جمعه , ۴ خرداد ۱۳۹۷

بررسی کامل معماری Intel Sandy Bridge

 

مقدمه

کمپانی اینتل برای ارائه معماری ها و تکنولوژی های جدید، طرحی را تحت عنوان تیک‌-تاک (Tick-Tack) معرفی نموده است که میتوان آن را  یک تحول در مهندسی پردازنده‌های اینتل در نظر گرفت.

در این طرح، در مرحله نخست (تیک)، فناوری ساخت کوچک ‌تر شده و در مرحله بعدی (تاک) مهندسی ساخت پردازنده به صورت کامل تغییر خواهد کرد .

اولین زمزمه های ورود اینتل به تکنولوژی ساخت 32 نانومتری با پردازنده های Westmere شروع شد که در واقع با اعمال اصلاحات و تغییرات کوچکی در معماری Nehalem، معماری نوین Nehalem c (یا همان Westmere) شکل گرفت که در این میان فرایند ساخت از 45 نانومتر به 32 نانومتر کاهش پیدا کرد. البته   Westmereکه خود از معماری Nehalem الهام گرفته بود توانست CPU و GPU را در کنار یکدیگر ارائه دهد.

طبق مدل تیک تاک، ارتقای تکنولوژی ساخت Westmere در مرحله “تیک” قرار داشته و مرحله بعد، مرحله “تاک” خواهد بود که اینتل با حفظ همین روند، اقدام به تغییر مهندسی ساخت پردازنده خواهد نمود و یک معماری جدید را در دستور کار قرار داد. اسم رمز(Codename) این معماری جدید که در ادامه بر روی ان  بحث خواهیم نمود، “Sandy Bridge” به معنای پل شنی است.

هر چند سندی بریج دارای فرایند ساخت مشابه با معماری Westmere می باشد، اما تغییرات عمده ای که در معماری آن صورت گرفته میتواند به عنوان یک تحول در پردازنده های جدید محسوب شود.

تصویر مطلب دوم

 

 

نامگذاری

پردازنده های مبتنی بر سندی بریج، درواقع نسل دوم پردازنده های Core i7, i5, i3 می باشند. به همین دلیل شناسه مدل آنها با عدد 2 شروع می شود که نمایانگر نسل دوم می باشد :

تصویر مطلب سه

ممکن است برخی مدل ها به حروف K ، S و T ختم شوند که در این قسمت به تشریح آنها می پردازیم:

K: این مشخصه به معنای SKU* هایی با ضریب فرکانسی باز است و بیشتر مورد توجه اورکلاکرها خواهد بود.

S: پردازنده هایی که در شناسه آنها، پس از چهار رقم، از حرف S استفاده شده است، فرکانس کاری پایین تری دارند. برای مثال Core i7 2600 از فرکانس 3.4 GHz استفاده می کند در حالی که مدل Core i7 2600S از فرکانس 2.8 GHz بهره خواهد برد. اما در شرایط اورکلاک توسط Turbo Boost** هر دو به فرکانس کاری یکسانی خواهند رسید. گفتنی است فرکانس GPU از این قاعده تبعیت نخواهد کرد.

T: پردازنده هایی که پس از چهار رقم آنها از حرف T استفاده شده است، فرکانس پایه کمتری نسبت به پردازنده های سری S دارند و همچنین فرکانس توربو این سری پایین تر می باشد.  همین امر باعث می شود این سری از پردازنده ها  از توان مصرفی (TDP) پایین تری برخوردار باشند.

در جدول زیر می توانید  مدل ها و مشخصات مهم پردازنده های دسکتاپ را مشاهده کنید:

تصویر مطلب چهار

لیست پردازنده های سری S و سری T نیز در جدول زیر ارائه شده است:

تصویر مطلب پنج

لیست پردازنده های Mobile مبتنی بر سندی بریج نیز در لیست زیر مشخص شده است:

تصویر مطلب شش

 

 

معماری Sandy Bridge

سندی بریج اولین معماری اینتل خواهد بود که پردازنده های آن از دستور العمل های  *AVX بهره می برد.  آزمایش ها نشان می دهند یک سیستم مبتنی بر سندی بریج برای انجام پردازش روی عکس های HDR و رندرهای سه بعدی تا دو برابر سریعتر از یک Core i7 عمل می کند. (البته تاکنون اطلاعات دقیقی از سیستم های مورد آزمایش منتشر نشده است.)

علاوه بر این اصلاحاتی هم در هسته پردازنده های سندی بریج صورت گرفته است. برای مثال گفته شده که در معماری جدید تعداد خطاهای Cache کمتر از معماری Nehalem بوده و همچنین Cache Scheduler هم ارتقا یافته است، به گونه ای که دو بارعملیات نوشتن در هر Clock Cycle انجام می شود که این مقدار در معماری Nehalem یک بار در هر Clock Cycle بود. از این رو مهندس ارشد اینتل، Bob Valentine مدعی است که این ارتقا و پیشرفت صورت گرفته در معماری سندی بریج، تا به حال بیشترین تاثیر را در افزایش سرعت این پردازنده ها داشته است.

