همان‌طور که می‌دانید کمپانی اینتل از سال 2007 با مدلی تحت عنوان تیک – تاک پردازنده‌های جدید خود را طراحی و سپس روانه بازار می‌کند. بر اساس این مدل در مرحله تیک ابتدا تکنولوژی ساخت پردازنده با ترانزیستورهای کوچک‌تر و مدرن‌تر به‌روز می‌شود و در مرحله تاک به‌صورت کلی معماری ساخت پردازنده تغییر می‌کند. پردازنده‌های با معماری Broadwell دروازه تبدیل تکنولوژی ساخت 22nm معماری Haswell به 14nm شدند (مرحله تیک) و در نهایت نیز معماری مدرن Skylake ...
مقدمه
اگر به خاطر داشته باشید حدوداً 3 سال پیش بود که آخرین CPU های کمپانی AMD با معماری Piledriver و اسم رمز Vishra روانه بازار شدند. پردازنده‌هایی که پرچم‌داران آن‌ها مدل‌های بسیار پرمصرف و گران قیمت نظیر FX-9590 و FX-9370 بودند. پردازنده‌هایی که علیرغم برخورداری از 8 هسته فیزیکی، بیش از 16MB حافظه Cache و فرکانس هسته 5GHz در بسیاری از تست‌های عملی حتی از پس رقابت با پردازنده پرچم‌دار معماری Ivy Bridge برای سوکت LGA 1155 یعنی Intel Core i7 3770K نیز بر‌نمی‌آمدند.
کمپانی AMD با مشاهده این وضعیت تمرکز خود را بر روی APU های ساخت خود و کارایی گرافیکی آن‌ها و از همه مهم‌تر قیمت نازل‌تر محصولات خود معطوف کرد و بازار پردازنده‌های رده متوسط و بالا را عملاً به کمپانی اینتل واگذار کرد. هم اکنون پس از 3 سال کمپانی اینتل با عرضه منظم پردازنده‌های قدرتمند و فوق‌العاده کارآمد خود از حیث مدیریت مصرف انرژی عملاً بیش از 70% فروش پردازنده‌های PC را در اختیار دارد و طی این سال‌ها با معرفی و عرضه پلتفرم‌های بسیار موفق مانند Ivy Bridge، Haswell و چیپست های سری 7، 8 و 9 توجه اکثر خریداران PC را به سمت خود جلب کرده است.
همان‌طور که می‌دانید کمپانی اینتل از سال 2007 با مدلی تحت عنوان تیک – تاک پردازنده‌های جدید خود را طراحی و سپس روانه بازار می‌کند. بر اساس این مدل در مرحله تیک ابتدا تکنولوژی ساخت پردازنده با ترانزیستورهای کوچک‌تر و مدرن‌تر به‌روز می‌شود و در مرحله تاک به‌صورت کلی معماری ساخت پردازنده تغییر می‌کند. پردازنده‌های با معماری Broadwell دروازه تبدیل تکنولوژی ساخت 22nm معماری Haswell به 14nm شدند (مرحله تیک) و در نهایت نیز معماری مدرن Skylake آخرین مرحله این مدل یعنی "تاک" لقب گرفته است.
در این مقاله قصد داریم شما را با آخرین جزئیات این پلتفرم جدید شامل پردازنده‌های کنونی و آینده نسل ششم Core و همین‌طور چیپست های سری 10 کمپانی اینتل آشنا کنیم. پس با دقت ادامه مقاله را دنبال کنید.
معرفی چیپست های سری 10 و قابلیت‌ها و امکانات جدید آن‌ها
-
معرفی چیپست های سری 10 و قابلیت‌ها و امکانات جدید آن‌ها
همان‌طور که می‌دانید به‌طور کلی چیپست های کمپانی اینتل برای کامپیوترهای دسکتاپ در 4 سری Performance، Mainstream، Business و Value طبقه بندی می‌شوند. در این میان چیپست های سری Xxx که شامل پلتفرم‌های فوق حرفه‌ای مبتنی بر سوکت LGA 2011 می‌شوند با فاصله زمانی به‌مراتب طولانی‌تر از سایر چیپست ها بروز می‌شوند و در این مقاله نیز قصد نداریم به آن‌ها بپردازیم. اکثر چیپست های سری Business همانند سری Qxx هم که اغلب کاربردهای خاص دارند، با تیراژ بسیار پایین تولید می‌شوند و مادربردهای مبتنی بر آن‌ها نیز معمولاً هیچ گاه در داخل کشور یافت نمی‌شوند. پس هدف ما در این مقاله بررسی چیپست های سری Performance، Mainstream و Value سری 100 خواهد بود.
همان‌طور که در تصویر نقشه راه چیپست های کمپانی اینتل از سال 2013 تا هم اکنون ملاحظه می‌کنید چیپست های Z97 و H97 که در واقع یک به‌روزرسانی کوچک آن هم فقط برای چیپست های Z87 و H87 محسوب می‌شدند و البته پشتیبانی انحصاری از اندک پردازنده‌های نسل پنجم Core با معماری Broadwell-K (مدل‌های Intel® Core™ i5-5675C و Intel® Core™ i7-5775C) را با خود به همراه داشتند تنها چیپست های سری 9 کمپانی اینتل محسوب می‌شدند. در واقع کمپانی اینتل بر خلاف پلتفرم Mobile در مرحله "تیک" مدل "تیک تاک" خود برای پلتفرم Desktop و معماری Broadwell گذری بسیار بی‌سر و صدا داشت.
