. همچنين براي نخستين بار نسل سوم PCI Express را ارائه خواهد نمود که با 32 مسير مجزا به پردازنده متصل شده است و مي تواند به صورت يکي از دو چينش 16X-16X يا 8X-8X-8X-8X باشد. سوکت مذکور از رابط QPI براي برقراري ارتباط با پردازنده استفاده خواهد کرد. همانند LGA 1155 و 1156 مادربورد هاي مبتني بر LGA 2011 نيز فاقد پل شمالي بوده و وظايف پل شمالي همچون کنترلر حافظه، کنترلر PCIe، DMI، FDI و... به پردازنده منتقل شده است. پل جنوبي اين سري از مادربرد ها احتمالا X68 نام خواهد گرفت که با تغييرات عمده اي نسبت به نسخه هاي قبلي (همچون X58) ارائه خواهد شد و بيشتر براي سرورهاي تک سوکت و سيستم هاي حرفه اي طراحي شده است. اين پل جنوبي امکان استفاده از دو پورت SATA 3Gbps و ده پورت SATA/SAS 6Gbps را ميسر مي کند.
فناوري مديا در Sandy Bridge
-
فناوري مديا در Sandy Bridge
اينتل در کنار GPU از يک پردازنده مديا نيز استفاده کرده است که از دو جز اصلي تشکيل شده است: يکي کدگشاي تصويري و ديگري کدگذار تصويري. موتور شتاب دهنده مربوط به کدگشاي تصوير از نسل کنوني ارتقا داده شده است و تمامي پايپ لاين ها* با توابع ثابت يکسان کد گشايي ميشوند. اينتل در اين باره ادعا کرده است که پردازنده هاي مبتني بر سندي بريج ميتوانند نصف قدرت پردازشي خود را جهت پخش ويدئوهاي HD به کار گيرند.
اما سيستم کدگذار در سندي بريج يک فناوري نو محسوب ميشود که جزئيات کاملي تاکنون در مورد آن ارائه نشده است. گفتني است در يک تست اوليه از سوي اينتل، تبديل يک ويدئو 1080p 30Mbps و کدگذاري آن در فرمت تصويري 640 x 360 iPhone چهارده ثانيه به طول انجاميد و در نرخ تقريبي 400 فريم در ثانيه به اتمام رسيد.
خروجي 400 فريم در ثانيه جهت پروسه کدگذاري ميتواند يک عملکرد نسبتاً خوب در رده GPU هاي پيشرفته به حساب آيد و اوج تکنولوژي زماني پديدار ميشود که تمام پردازنده گرافيکي و سيستم مديا در يک قطعه با مساحت سه ميلي متر مربع تعبيه شده باشد. با توجه به ارتباط نزديک اينتل با فروشندگان و توليد کنندگان نرم افزاري که بر روي تبديل فرمت فعاليت دارند انتظار ميرود به زودي پشتيباني خوبي از سيستم کدگذاري سندي بريج به عمل آيد.
Pipe Line: مربوط به داده هايي است که براي پردازش چند رشته اي موازي تجزيه شده اند.
تکنولوژي Turbo Boost در Sandy Bridge
تکنولوژي Turbo Boost در Sandy Bridge
براي اولين بار اين تکنولوژي در سال 2008 و به دنبال ارائه معماري Nehalem از سوي اينتل معرفي شد و در پردازنده هايي با کد رمز Lynnfield از اين معماري به کار گرفته شد. حال اجازه دهيد قبل از بررسي اين فناوري در سندي بريج، نگاهي کوتاه به تعريف و هدف اين تکنولوژي داشته باشيم:
سيستمي را فرض کنيد که از يک پردازنده 4 هسته اي با توان مصرفي 100 وات بهره مي برد و شما در حال اجراي برنامه اي هستيد که تنها از دو هسته ي اين پردازنده جهت پردازش استفاده ميکند که اگر مقدار فرکانس کاري در دو هسته بيشتر ميشد برنامه با سرعت بهتري اجرا ميگرديد. اينجاست که با فعال بودن قابليت Turbo Boostو بسته به محدوده TDP و دماي مجاز پردازنده، به صورت اتوماتيک مقادير 133 مگاهرتزي به فرکانس نرمال پردازنده اضافه خواهد شد و هر چه تعداد هسته هاي درگير در نرم افزار افزايش يابد، فرکانس افزايشي محدودتري اعمال خواهد شد. در مثال فوق، بالاترين قابليت توربو در پردازش تک هسته از پردازنده نمايان خواهد شد.