تصویر مطلب هفت

در تصویر بالا می توانید سه پردازنده از سه معماری Nehalem ، Westmere و Sandy Bridge را ملاحظه کنید. همانطور که مشخص است پردازنده گرافیکی در معماری Westmere، جدا از پردازنده مرکزی قرار دارد، در حالی که در معماری سندی بریج این دو جزء با هم بر روی یک  Die مستقل قرار دارند.

 

همانطور که اشاره شد پردازنده های  Clarkdale/Arrandale مبتنی بر معماری Westmere، دارای GPU مجتمع در کنار هسته پردازنده می باشند که تنها در یک پکیج ارائه می شوند، اما سندی بریج اولین معماری از کمپانی اینتل است که در آن ترانزیستورهای پردازنده مرکزی (CPU) و پردازنده گرافیکی (GPU) بر روی یک Die قرار دارند. این امر به CPU و GPU اجازه می دهد تا حافظه Cache را بین خود به اشتراک بگذارند. همین موضوع سبب افزایش سرعت کلی پردازنده می شود. همچنین در معماری سندی بریج، پردازنده گرافیکی (GPU) مجددا طراحی شده و اینتل با تکیه بر همین امر، نوید سرعت دو برابری GPU را نسبت به پردازنده های Westmere می دهد.

هر دو پردازنده مرکزی و گرافیکی  در سندی بریج به طور مستقل از قابلیت Turbo بهره می برند. به عنوان مثال اگر شما یک Game را اجرا کنید که از GPU بیشتر از CPU استفاده کند، CPU با حفظ همان فرکانس اولیه خود (یا حتی در فرکانس کمتر) به کار خود ادامه داده، اما GPU می تواند با استفاده از سقف حرارتی بالاتر به وجود آمده، اقدام به افزایش فرکانس خود کند. (برعکس همین امر نیز صادق است)

در سندی بریج، برای اینکه هر دو پردازنده مرکزی و گرافیکی  بتوانند از تمام مزایای Cache پر سرعت بهره ببرند، از حلقه باس داخلی استفاده شده است که هسته ها و کش ها را با پهنای باندی معادل 384 GB/s به یکدیگر متصل می سازد و تغییر طراحی چیپ ها را به روش ماژولار بسیار آسان میسازد. البته باس حلقوی ایده جدیدی نیست و ATI پنج سال پیش آنرا در GPU های خود به کار گرفته بود اما این قابلیت تا کنون در پردارنده های Desktop به کار نرفته بود و تنها در پردازنده های سرور هشت هسته ای Nehalem EX به کار رفته بود.

 

 

Sandy Bridge و گرافیک

بیشترین افزایش کارایی معماری سندی بریج نسبت به معماری Westmere در پردازنده گرافیکی مشاهده می شود. از طرف دیگر، آزمایش ها خبر از افزایش 20 الی 30 درصدی راندمان CPU می دهند.

پردازنده گرافیکی (GPU) سندی بریج تا دو برابر سریعتر از پردازنده گرافیکی موجود در معماری Westmere عمل خواهد کرد، با این حال GPU به صورت کاملا مستقل از CPU کار کرده و می تواند بدون توجه به CPU فرکانس خود را در مواقع لازم کاهش یا افزایش دهد. قابلیت توربو که موجب افزایش فرکانس می شود، هم بر روی پردازنده های Desktop و هم بر روی پردازنده های Mobile وجود خواهد داشت.
تصویر مطلب هشت

 

اینتل در معماری سندی بریج از همان کنترلر PCI Express که در معماری Nehalem به کار برده بود استفاده می کند با این تفاوت که یک کنترلر DisplayPort به آن اضافه شده و در هنگام استفاده از گرافیک مجزا بر روی مادربورد،   GPUمجتمع به صورت خودکار غیر فعال شده و پردازش گرافیکی را کارت گرافیک نصب شده بر عهده می گیرد.

پردازنده گرافیکی سندی بریج از DirectX 11 پشتیبانی نمی کند اما  آزمایش های صورت گرفته نشان از قدرت گرافیکی قابل قبولی در حد یک گرافیک مجتمع دارد. از این رو، تصور اجرای بازی های روز با کیفیت متوسط دور از ذهن نیست.

توجه شما را به بنچمارک هایی از آن جلب می کنیم:

 

Batman: Arkham Asylum

تصویر مطلب نه

تصویر مطلب ده

Dragon Age Origins

تصویر مطلب یازده

تصویر مطلب دوازده

Dawn of War II

تصویر مطلب سیزده

تصویر مطلب چهارده

Call of Duty Modern Warfare 2

تصویر مطلب پانزده

تصویر مطلب شانزده

BioShock 2

تصویر مطلب هفتده

World of Warcraft

تصویر مطلب هجده

HAWX

تصویر مطلب نوزده

 

همانطور که در نتایج  ملاحظه می کنید، تعداد فریم ها حتی در بازیهای جدید امروزی نیز قابل قبول هستند. ضمن اینکه در برخی قسمت ها، این پردازنده  حتی  گرافیک ATI Radeon 5450 را پشت سر گذاشته و سریعتر عمل می کند. با این حال باید به این نکته  توجه داشت که تمام این نتایج در پایین ترین تنظیمات گرافیکی بازی صورت گرفته است (Lowest Quality) که این امر ممکن است  موجب نارضایتی گیمرها شود. به هر حال برای کسانی که به بازی اهمیت چندانی نمی دهند و یا در حد کمی به انجام بازی می پردازند مناسب به نظر می آید.

در یک ویدئوی منتشر شده، این پردازنده ها با مدل Core i5 مقایسه شدند و توان گرافیکی آنها حدود 10 فریم بیشتر از محصولات اینتل بود. اما تا انتشار نهایی سندی بریج و  بنچمارک های عمومی آن نمی توان به این ارقام اعتنا کرد.

 

 

سوکت ها و چیپست های جدید

همانند پلتفرم Nehalem که همراه آن دو سوکت LGA 1156  و LGA 1366 عرضه شد، در پلتفرم سندی بریج نیزشاهد  حضور دو سوکت جدید هستیم:

سوکت LGA 1155 برای رده  Mainstream یا معمولی

سوکت LGA 2011 برای رده  Enthusiast یا حرفه ای

در ادامه به معرفی و توضیح مختصری درباره هر کدام خواهیم پرداخت.

 

سوکت LGA 1155
تصویر مطلب بیست

 

اولین سوکتی که توسط اینتل برای معماری جدید ارائه خواهد شد، سوکت LGA 1155 می باشد که Socket H هم نامیده می شود. این سوکت همزمان با ارائه اولین پردازنده های این معماری ارائه خواهد شد. با وجود اینکه سوکت جدید تنها یک پین با سوکت LGA 1156 تفاوت دارد اما همین امر موجب می شود تا پردازنده های پلتفرم سندی بریج نتوانند بر روی سوکت های قدیمی نصب شوند و نیاز به تهیه مادربورد جدید باشد. البته این تفاوت تنها به همین یک پین ختم نشده و فاصله شکاف سوکت جدید تا وسط از 9 میلی متر به 11.5 میلی متر افزایش یافته است.

تصویر مطلب بیست و یک

 

 

گرافیک مجتمع تمام پردازنده های سوکت LGA 1155 به درون هسته منتقل شده است (روی یک Die) در حالی که قبلا در سوکت LGA 1156 گرافیک در چیپ جداگانه ای در کنار هسته CPU قرار می گرفت که این تغییر (قرار دادن تمام کنترلرها درون یک Die) باعث افزایش کارایی خواهد شد. همانند مادربوردهای LGA 1156، مادربوردهای LGA 1155 نیز فاقد پل شمالی بوده و وظایف پل شمالی مثل کنترلر حافظه و کنترلر PCIe به درون پردازنده منتقل شده است. این کنترلر حافظه، دو کاناله و مبتنی بر ماژول های حافظه DDR3 با فرکانس کاری 1600MHz خواهد بود.

تصویر مطلب بیست و دو

 

چیپست های سوکت LGA 1155

به طور کلی دو سری چیپست برای این سوکت ارائه خواهد شد: چیپست های سری P و چیپست های سری H.

از تفاوت های عمده این دو سری این است که سری H از پردازنده های گرافیکی مجتمع روی Die پشتیبانی می کند در حالی که سری P برای پردازنده های گرافیکی مجزا طراحی شده است.

همزمان با ارائه این سوکت (LGA1155) مادربوردهایی با چیپست P67 و H67 را خواهیم داشت. سه ماه پس از عرضه این پلتفرم به همراه این دو چیپست، چیپست H61 ارائه خواهد شد که دررده Value قرار خواهد گرفت.

در جدول زیر می توانید تفاوت های عمده این سه چیپست با یکدیگر و همچنین با P55، H57 و H55 را (از سوکت LGA 1156) مشاهده کنید:

تصویر مطلب بیست و سه

 

هیچ یک از این چیپست ها به صورت مستقل از USB 3.0 پشتیبانی نخواهند کرد و تولید کنندگان مادربورد بایستی برای پشتیبانی از USB 3.0 از چیپ های جداگانه ای بر روی مادربورد استقاده نمایند.

از تغییرات عمده دیگر در چیپست های جدید می توان به استفاده از مسیرهای PCIe 2.0 با سرعت 5GT/s اشاره کرد. در حال حاضر چیپست های موجود از گذرگاه PCIe 2.0 با سرعت  2.5GT/s پشتیبانی میکنند که آنها را به حداکثر سرعت 250MB/s به ازای هر مسیر محدود می کند. این محدودیت، در پهنای باند رابط های SATA 6Gbps و USB 3.0 که در مسیراسلات های  PCIe x1 قرار دارند، مشکل ایجاد میکند. به همین دلیل چیپست P67 از یک اسلات PCIe x1 با پهنای باند 500 MB/s استفاده کرده تا کمبودی از این نظر ایجاد نگردد.

در تصویر زیر میتوانید دو مادربورد معرفی شده مبتنی بر سوکت LGA1155 و چیپست P67 را ملاحظه فرمایید:

تصویر مطلب بیست و چهار

 

سوکت LGA 2011

در سه ماهه سوم سال 2011 اینتل دومین و آخرین سوکت این پلتفرم را تحت عنوان LGA 2011 برای رده  High-End ارائه خواهد داد که جایگزین سوکت LGA 1366 خواهد شد. این سوکت با نام Socket R هم شناخته می شود و دارای کنترلر حافظه چهارکاناله و مبتنی بر ماژول های حافظه DDR3 1600MHz خواهد بود و از پردازنده های شش و هشت هسته ای سندی بریج پشتیبانی خواهد کرد. همچنین برای نخستین بار نسل سوم PCI Express را ارائه خواهد نمود که با 32 مسیر مجزا به پردازنده متصل شده است و می تواند به صورت یکی از دو چینش 16X-16X یا 8X-8X-8X-8X باشد.  سوکت مذکور از رابط QPI برای برقراری ارتباط با پردازنده استفاده خواهد کرد. همانند LGA 1155 و 1156 مادربورد های مبتنی بر LGA 2011 نیز فاقد پل شمالی بوده و وظایف پل شمالی همچون کنترلر حافظه، کنترلر PCIe، DMI، FDI و… به پردازنده منتقل شده است. پل جنوبی این سری از مادربرد ها احتمالا X68 نام خواهد گرفت که با تغییرات عمده ای نسبت به نسخه های قبلی (همچون X58) ارائه خواهد شد و بیشتر برای سرورهای تک سوکت و سیستم های حرفه ای طراحی شده است. این پل جنوبی امکان استفاده از دو پورت SATA 3Gbps و ده پورت  SATA/SAS 6Gbps را میسر می کند.

تصویر مطلب بیست و پنج

 

اینتل در کنار GPU از یک پردازنده مدیا نیز استفاده کرده است که از دو جز اصلی تشکیل شده است: یکی کدگشای تصویری و دیگری کدگذار تصویری. موتور شتاب دهنده مربوط به کدگشای تصویر از نسل کنونی ارتقا داده شده است و تمامی پایپ لاین ها* با توابع ثابت یکسان کد گشایی میشوند. اینتل در این باره ادعا کرده است که پردازنده های مبتنی بر سندی بریج میتوانند نصف قدرت پردازشی خود را جهت پخش ویدئوهای HD به کار گیرند.

 

فناوری مدیا در Sandy Bridge:

اما سیستم کدگذار در سندی بریج یک فناوری نو محسوب میشود که جزئیات کاملی تاکنون در مورد آن ارائه نشده است. گفتنی است در یک تست اولیه از سوی اینتل، تبدیل یک ویدئو 1080p 30Mbps و کدگذاری آن در فرمت تصویری 640 x 360 iPhone چهارده ثانیه به طول انجامید و در نرخ تقریبی 400 فریم در ثانیه به اتمام رسید.

 

 

خروجی 400 فریم در ثانیه جهت پروسه کدگذاری میتواند یک عملکرد نسبتاً خوب در رده GPU های پیشرفته به حساب آید و اوج تکنولوژی زمانی پدیدار میشود که تمام پردازنده گرافیکی و سیستم مدیا در یک قطعه با مساحت سه میلی متر مربع تعبیه شده باشد. با توجه به ارتباط نزدیک اینتل با فروشندگان و تولید کنندگان نرم افزاری که بر روی تبدیل فرمت فعالیت دارند انتظار میرود به زودی پشتیبانی خوبی از سیستم کدگذاری سندی بریج به عمل آید.

 

 

تکنولوژی Turbo Boost در Sandy Bridge

برای اولین بار این تکنولوژی در سال 2008 و به دنبال ارائه معماری Nehalem از سوی اینتل معرفی شد و در پردازنده هایی با کد رمز Lynnfield از این معماری به کار گرفته شد. حال اجازه دهید قبل از بررسی این فناوری در سندی بریج، نگاهی کوتاه به تعریف و هدف این تکنولوژی داشته باشیم:

سیستمی را فرض کنید که از یک پردازنده 4 هسته ای با توان مصرفی 100 وات بهره می برد و شما در حال اجرای برنامه ای هستید که تنها از دو هسته ی این پردازنده جهت پردازش استفاده میکند که اگر مقدار فرکانس کاری در دو هسته بیشتر میشد برنامه با سرعت بهتری اجرا میگردید. اینجاست که با فعال بودن قابلیت Turbo Boost و بسته به محدوده TDP و دمای مجاز پردازنده، به صورت اتوماتیک مقادیر 133 مگاهرتزی به فرکانس نرمال پردازنده اضافه خواهد شد و هر چه تعداد هسته های درگیر در نرم افزار افزایش یابد، فرکانس افزایشی محدودتری اعمال خواهد شد. در مثال فوق، بالاترین قابلیت توربو در پردازش تک هسته از پردازنده نمایان خواهد شد.

البته قابل ذکر است که اورکلاکرها، برای انجام اورکلاک بهتر، این قابلیت را در BIOS مادربرد غیرفعال می کنند.

تصویر مطلب بیست و شش

 

پیشرفت های توربو نسبت به معماری نسل پیشین

در نشست انجمن توسعه اینتل (IDF) که چندی قبل برگزار گردید ، اطلاعات جدیدی از نسخه جدید Turbo Boost بدست آمد که نشان میدهد کمپانی اینتل این فناوری را به عنوان یکی از تکنولوژی های اصلی پلتفرم های تیک تاک خود دنبال میکند.

تصویر مطلب بیست و هفت

 

 

در این قسمت میخواهیم به طور کامل تفاوت میان نسل جدید توربو را با نسل قبل از معماری Nehalem تشریح کنیم . میتوان گفت که در نسل جدید از Turbo Boost ، فرکانس هسته یا هسته های فعال میتواند از مقدار اصلی  TDP خود برای یک دوره کوتاه زمانی (در حدود 25 ثانیه) تجاوز کرده و دوباره به میزان  TDP اصلی خود برگردد. این عمل با توجه به فاکتورهای حرارتی پردازنده در زمانی که بار پردازشی سنگین است تکرار می شود.

تصویر مطلب بیست و هشت

در این تصویر خط پایین نشان دهنده کارکرد پردازنده و یا هسته مورد نظر در حالت idle میباشد که از پایینترین بار پردازشی و دما و توان مصرفی استفاده میکند و خط بالا مربوط به TDP پردازنده میباشد که میتواند در این محدوده مشخص از توان مصرفی و متعاقبا دمای مطمئن فعالیت داشته باشد، بدون اینکه از پایداری سیستم و یا طول عمر پردازنده کاسته شود.   مابین این دو پروسه مصرفی و در سمت چپ  میتوانید معماری  Nehalem و خط مربوط به عملکرد و رفتار آن تحت توربو را مشاهده کنید که میتواند شامل پردازنده هایی در رنج  Core /i5/i7 باشد که توربو در آنها فعال می باشد. زمانی که میکروکنترلر پردازنده تشخیص بدهد که نیاز به پردازش سنگین و شتاب فرکانسی می باشد، بلافاصله فرکانس پردازنده افزایش یافته و به نقطه TDP میرسد. نکته بسیار مهم اینجاست که الگوریتم توربو در معماری کنونی فرض را بر این گذاشته که افزایش دما نیز بلافاصله انجام گرفته و در مرحله TDP قرار میگیرد، برای مثال  پردازنده ای با TDP 60 وات و دمای مجاز 80 درجه را در نظر بگیرید که یک هسته آن درگیر پردازش در فرکانس نرمال 2.5 گیگاهرتز و توان 40 وات میباشد و در این لحظه توربو تشخیص به شتاب فرکانسی داده و تا 2.8 گیگاهرتز فرکانس را بالا میبرد و توان مصرفی را به مرز (60 وات) TDP می برد که در این پروسه الگوریتم توربو بلافاصله دمای مجاز را 80 درجه تشخیص میدهد در حالی که از نظر علمی در قسمت  تشخیص دما، دقیقا اینگونه نیست و این افزایش دما ممکن است در یک محدوده زمانی به طول بیانجامد تا به 80 درجه برسد  که این اصلاحیه در نسخه جدید از الگوریتم توربو در معماری سندی بریج لحاظ شده است که در تصویر زیر مشاهده میفرمایید:

تصویر مطلب بیست و نه

 

 

همانطور که مشخص است این محدوده زمانی جهت رسیدن حرارت پردازنده در سطح TDP با S مشخص شده است که مدار کنترلر هوشمند ( PCU | Power Control Unit ) از این موقعیت استفاده کرده و فرکانس افزایشی را بالاتر از محدوده TDP توربو قرار میدهد. برای مثال در معماری Nehalem زمانی که شتاب فرکانسی بر روی پردازنده ای اعمال شده و آن را به مرز TDP و فرکانس 3.2 گیگاهرتز می رساند، سندی بریج می تواند در یک محدوده زمانی آن را به فرکانس 3.6 گیگاهرتز ارتفا دهد و زمانی که حرارت مجاز پردازنده تا سطح TDP بالا رود این افزایش فرکانسی به مرز مجاز توربو کاهش پیدا کرده و اینبار بر روی 3.2 قرار خواهد گرفت.

تصویر مطلب سی

 

 

اینتل اطلاعات دقیقی از نحوه اجرای این جهش های فرکانسی منتشر نکرده است اما در دیاگرام بالا میتوانید مشاهده کنید که چگونه این افزایش فرکانس در محدوده زمانی “S” میتواند صورت گیرد .خطی که با نام   CPU Frequency مشخص شده است نشان دهنده حداکثر فرکانس در سطح TDP میباشد که سیستم به صورت مداوم میتواند در پردازش سنگین  فعالیت کند. خط گرافی که به بالای این محدوده تجاوز کرده نشان دهنده شتاب فرکانسی در نسل جدید توربو میباشد که اینتل ادعا کرده است که سرعت فوق العاده ای را در هنگام نیاز شدید پردازشی به کاربران تقدیم خواهد کرد که این پردازش سنگین میتواند یک کد گذاری و تبدیل فرمت و یا خروجی گرفتن از یک سورس پروژه پیچیده و حجیم باشد.

با این وجود شاید زمان دقیق این پروسه شتاب فرکانسی یا Extra Boost بتواند بسته به مشخصات و کولینگ سیستم متغیر باشد. اما همانطور که ذکر شد زمان پیشفرض برای این پروسه ، 25 ثانیه میباشد که ظاهراً این زمان توسط مهندسان اینتل و تیم QA بررسی شده است. درواقع این زمان، مدت زمانی میباشد که فشار مورد نیاز بر روی پردازنده اعمال شده تا به مرز TDP برسد  و البته بعد از کاهش شتاب فرکانسی از حالت Extra Boost ، این پروسه دوباره میتواند بر اساس فاکتورهایی و بعد از یک دوره زمانی خاص تکرار شود که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت.

بازیابی هوشمند در توربو بوست

کم کم به نقاط پیچیده تر و البته جالبتر مباحث جدید این تکنولوژی در سندی بریج نزدیک میشویم. در این تکنولوژی، الگوریتمی وجود دارد که زمان های بیکاری و Load پردازنده را ثبت و بررسی می کند و بر اساس آن زمان اعمال Extra Boost را تشخیص خواهد داد. همچنین در زمانی که بار پردازشی پردازنده کمتر از 100 درصد و پایین تر از سطح TDP  است، اقدام به بازیابی توانایی خود برای اعمال مجدد شتاب فرکانسی Extra Boost در مواقع لازم می کند.

تصویر مطلب سی و یک

 

 

به تصویر بالا دقت کنید، در هر قسمت از پروسه پردازشی که با “x” مشخص شده است  پردازنده تشخیص میدهد که در حالت بیکاری به سر می برد و متعاقبا دمای آن نیز در پایین ترین حالت خود قرار دارد و حتی زمانی هم که از بار پردازشی کمی برخوردار است و در تصویر با “x/2” مشخص شده است نیز پردازنده میتواند خود را برای Extra Boost بازیابی کند که متخصصان اینتل در این باره گفته اند  که این مدت بازیابی برای شتاب  مجدد  میتواند در حدود یک دقیقه حالت بیکاری باشد.

 

توربو بوست و گرافیک

هر دو پردازنده CPU و GPU میتوانند در حالت توربو کار کنند به صورتی که هنگام پردازش سنگین بر روی GPU از فرکانس هسته های پردازنده مرکزی کاسته شده و به کلاک GPU اضافه خواهد شد و همینطور برعکس این پروسه میتواند صورت گیرد. همچنین CPU و GPU هرکدام از کنترلر ولتاژ و فرکانس مجزا بهره می برند. با همه این تجهیزات، معماری سندی بریج را میتوان به عنوان پویاترین و کاملترین پردازنده ارائه شده تا کنون خطاب کرد. در تصویر زیر میتوانید عملکرد و هماهنگی بین دو هسته GPU و CPU در نسخه جدید Turbo را مشاهده فرمایید:

 

تصویر مطلب سی و دو

 

توربو بوست مبتنی بر تشخیص دما نیست

ممکن است  خیلی از افراد تصور کنند که اینتل محدوده زمانی  “S” برای  Extra Boost  را بنابر تشخیص فیزیکی حرارت پردازنده قرار داده اما واقعیت چیز دیگری است. در الگوریتم توربو به هیچ عنوان از سنسور های تشخیص دمای پردازنده استفاده نشده است، بلکه برای تشخیص پردازش سنگین هسته ها و دما از منطق توان مصرفی و آمپراژ به عنوان معیار و همچنین از راه  حل ها و استاندارد های خنک سازی به عنوان یک مرجع دیگر استفاده شده است. این موضوع میتواند از دو منظر جلب توجه کند:

نخست اینکه اگر شما چه از کولینگ معمولی خود پردازنده و یا یک واتر کولینگ پیشرفته استفاده کنید  رفتار و علمکرد توربو در پردازنده های سندی بریج تغییر نخواهد کرد و کاربران نخواهند توانست بر تصمیم اینتل مبنی بر محدوده مشخص زمانی برای Extra Boost غلبه کنند. و دوم اینکه این موضوع میتواند یک بحث جدی برای تولید کنندگان مادربرد جهت برخورد با این موضوع و مباحث پیرامون روش های اورکلاکینگ آن به حساب آید .

 

 

ز هر چه بگذریم اورکلاک خوش تر است !

همه چیز خوب پیش میرفت تا اینکه ذوق تجاری اینتل گل کرده و از سری پردازنده های Pentium III  تصمیم به قفل و یا Lock کردن ضریب فرکانسی پردازنده گرفت و دردسرهایی را برای اورکلاکر ها ایجاد کرد. البته  یک سری از پردازنده ها را به عنوان Extreme  روانه بازار کرده که از ضریب فرکانسی باز استفاده میکند اما بی شک آنها قیمت بسیار بالاتری دارند و اکثرا در رده مصارف High End و حرفه ای استفاده میشوند که خرید آن برای عموم کاربران حرفه ای و اورکلاکرها مقرون به صرفه نیست. اینتل دوباره دست به کار شده و به تازگی  پردازنده هایی را با پسوند K روانه بازار کرده که از ضریب فرکانسی باز برخوردار بوده و نسبتا از قیمت مناسبتری برخوردار می باشند که در این میان میتوان از پردازنده i7 875K با کد رمز Lynnfield و فناوری ساخت 45 نانومتری و یا i5 655K با کد رمز Clarkdale و فناوری ساخت 32 نانومتری نام برد که هر دوی انها در سطح Mainstream و بر پایه سوکت LGA 1156  ارائه شده اند.

در تصویر زیر میتوانید مسیر حرکتی پردازنده های اینتل از جولای 2010 تا یک سال آتی را مشاهده کنید:

محصولات اینده

 

 

بنابراین قبل از معماری سندی بریج ، راه افزایش کلاک پایه (BCKL) وجود داشت تا اورکلاکرها  به این قابلیت به عنوان آخرین و بهترین روش برای افزایش کلاک نگاه کنند.  اما در نسل جدید، اینتل به صورت غیر مستقیم یک قفل بزرگ بر روی کلاک پایه نصب کرده که ذهن بسیاری از کاربران و همچنین تولید کنندگان مادربرد را آشفته کرده است. حتما هم اکنون این سوال در ذهنتان به وجود امده که منظور از قفل غیر مستقیم چیست؟

این موضوع نقطه اصلی تغییر در معماری سندی بریج و پلتفرم های جدید اینتل نسبت به نسل قبل می باشد. اگر همچنان گام به گام با ما حرکت کنید به اصل موضوع پی خواهید برد.

در پی انتشار رسمی اسلاید های نمایشی از سوی اینتل و همچنین کلیپ منتشر شده مربوط به اورکلاک سندی بریج از تیم HKEPC مشخص شد که حداکثر توانایی این معماری در اورکلاک از طریق کلاک پایه ، بین 2 تا 3 درصد از فرکانس نرمال پردازنده است که تقریبا میتوان آنرا اورکلاک به حساب نیاورد.

این شکست اورکلاک از آنجا نشأت میگیرد که اینتل در پلتفرم جدید تصمیم به استفاده از یک IC برای تولید کلاک داخلی و ایجاد کلاک پایه 100 Mhz برای تمام گذرگاه ها نظیر CPU , USB, SATA, PCI, PCI-E, Uncore, memory و … گرفته است که تمامی آنها با یک حالت انشعابی به هم گره خورده اند. IC ایجادکننده کلاک مذکور در چیپست پلتفرم های  ( P67 | LGA1155 ) تجمیع شده است. این IC  سیگنال کلاک مربوط به پردازنده را از طریق گذرگاه DMI انتقال میدهد، به عبارتی شما باید DMICLK را همان BCLK فرض کنید که این موضوع بدین معنی است که دیگر نیاز به استفاده از یک مولد کلاک خارجی برای کنترل  تک تک اجزای سخت افزاری نمی باشد. در دیاگرام زیر میتوانید در جزئیات و عملکرد این تکنولوژی کنکاش کنید:
اینتل در سال 2011

 

 

دیاگرام بالا نسل بعد پلتفرم اینتل با چیپست Patsburg و سوکت LGA 2011 خواهد بود که جایگزین پلتفرم X58 مبتنی بر سوکت  LGA1366 کنونی میباشد.

در پلتفرم های کنونی زمانی که شما در حال اورکلاک از طریق  BCLK هستید و برای مثال اقدام به افزایش فرکانس پردازنده و حافظه رم می کنید، فرکانس کاری دیگر اجزای سخت افزاری نظیر SATA را رها میکنید چرا که بسیار حساس بوده و ممکن است باعث ناپایداری سیستم گردد. از این رو، در تمامی مادربرد های کنونی، فرکانس های  مختلف گذرگاه ها قابل تغییر می باشد چرا که تمامی مولدهای کلاک خارجی مادربرد توسط بایاس قابل تنظیم و برنامه ریزی هستند.

اما همانطور که در ابتدای مبحث گفته شد دیگر خبری از IC خارجی  Clock Generator نمیباشد و به صورت کنترل سراسری در درون چیپست تجمیع شده است. به همین دلیل ممکن است که شما حتی با افزایش 5Mhz کلاک پایه که به صورت خودکار برتمامی گذرکاه های مذکور اعمال میشود بعد از ذخیره تنظیمات و خروج از بایاس با پیغامی شبیه به  USB Fail  و یا SATA Corrupt برخورد کنید، و چه شکستی بزرگتر از این!

این بود قفل بزرگ بر BCLK به صورت غیر مستقیم.

به نظر میرسد جسارت اینتل در تغییری بزرگ در پلتفرم سندی بریج و محدودیت های اورکلاک آن، از دو نقطه اصلی شکل میگیرد:

یکی قابلیت های توربو در سندی بریج که حتی به صورت کنترل شده اجازه افزایش ضریب فرکانسی را دارد و دیگری ارائه پردازنده های سری K از معماری سندی بریج که با ضریب باز ارائه خواهند شد. البته برداشتن محدودیت های اورکلاک حافظه رم DDR3 نیز خیال اینتل را از این جهت راحت میکند چرا که قرار است با Ratio آنلاک شده در سری چیپست های P توانایی اورکلاک آن تا 2133Mhz و حتی 2666Mhz بالا رود.

در تصویر زیر میتوانید سه شاخص اصلی در اورکلاک و محدودیت آن در سندی بریج را مشاهده کنید:

پی 67

 

 

خاطر نشان میکنیم که در سری K پردازنده های سندی بریج و در ضریب فرکانسی باز آن، شاهد قابلیت افزایش تا 57x هستیم. که عرضه SKU های جدید و گوناگونی از سری K میتواند  انعطاف پذیری بالایی را در انتخاب پردازنده و سیستم اورکلاک به وجود آورد. از دو پردازنده های ارائه شده تا کنون از سری K میتوان به مدل های i5 2500 و i7 2600 اشاره کرد که با قیمت های اولیه 205 و 560 دلار در حال ورود به بازار هستند.

با همه ی این تفاسیر، شاید این تغییر و محدودیت در اورکلاک معماری Sandy Bridge باعث دلسردی طرفداران اینتل و اورکلاکر ها و سوق دادن آنها به سوی پلتفرم Fusion کمپانی AMD گردد، و شاید هم ارائه سری K در رده های i7 تا i3 با قیمت های قابل رقابت بتواند طرفداران اینتل را راضی نگه دارد. البته در هر شرایطی که باشیم نمیتوان قدرت توربو در سندی بریج را نادیده بگیریم. باید منتظر ماند و عکس العمل تولید کنندگان مادربرد را دید که چه برنامه هایی  برای Sandy Bridge در نظر خواهند گرفت و چه قابلیت هایی را بر روی مادربرد های Low End و High End با وجود محدودیت BCLK تعبیه خواهند کرد. ممکن است تلاش برای رفع محدودیت افزایش فرکانس DMICLK و غلبه بر آن بتواند زمینه رقابتی بین تولید کنندگان مادربرد به وجود آورد.

 

 

Sandy Bridge در آخرین نگاه:

قطعا در معماری سندی بریج، شاهد افزایش کارایی و سرعت در پردازش برنامه ها نسبت به معماری های نسل پیش خواهیم بود. از طرفی قابلیت های چشمگیر GPU آن، خود به تنهایی از نقاط برجسته معماری سندی بریج محسوب میشود. تصور اینکه اینتل تا چه اندازه میتواند به واحد های اجرایی (EU) آن بیافزاید نیز هیجان انگیز است.  همچنین  موتور پردازشی مدیا با آن قابلیت پیشرفته تبدیل کد ویدئو و فرمت، خود نیز شگفتی دیگری خواهد بود. انتظار می رود با پشتیبانی نرم افزاری از این موتور پردازشی، این قابلیت بتواند نیازهای کاربران را از گرافیک مجزا برای پردازش های تبدیل ویدیویی و یا Transcode برطرف سازد.

ازطرف دیگر، قابلیت های پیشرفته توربو بوست در سندی بریج  حتی در پردازش های معمولی خودنمایی کرده و احساس خوبی را از سرعت سیستم به کاربر القا میکند که میتوان اکثر این بازدهی فوق العاده را مدیون گذرگاه حلقوی در معماری جدید دانست. باید بدانید که چنین تغییر بزرگی در یک معماری ریزپردازنده به راحتی صورت نمیگیرد و نیاز به برسی های دقیق و حساب شده ای دارد که آینده تولید و ساخت پردازنده را در بهترین شرایط تضمین کند. دراین باره گذرگاه حلقوی میتواند به شکل مناسبی مواردی همچون بالا رفتن تعداد هسته ها، حافظه کش سطح سه (L3 Cache) و کارایی GPU در نسل های پیش رو را تضمین کند.

همچنین سندی بریج در پلتفرم های موبایل نیز به طور چشمگیری از پردازنده های کنونی Arrandale و Clarksfield (مبتنی بر معماری Nehalem) سریعتر خواهد بود.

لازم به ذکر است که ورود Sandy Bridge به بازار جهانی  برای سیستم های رومیزی و نوت بوک ها در سه ماهه اول 2011 خواهد بود. بر اساس تحقیقات انجام شده، به نظر می آید که این پلتفرم از قیمت قابل قبول و منطقی نیز برخوردار باشد.

در پایان ازشما خوانندگان گرامی دعوت می شود، به منظور بحث و تبادل نظر در مورد این معماری  به انجمن های تخصصی شهر سخت افزار مراجعه کنید.

 

 

پیوست ها

مسیر حرکت تیک-تاک اینتل تا سال 2016 :

12882110731

مسیر حرکت پردازنده های سندی بریج تا سال 2013:

12882110732

با دقت در تصویر بالا در می یابید که نام معماری Sandy Bridge با تکنولوژی ساخت جدید (22 نانومتری) Ivy Bridge خواهد بود. (طبق مدل تیک-تاک این ارتقا تکنولوژی ساخت با نگه داشتن معماری در مرحله تیک قرار می گیرد).

Paul Otellini مدیر عامل اینتل در همایش روز 13 سپتامبر در سان فرانسیسکو تشریح کرد که اولین پردازنده های Ivy Bridge با تکنولوژی ساخت 22 نلنومتری در نیمه دوم سال 2011 ارائه خواهند شد. از تغییرات Ivy Bridge می توان به پشتیبانی از DirectX 11 اشاره کرد. ضمن اینکه پردازنده های 6 و 8 هسته ای تحت این سری ارائه خواهند شد. هم اکنون اطلاعات بیشتری از تغییرات Ivy Bridge منتشر نشده است.

منبع: اینجا

Print Friendly, PDF & Email

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*