Over_Cracker
14-01-12, 06:13
همه چیز درباره Ivy Bridge
بخش نسخت:
از زمان انتشار اولين اطلاعات درباره خانواده پردازندههاي Ivy Bridge اينتل و همچنين فناوريهايي مانند Tri-Gate كه در اين نسل از پردازندهها مورد استفاده قرار گرفتهاند، تماسها و ايميلهاي زيادي از سوي شما دريافت كرديم كه خواسته بوديد بيشتر با پردازندههاي آتي اينتل آشنا شويد. با اينحال همانطور كه قبلا هم اشاره كرده بوديم، ترجيح داديم صحبت درباره Ivy Bridge را تا زمانيكه اطلاعات فني كاملي درباره آن منتشر شود به تعويق بيندازيم. در اين مقاله كه از سايت Anandtech انتخاب شده، از جنبههاي مختلف با فناوريهاي پيادهسازي شده در پردازندههاي جديد اينتل كه قرار است در سال 2012 روانه بازار شوند آشنا خواهيد شد.
پنج سال پيش، اينتل ضربآهنگ تيك-تاك در عرضه محصولات خود را معرفي كرد. بسياري از تحليلگران ترديد داشتند كه اينتل بتواند چنين برنامه زمانبندي تهاجمي را تحقق بخشد، اما به استثناي چند ماه جابهجايي در دورههاي مختلف اين برنامه، بايد اعتراف كنيم كه فرآيند تيك-تاك اينتل تاكنون موفق بوده است. در سالهايي كه با يك تيك علامتگذاري شدهاند، اينتل فرآيند توليد جديدي را معرفي ميكند. از سوي ديگر، در طول سالهاي تاك اين فرآيند توليد ثابت ميماند و اينتل يك معماري پردازنده جديد را معرفي ميكند. تا امروز ما سه تاك(Conroe، Nehalem و Sandy Bridge) و دو تيك(Penryn و Westmere) را پشت سر گذاشتهايم. Ivy Bridge كه نمونههاي عملي آن در پايان سال جاري عرضه ميشوند و در نيمه اول سال آينده روانه بازار خواهد شد، سومين تيك اينتل بهشمار ميآيد.
Ivy Bridge اولين تراشهاي است كه از ترانزيستورهاي Tri-Gate م 22 نانومتري اينتل استفاده ميكند. اين ترانزيستورها به مقياسدهي فركانس و كاهش مصرف برق پردازنده كمك خواهند كرد. بهعنوان يك اشاره ابتدايي، بد نيست بدانيد كه نسخه موبايل Ivy Bridge اولين پردازنده اينتل خواهد بود كه چهار هسته را با يك TDPم 35 واتي ارايه ميكند.در يك سطح بالا، Ivy Bridge شباهت بسيار زيادي به Sandy Bridge دارد. اين تراشه هنوز يك die يكپارچه بهشمار ميآيد كه به يك GPU مجهز شده است. كل die با استفاده از فناوري 22 نانومتري اينتل ساخته ميشود و به همين دليل مسير اينتل براي توجه واقعي به عملكرد موتور گرافيك مجتمع را ادامه خواهد داد. البته Ivy Bridge نيز همانندSandy Bridge از نياز به يك GPU الحاقي خلاص نشده است، اما يك گام در مسير صحيح محسوب ميشود.
اينتل هنوز اندازه die پردازنده بعدي خود را اعلام نكرده، اما تعداد ترانزيستورهاي پيادهسازي شده روي آن تقريبا به 4,1 ميليارد عدد افزايش پيدا كرده است. براي مقايسه بد نيست بدانيد كه Sandy Bridge به16,1 ميليارد ترانزيستور مجهز است، يعني تعداد ترانزيستورها در پردازنده جديد با يك رشد 7,20 درصدي همراه خواهد بود. با مقياسگذاري بينقص، يك dieم 22 نانومتري پردازنده Sandy Bridge بايد 3,47 درصد اندازه يك dieم 32 نانومتري همان پردازنده را داشته باشد. حتي با وجود افزايش تعداد ترانزيستورها، با اطمينان ميتوان گفت كه Ivy Bridge بهطور قابل توجهي كوچكتر از Sandy Bridge خواهد بود.
پشتيباني چيپست و مادربردها
Ivy Bridge با مادربردهاي LGA-1155 امروزي سازگار است، هر چند كه چيپست و مادربردهاي جديدي براي اضافه شدن برخي ويژگيها مانند PCI Express 3.0 يا پشتيباني ذاتي از USB 3.0 روانه بازار خواهند شد. خانواده چيپست جديد تحت عنوان سري 7 شناسايي ميشود. همزمان با عرضه پردازنده Ivy Bridge يا مدت كوتاهي پس از آن، شاهد عرضه چيپستهاي Z77، Z75، H77، Q77، Q75 و B75 براي اين پردازندهها خواهيم بود. همانطور كه قبلا نيز اشاره كرديم، Ivy Bridge سرانجام از USB 3.0 پشتيباني ميكند. چيپستهاي سري 7 مخصوص كاربران عام در مجموع 14 درگاه USB فراهم خواهند كرد كه 4 عدد از آنها با مشخصات USB 3.0 انطباق دارند. خود پردازنده به 16 مسير نسل سوم PCIe (يك اسلات x16 يا دو اسلات X8 يا يك اسلات X8 و دو اسلات X4) مجهز خواهد بود كه ميتوانند براي اتصال كارت گرافيكي يا كاربردهاي I/O با عملكرد بالا مورد استفاده قرار گيرند. شما سرعتهاي نسل سوم اينترفيس PCIe را تنها روي مادربردهايي كه تاييديه اين استاندارد را دريافت كردهاند، خواهيد ديد. اين وضعيت از نظر فني روي مادربردهاي سري 6 نيز امكانپذير خواهد بود، اما روي مادربردهاي سري 7 تضمين ميشود. چيپستهاي Z77 و H77 از فناوري Smart Response اينتل (كاشهگذاري SSD) پشتيباني خواهند كرد كه امروزه انحصارا در اختيار Z68 است.