اما در سری 100 کمپانی اینتل دوباره تمامی سری چیپست های خود را بروز کرده است. چیپست های سری 100 که هم زمان با معرفی پردازنده‌های با معماری Skylake-s معرفی شده‌اند در مادربردهای مبتنی بر سوکت LGA1151 تعبیه خواهند شد. این پلتفرم که پردازنده‌های با تکنولوژی ساخت 14nm نسل ششم Core را با خود به همراه دارد، امکانات، قابلیت‌ها و ویژگی‌های جدید فراوانی را به PC های مدرن امروزی هدیه کرده است. در ادامه ابتدا به معرفی چیپست پرچم دار این پلتفرم یعنی Intel Z170 می‌پردازیم، سپس به مقایسه قابلیت‌ها و امکانات سایر چیپست های سری 100 با مدل‌های مشابه نسل ای قبل خواهیم پرداخت.
در تصاویر بالا دیاگرام چیپست های پرچم دار سری 9 و 100 یعنی Z97 و Z170 را ملاحظه می‌کنید. اگر به‌صورت کلی به این دو پلتفرم نگاه کنیم کاملاً روشن است که اکثر شاه راه‌های ارتباطی در پلتفرم سری 100 به‌صورت محسوسی ارتقاء پیدا کرده‌اند. برای مثال حداکثر پهنای باند حافظه به‌واسطه پشتیبانی از حافظه‌های RAM با تکنولوژی DDR4 در پلتفرم جدید بیش از 33% افزایش یافته است و همچنین شاه راه ارتباطی بین PCH و CPU نیز در نسل جدید به‌صورت کلی تغییر کرده است. در چیپست Z170 هر دو گذرگاه (FDI (Flexible Display Interface و DMI 2.0 ادغام شده و جای خود را به گذرگاه پرسرعت DMI 3.0 داده‌اند. به‌صورت کلی DMI 3.0 با داشتن پهنای باند 3.93GB/s نسبت به DMI 2.0 با پهنای باند 2GB/s به ازای 4 Lane برای هر دو نسخه، بیش از 98% سریع‌تر است.
همچنین ارتقاء قابلیت‌های Intel® Management Engine Interface از نسخه 9.1 به نسخه 11 در پلتفرم جدید کنترل، مانیتورینگ و دسترسی به منابع سخت افزاری سطح پایین و بالا را برای حرفه‌ای‌ها و اپراتورهای شبکه جهت دسترسی‌های بیشتر و کنترل راحت‌تر سیستم‌ها تسهیل کرده است.
علاوه بر این کمپانی اینتل با تعبیه یک (DSP (Digital Signal Processor اختصاصی درون چیپست های سری 100 بار پردازش صوتی را تحت عنوان تکنولوژی Intel® Smart Sound از دوش پردازنده برداشته است. قابلیتی که در گیم های 3 بعدی و حتی پردازش صوتی توسط نرم افزارهای ساخت و ویرایش موسیقی و صدا نقش مهمی در افزایش سرعت و کاهش زمان تأخیر خواهد داشت.
بدون شک مهم‌ترین و در عین حال محوری‌ترین تغییر در چیپست های سری 100 (به غیر از چیپست Intel H110) نسبت به چیپست های سری 9 جایگزینی گذرگاه‌های متعدد PCI-Express 3.0 به‌جای گذرگاه‌های PCI-Express 2.0 موجود در چیپست های PCH سری 9 می‌باشد. برای مثال در چیپست Z170 تعداد 20 Lane گذرگاه PCI-Express 3.0 جای تنها 8 Lane PCI-Express 2.0 را گرفته‌اند. به زبان ساده علاوه بر افزایش حدوداً 100% پهنای باند به ازای هر PCI-Express Lane تعداد این گذرگاه ا نیز 150% افزایش یافته است. این بدان معناست که طراحان و سازندگان مادربرد تنها با تکیه به قابلیت ذاتی این چیپست می‌توانند با تعبیه کنترلرهای متعدد، پورت‌های بسیار پرسرعت همانند USB 3.1، M.2 X4 32Gb/s و SATA Express 10Gb/s و ... را برای مادربردهای مبتنی بر این چیپست فراهم کنند.
در بخش گذرگاه‌های مربوط به تجهیزات ذخیره سازی نیز در ظاهر هر دو از 6 پورت SATA 6Gb/s پشتیبانی می‌کنند ولی با ارتقاء قابلیت‌های تکنولوژی Intel® Rapid Storage For PCI Express Storage پشتیبانی از SSD های پرسرعت به‌واسطه رابط‌های پرسرعت نظیر SATA Express port و M.2 تسهیل شده است. در پلتفرم چیپست Z170 قابلیت کنترل 3 پورت فوق‌العاده پرسرعت وجود دارد. در این در حالی است که چیپست Z97 قادر به کنترل تنها 1 پورت بود.
در بخش پورت‌های USB نیز هم چنان خبری از پشتیبانی مجتمع از پورت‌های USB 3.1 نیست. ولی تعداد پورت‌های USB 3.0 از 6 عدد به 10 عدد در نسل جدید افزایش یافته و تعداد پورت‌های USB 2.0 نیز همانند نسل قبل همان 14 عدد باقی مانده است. البته به لطف وجود Lane های متعدد PCIe در چیپست های این پلتفرم کمپانی‌های سازنده مادربرد با استفاده از کنترلرهای مبدل PCI-Express 3.0 به USB 3.1 این ضعف را نیز پوشش داده‌اند.
در جدول زیر می‌توانید سایر مشخصات فنی و امکانات چیپست های این پلتفرم را در مقایسه با چیپست های مشابه پلتفرم قبلی ملاحظه کنید:
همان‌طور که ملاحظه می‌کنید همانند چیپست های سری 9 در چیپست های سری 100 نیز تنها چیپست پرچم دار Z170 از قابلیت‌های رسمی اورکلاک CPU و Memory پشتیبانی می‌کند.