البته قابل ذکر است که اورکلاکرها، براي انجام اورکلاک بهتر، اين قابليت را در BIOS مادربرد غيرفعال مي کنند.
پيشرفت هاي توربو نسبت به معماري نسل پيشين
در نشست انجمن توسعه اينتل (IDF) که چندي قبل برگزار گرديد ، اطلاعات جديدي از نسخه جديد Turbo Boost بدست آمد که نشان ميدهد کمپاني اينتل اين فناوري را به عنوان يکي از تکنولوژي هاي اصلي پلتفرم هاي تيک تاک خود دنبال ميکند.
در اين قسمت ميخواهيم به طور کامل تفاوت ميان نسل جديد توربو را با نسل قبل از معماري Nehalem تشريح کنيم . ميتوان گفت که در نسل جديد از Turbo Boost ، فرکانس هسته يا هسته هاي فعال ميتواند از مقدار اصلي TDP خود براي يک دوره کوتاه زماني (در حدود 25 ثانيه) تجاوز کرده و دوباره به ميزان TDP اصلي خود برگردد. اين عمل با توجه به فاکتورهاي حرارتي پردازنده در زماني که بار پردازشي سنگين است تکرار مي شود.
در اين تصوير خط پايين نشان دهنده کارکرد پردازنده و يا هسته مورد نظر در حالت idle ميباشد که از پايينترين بار پردازشي و دما و توان مصرفي استفاده ميکند و خط بالا مربوط به TDP پردازنده ميباشد که ميتواند در اين محدوده مشخص از توان مصرفي و متعاقبا دماي مطمئن فعاليت داشته باشد، بدون اينکه از پايداري سيستم و يا طول عمر پردازنده کاسته شود. مابين اين دو پروسه مصرفي و در سمت چپ ميتوانيد معماري Nehalem و خط مربوط به عملکرد و رفتار آن تحت توربو را مشاهده کنيد که ميتواند شامل پردازنده هايي در رنج Core /i5/i7 باشد که توربو در آنها فعال مي باشد. زماني که ميکروکنترلر پردازنده تشخيص بدهد که نياز به پردازش سنگين و شتاب فرکانسي مي باشد، بلافاصله فرکانس پردازنده افزايش يافته و به نقطه TDP ميرسد. نکته بسيار مهم اينجاست که الگوريتم توربو در معماري کنوني فرض را بر اين گذاشته که افزايش دما نيز بلافاصله انجام گرفته و در مرحله TDP قرار ميگيرد، براي مثال پردازنده اي با TDP 60 وات و دماي مجاز 80 درجه را در نظر بگيريد که يک هسته آن درگير پردازش در فرکانس نرمال 2.5 گيگاهرتز و توان 40 وات ميباشد و در اين لحظه توربو تشخيص به شتاب فرکانسي داده و تا 2.8 گيگاهرتز فرکانس را بالا ميبرد و توان مصرفي را به مرز (60 وات) TDP مي برد که در اين پروسه الگوريتم توربو بلافاصله دماي مجاز را 80 درجه تشخيص ميدهد در حالي که از نظر علمي در قسمت تشخيص دما، دقيقا اينگونه نيست و اين افزايش دما ممکن است در يک محدوده زماني به طول بيانجامد تا به 80 درجه برسد که اين اصلاحيه در نسخه جديد از الگوريتم توربو در معماري سندي بريج لحاظ شده است که در تصوير زير مشاهده ميفرماييد:
همانطور که مشخص است اين محدوده زماني جهت رسيدن حرارت پردازنده در سطح TDP با S مشخص شده است که مدار کنترلر هوشمند( PCU | Power Control Unit ) از اين موقعيت استفاده کرده و فرکانس افزايشي را بالاتر از محدوده TDP توربو قرار ميدهد. براي مثال در معماري Nehalem زماني که شتاب فرکانسي بر روي پردازنده اي اعمال شده و آن را به مرز TDP و فرکانس 3.2 گيگاهرتز مي رساند، سندي بريج مي تواند در يک محدوده زماني آن را به فرکانس 3.6 گيگاهرتز ارتفا دهد و زماني که حرارت مجاز پردازنده تا سطح TDP بالا رود اين افزايش فرکانسي به مرز مجاز توربو کاهش پيدا کرده و اينبار بر روي 3.2 قرار خواهد گرفت.