درگاههاي SATA و اسلاتهاي PCIe متصل به چيپست تغييري نكردهاند. اوركلاكينگ روي تمام چيپستهاي Z پشتيباني شده است در حالي كه چيپست H همچنان از آن بيبهره است. تمام چيپستهاي جديد از موتور گرافيكي HD اينتل پشتيباني ميكنند. به اين ترتيب سردرگمي كاربران در بين چيپستهاي پشتيباني كننده از موتور گرافيكي مجتمع پردازنده (چيزي كه در مورد Sandy Bridge با P67 شاهد آن هستيم) به پايان خواهد رسيد.
تغييرات معماري هسته
Ivy Bridge از نقطه نظر پردازندهاي بهعنوان يك تيك در نظر گرفته ميشود، اما از ديدگاه GPU يك تاك است. از جنبه هسته CPU، اين تعريف به معناي آن است كه شما ميتوانيد انتظار مشاهده يك بهبود عملكرد «كلاك به كلاك» بين 4 تا 6 درصدي را از آن داشته باشيد. بهرغم افزايش محدود عملكرد در سطح هسته، اصلاحات فراواني در طراحي آن صورت گرفته است. براي دستيابي به يك زمانبندي قطعي، چندان غيرمعمول نيست كه بعضي از ويژگيها در يك طراحي پيادهسازي نشوند بلكه به تدريج در محصولات بعدي اضافه شوند. محصولات گروه تيك براي انجام اين كار عالي هستند.پنج سال پيش، اينتل پردازندههاي Conroe خود را معرفي كرد كه معماري سطح بالايي را براي هر نسل پس از خود پايهگذاري نمود. Sandy Bridge اولين دگرگوني چشمگير پس از Conroe بهشمار ميآيد و حتي طراحي اين پردازنده نيز در مقايسه با Core 2 اوليه تفاوت بسيار زيادي نكرده است. Ivy Bridge نيز همين مسير را ادامه خواهد داد.
Only the registered members can see the link
Front End در پردازندههاي Ivy Bridge هنوز 4 مسير پهنا دارد و از تركيب دستورالعملهاي x86 و uOps (ريزعمليات) كدگشايي شده پشتيباني ميكند. كاشه uOp معرفي شده در Sandy Bridge بدون هيچ تغيير قابل ملاحظهاي در Ivy Bridge باقي خواهد ماند. بعضي از ساختارهاي داخل تراشه براي اجراي تك رشتهاي (Single-Threaded) بهتر بهينهسازي شدهاند. Hyper-Threading به مجموعهاي از تقسيمبنديهاي ساختار داخلي (بافرها/صفها) نياز دارد تا به دستورالعملهاي رشتههاي متعدد امكان دهد كه بهطور همزمان از اين ساختارها استفاده كنند. در Sandy Bridge، بسياري از اين ساختارها بهصورت استاتيك تقسيمبندي شدهاند. اگر شما بافري داشته باشيد كه ميتواند 20 ورودي را نگهدارد، هر رشته تا 10ورودي در بافر را بهدست خواهد آورد. در اين وضعيت هنگاميكه فشار كاري شامل يك رشته پردازشي واحد باشد، نيمي از بافر بدون استفاده باقي خواهد ماند.
Ivy Bridge بعضي از اين ساختارهاي ديتا را مورد بازنگري قرار داده تا منابع موجود بهصورت ديناميك به رشتهها تخصيص داده شوند. حالا اگر تنها يك رشته پردازشي فعال وجود داشته باشد، اين ساختارها تمام منابع موجود را در اختيار همان رشته قرار خواهند داد. يك مثال از اينگونه موارد، صف DSB است كه به كاشه uOp اشاره شده در بالا سرويس ميدهد. يك مكانيزم Lookup براي قرار دادن uOpها در كاشه وجود دارد. اين درخواستها در صف DSB قرار ميگيرند كه معمولا بهطور مساوي مابين رشتهها تقسيم ميشود. در پردازنده Ivy Bridge، صف DSB بهصورت ديناميك به يكي از رشتهها يا هر دو آنها تخصيص داده خواهد شد.اينتل در پردازندههاي Sandy Bridge طراحي بخش پيشبيني كننده انشعاب خود را از پايه مورد بازنگري قرار داد. به اين ترتيب تكرار همين كار براي Ivy Bridge منطقي بهنظر نميرسد و در نتيجه بخش پيشبيني انشعاب بدون تغيير باقي خواهد ماند.
تعداد واحدهاي اجرايي در پردازنده Ivy Bridge تغيير نكرده، اما تغييراتي در اين بخش به چشم ميخورند. تقسيمكننده FP/Integer در اينجا شاهد يك بهبود عملكرد ديگر است. بهطور دقيقتر، توان عملياتي تقسيمكننده Ivy Bridge دو برابر نمونه پيادهسازي شده در Sandy Bridge خواهد بود. مزيت اين ويژگي بيشتر در فشارهاي كاري اعشاري (FP) خودنمايي خواهد كرد زيرا اين نوع بارهاي كاري از نظر محاسباتي سنگينتر هستند.عمليات MOV حالا بهجاي اشغال يك درگاه اجرايي ميتواند در مرحله تغيير نام رجيستر انجام شود. دستورالعمل x86 MOV تنها محتويات يك رجيستر را به رجيستر ديگري كپي ميكند. دستورالعملهاي MOV در پردازنده Ivy Bridge تنها با هدايت يك رجيستر به موقعيت يك رجيستر ديگر انجام ميشوند. اين عملكرد با بهرهگيري از فايل رجيستر فيزيكي امكانپذير شده كه براي اولينبار در Sandy Bridge معرفي شد. البته مجموعه بزرگي از ساختارهاي منطقي باهوش در داخل IVBم (Ivy Bridge) نيز در فرآيند مذكور شركت دارند. با وجود آنكه دستورالعملهاي MOV هنوز پهناي باند كدگشايي را اشغال ميكنند، اما يك درگاه اجرايي را به خود اختصاص نميدهند كه باعث ميشود دستورالعملهاي ديگري به جاي آنها اجرا شوند.
تغييرات ISA
اينتل تغييرات مشخصي را در بخش ISA پردازنده جديد خود معرفي كرده است. ميتوان گفت درج يكDRNGم (Digital Random Number Generator) بسيار پرسرعت و همچنين حالت SMEPم (Supervisory Mode Execution Protection) برجستهترين موارد در اين فهرست هستند.DRNG در پردازنده Ivy Bridge ميتواند اعداد تصادفي با كيفيت بالا (منطبق با استانداردها) را با نرخ 2 تا 3 گيگابيت بر ثانيه توليد كند. DRNG براي هر دو كد سطح كاربر و سطح سيستم عامل قابل دسترسي خواهد بود. اين موضوع براي جنبههاي امنيتي و پيشبرد الگوريتمها از اهميت بسيار بالايي برخوردار است.SMEP در پردازنده Ivy Bridge محافظت سختافزاري در برابر اجراي كد حالت كاربري در سطوحي با امتيازهاي بيشتر را فراهم ميكند.
تغييرات كاشه، كنترلر حافظه و اوركلاكينگ
تا جايي كه ميدانيم، كاشه Ivy Bridge با تغييرات چنداني مواجه نشده است. آخرين سطح كاشه (L3) هنوز از طريق يك گذرگاه حلقهاي مابين تمام هستهها، GPU و System Agent به اشتراك گذاشته ميشود. پردازندههاي چهار هستهاي Ivy Bridge حداكثر از هشت مگابايت كاشه L3 پشتيباني خواهند كرد. كاشههاي خصوصي L1/L2 هر هسته نيز در مقايسه با پردازندههاي Sandy Bridge افزايشي نداشتهاند(32+32 كيلوبايت براي L1 و 256 كيلوبايت براي L2).
Only the registered members can see the link (Only the registered members can see the link)
كنترلر حافظه نيز تقريبا بدون تغيير باقي مانده، البته با كمي انعطافپذيري بيشتر. IVB موبايل علاوه بر DDR3 از DDR3L نيز پشتيباني خواهد كرد كه امكان استفاده از حافظههاي 1/35 ولتي بهجاي DDR3م 5,1 ولتي را فراهم ميسازد. اين موضوع خصوصا براي نوتبوكهايي مفيد است كه از تراشههاي DDR3 در بخش زيرين خود استفاده ميكنند. در واقع OEMها با استفاده از DDR3L ميتوانند نوتبوكهاي خود را كمي خنكتر نگهدارند.در مسير حركت از Nehalem به Sandy Bridge، اينتل سطح نسبتا بالايي از Power-Gating (امكان قطع و وصل تغذيه برق قسمتهاي مختلف پردازنده و در نتيجه از كار انداختن آنها) را در سراسر پردازنده به نمايش گذاشت. با اضافه شدن چند مورد در Ivy Bridge، اينتل يكي از آخرين بخشهاي قابل دسترسي die خود را تحت كنترل درآورده است: اينترفيس DDR3. به اين ترتيب اگر هيچ فعاليتي در مسير حافظه خارجي وجود نداشته باشد، اينترفيس DDR3 ميتواند كاملا خاموش شود.
I/Oهاي خارجي درست مانند هر ترانزيستور ديگري با مشكل نشت جريان مواجه هستند و به همين دليل قابليت مذكور ميتواند بسيار مفيد باشد.
Power-Gating باعث افزايش اندازه die خواهد شد اما اينتل در مقياس 22 نانومتر ناحيه سطحي بيشتري را براي استفاده در چنين مواردي در اختيار دارد. اوركلاكينگ حافظه نيز در Ivy Bridge پررنگتر شده است. حداكثر فركانس DDR3 پشتيباني شده در SNBم (Sandy Bridge) معادل 2133 مگاهرتز بود. پردازندههاي IVB اين سقف را تا 2800 مگاهرتز بالاتر بردهاند. شما در عين حال ميتوانيد فركانس حافظه را در فواصل 200 مگاهرتزي افزايش دهيد.
بهبودهاي بازدهي مصرف برق
هنگامي كه اينتل ترانزيستورهاي Tri-Gateم 22 نانومتري خود را معرفي كرد، مدعي شد كه اين ترانزيستورها ميتوانند يك افزايش 18 درصدي نسبت به فناوري 32 نانومتري را در عملكرد 1 ولتي فراهم كنند. با اينحال در سرعت سوييچينگ يكسان، ترانزيستورهاي 22 نانومتري اينتل ميتوانند با 75 تا 80 درصد ولتاژ همكاران 32 نانومتري خود كار كنند. تغيير فناوري پردازش در Ivy Bridge به تنهايي ميتواند سطح چشمگيري از صرفهجويي در مصرف برق را براي آن به همراه داشته باشد. با اينحال علاوه بر كاهش اندازه فناوري ساخت پردازنده، تغييراتي در معماري IVB نيز اعمال شده است كه مصرف برق آن را بيش از پيش كاهش ميدهند.
ولتاژهاي پايينتر System Agent
System Agent براي اولين بار در پردازندههاي Sandy Bridge معرفي شد، نامي كه براي اشاره به بخشهاي خارج از هسته پردازنده مورد استفاده قرار ميگرفت. با اينحال، نام مذكور اكنون براي اشاره به خروجي نمايشگر، كنترلر حافظه، DMI و اينترفيسهاي PCI Express به كار برده ميشود. همانند Sandy Bridge، كاشه L3 در پردازندههاي جديد ديگر در خارج از هسته (Uncore) قرار نگرفته و به همين دليل بخشي ازSystem Agent محسوب نميشود.System Agent بر اساس يك برنامه ولتاژ جداگانه نسبت به ساير بخشهاي تراشه كار ميكند. اينتل در پردازندههاي IVB گزينههاي ولتاژ System Agent پايينتري را براي SKUهايي با ولتاژ پايينتر فراهم ميكند كه به نوبه خود به بهينهسازي مصرف برق اينSKUها كمك خواهد كرد.
توصيف دقيقتر مشخصات ولتاژ
امروزه اينتل ولتاژهاي متفاوتي را براي هر يك از پردازندههايSandy Bridge خود تعريف ميكند: LFM، اسمي (Nominal) و Turboم. LFM پايينترين فركانسي است كه پردازنده ميتواند با آن فعال بماند (يعني در شرايط بيكاري كامل)، Nominal فركانسي است كه پردازنده براي كار با آن ردهبندي شده است (مانند 3,3 گيگاهرتز براي 2500K) و Turbo نيز بالاترين فركانس قابل دسترسي Turbo Boost روي يك پردازنده بهشمار ميآيد (مانند 3,7 گيگاهرتز براي 2500K). اينتل پايينترين ولتاژ ممكن براي هر يك از اين فركانسها را تعريف ميكند. Sandy Bridge بهطور آشكار با بيش از تنها سه فركانس كار ميكند و فركانسهاي واسطه بسيار بيشتري وجود دارند كه پردازنده بر حسب فشار كاري خود در هر لحظه با آنها كار ميكند. سطوح ولتاژ در اين فركانسهاي واسطه، از سه نقطهاي كه قبلا به آنها اشاره كرديم درونيابي و محاسبه خواهند شد.
در پردازندههاي Ivy Bridge، اينتل نقاط بيشتري را در امتداد منحني فركانس پردازنده خود تعريف ميكند. اين شركت هنوز دقيقا فاش نكرده كه چند نقطه ولتاژ در اين طيف وجود خواهند داشت اما بدون ترديد تعداد آنها بيشتر از سه نقطه خواهد بود. به اين ترتيب يك منحني با دادههاي فركانس/ولتاژ انطباق پيدا كرده و بر حسب فركانس كاري IVB، نقطه ولتاژ دقيقتري براي آن محاسبه خواهد شد. نتيجه تمام اين كارهاي بهظاهر ساده، كاهش ولتاژ هسته در فركانسهاي واسطه است. تغييرات ولتاژ داراي يك تاثير مكعبي بر ميزان مصرف برق هستند و به همين دليل حتي يك كاهش كوچك در اين بخش ميتواند تاثير چشمگيري را به همراه داشته باشد. در ميان نقاطي كه قبلا تعريف نشده بودند، ميتوان به Max Thread Turbo اشاره كرد. حالا Ivy Bridge در شرايطي كه تمام هستههاي آن را كاملا فعال نگهداشتهايد بازدهي مصرف برق بسيار بهتري خواهد داشت.
بخش نسخت:
از زمان انتشار اولين اطلاعات درباره خانواده پردازندههاي Ivy Bridge اينتل و همچنين فناوريهايي مانند Tri-Gate كه در اين نسل از پردازندهها مورد استفاده قرار گرفتهاند، تماسها و ايميلهاي زيادي از سوي شما دريافت كرديم كه خواسته بوديد بيشتر با پردازندههاي آتي اينتل آشنا شويد. با اينحال همانطور كه قبلا هم اشاره كرده بوديم، ترجيح داديم صحبت درباره Ivy Bridge را تا زمانيكه اطلاعات فني كاملي درباره آن منتشر شود به تعويق بيندازيم. در اين مقاله كه از سايت Anandtech انتخاب شده، از جنبههاي مختلف با فناوريهاي پيادهسازي شده در پردازندههاي جديد اينتل كه قرار است در سال 2012 روانه بازار شوند آشنا خواهيد شد.
پنج سال پيش، اينتل ضربآهنگ تيك-تاك در عرضه محصولات خود را معرفي كرد. بسياري از تحليلگران ترديد داشتند كه اينتل بتواند چنين برنامه زمانبندي تهاجمي را تحقق بخشد، اما به استثناي چند ماه جابهجايي در دورههاي مختلف اين برنامه، بايد اعتراف كنيم كه فرآيند تيك-تاك اينتل تاكنون موفق بوده است. در سالهايي كه با يك تيك علامتگذاري شدهاند، اينتل فرآيند توليد جديدي را معرفي ميكند. از سوي ديگر، در طول سالهاي تاك اين فرآيند توليد ثابت ميماند و اينتل يك معماري پردازنده جديد را معرفي ميكند. تا امروز ما سه تاك(Conroe، Nehalem و Sandy Bridge) و دو تيك(Penryn و Westmere) را پشت سر گذاشتهايم. Ivy Bridge كه نمونههاي عملي آن در پايان سال جاري عرضه ميشوند و در نيمه اول سال آينده روانه بازار خواهد شد، سومين تيك اينتل بهشمار ميآيد.
Ivy Bridge اولين تراشهاي است كه از ترانزيستورهاي Tri-Gate م 22 نانومتري اينتل استفاده ميكند. اين ترانزيستورها به مقياسدهي فركانس و كاهش مصرف برق پردازنده كمك خواهند كرد. بهعنوان يك اشاره ابتدايي، بد نيست بدانيد كه نسخه موبايل Ivy Bridge اولين پردازنده اينتل خواهد بود كه چهار هسته را با يك TDPم 35 واتي ارايه ميكند.در يك سطح بالا، Ivy Bridge شباهت بسيار زيادي به Sandy Bridge دارد. اين تراشه هنوز يك die يكپارچه بهشمار ميآيد كه به يك GPU مجهز شده است. كل die با استفاده از فناوري 22 نانومتري اينتل ساخته ميشود و به همين دليل مسير اينتل براي توجه واقعي به عملكرد موتور گرافيك مجتمع را ادامه خواهد داد. البته Ivy Bridge نيز همانندSandy Bridge از نياز به يك GPU الحاقي خلاص نشده است، اما يك گام در مسير صحيح محسوب ميشود.
اينتل هنوز اندازه die پردازنده بعدي خود را اعلام نكرده، اما تعداد ترانزيستورهاي پيادهسازي شده روي آن تقريبا به 4,1 ميليارد عدد افزايش پيدا كرده است. براي مقايسه بد نيست بدانيد كه Sandy Bridge به16,1 ميليارد ترانزيستور مجهز است، يعني تعداد ترانزيستورها در پردازنده جديد با يك رشد 7,20 درصدي همراه خواهد بود. با مقياسگذاري بينقص، يك dieم 22 نانومتري پردازنده Sandy Bridge بايد 3,47 درصد اندازه يك dieم 32 نانومتري همان پردازنده را داشته باشد. حتي با وجود افزايش تعداد ترانزيستورها، با اطمينان ميتوان گفت كه Ivy Bridge بهطور قابل توجهي كوچكتر از Sandy Bridge خواهد بود.
پشتيباني چيپست و مادربردها
Ivy Bridge با مادربردهاي LGA-1155 امروزي سازگار است، هر چند كه چيپست و مادربردهاي جديدي براي اضافه شدن برخي ويژگيها مانند PCI Express 3.0 يا پشتيباني ذاتي از USB 3.0 روانه بازار خواهند شد. خانواده چيپست جديد تحت عنوان سري 7 شناسايي ميشود. همزمان با عرضه پردازنده Ivy Bridge يا مدت كوتاهي پس از آن، شاهد عرضه چيپستهاي Z77، Z75، H77، Q77، Q75 و B75 براي اين پردازندهها خواهيم بود. همانطور كه قبلا نيز اشاره كرديم، Ivy Bridge سرانجام از USB 3.0 پشتيباني ميكند. چيپستهاي سري 7 مخصوص كاربران عام در مجموع 14 درگاه USB فراهم خواهند كرد كه 4 عدد از آنها با مشخصات USB 3.0 انطباق دارند. خود پردازنده به 16 مسير نسل سوم PCIe (يك اسلات x16 يا دو اسلات X8 يا يك اسلات X8 و دو اسلات X4) مجهز خواهد بود كه ميتوانند براي اتصال كارت گرافيكي يا كاربردهاي I/O با عملكرد بالا مورد استفاده قرار گيرند. شما سرعتهاي نسل سوم اينترفيس PCIe را تنها روي مادربردهايي كه تاييديه اين استاندارد را دريافت كردهاند، خواهيد ديد. اين وضعيت از نظر فني روي مادربردهاي سري 6 نيز امكانپذير خواهد بود، اما روي مادربردهاي سري 7 تضمين ميشود. چيپستهاي Z77 و H77 از فناوري Smart Response اينتل (كاشهگذاري SSD) پشتيباني خواهند كرد كه امروزه انحصارا در اختيار Z68 است.
درگاههاي SATA و اسلاتهاي PCIe متصل به چيپست تغييري نكردهاند. اوركلاكينگ روي تمام چيپستهاي Z پشتيباني شده است در حالي كه چيپست H همچنان از آن بيبهره است. تمام چيپستهاي جديد از موتور گرافيكي HD اينتل پشتيباني ميكنند. به اين ترتيب سردرگمي كاربران در بين چيپستهاي پشتيباني كننده از موتور گرافيكي مجتمع پردازنده (چيزي كه در مورد Sandy Bridge با P67 شاهد آن هستيم) به پايان خواهد رسيد.
تغييرات معماري هسته
Ivy Bridge از نقطه نظر پردازندهاي بهعنوان يك تيك در نظر گرفته ميشود، اما از ديدگاه GPU يك تاك است. از جنبه هسته CPU، اين تعريف به معناي آن است كه شما ميتوانيد انتظار مشاهده يك بهبود عملكرد «كلاك به كلاك» بين 4 تا 6 درصدي را از آن داشته باشيد. بهرغم افزايش محدود عملكرد در سطح هسته، اصلاحات فراواني در طراحي آن صورت گرفته است. براي دستيابي به يك زمانبندي قطعي، چندان غيرمعمول نيست كه بعضي از ويژگيها در يك طراحي پيادهسازي نشوند بلكه به تدريج در محصولات بعدي اضافه شوند. محصولات گروه تيك براي انجام اين كار عالي هستند.پنج سال پيش، اينتل پردازندههاي Conroe خود را معرفي كرد كه معماري سطح بالايي را براي هر نسل پس از خود پايهگذاري نمود. Sandy Bridge اولين دگرگوني چشمگير پس از Conroe بهشمار ميآيد و حتي طراحي اين پردازنده نيز در مقايسه با Core 2 اوليه تفاوت بسيار زيادي نكرده است. Ivy Bridge نيز همين مسير را ادامه خواهد داد.
Only the registered members can see the link
Front End در پردازندههاي Ivy Bridge هنوز 4 مسير پهنا دارد و از تركيب دستورالعملهاي x86 و uOps (ريزعمليات) كدگشايي شده پشتيباني ميكند. كاشه uOp معرفي شده در Sandy Bridge بدون هيچ تغيير قابل ملاحظهاي در Ivy Bridge باقي خواهد ماند. بعضي از ساختارهاي داخل تراشه براي اجراي تك رشتهاي (Single-Threaded) بهتر بهينهسازي شدهاند. Hyper-Threading به مجموعهاي از تقسيمبنديهاي ساختار داخلي (بافرها/صفها) نياز دارد تا به دستورالعملهاي رشتههاي متعدد امكان دهد كه بهطور همزمان از اين ساختارها استفاده كنند. در Sandy Bridge، بسياري از اين ساختارها بهصورت استاتيك تقسيمبندي شدهاند. اگر شما بافري داشته باشيد كه ميتواند 20 ورودي را نگهدارد، هر رشته تا 10ورودي در بافر را بهدست خواهد آورد. در اين وضعيت هنگاميكه فشار كاري شامل يك رشته پردازشي واحد باشد، نيمي از بافر بدون استفاده باقي خواهد ماند.
Ivy Bridge بعضي از اين ساختارهاي ديتا را مورد بازنگري قرار داده تا منابع موجود بهصورت ديناميك به رشتهها تخصيص داده شوند. حالا اگر تنها يك رشته پردازشي فعال وجود داشته باشد، اين ساختارها تمام منابع موجود را در اختيار همان رشته قرار خواهند داد. يك مثال از اينگونه موارد، صف DSB است كه به كاشه uOp اشاره شده در بالا سرويس ميدهد. يك مكانيزم Lookup براي قرار دادن uOpها در كاشه وجود دارد. اين درخواستها در صف DSB قرار ميگيرند كه معمولا بهطور مساوي مابين رشتهها تقسيم ميشود. در پردازنده Ivy Bridge، صف DSB بهصورت ديناميك به يكي از رشتهها يا هر دو آنها تخصيص داده خواهد شد.اينتل در پردازندههاي Sandy Bridge طراحي بخش پيشبيني كننده انشعاب خود را از پايه مورد بازنگري قرار داد. به اين ترتيب تكرار همين كار براي Ivy Bridge منطقي بهنظر نميرسد و در نتيجه بخش پيشبيني انشعاب بدون تغيير باقي خواهد ماند.
تعداد واحدهاي اجرايي در پردازنده Ivy Bridge تغيير نكرده، اما تغييراتي در اين بخش به چشم ميخورند. تقسيمكننده FP/Integer در اينجا شاهد يك بهبود عملكرد ديگر است. بهطور دقيقتر، توان عملياتي تقسيمكننده Ivy Bridge دو برابر نمونه پيادهسازي شده در Sandy Bridge خواهد بود. مزيت اين ويژگي بيشتر در فشارهاي كاري اعشاري (FP) خودنمايي خواهد كرد زيرا اين نوع بارهاي كاري از نظر محاسباتي سنگينتر هستند.عمليات MOV حالا بهجاي اشغال يك درگاه اجرايي ميتواند در مرحله تغيير نام رجيستر انجام شود. دستورالعمل x86 MOV تنها محتويات يك رجيستر را به رجيستر ديگري كپي ميكند. دستورالعملهاي MOV در پردازنده Ivy Bridge تنها با هدايت يك رجيستر به موقعيت يك رجيستر ديگر انجام ميشوند. اين عملكرد با بهرهگيري از فايل رجيستر فيزيكي امكانپذير شده كه براي اولينبار در Sandy Bridge معرفي شد. البته مجموعه بزرگي از ساختارهاي منطقي باهوش در داخل IVBم (Ivy Bridge) نيز در فرآيند مذكور شركت دارند. با وجود آنكه دستورالعملهاي MOV هنوز پهناي باند كدگشايي را اشغال ميكنند، اما يك درگاه اجرايي را به خود اختصاص نميدهند كه باعث ميشود دستورالعملهاي ديگري به جاي آنها اجرا شوند.
تغييرات ISA
اينتل تغييرات مشخصي را در بخش ISA پردازنده جديد خود معرفي كرده است. ميتوان گفت درج يكDRNGم (Digital Random Number Generator) بسيار پرسرعت و همچنين حالت SMEPم (Supervisory Mode Execution Protection) برجستهترين موارد در اين فهرست هستند.DRNG در پردازنده Ivy Bridge ميتواند اعداد تصادفي با كيفيت بالا (منطبق با استانداردها) را با نرخ 2 تا 3 گيگابيت بر ثانيه توليد كند. DRNG براي هر دو كد سطح كاربر و سطح سيستم عامل قابل دسترسي خواهد بود. اين موضوع براي جنبههاي امنيتي و پيشبرد الگوريتمها از اهميت بسيار بالايي برخوردار است.SMEP در پردازنده Ivy Bridge محافظت سختافزاري در برابر اجراي كد حالت كاربري در سطوحي با امتيازهاي بيشتر را فراهم ميكند.
تغييرات كاشه، كنترلر حافظه و اوركلاكينگ
تا جايي كه ميدانيم، كاشه Ivy Bridge با تغييرات چنداني مواجه نشده است. آخرين سطح كاشه (L3) هنوز از طريق يك گذرگاه حلقهاي مابين تمام هستهها، GPU و System Agent به اشتراك گذاشته ميشود. پردازندههاي چهار هستهاي Ivy Bridge حداكثر از هشت مگابايت كاشه L3 پشتيباني خواهند كرد. كاشههاي خصوصي L1/L2 هر هسته نيز در مقايسه با پردازندههاي Sandy Bridge افزايشي نداشتهاند(32+32 كيلوبايت براي L1 و 256 كيلوبايت براي L2).
Only the registered members can see the link (Only the registered members can see the link)
كنترلر حافظه نيز تقريبا بدون تغيير باقي مانده، البته با كمي انعطافپذيري بيشتر. IVB موبايل علاوه بر DDR3 از DDR3L نيز پشتيباني خواهد كرد كه امكان استفاده از حافظههاي 1/35 ولتي بهجاي DDR3م 5,1 ولتي را فراهم ميسازد. اين موضوع خصوصا براي نوتبوكهايي مفيد است كه از تراشههاي DDR3 در بخش زيرين خود استفاده ميكنند. در واقع OEMها با استفاده از DDR3L ميتوانند نوتبوكهاي خود را كمي خنكتر نگهدارند.در مسير حركت از Nehalem به Sandy Bridge، اينتل سطح نسبتا بالايي از Power-Gating (امكان قطع و وصل تغذيه برق قسمتهاي مختلف پردازنده و در نتيجه از كار انداختن آنها) را در سراسر پردازنده به نمايش گذاشت. با اضافه شدن چند مورد در Ivy Bridge، اينتل يكي از آخرين بخشهاي قابل دسترسي die خود را تحت كنترل درآورده است: اينترفيس DDR3. به اين ترتيب اگر هيچ فعاليتي در مسير حافظه خارجي وجود نداشته باشد، اينترفيس DDR3 ميتواند كاملا خاموش شود.
I/Oهاي خارجي درست مانند هر ترانزيستور ديگري با مشكل نشت جريان مواجه هستند و به همين دليل قابليت مذكور ميتواند بسيار مفيد باشد.
Power-Gating باعث افزايش اندازه die خواهد شد اما اينتل در مقياس 22 نانومتر ناحيه سطحي بيشتري را براي استفاده در چنين مواردي در اختيار دارد. اوركلاكينگ حافظه نيز در Ivy Bridge پررنگتر شده است. حداكثر فركانس DDR3 پشتيباني شده در SNBم (Sandy Bridge) معادل 2133 مگاهرتز بود. پردازندههاي IVB اين سقف را تا 2800 مگاهرتز بالاتر بردهاند. شما در عين حال ميتوانيد فركانس حافظه را در فواصل 200 مگاهرتزي افزايش دهيد.
بهبودهاي بازدهي مصرف برق
هنگامي كه اينتل ترانزيستورهاي Tri-Gateم 22 نانومتري خود را معرفي كرد، مدعي شد كه اين ترانزيستورها ميتوانند يك افزايش 18 درصدي نسبت به فناوري 32 نانومتري را در عملكرد 1 ولتي فراهم كنند. با اينحال در سرعت سوييچينگ يكسان، ترانزيستورهاي 22 نانومتري اينتل ميتوانند با 75 تا 80 درصد ولتاژ همكاران 32 نانومتري خود كار كنند. تغيير فناوري پردازش در Ivy Bridge به تنهايي ميتواند سطح چشمگيري از صرفهجويي در مصرف برق را براي آن به همراه داشته باشد. با اينحال علاوه بر كاهش اندازه فناوري ساخت پردازنده، تغييراتي در معماري IVB نيز اعمال شده است كه مصرف برق آن را بيش از پيش كاهش ميدهند.
ولتاژهاي پايينتر System Agent
System Agent براي اولين بار در پردازندههاي Sandy Bridge معرفي شد، نامي كه براي اشاره به بخشهاي خارج از هسته پردازنده مورد استفاده قرار ميگرفت. با اينحال، نام مذكور اكنون براي اشاره به خروجي نمايشگر، كنترلر حافظه، DMI و اينترفيسهاي PCI Express به كار برده ميشود. همانند Sandy Bridge، كاشه L3 در پردازندههاي جديد ديگر در خارج از هسته (Uncore) قرار نگرفته و به همين دليل بخشي ازSystem Agent محسوب نميشود.System Agent بر اساس يك برنامه ولتاژ جداگانه نسبت به ساير بخشهاي تراشه كار ميكند. اينتل در پردازندههاي IVB گزينههاي ولتاژ System Agent پايينتري را براي SKUهايي با ولتاژ پايينتر فراهم ميكند كه به نوبه خود به بهينهسازي مصرف برق اينSKUها كمك خواهد كرد.
توصيف دقيقتر مشخصات ولتاژ
امروزه اينتل ولتاژهاي متفاوتي را براي هر يك از پردازندههايSandy Bridge خود تعريف ميكند: LFM، اسمي (Nominal) و Turboم. LFM پايينترين فركانسي است كه پردازنده ميتواند با آن فعال بماند (يعني در شرايط بيكاري كامل)، Nominal فركانسي است كه پردازنده براي كار با آن ردهبندي شده است (مانند 3,3 گيگاهرتز براي 2500K) و Turbo نيز بالاترين فركانس قابل دسترسي Turbo Boost روي يك پردازنده بهشمار ميآيد (مانند 3,7 گيگاهرتز براي 2500K). اينتل پايينترين ولتاژ ممكن براي هر يك از اين فركانسها را تعريف ميكند. Sandy Bridge بهطور آشكار با بيش از تنها سه فركانس كار ميكند و فركانسهاي واسطه بسيار بيشتري وجود دارند كه پردازنده بر حسب فشار كاري خود در هر لحظه با آنها كار ميكند. سطوح ولتاژ در اين فركانسهاي واسطه، از سه نقطهاي كه قبلا به آنها اشاره كرديم درونيابي و محاسبه خواهند شد.
در پردازندههاي Ivy Bridge، اينتل نقاط بيشتري را در امتداد منحني فركانس پردازنده خود تعريف ميكند. اين شركت هنوز دقيقا فاش نكرده كه چند نقطه ولتاژ در اين طيف وجود خواهند داشت اما بدون ترديد تعداد آنها بيشتر از سه نقطه خواهد بود. به اين ترتيب يك منحني با دادههاي فركانس/ولتاژ انطباق پيدا كرده و بر حسب فركانس كاري IVB، نقطه ولتاژ دقيقتري براي آن محاسبه خواهد شد. نتيجه تمام اين كارهاي بهظاهر ساده، كاهش ولتاژ هسته در فركانسهاي واسطه است. تغييرات ولتاژ داراي يك تاثير مكعبي بر ميزان مصرف برق هستند و به همين دليل حتي يك كاهش كوچك در اين بخش ميتواند تاثير چشمگيري را به همراه داشته باشد. در ميان نقاطي كه قبلا تعريف نشده بودند، ميتوان به Max Thread Turbo اشاره كرد. حالا Ivy Bridge در شرايطي كه تمام هستههاي آن را كاملا فعال نگهداشتهايد بازدهي مصرف برق بسيار بهتري خواهد داشت.