اما نکته قابل توجه این موضوع می‌باشد که باوجود ارتقاء تکنولوژی ساخت از 32nm در چیپست های نسل 7 و 8 به 22nm در چیپست های سری 100، توان مصرفی آن‌ها 50% افزایش یافته و ابعاد چیپست ها نیز 1mm بزرگ‌تر شده است. شاید یکی از دلایل این امر افزایش محسوس منابع و امکانات سخت افزاری در چیپست های سری 100 مخصوصاً گذرگاه‌های بیشتر PCI-Express 3.0 و USB 3.0 باشد.
معرفی پردازنده‌های نسل ششم Core و قابلیت‌ها و تکنولوژی‌های جدید به کار رفته در آن‌ها
-
معرفی پردازنده‌های نسل ششم Core و قابلیت‌ها و تکنولوژی‌های جدید به کار رفته در آن‌ها
همان‌طور که اشاره شد پردازنده‌های با معماری Skylake دومین تجربه اینتل در طراحی پردازنده‌ها با تکنولوژی 14nm محسوب می‌شود. در واقع پس از عرضه پردازنده‌های سری Mobile نسل پنجم با معماری Broadwell در 3 ماهه اول 2015 و عرضه بسیار محدود چند مدل انگشت شمار برای پلتفرم دسکتاپ و البته با سوکت LGA1150 از همین خانواده کاملاً مشخص است که کمپانی اینتل به‌خصوص در پلتفرم دسکتاپ از پردازنده‌های با معماری Broadwell به‌عنوان پلی برای کسب تجربه بیشتر و تا حدودی آزمایش تکنولوژی‌های جدید برای عرضه بدون ریسک و کاملاً موفق نسل ششم با معماری Skylake استفاده کرده است. در واقع این سیاست همواره در چند سال اخیر بارها از سوی این کمپانی تکرار شده و البته به خوبی هم آزمایش خود را پس داده است.
اما پردازنده‌های با معماری Skylake دارای چه ویژگی‌های جدیدی هستند؟ آیا ارزش آن را دارند تا قطعات سیستم خود را با این پلتفرم به‌روزرسانی کنید؟ در ادامه قصد داریم به‌صورت مفصل به تشریح ویژگی‌ها و قابلیت‌های جدید پردازنده‌های این پلتفرم بپردازیم. پس با دقت بیشتری ادامه این مقاله را دنبال کنید.
از آنجا که پردازنده‌های مبتنی بر این معماری طیف بسیار گسترده‌ای از پردازنده‌های رده بالای دسکتاپ، موبایل و مدل‌های فوق کم مصرف مناسب برای گجت های قابل حمل نظیر آلترا بوک ها و حتی تبلت ها را شامل می‌شوند. در این مقاله ابتدا به معرفی ویژگی‌های جدید پردازنده‌های دسکتاپ خواهیم پرداخت و در مقالات بعدی نیز به معرفی سایر پردازنده‌های این معماری می‌پردازیم.
همان‌طور که در تصویر بالا ملاحظه می‌کنید و البته به آن اشاره شد کمپانی اینتل پردازنده‌های با معماری Skylake را در 4 گروه کلی طبقه بندی کرده است:
- Y-SERIES: پردازنده فوق کم مصرف با TDP حداکثر 4.5W مناسب برای گجت های بسیار کوچک و کم مصرف نظیر تبلت ها، الترابوک ها و mini PC ها
- U-SERIES: پردازنده‌های کم مصرف با TDP حداکثر 15W و 28W مناسب برای نوت بوک ها و AIO های فوق باریک و برخی دیگر از mini PC ها
- H-SERIES: پردازنده‌های قدرتمند Mobile با TDP حداکثر 45W مناسب برای نوت بوک های رده بالای گیمینگ و Workstation
- S/K-Series: پردازنده‌های بسیار قدرتمند پلتفرم دسکتاپ با TDP در محدوده 35W تا 91W با سوکت LGA 1151
در پردازنده‌های با معماری Skylake-S که همان مدل‌های دسکتاپ محسوب می‌شوند پردازنده‌های با پسوند T که مصرف‌ترین مدل ای این سری محسوب می‌شوند دارای TDP حداکثر 35W، پردازنده‌های بدون پسوند با توان مصرفی 47W و 65W و تنهای مدل‌های با ضریب فرکانس پردازنده باز با پسوند K با توان مصرفی 91W عرضه می‌شوند. در واقع به غیر مدل‌های دارای قابلیت اورکلاکینگ سری K، توان مصرفی پردازنده‌های دسکتاپ بدون پسوند این معماری نسبت به مدل‌های مشابه با معماری Haswell به‌صورت میانگین بیش از 22% کاهش یافته است.
اما بگذارید برای شروع تشریح معماری Skylake از دیاگرام زیر شروع کنیم:
به‌طور کلی مهم‌ترین عواملی که باعث ارتقاء عملکرد پردازنده‌های این معماری در مقایسه با معماری نسل قبل شده‌اند به این شرح می‌باشند:
- افزایش محسوس پهنای باند عملیاتی بین CPU و PCH به‌واسطه نسل جدید گذرگاه DMI 3.0
- افزایش محسوس سرعت اجرای دستورالعمل‌ها در هر سیکل کلاک و افزایش محسوس راندمان مصرف انرژی به‌واسطه ویژگی‌های جدید معماری هسته‌های این پردازنده‌ها مانند قابلیت استخراج پیشرفته کدها از دستورالعمل‌ها برای موازی سازی بهتر، افزایش پهنای باند حلقه انتقال داده‌ها بین هسته‌های CPU، پردازنده گرافیکی مجتمع (IGP)، حافظه Cache و کنترلر حافظه
- افزایش توان عملیاتی حافظه LLC Cache به‌واسطه افزایش پهنای باند و پیکربندی جدید حلقه انتقال داده‌ها بین CPU، IGP و System Agent
- پشتیبانی از حافظه‌های RAM بسیار پرسرعت DDR4 در کنار پشتیبانی از حافظه‌های DDR3L
- افزایش پتانسیل اورکلاکینگ به‌واسطه اصلاحات انجام شده در مدار تغذیه و افزایش راندمان مصرف انرژی این پلتفرم
- پردازنده گرافیکی مجتمع مدرن و البته پرقدرت همراه با حافظه‌های eDRAM و با قابلیت پشتیبانی از API های مدرن نظیر Open CL 2.0، DirectX 12.0 و OpenGL 4.4
در مورد گذرگاه DMI 3.0 که در بخش تشریح معماری چیپست های سری 100 به اندازه کافی توضیح دادیم. در ادامه اجازه بدهید کمی بیشتر وارد جزئیات این معماری مدرن شویم.
مدار رگولاتور ولتاژ پردازنده – انتقال FIVR به خارج از پردازنده
FIVR یا همان fully integrated voltage regulator واژه و عبارتی است که کمپانی اینتل برای مدار رگولاتور ولتاژ مجتمع در پردازنده‌های با معماری Haswell استفاده می‌کرد. در واقع کمپانی اینتل برای کاهش قیمت تمام شده مادربردهای مبتنی بر پلتفرم پیشین و البته کاهش انرژی مصرفی پردازنده بخش اعظمی از مدار رگولاتور ولتاژ پردازنده را به درون پکیج پردازنده انتقال داده بود؛ اما عملکرد این معماری بیشتر در پردازنده‌های سری Mobile کارایی لازم را داشت و در پردازنده‌های پرمصرف‌تر Desktop و مخصوصاً در شرایطی که کاربر اقدام به اورکلاک پردازنده می‌کرد اثری معکوس داشت. در واقع به دلیل مشترک بودن تمهیدات اندیشیده شده برای دفع حرارت Die پردازنده و کامپوننت های مدار رگولاتور در صورت افزایش فرکانس و ولتاژ، حرارت پردازنده به‌مراتب بیشتر بالا می‌رفت و در عمل باعث ایجاد محدودیت‌های بیش از پیش برای اورکلاکرها می‌شد.
با بازگشت دوباره تقریباً تمامی بخش‌های مرتبط با رگولاسیون ولتاژ بر روی مادربرد انتظار می‌رود با پردازنده‌های خنک‌تر و با پتانسیل اورکلاکینگ به‌مراتب بهتر از نسل قبل روبرو باشیم. البته این نکته را هم مد نظر داشته باشید که ممکن است با مادربردهای گران قیمت‌تری نیز مواجه شویم.
همان‌طور که در تصویر بالا ملاحظه می‌کنید تقریباً تمامی پارامترهای ولتاژی تأمین کننده انرژی بخش‌های مختلف پردازنده اعم از ولتاژ هسته، کنترلر حافظه، پردازنده گرافیکی مجتمع و واحدهای مختلف بخش System Agent همگی توسط مادربرد تأمین می‌شوند. این امر به سازندگان اجازه می‌دهد تا در مادربردهای رده بالای ساخت خود با استفاده از مدارات و کامپوننت های بسیار باکیفیت و قدرتمند راه را برای اورکلاکرهای حرفه‌ای، بیش از پیش هموار کنند.
سوکت جدید LGA1151
یکی از سیاست‌هایی که کمپانی اینتل چند سالی است که همواره بر روی اجرای آن تمرکز دارد تغییر سوکت پردازنده همراه با معرفی پلتفرم‌های جدید دسکتاپ است. در واقع با این کار حتی کسانی که پلتفرم‌های نسل قبلی این کمپانی را نیز در اختیار دارند برای به‌روزرسانی سیستم‌های خود با پردازنده‌های نسل جدید به‌ناچار مجبور به تعویض مادربردهای قدیمی‌تر خود با مدل‌های جدید خواهند شد. با این کار هم اینتل پردازنده‌ها و چیپست های جدید خود را می‌فروشد و هم طراحان و سازندگان مادربرد و البته در این پلتفرم سازندگان ماژول‌های حافظه RAM در قبال این سیاست کمپانی اینتل سود می‌کنند.
البته در این پلتفرم به دلیل پشتیبانی از حافظه‌های RAM با تکنولوژی DDR4 و انتقال بخش رگولاتور ولتاژ از درون پردازنده به مادربرد ایجاد تغییر و تحول اساسی بر روی مادربرد و سوکت محتمل بود. اضافه شدن یک پین جدید به این سوکت بدین معناست که نه پردازنده‌های با معماری Skylake-s بر روی سوکت های LGA1150 و مادربردهای مبتنی بر چیپست های سری 8 و 9 نصب می‌شوند و نه پردازنده‌های با معماری Haswell و Broadwell قابلیت نصب بر روی سوکت LGA1151 را دارند.
پشتیبانی از حافظه‌های کم مصرف و پرسرعت DDR4
همان‌طور که می‌دانید از سال 2007 تاکنون حافظه‌های DDR3 در کامپیوترهای دسکتاپ، سرورها و حتی پلتفرم‌های موبایل حکومت می‌کردند. از سال قبل و با معرفی پردازنده‌های مبتنی بر معماری Haswell-E و سوکت 2011-v3 اولین نسل از حافظه‌های با تکنولوژی DDR4 به‌صورت تجاری روانه بازار کامپیوترهای دسکتاپ شدند؛ اما به دلیل قیمت بسیار بالایی که داشتند آن چنان با استقبال فراوانی روبرو نشدند. در پلتفرم جدید مبتنی بر پردازنده‌های Skylake کمپانی اینتل فکر همه جا را کرده و کنترلر حافظه تعبیه شده در پردازنده‌های این معماری را با هر 2 تکنولوژی DDR4 و DDR3L سازگار کرده است. در واقع برخی سازندگان مادربرد در حال حاضر مادربردهایی روانه بازار کرده‌اند که با هر دو نوع ماژول‌های DDR3L و DDR4 سازگاری دارند به صورتی که هر دو نوع این حافظه‌ها در یک نوع DIMM نصب می‌شوند. اگر خاطرتان باشد در مادربردهای مبتنی بر چیپست Intel P35 و سوکت LGA 775 نیز مشابه همین موضوع وجود داشت. برخی از مادربردهای مبتنی بر چیپست P35 از ماژول‌های DDR3 و برخی از ماژول‌های DDR2 و حتی برخی نیز از هر نوع ماژول پشتیبانی می‌کردند.