اينتل اطلاعات دقيقي از نحوه اجراي اين جهش هاي فرکانسي منتشر نکرده است اما در دياگرام بالا ميتوانيد مشاهده کنيد که چگونه اين افزايش فرکانس در محدوده زماني "S" ميتواند صورت گيرد .خطي که با نام CPU Frequency مشخص شده است نشان دهنده حداکثر فرکانس در سطح TDP ميباشد که سيستم به صورت مداوم ميتواند در پردازش سنگين فعاليت کند. خط گرافي که به بالاي اين محدوده تجاوز کرده نشان دهنده شتاب فرکانسي در نسل جديد توربو ميباشد که اينتل ادعا کرده است که سرعت فوق العاده اي را در هنگام نياز شديد پردازشي به کاربران تقديم خواهد کرد که اين پردازش سنگين ميتواند يک کد گذاري و تبديل فرمت و يا خروجي گرفتن از يک سورس پروژه پيچيده و حجيم باشد.
با اين وجود شايد زمان دقيق اين پروسه شتاب فرکانسي يا Extra Boost بتواند بسته به مشخصات و کولينگ سيستم متغير باشد. اما همانطور که ذکر شد زمان پيشفرض براي اين پروسه ، 25 ثانيه ميباشد که ظاهراً اين زمان توسط مهندسان اينتل و تيم QA بررسي شده است. درواقع اين زمان، مدت زماني ميباشد که فشار مورد نياز بر روي پردازنده اعمال شده تا به مرز TDP برسد و البته بعد از کاهش شتاب فرکانسي از حالت Extra Boost ، اين پروسه دوباره ميتواند بر اساس فاکتورهايي و بعد از يک دوره زماني خاص تکرار شود که در ادامه به توضيح آن خواهيم پرداخت.
بازيابي هوشمند در توربو بوست
کم کم به نقاط پيچيده تر و البته جالبتر مباحث جديد اين تکنولوژي در سندي بريج نزديک ميشويم. در اين تکنولوژي، الگوريتمي وجود دارد که زمان هاي بيکاري و Load پردازنده را ثبت و بررسي مي کند و بر اساس آن زمان اعمال Extra Boost را تشخيص خواهد داد. همچنين در زماني که بار پردازشي پردازنده کمتر از 100 درصد و پايين تر از سطح TDP است، اقدام به بازيابي توانايي خود براي اعمال مجدد شتاب فرکانسي Extra Boost در مواقع لازم مي کند.
به تصوير بالا دقت کنيد، در هر قسمت از پروسه پردازشي که با "x" مشخص شده است پردازنده تشخيص ميدهد که در حالت بيکاري به سر مي برد و متعاقبا دماي آن نيز در پايين ترين حالت خود قرار دارد و حتي زماني هم که از بار پردازشي کمي برخوردار است و در تصوير با "x/2" مشخص شده است نيز پردازنده ميتواند خود را براي Extra Boost بازيابي کند که متخصصان اينتل در اين باره گفته اند که اين مدت بازيابي براي شتاب مجدد ميتواند در حدود يک دقيقه حالت بيکاري باشد.
توربو بوست و گرافيک
هر دو پردازنده CPU و GPU ميتوانند در حالت توربو کار کنند به صورتي که هنگام پردازش سنگين بر روي GPU از فرکانس هسته هاي پردازنده مرکزي کاسته شده و به کلاک GPU اضافه خواهد شد و همينطور برعکس اين پروسه ميتواند صورت گيرد. همچنين CPU و GPU هرکدام از کنترلر ولتاژ و فرکانس مجزا بهره مي برند. با همه اين تجهيزات، معماري سندي بريج را ميتوان به عنوان پوياترين و کاملترين پردازنده ارائه شده تا کنون خطاب کرد. در تصوير زير ميتوانيد عملکرد و هماهنگي بين دو هسته GPU و CPU در نسخه جديد Turbo را مشاهده فرماييد:
توربو بوست مبتني بر تشخيص دما نيست
ممکن است خيلي از افراد تصور کنند که اينتل محدوده زماني "S" براي Extra Boost را بنابر تشخيص فيزيکي حرارت پردازنده قرار داده اما واقعيت چيز ديگري است. در الگوريتم توربو به هيچ عنوان از سنسور هاي تشخيص دماي پردازنده استفاده نشده است، بلکه براي تشخيص پردازش سنگين هسته ها و دما از منطق توان مصرفي و آمپراژ به عنوان معيار و همچنين از راه حل ها و استاندارد هاي خنک سازي به عنوان يک مرجع ديگر استفاده شده است. اين موضوع ميتواند از دو منظر جلب توجه کند:
نخست اينکه اگر شما چه از کولينگ معمولي خود پردازنده و يا يک واتر کولينگ پيشرفته استفاده کنيد رفتار و علمکرد توربو در پردازنده هاي سندي بريج تغيير نخواهد کرد و کاربران نخواهند توانست بر تصميم اينتل مبني بر محدوده مشخص زماني براي Extra Boost غلبه کنند. و دوم اينکه اين موضوع ميتواند يک بحث جدي براي توليد کنندگان مادربرد جهت برخورد با اين موضوع و مباحث پيرامون روش هاي اورکلاکينگ آن به حساب آيد .
ز هر چه بگذريم اورکلاک خوش تر است !
ز هر چه بگذريم اورکلاک خوش تر است !
همه چيز خوب پيش ميرفت تا اينکه ذوق تجاري اينتل گل کرده و از سري پردازنده هاي Pentium III تصميم به قفل و يا Lock کردن ضريب فرکانسي پردازنده گرفت و دردسرهايي را براي اورکلاکر ها ايجاد کرد. البته يک سري از پردازنده ها را به عنوان Extreme روانه بازار کرده که از ضريب فرکانسي باز استفاده ميکند اما بي شک آنها قيمت بسيار بالاتري دارند و اکثرا در رده مصارف High End و حرفه اي استفاده ميشوند که خريد آن براي عموم کاربران حرفه اي و اورکلاکرها مقرون به صرفه نيست. اينتل دوباره دست به کار شده و به تازگي پردازنده هايي را با پسوند K روانه بازار کرده که از ضريب فرکانسي باز برخوردار بوده و نسبتا از قيمت مناسبتري برخوردار مي باشند که در اين ميان ميتوان از پردازنده i7 875K با کد رمز Lynnfield و فناوري ساخت 45 نانومتري و يا i5 655K با کد رمز Clarkdale و فناوري ساخت 32 نانومتري نام برد که هر دوي انها در سطح Mainstream و بر پايه سوکت LGA 1156 ارائه شده اند.
در تصوير زير ميتوانيد مسير حرکتي پردازنده هاي اينتل از جولاي 2010 تا يک سال آتي را مشاهده کنيد:
بنابراين قبل از معماري سندي بريج ، راه افزايش کلاک پايه (BCKL) وجود داشت تا اورکلاکرها به اين قابليت به عنوان آخرين و بهترين روش براي افزايش کلاک نگاه کنند. اما در نسل جديد، اينتل به صورت غير مستقيم يک قفل بزرگ بر روي کلاک پايه نصب کرده که ذهن بسياري از کاربران و همچنين توليد کنندگان مادربرد را آشفته کرده است. حتما هم اکنون اين سوال در ذهنتان به وجود امده که منظور از قفل غير مستقيم چيست؟
اين موضوع نقطه اصلي تغيير در معماري سندي بريج و پلتفرم هاي جديد اينتل نسبت به نسل قبل مي باشد. اگر همچنان گام به گام با ما حرکت کنيد به اصل موضوع پي خواهيد برد.
در پي انتشار رسمي اسلايد هاي نمايشي از سوي اينتل و همچنين کليپ منتشر شده مربوط به اورکلاک سندي بريج از تيم HKEPC مشخص شد که حداکثر توانايي اين معماري در اورکلاک از طريق کلاک پايه ، بين 2 تا 3 درصد از فرکانس نرمال پردازنده است که تقريبا ميتوان آنرا اورکلاک به حساب نياورد.
اين شکست اورکلاک از آنجا نشأت ميگيرد که اينتل در پلتفرم جديد تصميم به استفاده از يک IC براي توليد کلاک داخلي و ايجاد کلاک پايه 100 Mhz براي تمام گذرگاه ها نظير CPU , USB, SATA, PCI, PCI-E, Uncore, memory و ... گرفته است که تمامي آنها با يک حالت انشعابي به هم گره خورده اند. IC ايجادکننده کلاک مذکور در چيپست پلتفرم هاي ( P67 | LGA1155 ) تجميع شده است. اين IC سيگنال کلاک مربوط به پردازنده را از طريق گذرگاه DMI انتقال ميدهد، به عبارتي شما بايد DMICLK را همان BCLK فرض کنيد که اين موضوع بدين معني است که ديگر نياز به استفاده از يک مولد کلاک خارجي براي کنترل تک تک اجزاي سخت افزاري نمي باشد. در دياگرام زير ميتوانيد در جزئيات و عملکرد اين تکنولوژي کنکاش کنيد:
دياگرام بالا نسل بعد پلتفرم اينتل با چيپست Patsburg و سوکت LGA 2011 خواهد بود که جايگزين پلتفرم X58 مبتني بر سوکت LGA1366 کنوني ميباشد.
در پلتفرم هاي کنوني زماني که شما در حال اورکلاک از طريق BCLK هستيد و براي مثال اقدام به افزايش فرکانس پردازنده و حافظه رم مي کنيد، فرکانس کاري ديگر اجزاي سخت افزاري نظير SATA را رها ميکنيد چرا که بسيار حساس بوده و ممکن است باعث ناپايداري سيستم گردد. از اين رو، در تمامي مادربرد هاي کنوني، فرکانس هاي مختلف گذرگاه ها قابل تغيير مي باشد چرا که تمامي مولدهاي کلاک خارجي مادربرد توسط باياس قابل تنظيم و برنامه ريزي هستند.
اما همانطور که در ابتداي مبحث گفته شد ديگر خبري از IC خارجي Clock Generator نميباشد و به صورت کنترل سراسري در درون چيپست تجميع شده است. به همين دليل ممکن است که شما حتي با افزايش 5Mhz کلاک پايه که به صورت خودکار برتمامي گذرکاه هاي مذکور اعمال ميشود بعد از ذخيره تنظيمات و خروج از باياس با پيغامي شبيه به USB Fail و يا SATA Corrupt برخورد کنيد، و چه شکستي بزرگتر از اين!
اين بود قفل بزرگ بر BCLK به صورت غير مستقيم.
به نظر ميرسد جسارت اينتل در تغييري بزرگ در پلتفرم سندي بريج و محدوديت هاي اورکلاک آن، از دو نقطه اصلي شکل ميگيرد:
يکي قابليت هاي توربو در سندي بريج که حتي به صورت کنترل شده اجازه افزايش ضريب فرکانسي را دارد و ديگري ارائه پردازنده هاي سري K از معماري سندي بريج که با ضريب باز ارائه خواهند شد. البته برداشتن محدوديت هاي اورکلاک حافظه رم DDR3 نيز خيال اينتل را از اين جهت راحت ميکند چرا که قرار است با Ratio آنلاک شده در سري چيپست هاي P توانايي اورکلاک آن تا 2133Mhz و حتي 2666Mhz بالا رود.
در تصوير زير ميتوانيد سه شاخص اصلي در اورکلاک و محدوديت آن در سندي بريج را مشاهده کنيد:
خاطر نشان ميکنيم که در سري K پردازنده هاي سندي بريج و در ضريب فرکانسي باز آن، شاهد قابليت افزايش تا 57x هستيم. که عرضه SKU هاي جديد و گوناگوني از سري K ميتواند انعطاف پذيري بالايي را در انتخاب پردازنده و سيستم اورکلاک به وجود آورد. از دو پردازنده هاي ارائه شده تا کنون از سري K ميتوان به مدل هاي i5 2500 و i7 2600 اشاره کرد که با قيمت هاي اوليه 205 و 560 دلار در حال ورود به بازار هستند.
با همه ي اين تفاسير، شايد اين تغيير و محدوديت در اورکلاک معماري Sandy Bridge باعث دلسردي طرفداران اينتل و اورکلاکر ها و سوق دادن آنها به سوي پلتفرم Fusion کمپاني AMD گردد، و شايد هم ارائه سري K در رده هاي i7 تا i3 با قيمت هاي قابل رقابت بتواند طرفداران اينتل را راضي نگه دارد. البته در هر شرايطي که باشيم نميتوان قدرت توربو در سندي بريج را ناديده بگيريم. بايد منتظر ماند و عکس العمل توليد کنندگان مادربرد را ديد که چه برنامه هايي براي Sandy Bridge در نظر خواهند گرفت و چه قابليت هايي را بر روي مادربرد هاي Low End و High End با وجود محدوديت BCLK تعبيه خواهند کرد. ممکن است تلاش براي رفع محدوديت افزايش فرکانس DMICLK و غلبه بر آن بتواند زمينه رقابتي بين توليد کنندگان مادربرد به وجود آورد.
Sandy Bridge در آخرين نگاه
Sandy Bridge در آخرين نگاه
قطعا در معماري سندي بريج، شاهد افزايش کارايي و سرعت در پردازش برنامه ها نسبت به معماري هاي نسل پيش خواهيم بود. از طرفي قابليت هاي چشمگير GPU آن، خود به تنهايي از نقاط برجسته معماري سندي بريج محسوب ميشود. تصور اينکه اينتل تا چه اندازه ميتواند به واحد هاي اجرايي (EU) آن بيافزايد نيز هيجان انگيز است. همچنين موتور پردازشي مديا با آن قابليت پيشرفته تبديل کد ويدئو و فرمت، خود نيز شگفتي ديگري خواهد بود. انتظار مي رود با پشتيباني نرم افزاري از اين موتور پردازشي، اين قابليت بتواند نيازهاي کاربران را از گرافيک مجزا براي پردازش هاي تبديل ويديويي و يا Transcode برطرف سازد.
ازطرف ديگر، قابليت هاي پيشرفته توربو بوست در سندي بريج حتي در پردازش هاي معمولي خودنمايي کرده و احساس خوبي را از سرعت سيستم به کاربر القا ميکند که ميتوان اکثر اين بازدهي فوق العاده را مديون گذرگاه حلقوي در معماري جديد دانست. بايد بدانيد که چنين تغيير بزرگي در يک معماري ريزپردازنده به راحتي صورت نميگيرد و نياز به برسي هاي دقيق و حساب شده اي دارد که آينده توليد و ساخت پردازنده را در بهترين شرايط تضمين کند. دراين باره گذرگاه حلقوي ميتواند به شکل مناسبي مواردي همچون بالا رفتن تعداد هسته ها، حافظه کش سطح سه (L3 Cache) و کارايي GPU در نسل هاي پيش رو را تضمين کند.
همچنين سندي بريج در پلتفرم هاي موبايل نيز به طور چشمگيري از پردازنده هاي کنوني Arrandale و Clarksfield (مبتني بر معماري Nehalem) سريعتر خواهد بود.
لازم به ذکر است که ورود Sandy Bridge به بازار جهاني براي سيستم هاي روميزي و نوت بوک ها در سه ماهه اول 2011 خواهد بود. بر اساس تحقيقات انجام شده، به نظر مي آيد که اين پلتفرم از قيمت قابل قبول و منطقي نيز برخوردار باشد.
در پايان ازشما خوانندگان گرامي دعوت مي شود، به منظور بحث و تبادل نظر در مورد اين معماري به انجمن هاي تخصصي شهر سخت افزار مراجعه کنيد.
پيوست ها و فهرست منابع و مآخذ
پيوست ها
مسير حرکت تيک-تاک اينتل تا سال 2016 :
http://www.shahrsakhtafzar.com/fa/images2/sandybridge-article/img-sbm.png
مسير حرکت پردازنده هاي سندي بريج تا سال 2013:
http://www.shahrsakhtafzar.com/fa/images2/sandybridge-article/intel_cpu_transition.png
با دقت در تصوير بالا در مي يابيد که نام معماري Sandy Bridge با تکنولوژي ساخت جديد (22 نانومتري) Ivy Bridge خواهد بود
(طبق مدل تيک-تاک اين ارتقا تکنولوژي ساخت با نگه داشتن معماري در مرحله تيک قرار مي گيرد).
Paul Otellini مدير عامل اينتل در همايش روز 13 سپتامبر در سان فرانسيسکو تشريح کرد که اولين پردازنده هاي Ivy Bridge با تکنولوژي ساخت 22 نلنومتري در نيمه دوم سال 2011 ارائه خواهند شد. از تغييرات Ivy Bridge مي توان به پشتيباني از DirectX 11 اشاره کرد. ضمن اينکه پردازنده هاي 6 و 8 هسته اي تحت اين سري ارائه خواهند شد. هم اکنون اطلاعات بيشتري از تغييرات Ivy Bridge منتشر نشده است.
مسيرحرکت مدل هاي پردازنده هاي سندي بريج تا سه ماهه سوم سال 2011 :
http://www.shahrsakhtafzar.com/fa/images2/sandybridge-article/snb-roadmap.png
اسلايد هاي ارائه شده پيرامون سندي بريج در همايش IDF:
http://www.tomshardware.co.uk/sandy-bridge-core-idf-2010-gpu,news-34238.html
فهرست منابع و مآخذ
http://en.wikipedia.org/wiki/Sandy_Bridge_%28microarchitecture%29#cite_note-3
http://en.wikipedia.org/wiki/Intel_Tick-Tock
http://en.wikipedia.org/wiki/LGA_2011
http://en.wikipedia.org/wiki/LGA_1155
http://www.anandtech.com/show/3922/intels-sandy-bridge-architecture-exposed/1
http://www.anandtech.com/show/3871/the-sandy-bridge-preview-three-wins-in-a-row/4
http://www.pcpro.co.uk/features/361114/sandy-bridge-full-technical-details
http://www.pcpro.co.uk/features/361114/sandy-bridge-full-technical-details/2
http://www.bit-tech.net/hardware/cpus/2010/04/21/intel-sandy-bridge-details-of-the-next-gen/
نويسندگان : سيد حسين ريشهري – مظاهر عظيمي
هرگونه کپي برداري تنها با ذکر منبع به صورت لينک شده و نام نويسنده مجاز مي باشد .
تاپيک بحث پيرامون معماري Intel Sandy Bridge
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت