Sandy Bridge и Ivy Bridge: объяснение архитектуры процессоров Intel

Sandy Bridge и Ivy Bridge: мы расскажем об архитектуре современных процессоров Intel Core.

При разработке новых процессоров Intel придерживается с 2007 года стратегии Tick-Tock : новый производственный процесс с меньшими структурами (Tick) и новой архитектурой процессора (Tock) чередуются. 45-нм Core i7 (Nehalem), представленный в 2008 году, стал последней новой архитектурой, за которой последовал переход на 32-нм с Westmere в прошлом году.

С 32-нм процессором Sandy Bridge 2011 снова была новая архитектура в серии. В некоторых частях архитектура Sandy Bridge является дальнейшим развитием Nehalem, другие элементы напоминают Pentium 4, другие - совершенно новые.

Самым важным нововведением стал интегрированный графический блок . Предшественник Westmere по-прежнему состоял из двух чипов, соединенных через QPI в общем корпусе процессора: собственно 32 нм ядро и 45 нм чип, содержащий контроллер памяти и графический блок.

Sandy Bridge: процессор с круговым движением

В Sandy Bridge графика интегрирована с кристаллом. Связь между различными устройствами проходит по кольцевой шине.

В Sandy Bridge процессорные ядра и графический процессор образуют единое целое. Контроллер памяти и контроллер дисплея являются компонентами так называемого системного агента в Sandy Bridge. Соединение между четырьмя ядрами, сегментированным кешем уровня нагрузки и системным агентом устанавливает шину, состоящую из четырех колец (Request, Snoop, Acknowledge и Data), работающих на тактовой частоте ядра.

Кольцевая шина не только обеспечивает более быстрый обмен данными между ядрами и графическим процессором, но и обеспечивает меньшую переработку по сравнению с обычным соединением, например, добавление дополнительных ядер. Intel уже использовала аналогичную кольцевую шину в серверных процессорах Nehalem-EX и Westmere-EX и графическом чипе Larrabee, который, однако, так и не достиг серийной зрелости. Даже с сотовым процессором, используемым в Sony PS3, отдельные ядра взаимодействуют через кольцевой интерфейс.

Кэш уровня загрузки, с точки зрения ядер ЦП уровня 3, в Sandy Bridge составляет до 8 МБайт в зависимости от модели. В отличие от Nehalem или Westmere, он работает с полной тактовой частотой процессорных ядер. Отдельные сегменты LLC назначаются отдельным ядрам, но могут адресоваться всеми ядрами процессора и графическим процессором.

Умный кэш и расширенные векторные расширения

Графическое устройство теперь перешло на Sandy Bridge на 32 нм кристалле и получает выгоду от кеша уровня нагрузки.

Кольцевая шина обеспечивает большую гибкость для Intel, но сама по себе она не делает процессор быстрее. Это связано с другими архитектурными особенностями песчаного моста. Новинкой является кэш UOP. Все процессоры Intel P6 начиная с Pentium Pro внутренне не обрабатывают сложные инструкции IA-32, а представляют собой простые декодированные микрооперации (Uops), которые могут быть распределены по различным исполнительным блокам и могут обрабатываться там не по порядку (вне -Заказ-исполнение).

Проблема здесь заключается в том, чтобы сделать декодирование настолько быстрым, чтобы конвейер процессора всегда оставался заполненным, что не является легкой задачей даже для современных процессоров. Поэтому Intel внедрила свой собственный кеш для Uops на Sandy Bridge. Intel предполагает, что показатель попаданий составляет 80 процентов, потому что Sandy Bridge также улучшил прогноз прыжка. Поэтому передний конец с энергозатратными декодерами можно перевести в спящий режим на длительное время.

На первый взгляд, кэш Uop напоминает кэш трассировки Pentium 4, который также служил кешем для декодированных Uops. Однако кэш трассировки архитектуры нетбука полностью заменил традиционный кэш инструкций L1. Из-за ошибки в кеше, внешнему интерфейсу пришлось декодировать инструкции IA32.

Новые блоки с фиксированными функциями повышают производительность в 3D операциях и транскодировании медиа.

Это вывело Pentium 4 с длинным конвейером должным образом из строя. С другой стороны, Sandy Bridge имеет мощный внешний интерфейс и чрезвычайно быстрый кэш Uop, сочетающий в себе преимущества архитектуры P6 и Netburst.

Еще одним важным нововведением для повышения производительности являются расширенные векторные расширения набора команд SSE. Они предназначены в основном для приложений с плавающей запятой, таких как мультимедийные программы, и расширяют векторные регистры с 128 до 256 бит.

Процессоры с поддержкой AVX остаются совместимыми с предыдущими наборами команд, такими как SSE4, более старые инструкции SSE просто выполняются в младших 128 битах новых регистров. Sandy Bridge может декодировать и выполнять почти все 256-битные команды AVX в UOP. Это почти вдвое увеличивает производительность специализированных программ.

Чтобы обеспечить исполнительные блоки достаточным количеством патрона, инженерам Intel пришлось усовершенствовать подсистему памяти . Sandy Bridge, как и Nehalem и Westmere, имеет три порта для хранения грузов. Однако два из них симметричны. Таким образом, модуль памяти теперь может обрабатывать три, а не два доступа к данным за такт, и, таким образом, значительно увеличить пропускную способность памяти. Доступ к основной памяти осуществляется контроллером DDR3 с двумя каналами памяти.

Intel Ivy Bridge: много галочки и немного Tock

Схематическое изображение обычного плоского транзистора (слева) и трехстороннего транзистора (справа). Электроны текут здесь со всех трех сторон транзисторного затвора.

С Ivy Bridge снова была умирающая, поэтому галочка. Процессор в настоящее время изготавливается по 22-нанометровому процессу и также состоит из так называемых транзисторов с тремя затворами. В этих трехсторонних транзисторах затворы размещены над трехмерными ребрами, изготовленными из кремниевой подложки, электроны текут по всем трем сторонам этих ребер, а не планируют, как раньше, через затвор (плоский транзистор).

Это облегчает конструкцию небольших транзисторов, но также дает преимущества с точки зрения производительности и энергопотребления. Кроме того, несколько ребер могут быть расположены рядом на транзисторе для повышения производительности.

В зависимости от применения возможно использование транзисторов с разным количеством ребер. В отличие от AMD, Intel все еще может обойтись без дорогостоящего процесса кремний-на-изоляторе в процессе 22 нанометра , где транзисторы отделены от кремниевой пластины чрезвычайно тонким слоем изоляции, чтобы предотвратить токи утечки.

В случае 22-нанометровых трехсторонних транзисторов они на 50 процентов меньше, чем у 32-нанометровых плоских транзисторов, несмотря на обычную технологию CMOS, которая значительно снижает энергопотребление процессоров, построенных из этих транзисторов.

Tri-Gate увеличивает скорость низкоскоростного переключения на 37 процентов по сравнению с нынешними 32-нанометровыми транзисторами с более высокими токами, что может значительно повысить производительность в низковольтных процессорах. Тем не менее, Ivy Bridge пока не соответствует ожидаемым масштабам, поскольку необходимы также архитектурные изменения, которые произойдут в 2013 году с Haswell, основным процессором четвертого поколения.

Более быстрая графика на Ivy Bridge

В Sandy Bridge Intel впервые интегрировала мощный процессор в процессор. Это особенно важно для ультрабуков.

Основные процессоры поколения Ivy Bridge совместимы с сокетами с Sandy Bridge и работают в принципе также с чипсетами Intel серии 6. С преемником Ivy Bridge Haswell снова выводит Intel новые форматы сокетов для настольных компьютеров и ноутбуков. процессоры один.

Благодаря более тонким структурам Intel, вмещающим 1,4 вместо 1,16 миллиардов транзисторов, разработчики не только увеличили кэш уровня 3 до 12 МБ, но и внесли некоторые архитектурные улучшения. К ним относятся новые команды AVX, но особенно расширения встроенного графического блока.

Интегрированный в Ivy Bridge GPU имеет больше фиксированных функциональных блоков, чем в Sandy Bridge. Они стали необходимыми, поскольку графический процессор теперь поддерживает DirectX 11 и OpenGL 3.1, включая такие функции, как тесселяция, то есть сглаживание модели многоугольника и отображение смещения, где текстуре предоставляется информация о высоте. Комбинируя оба метода, можно создавать реальные 3D-модели в 3D-играх в режиме реального времени.

Как и его предшественник, семейство Ivy Bridge также имеет два разных графических процессора. В настольных процессорах Core i3 и Core i5 HD 2500 имеет шесть исполнительных блоков, процессоры Core 5-K и Core i7, и все мобильные процессоры теперь имеют HD4000 с 16 вместо 12 Интегрированные исполнительные устройства.

Новым для Ivy Bridge является то, что теперь у графического процессора есть собственный кэш 3-го уровня размером 265 КБ, чтобы ограничивать трафик на кольцевой шине, что еще больше увеличивает производительность 3D нового графического процессора. Кеши в графическом процессоре необходимы, потому что прямой доступ к памяти намного медленнее с интегрированной в процессор графикой, чем с дискретной графической картой с собственным контроллером памяти и GDDR5 в качестве графической памяти.

Здесь возможна пропускная способность памяти около 250 ГБ / с, а памяти DDR3 всего около 34 ГБ / с. Новые графические процессоры теперь также поддерживают OpenCL 1.1. Для Sandy Bridge команды OpenCL все еще должны обрабатываться более медленными ядрами ЦП для этой задачи.

Разработчики Intel вложили средства в дальнейшую тонкую настройку видео Quick Sync , встроенной в графический процессор функции кодирования и декодирования видео для H.264 / MPEG-4 AVC, VC-1 и MPEG-2. Поэтому процессор Ivy Bridge с соответствующим программным обеспечением, таким как Cyberlink MediaEspresso, может конвертировать видео даже быстрее, чем процессор Sandy Bridge.

Турбо с форсажем

Режим Turbo Boost временно отменяет расчетную тепловую мощность для увеличения тактовой частоты. Максимальная частота зависит от количества активных ядер.

Корпорация Intel усовершенствовала технологию Turbo Boost для динамического разгона всех отдельных процессорных ядер Sandy Bridge и Ivy Bridge.

Таким образом, GPU теперь полностью занят жонглированием тактовыми частотами. Разгоняя отдельные ядра, Sandy Bridge более агрессивен, чем его предшественники. До сих пор Turbo Boost в основном улучшал производительность однопоточных приложений, в то время как Sandy Bridge теперь ускоряет программы, использующие несколько потоков.

Расчетная тепловая мощность (TDP) превышается на срок до 25 секунд, чтобы обеспечить работу всех ядер с более высокой тактовой частотой в течение этого периода. Но это происходит только в том случае, если процессор ранее находился в спящем режиме или в режиме пониженного энергопотребления и был установлен своего рода тепловой кредит . При повышении температуры процессора тактовая частота снова снижается. Этот кратковременный разгон может ускорить запуск программ.

Haswell: Процессорная платформа на 2013 год

С появлением процессора Haswell Intel намерена увеличить производительность графики. Графика GT3 топ-моделей имеет 40 исполнительных блоков.

В Haswell Intel вновь представляет новую процессорную архитектуру, а 22-нанометровая технология от Ivy Bridge продолжит производственный процесс.

Intel придерживается Haswell на кольцевой шине, но дает процессору дополнительное четвертое целое число и, прежде всего, улучшенное предсказание ветвлений и удвоенную пропускную способность для доступа к кэшу уровня 2. Кроме того, инженеры Intel еще больше увеличили производительность и функциональность интегрированного графического устройства: теперь оно поддерживает DirectX 11.1, OpenGL 4.0 и особенно OpenCL 1.2 .

В Haswell сейчас есть три разных графических процессора, которые используются в разных моделях процессоров: GT1, GT2 и GT3. GT1 и GT2 являются наследниками интегрированных в Ivy Bridge HD 2500 и HD4000 с немного повышенной производительностью. В графике GT3 большая часть функциональных блоков графики GT2 была удвоена. Это сделает игры DX11 беглыми в Full HD. Если дополнительные шейдеры не нужны, процессор просто отключает их.

Еще одна область улучшений архитектуры Haswell касается энергопотребления: ЦП имеет дополнительный режим управления энергопотреблением, называемый Active Idle (S0ix), который снижает энергопотребление почти до уровня S3, когда ничего не делает, но все же обеспечивает ЦП немедленно, без долгого времени пробуждения. Однако это работает только в том случае, если одновременно используются дисплеи с автоматическим обновлением, которые сохраняют изображение стабильным даже без сигнала от видеопроцессора.

Как

Внешний жесткий диск в самодельном

У вас есть внутренний жесткий диск, но нет места на вашем компьютере? Сделайте это просто внешним HDD!

Закон Мура в конце?

Достигнуты пределы процессорной технологии

Согласно закону Мура, вычислительная мощность процессоров удваивается примерно каждые 18 месяцев. В 2020 году, однако, физические и финансовые ограничения должны быть ...

Новости о Гарри Поттере: волшебники объединяются

Гарри Поттер: Wizards Unite - новый трейлер

Похожие

Оптимус технологии
Ключевые преимущества: Технология Optimus работает полностью автоматически, что позволяет вам дольше работать от батареи и обеспечивает потрясающий визуальный опыт без необходимости ручного переключения настроек. Технология Optimus, полностью прозрачная и не влияющая на то, что вы делаете, позаботится об оптимизации работы вашего ноутбука и обеспечении высочайшего уровня опыта при его использовании.

Предварительные тесты Intel Sandy Bridge и Ivy Bridge против Broadwell
... сего, если у вас есть ультрабук / ноутбук Haswell, вы, вероятно, не собираетесь переходить на новый дизайн Broadwell, если только у вашего ноутбука Haswell не было аппаратных проблем, вам действительно нужно более длительное время автономной работы от более энергоэффективного оборудования или вы просто упали любовь с одним из новых устройств Broadwell. С другой стороны, если вы используете ноутбук Ivy Bridge или Sandy Bridge, возможно, пришло время обновить его, чтобы получить более быструю

Intel подтверждает специальные ускорители в Sandy Bridge
... Sandy Bridge будет обладать специальными возможностями ускорения мультимедиа в дополнение к часто упоминаемому повышению графической производительности.

В чем разница между ультрабуками Sandy Bridge и Ivy Bridge и как их отличить?
... и вы следили в течение последних нескольких дней, вы видели, как мы выделили множество предложений по ультрабукам для тех, кто хочет дешево купить машину на Черную пятницу или Кибер-понедельник"> Если вы следили в течение последних нескольких дней, вы видели, как мы выделили множество предложений по ультрабукам для тех, кто хочет дешево купить машину на Черную пятницу или Кибер-понедельник. Сделки заключались во многих формах и размерах и часто охватывали разрыв между ультрабуками первого

Тест: Sony Xperia Z3
Темп, с помощью которого Sony выводит преемников на свои ведущие модели, очень быстрый, вдвое быстрее, чем у конкурентов, поэтому у нас есть четвертая модель серии Z - менее чем за два года. По сравнению с Z2, на первый взгляд, прогресс не слишком велик, хотя, тем не менее, он дает ряд незначительных улучшений в нескольких областях. Спецификации очень похожи на предшественника, что не

Компьютер для SOLIDWORKS
Еще один год, еще одна версия программного обеспечения SOLIDWORKS это уже здесь, может быть, пришло время сменить оборудование, так какой компьютер мне выбрать для SOLIDWORKS? Основой для использования всегда является быстрый процессор, много оперативной памяти и видеокарта, сертифицированная SOLIDWORKS. В конце статьи вы найдете несколько наборов, которые я подготовил. процессор

... стики Asus ZenBook 14 Pro Процессор: процессор Intel Core i7-8565U 1,8 ГГц (четырехъядерный, 8 МБ кэ...
... стики Asus ZenBook 14 Pro Процессор: процессор Intel Core i7-8565U 1,8 ГГц (четырехъядерный, 8 МБ кэш-памяти, до 4,6 ГГц) Графический процессор: графическая карта Nvidia GeForce GTX 1050 Max-Q (2 ГБ ОЗУ), Intel UHD Graphics 620 Оперативная

Razer Green Switch - Есть ли революция на рынке механических клавиатур?
Механические клавиатуры набирают все больше поклонников. Чтобы оправдать ожидания игроков, Razer выпустил два совершенно новых типа переключателей, созданных специально для игроков. Зеленый и оранжевый переключатели должны стать настоящим прорывом, правда? Недавно мы протестировали клавиатуру с зелеными переключателями, в следующей статье вы узнаете о выводах.

Mate 9 обзор: длительный 5,9-дюймовый флагманский телефон Huawei
... исплеем Huawei Mate 9 явно ориентирован на поклонников смартфонов с большим экраном - и, вероятно, ищет пользователей злополучного Samsung Galaxy Note 7, ищущего замену, которая не превращается в огненный шар. Но как это сравнить с подобными Apple iPhone 7 Plus и Google Pixel XL? Мы проверили Mate 9, чтобы узнать. дизайн Mate 9 имеет размеры 157 мм x 79 мм x 7,9 мм, аналогичные по размеру iPhone 7 Plus, но с большим количеством экранов. Это небольшой

Обзор LG Stylus 2
Что такое LG Stylus 2? Это был любопытный год для отдела смартфонов LG. Подобные LG G5 а также LG X Screen намек на производителя, который одержим поиском ракурса - чего-то другого, чтобы его предложения выделялись из толпы. С этим приходит LG Stylus 2 - фаблет среднего класса с парой выдающихся

ТЕСТ: LG X Screen
Недавно у нас была одна из лучших бюджетных моделей для тестирования, а именно очень дешевый и очень хороший LG K10 , Теперь он готовится к очередному тесту мобильного телефона от LG, но на этот раз немного другого рода. Сегодняшний главный герой называется LG X Screen и может похвастаться очень маленьким трюком на вечеринке: у него два экрана. Речь идет о том же решении, которым его оснастила

Что будет с большим и более подробным экраном, если наша видеокарта не позволит вам играть в соответствующих настройках?
Что будет с большим и более подробным экраном, если наша видеокарта не позволит вам играть в соответствующих настройках? Однако новый формат изображения больше всего оценят поклонники фильмов, которые долгое время создавались в формате 21: 9. Благодаря этому вы не увидите никаких черных полос во время просмотра, и вы сможете использовать всю поверхность экрана. Вопреки внешнему виду, это не будет проблемой для людей, которые использовали это пространство для размещения

Я не могу представить, чем флагман Moto Z удивит меня более чем на 1000 злотых дороже ?
Я не могу представить, чем флагман Moto Z удивит меня более чем на 1000 злотых дороже ?! Тем не менее, Moto Z Play - это инвестиция, достойная вашего кошелька и кармана!

Хотите купить технологии у китайских интернет-магазинов?
Хотите купить технологии у китайских интернет-магазинов? Прочтите это первым , дизайн Первое, что привлекло наше внимание, это то, что этот защищенный смартфон с классом защиты IP68 не имеет защитных крышек для разъемов - порт USB Type-C (вверху) и аудиоразъем (внизу) лишен резиновой заглушки.

Может ли внешний тактовый сигнал действительно улучшить производительность ваших цифровых аудиоустройств?
Может ли внешний тактовый сигнал действительно улучшить производительность ваших цифровых аудиоустройств? Мы поставили семь лучших часовых мастеров на свои места, чтобы разобраться в фактах из мифов.

И, наконец, Apple откажется от отличительной отметки всего через год?
И, наконец, Apple откажется от отличительной отметки всего через год? Очевидно, он останется в этом году, если верить слухам, но он может получить изгнан с переднего дисплея в 2019 году - к тому времени, согласно теории, Apple, возможно, разработала, как разместить технологию Face ID и фронтальную камеру под дисплеем.

Закон Мура в конце?
В чем разница между ультрабуками Sandy Bridge и Ivy Bridge и как их отличить?
Зеленый и оранжевый переключатели должны стать настоящим прорывом, правда?
Но как это сравнить с подобными Apple iPhone 7 Plus и Google Pixel XL?
Что будет с большим и более подробным экраном, если наша видеокарта не позволит вам играть в соответствующих настройках?
Я не могу представить, чем флагман Moto Z удивит меня более чем на 1000 злотых дороже ?
Хотите купить технологии у китайских интернет-магазинов?
Хотите купить технологии у китайских интернет-магазинов?
Может ли внешний тактовый сигнал действительно улучшить производительность ваших цифровых аудиоустройств?
Может ли внешний тактовый сигнал действительно улучшить производительность ваших цифровых аудиоустройств?

Приветствуем на WarezSpace!