کمپانی اینتل با این راهکار تا حدودی به فکر جیب کاربران بوده است. در واقع در برای برخی کاربران که از خریداران محصولات رده متوسط و یا پایین این پلتفرم هستند شاید خرید ماژول‌های گران قیمت DDR4 کمی دشوار باشد. البته این نکته را مد نظر داشته باشید که از زمان عرضه این پلتفرم به بازار ماژول‌های DDR4 بیش از 20% افت قیمت داشته‌اند.
ماژول‌های DDR4 با ولتاژ 1.2V کار می‌کنند و اولین نمونه‌های آن‌ها با استانداردهای JEDEC، فرکانس 2133MHz و تایمینگ 15-15-15 روانه بازار شده‌اند. البته به لطف مصرف انرژی بسیار پایین و حرارت کمتر این ماژول نسبت به مدل‌های مشابه DDR3 و از همه مهم‌تر پتانسیل بسیار بالای کنترلر حافظه تعبیه شده در پردازنده‌های مبتنی بر Skylake در آینده نزدیک شاهد ماژول‌های اورکلاک شده با پروفایل‌های XMP و فرکانس 4000MHz نیز در بازار خواهیم بود. از دیگر ویژگی‌های ممتاز ماژول‌های حافظه DDR4 پشتیبانی از کیت‌های 16GB است. باوجود 4 DIMM موجود در مادربردهای دسکتاپ مبتنی بر این پلتفرم قابلیت نصب 64GB حافظه RAM برای مادربردهای مبتنی بر چیپست های سری 100 (به غیر از چیپست Intel H110) فراهم شده است.
جزئیات معماری Skylake
اگر بررسی های مربوط به پردازنده‌های پرچم‌دار این پلتفرم یعنی Core i7 6770K و Core i5 6670K را ملاحظه کرده باشید متوجه عملکرد فوق‌العاده این پردازنده‌ها مخصوصاً در تست‌های Single Thread در مقایسه با مدل‌های مشابه نسل قبل در فرکانس‌های برابر شده‌اید؛ اما چه ویژگی‌های باعث عملکرد فوق‌العاده پردازنده‌های این معماری شده است؟
پردازش DATA و دستورالعمل‌ها در سیکل کلاک ها کمتر و یا پردازش و انتقال داده‌ها با سرعت بیشتر در آن واحد دو ویژگی بسیار مهم هستند که کمپانی اینتل در طراحی معماری Skylake هر دو را به بهترین نحو ممکن پیاده سازی کرده است.
قدرت استخراج داده‌ها و موازی سازی آن‌ها برای تقسیم بهتر آن‌ها میان تمامی هسته‌های پردازنده برای پردازش سریع‌تر یکی از برگ‌های برنده یک معماری مدرن محسوب می‌شود.
مورد بدی این موضوع می‌باشد که تعداد زیادی کد به‌عنوان نتیجه اجرای یک دستورالعمل و یا تعداد زیادی دستورالعمل، وابسته به نتایج سایر دیتا و دستورالعمل‌های دیگر باشند. بهترین ویژگی یکی معماری out-of-order این موضوع می‌باشد که وقتی در آن واحد تعداد زیادی از شاخه‌های دستورالعمل‌ها و کدها در حال تعامل با یکدیگر هستند بتواند آن‌ها را گروه‌بندی کرده تا واحد زمان‌بندی (scheduler) بتواند آن‌ها را برای پردازش سریع‌تر به‌صورت موازی تعمیم دهند.
پیاده سازی این مکانیسم باعث افزایش کارایی بیش از 16% در معماری Skylake در مقایسه با Haswell شده است. این قابلیت به micro-ops (واحد شالوده سازی دستورالعمل‌های کمپانی اینتل) اجازه می‌دهد تا صف پردازش را پر و مرتب کند تا موازی سازی با سرعت و بازدهی بیشتری انجام شود.
علاوه بر این تغییرات ریز و درشت دیگری نیز باعث افزایش کارایی و امنیت پردازش اطلاعات در این پلتفرم شده که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تغییر بخش از IA Core که باعث افزایش تعداد micro-ops ارسال شده از 4 عدد در معماری Haswell به 6 عدد در معماری Skylake شده است.
- ایجاد تغییرات در واحد execution units و (FMUL (floating point multiply جهت کاهش زمان تأخیر (latency) و مدیریت بهتر مصرف انرژی
- ایجاد تغییرات در پیکربندی L2 Cache که باعث کاهش انرژی مصرفی در کنار حفظ پهنای باند و زمان تأخیر در مقایسه با معماری Haswell می‌شود
- افزایش کارایی و بازدهی تکنولوژی HyperThreading به دلیل به کار گیری چهار micro-ops در هر سیکل کلاک
- پشتیبانی از تکنولوژی‌های جدید امنیتی (SGX (Security Guard Extensions و MPX (Memory Protection (Extensions
این تکنولوژی نیز همانند تکنولوژی TrustZone معماری ARM عمل می‌کند و به‌موجب آن یک برنامه تنها قادر به اجرا در محیط و یا قلمرو خود است و اجازه تعامل با خارج از این محیط به آن داده نمی‌شود. همچنین سایر برنامه‌ها نیز نمی‌توانند به بخشی از حافظه که این برنامه در حال اجرای دستورالعمل‌های خود می‌باشد دسترسی داشته باشند.
همچنین پیاده سازی MPX نیز یک راهکار برای کاهش خطاهای سرریز بافر که یکی از منابع مهم نقض امنیت به شمار می‌روند محسوب می شود.
معرفی نسل نهم پردازنده‌های گرافیکی کمپانی اینتل
-
معرفی نسل نهم پردازنده‌های گرافیکی کمپانی اینتل
در تصویر بالا به‌اصطلاح Die shot پردازنده Intel Core i7 6770K را ملاحظه می‌کنید. توسط رنگ‌های مختلف محدوده هر یکی از بخش‌های پردازنده مشخص شده است. کاملاً مشخص است که پردازنده گرافیکی مجتمع (iGPU) در سمت چپ، کنترلر حافظه و PCIe، کنترلر خروجی تصویر، System Agent و سایر کنترلرها در سمت راست و هر 4 هسته پردازنده به همراه حافظه Shared LLC Cache نیز دقیقاً در مرکز این Die تعبیه شده‌اند.
همان‌طور که ملاحظه می‌کنید حافظه L3 Cache در این معماری با عنوان SoC Ring Interconnect نیز نامیده شده است. در واقع این گذرگاه عریض 32byte علاوه بر اینکه یک حافظه پرسرعت Cache محسوب می‌شود بین تمامی بخش‌های مختلف پردازنده به اشتراک گذاشته شده و در عین حال به‌عنوان مهم‌ترین شاه راه دو طرفه ارتباطی میان تمامی بخش‌های این پردازنده شناخته می‌شود.
اما بهتر است برویم سر اصل مطلب!
همان‌طور که در تصویر بالا ملاحظه می‌کنید نسل جدید پردازنده‌های کمپانی اینتل متشکل از چندین بخش تحت عنوان ‘unslice’ می‌شود که با واحدهای پردازش تصویر نظیر command streaming، vertex fetching، tessellation، domain shading، geometry shaders و thread dispatcher ارتباط تنگاتنگ دارند.
هر یکی از این بخش‌ها (Slice) دارای 3 زیر بخش (subslice) می‌باشند که هر یک از این زیر بخش‌ها نیز دارای 8 واحد EU، حافظه‌های L1/L2 مجزا،Texture cache و Media samplers مجزا و حافظه L3 Cache و Rasterizers به‌صورت اشتراکی می‌باشند. در واقع هر یک از Slice ها دارای 24 عدد واحد EU هستند.
اما EU یا Execution Unit چیست و از چه بخش‌هایی تشکیل شده است؟
Execution Unit بنیادی‌ترین واحد پردازش دستورالعمل‌ها در پردازنده‌های گرافیکی اینتل محسوب می‌شود. این واحد یک ترکیب SMT / IMT (به‌طور هم زمان و هم زبان و ریز ساختار در لایه چند رشته‌ای) همراه با چندین SIMD ALU (Single (instruction, multiple data arithmetic logic unit برجسته و البته چند رشته‌ای می‌باشد.
EU به کار رفته در پردازنده‌های گرافیکی مبتنی بر معماری Skylake دارای 128 رجیستر همه منظوره به همراه 32byte register stores و 4KB general purpose register file هستند. از آن جا که این واحدها در نسل نهم دارای 7 رشته به ازای هر EU هستند پس 28Kbytes GRF بر روی هم واحد EU وجود دارد. محاسبات توسط یک جفت SIMD FPU که توانایی اجرای حداکثر 4 عملیات 32/64bit اعشاری یا صحیح در کنار حفظ قابلیت‌های پردازش FP64 double precision را دارا می‌باشد انجام می‌شود. ادغام قابلیت‌های پردازش اعشاری 16bit و سرعت دو برابر پردازش FP32 در معماری جدید تراشه‌های گرافیکی Skylake دقیقاً همان برنامه‌ای است کمپانی انویدیا در معماری Pascal سال آینده خود قصد اجرای آن را دارد.
کمپانی اینتل برای پردازنده‌های مختلف این پلتفرم 4 نوع IGPU تحت عنوان‌های GT2/GT3/GT3e/GT4e در نظر گرفته است. تفاوت این تراشه‌ها تنها در تعداد Slice های آن‌ها می‌باشد. پردازنده‌های دارای تراشه‌های گرافیکی مجتمع از نوع GT2 (مانند Core i7 6770K و Core i5 6670K) دارای تنها 1 Slice و 24 واحد EU، پردازنده‌های دارای تراشه‌های گرافیکی GT3 مجهز به دو Slice و 48 واحد EU و پردازنده‌های مجهز به تراشه‌های گرافیکی GT4 که دارای سه Slice و 72 واحد EU می‌باشند؛ اما همان‌طور که ملاحظه می‌کنید برخی از انواع این تراشه‌های گرافیکی دارا پسوند “e” می‌باشند. تراشه‌های دارای این پسوند مجهز به حافظه واسط eDRAM می‌باشند.
همان‌طور که می‌دانید تراشه‌های گرافیکی مجتمع فاقد حافظه اختصاصی می‌باشند و بخشی از حافظه RAM سیستم را به‌صورت اختصاصی به‌عنوان حافظه Frame Buffer تخصیص می‌دهند. این حافظه مخصوصاً در سیستم‌های رده متوسط و پایین که کاربران از حافظه‌های ارزان و با سرعت پایین و زمان تأخیر بالا استفاده می‌کنند در اکثر اوقات نوعی گلوگاه برای عملکرد واقعی و با تمام قوا تراشه گرافیکی محسوب می‌شود. حافظه eDRAM که در مدل‌های مجهز به تراشه گرافیکی GT3e حداکثر 64MB و در مدل‌های مجهز به تراشه‌های گرافیکی GT4e حداکثر 128MB تعیین شده است به‌عنوان نوعی Buffer بسیار پرسرعت (به بیانی دیگر L4 Cache) عمل می‌کند و باعث افزایش محسوس کارایی گرافیکی در این پردازنده‌ها می‌شود. در جدول زیر می‌توانید نحوه نام گذاری و مشخصات فنی تمامی تراشه‌های گرافیکی تعبیه شده در معماری Skylake را مشاهده کنید:
در تصاویر زیر نیز می‌توانید دیاگرام هر 3 خانواده GT2/GT3/GT4 را ملاحظه کنید:
GT2 iGPU Family
GT3 iGPU Family
GT4 iGPU Family
همچنین در جدول زیر پتانسیل پردازش گرافیکی هر 3 خانواده در مقایسه با برخی تراشه‌های گرافیکی و یا کارت‌های گرافیکی مجزا موجود در بازار درج شده است:
حال که با معماری پردازنده‌های گرافیکی جدید اینتل آشنا شدید در ادامه به تشریح تکنولوژی‌ها و امکانات جدید پردازش تصویر در این معماری می‌پردازیم.
Lossless Render Target (RT) Compression
در معماری جدید پردازنده‌های گرافیکی نسل 9 کمپانی اینتل نیز همانند کمپانی انویدیا در معماری Maxwell نوعی تکنیک فشرده سازی بدون افت کیفیت به کار برده است. این تکنیک که اینتل آن را Lossless Render Target (RT) Compression می‌نامد در عمل باعث بهینه سازی پهنای باند و مدیریت بهتر مصرف انرژی در پردازش گرافیکی و محتوای چند رسانه‌ای می‌شود.
Improved 16-Bit Float Support
همان‌طور که اشاره شد پشتیبانی از پردازش 16 بیت عملوندهای اعشاری یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های تراشه‌های گرافیکی در یکی دو سال اخیر محسوب می‌شود. این نوع پردازش در کاربردهایی که در آن دقت زیادی مورد نیاز نیست و حذف رقم‌های اضافی اعشاری تعداد قابل توجهی را شامل می‌شوند در عمل باعث افزایش محسوس سرعت پردازش و کاهش انرژی مصرفی واحدهای EU می‌شود.
مدیریت مصرف انرژی انعطاف پذیر
پردازنده‌های گرافیکی نسل نهم کمپانی اینتل این قابلیت را دارند تا به‌صورت کاملاً هوشمند و مجزا ولتاژ و فرکانس‌های بخش مختلف Slice و Unslice را کنترل کنند. همچنین در برخی فرآیندها مانند پردازش ویدئو HD و ارسال بی‌سیم تصاویر تمامی بخش‌های Slice را خاموش و تنها با استفاده از بخش‌های Unslice به ادامه کار بپردازند.
(Multiplane Overlay (MPO
یک محیط معمولی پردازش تصویر را تصور کنید که کاربر ممکن است یک محتوا را جا به‌جا کند، بچرخاند و یا تغییراتی در آن ایجاد کند. به‌منظور انجام این تغییر و تحول اطلاعات مربوط به آن تصویر به درون حافظه بارگذاری می‌شوند و سپس به درون پردازنده گرافیکی سرازیر شده و پس از انجام محاسبات منطقی و یا اعشاری دوباره به حافظه گرافیکی بر می‌گردند تا در نهایت برای نمایش به کنترلر خروجی تصویر فرستاده شوند. این امر در داخل و خارج از حافظه باعث افزایش مصرف انرژی می‌شود. پس در صورتی که این نقل و انتقال کمتر شده و یا با سامانه‌های ثابت سخت افزاری انجام شود تا حد بسیار زیادی مصرف انرژی کاهش خواهد یافت. این دقیقاً کاری است که سامانه MPO آن را انجام می‌دهد.
همان‌طور که در تصویر بالا ملاحظه می‌کنید در پیاده سازی اولیه، این سامانه تصویر را به 3 سطح مختلف (برنامه اصلی، پس زمینه، مکان نما و یا هر ترکیبی از این نوع) که در (desktop window manager (DWM موجود هستند تقسیم می‌کند. در روش استاندارد تمام این لایه‌ها قبل از اینکه ترکیب و به سمت خروجی تصویر بروند به‌صورت جداگانه پردازش می‌شوند. در سامانه MPO هر لایه در یک بافر سخت افزار "تابع ثابت" تعبیه شده در کنترلر خروجی تصویر بدون اینکه به GPU دسترسی داشته و یا باعث فراخوانی حالت high power آن شود، انباشته می‌شود. MPO همچنین از داده‌های با فرمت NV12 نیز پشتیبانی می‌کند. این در حالی بود که نسل قبلی پردازنده‌های گرافیکی کمپانی اینتل تنها در مرحله ترکیب تصویر نهایی تنها قادر به کار بر روی داده‌های RGB بودند. این امر باعث کاهش زمان و افزایش انرژی مورد نیاز برای تبدیل داده‌ها به فرمت نام برده می‌شد.
به گفته کمپانی اینتل پردازنده‌های گرافیکی جدید این کمپانی در حین پخش یک ویدئو باکیفیت 1080p24 در پانل با رزولوشن 1440p نسبت به مدل مشابه نسل قبل بیش از 17% مصرف انرژی کمتری دارند.
اما پردازنده‌های گرافیکی Skylake دارای قابلیت جدید و فراوان زیادی در بخش پخش و ویرایش فایل‌های چند رسانه‌ای هستند. مهم‌ترین این قابلیت‌ها به شرح زیر می‌باشند:
- پشتیبانی تکنولوژی Quick Sync از حالت (FF-Mode' (Fixed Function' در راستای کاهش زمان تأخیر و کاهش مصرف انرژی در کاربردهای نظیر رمزگذاری H.264 در رزولوشن 4K، Wi-Di و screen recording
- پشتیبانی موتور MFX (Multi-Format Codec) Skylake از رمزگشایی HEVC Main profile باکیفیت 4Kp60 at up to 240 Mbps و رمزگذاری HEVC باکیفیت 4Kp60
- در معماری جدید (SFC(Scalar and format converter می‌تواند با استفاده از تکنیک‌های پخش به کمک تنها MFX و یا ترکیب آن با (VQE (without using the EUs or the media sampler و بدون دخالت واحدهای EU به پخش و ویرایش فایل‌های چند رسانه‌ای بپردازد. این قابلیت باعث کاهش مصرف انرژی در پردازنده‌های گرافیکی Skylake خواهد شد.
- پشتیبانی از پردازش تصاویر RAW به‌وسیله (VQE (without using the EUs or the media sampler و برخورداری از قابلیت‌های جدید حذف نویز و کنتراست تطبیقی محلی (LACE). کاهش مصرف انرژی در این وضعیت به‌قدری است که در حین انجام عملیات بر روی عکس‌های RAW، توان مصرفی iGPU به کمتر از 50mw می‌رسد.
- شاید یکی از نقاط ضعف پردازنده‌های گرافیکی این پلتفرم عدم پشتیبانی آن‌ها از خروجی تصویر HDMI 2.0 با قابلیت پشتیبانی از HDCP 2.2 است. راهکار کمپانی اینتل برای رفع این محدودیت استفاده از (LSPCon (Level Shifter - Protocol Converter از طریق DP 1.2 می‌باشد.
لیست پردازنده‌های دسکتاپ و سخن پایانی
-
لیست پردازنده‌های دسکتاپ و سخن پایانی
همان‌طور که در ابتدا به آن اشاره شد در این مقاله قصد داشتیم تا تنها به بیان قابلیت‌ها، ویژگی‌ها و تکنولوژی‌های جدید پردازنده‌های دسکتاپ مبتنی بر معماری Skylake بپردازیم. کمپانی اینتل در ابتدا تنها دو مدل Core i7 6770K و Core i5 6670K از سری Skylake-K با قابلیت اورکلاک توسط ضریب پردازنده را معرفی و روانه بازار کرد. این دو پردازنده 91W بر خلاف مدل‌های مشابه نسل قبلی که دارای TDP حداکثر 84W و یا 88W بودند دارای توان مصرفی بیشتری هستند. همچنین استاندارد مشخصات دفع حرارت نیز در پردازنده‌های مبتنی بر معماری Skylake تغییر کرده است.
همان‌طور که می‌دانید پردازنده‌های جدید سری K کمپانی اینتل بدون کولر خنک کننده و با جعبه‌های جمع و جور و البته بسیار شکیل‌تر از قبل عرضه می‌شوند. بر اساس استاندارد جدید دفع حرارت کمپانی اینتل (PCG 2015D – 130W) دیگر قادر به نصب کولرهای رده پایین بر روی این مدل‌ها نیستید. به زبان ساده اگر قصد خرید هر یکی از پردازنده‌های 91W سری K را دارید توصیه ما این است که برای برخورداری از حداکثر کارایی این پردازنده‌ها و حفظ حرارت پردازنده در محدوده کاملاً ایمن، حداقل از یک کولر Tower رده متوسط جهت دفع حرارت این پردازنده‌ها استفاده کنید. این کولرها در بازار کنونی کشورمان به‌وفور و البته با قیمت بیش از 50 الی 60 هزار تومان یافت می‌شوند.
چندی پیش نیز مشخصات فنی سایر پردازنده‌های Core i3 و Core i5 مبتنی بر این معماری در وب سایت رسمی کمپانی اینتل مشاهده شده. در جداول زیر می‌توانید تمامی این مدل‌ها را مشاهده کنید:
جمع بندی و سخن پایانی
اگر موشکافانه این مقاله را مطالعه کرده باشید به‌احتمال فراوان متوجه شده‌اید که کمپانی اینتل به‌صورت کلی در معماری Skylake بر روی مدیریت بهتر توان مصرفی به‌خصوص در پردازنده‌های موبایل تمرکز بیشتری داشته است. البته افزایش محسوس کارایی پردازنده‌های این پلتفرم را در کلاک های برابر در مقایسه با پردازنده‌های مشابه نسل قبل را نیز نباید نادیده گرفت.
از سوی دیگر ویژگی‌ها و امکانات جدید در چیپست های جدید سری 100 همانند افزایش تعداد پورت‌های جدید و پرسرعت، پشتیبانی از DMI 3.0 به‌خصوص در مدل‌های رده بالا به گونه ایست که نمی‌توان به‌راحتی از کنارشان گذشت.
اما بر خلاف بهینه سازی‌های اندک صورت گرفته در بخش پردازنده مرکزی، همان‌طور که ملاحظه کردید در بخش پردازنده گرافیکی مجتمع iGPU با ویژگی‌ها و قابلیت‌های جدید فراوانی در بخش مدیریت بهتر مصرف انرژی، افزایش کارایی و پخش و ویرایش فایل‌های چند رسانه‌ای روبرو هستیم. ویژگی‌ها و قابلیت‌هایی که در مدرن‌ترین پردازنده‌های گرافیکی حال حاضر مشاهده می‌شود.
به‌عنوان سخن پایانی به شما توصیه می‌کنیم در صورتی که قصد به‌روزرسانی قطعات سیستم خود را دارید حتی یک لحظه هم درنگ نکنید! کارایی این پلتفرم، قابلیت‌ها و امکانات جذاب فراوانش بدون شک ارزش هزینه کردن را دارند.
منبع: IDF15 - Intel Developer Forum 2015
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت