Sandy Bridge-E - ofensywa nowych procesorów Intela

Intel Sandy Bridge-E to najnowsze procesory Intela. Nie bazują one jednak na nowej architekturze, a są po prostu ulepszonymi wersjami procesorów Sandy Bridge, które możemy znaleźć na rynku od stycznia 2011 roku. Mimo to wnoszą one kilka nowości takich jak zupełnie nowa podstawka LGA 2011 oraz łatwiejsze podkręcanie. Sprawdzamy, czy warto wymienić dotychczasowe jednostki na Sandy Bridge-E i jakiego skoku wydajności możemy się spodziewać.

Mikroarchitektura - Niewiele nowego

Intel od dawna wypuszcza procesory zgodnie z tą zasadą. Opiera się ona na dwóch następujących naprzemiennie krokach: "Tick" i "Tock", gdzie "Tick" to obniżenie procesu technologicznego procesorów obecnie dostępnych na rynku, a "Tock" to wprowadzenie nowej mikroarchitektury. Ostatnio krok został wykonany w styczniu 2011 roku i jest to właśnie "Tock".

Intel konsekwentnie tworzy nowe jednostki na podstawie zasady Tick-Tock. Sandy Bridge to Tock, czyli wprowadzenie nowej architektury. Następnym krokiem (Tick) będą procesory Ivy Bridge zbudowane w procesie technologicznym 22nm.

Intel konsekwentnie tworzy nowe jednostki na podstawie zasady Tick-Tock. Sandy Bridge to Tock, czyli wprowadzenie nowej architektury. Następnym krokiem (Tick) będą procesory Ivy Bridge zbudowane w procesie technologicznym 22nm.

Wówczas Intel zdecydował się na wprowadzenie nowej architektury Sandy Bridge, znanej też jako procesory Core drugiej generacji. Następnym krokiem będzie wprowadzenie procesorów Ivy Bridge w wymiarze technologicznym 22nm, które będą bazować na obecnych teraz Sandy Bridge.

Jak wszyscy dobrze wiedzą, jednym z najciekawszych rozwiązań Sandy Bridge było zastosowanie układu graficznego Intel HD 2000/3000, który charakteryzował się wydajnością wystarczającą do większości domowych zadań takich jak odtwarzanie filmów w jakości HD lub granie w gry przy zastosowaniu niskiego poziomu szczegółowości. Tutaj go nie spotkamy. Producent uznał, że nie jest on potrzebny, więc zdecydował się na zrezygnowanie z niego. Naszym zdaniem jest to bardzo dobre posunięcie. Zintegrowana grafika może przydać się tylko w najtańszych jednostkach, gdzie nie jest potrzebny wydajniejszy akcelerator. W przypadku CPU dla entuzjastów zastosowanie jej jest nieporozumieniem, które można tłumaczyć tylko i wyłącznie chęcią ujednolicenia architektury procesorów do laptopów i komputerów stacjonarnych.

Widzimy schemat procesora Intel Core i7 3960X. Producent zdecydował się na usunięcie zintegrowanej karty graficznej, dotychczas dostępnej w procesorach Sandy Bridge,

Widzimy schemat procesora Intel Core i7 3960X. Producent zdecydował się na usunięcie zintegrowanej karty graficznej, dotychczas dostępnej w procesorach Sandy Bridge

Poza usunięciem zintegrowanego układu graficznego zmieniło się tu całkiem niewiele. Oznacza to, że Sandy Bridge-E w dalszym ciągu korzysta z magistrali pierścieniowej (Ring Bus), która pozwala na bardzo szybkie komunikowanie się rdzeni procesora oraz agenta systemowego z pamięcią podręczną. Agenta systemowego można określić jako dawny mostek północny. Składa się on z kluczowych kontrolerów takich jak PCI-Express, DMI oraz DDR3. Modyfikacji doczekał się kontroler pamięci, który jest teraz aż czterokanałowy. Oznacza to większą przepustowość i wydajność w przypadku zastosowania większej liczby modułów RAM.

Są tu też jednostki FPU/SSE odpowiedzialne za operacje zmiennoprzecinkowe oraz przetwarzanie instrukcji multimedialnych. Charakteryzują się ona zastosowaniem rozszerzeń instrukcji SSE o nazwie AVE (Advanced Vector Extensions), które znacznie przyspieszają operacje na wektorach oraz liczbach zmiennoprzecinkowych. Nie zabrakło również instrukcji AES-NI wspomagających kodowanie i dekodowanie z wykorzystaniem algorytmu AES, używanego zwłaszcza w szyfrowaniu. Znalazła się tu też jednostka przewidywania rozgałęzień (Branch Prediction Unit) i dodatkowo zwiększono długość bufora porządkowego (Reorder Buffer), który odpowiada za kolejkowanie instrukcji. Pozostała tu także dodatkowa pamięć podręczna przechowująca zdekodowane przez procesor instrukcje. Dzięki temu podczas ponownego ich wywołania nie będą musiały być ponownie dekodowane. Warto też wspomnieć, że konstrukcja ta jest niezwykle prosta. Nie istnieje tu żaden skomplikowany algorytm priorytetów i w razie przepełnienia bufora jest usuwana instrukcja najstarsza, najdłużej nieużywana.

Kolejne zmiany to m.in wprowadzenie dodatkowej pamięci podręcznej, która przechwytuje i przechowuje zdekodowane przez procesor mikrooperacje. Bufor ten może pomieścić około 1500 zdekodowanych poleceń, które podczas ponownego wywołania nie są ponownie dekodowane a ładowane z tej właśnie pamięci. Nie zastosowano tu żadnych skomplikowanych algorytmów przechwytywanie czy też przechowywania danych - przechwytywane są wszystkie dekodowane przez procesor mikrooperacje, w razie zapełnienia pamięci wyrzucana jest z niej z kolei najstarsza(ta na której najdłużej nie była wykonana żadna operacja - zapisu ani odczytu). Usprawniono również przy tym BPU (Branch Prediction Unit - układ przewidywania rozgałęzień), który może pochwalić się zdecydowanie większą precyzją przewidywania kolejnych rozgałęzień niż BPU znane z Nehalemów - poprzedniej generacji procesorów Intela.

W najnowszych układach nie zabrakło również technologii już znanych jak instrukcji AES-NI wspomagających kodowanie i dekodowanie z wykorzystaniem algorytmu AES (instrukcje te obecne są w układach Clarkdale/Arrendale), Hyper-Threading czy też Turbo Boost. Ta ostatnia z technologii została jednak po raz kolejny usprawniona.

Czy to serwer, czy desktop?

Intel Core i7 3960X jest niezwykle podobny do procesorów serwerowych. Naszą uwagę zwróciły głównie wiadomości Intela mówiące o zastosowaniu szyny Ringbus, która może obsłużyć do ośmiu rdzeni. Oznacza to, że Intel w niedługim czasie prawdopodobnie wyda także stricto serwerowe procesory oparte na architekturze Sandy Bridge.

Co więcej, podejrzewamy, że zrobi to niewielkim kosztem. Jak widać na powyższym obrazie, pod każdymi trzema rdzeniami znajduje się wolna przestrzeń, w której idealnie wpasowałby się jeszcze jeden rdzeń. Oznacza to, że procesory Sandy Bridge-E są to jednostki ośmiordzeniowe z wyłączoną obsługą dwóch rdzeni, czyli częściowo uszkodzone procesory Xeon E5-2600.

Jednak nie powinniśmy liczyć na ich odblokowanie, gdyż Intel słynie z ograniczania możliwości podkręcania i zwiększania możliwości swoich procesorów. Najprawdopodobniej są one zbyt słabej jakości. Powinniśmy pamiętać, że pamięć L3 działa tu z taktowaniem najszybszego rdzeni. Oznacza to, że o jednostkę nie spełniającą wymogów jest tu bardzo łatwo.

W jądrze Sandy Bridge-E znajdziemy też dwa łącza QPI, którego używa się do komunikacji między różnymi CPU w zestawach dwuprocesorowych. W przeznaczonych na rynek desktopowy układach Sandy Bridge-E są one nieaktywne.

Także rozmiar rdzenia i ilość zastosowanych tranzystorów sugerują nam, że mamy do czynienia z procesorem serwerowym. Jego powierzchnia to 435 milimetrów kwadratowych. Dla porównania największy do tej rdzeń procesora (AMD Bulldozer) ma powierzchnię 315 milimetrów kwadratowych.

Turbo Boost

Technologia Turbo Boost nie zmieniła się. Nadal zegar procesora jest zależny od jego obciążenia i liczby aktywnych rdzeni.

Technologia Turbo Boost nie zmieniła się. Nadal zegar procesora jest zależny od jego obciążenia i liczby aktywnych rdzeni.

Nie zmieniła się technologia Turbo Boost. Intel zdecydował się na zastosowanie różnych poziomów automatycznego podkręcania, które zależą od liczby działających rdzeni. Gdy działają wszystkie, procesor podkręci się słabiej (w przypadku procesora Intel Core i7 3960X będzie to 300MHz), zaś gdy aktywne są tylko dwa rdzenie, uzyska większe taktowanie (o 600MHz).

Intel LGA2011 - nowa podstawka

Wraz z premierą procesorów Sandy Bridge-E Intel postanowił zaprezentować nową podstawkę - LGA2011. Od dotychczasowych LGA1155 oraz LGA1156 różni się przede wszystkim większą liczbą nóżek, a co za tym idzie, także większą powierzchnią. Zarówno nowa podstawka, jak też procesory są po prostu ogromne. Nie ma jednak w tym absolutnie nic zaskakującego. Intel zamierza na LGA2011 wydać procesory 8-rdzeniowe, które będą potrzebować takiej liczby nóżek do komunikowania się z resztą podzespołów.

Warto pamiętać o tym, że LGA2011 nie jest socketem zastępującym LGA1155, na którym działają dotychczasowe procesory Sandy Bridge. Ma ona zająć miejsce LGA1366 - podstawki przeznaczonej dla profesjonalistów, którzy szukają najwyższej wydajności, nawet kosztem bardzo wysokiej ceny komputera. Na LGA1366 nie pojawiły się żadne procesory z serii Sandy Bridge, więc jest to doskonały moment na odświeżenie oferty Intela. Podstawka LGA1155 będzie wspierana przez Intela jeszcze przez ponad rok - dlatego nie ma konieczności wymiany całej platformy z myślą o przyszłości.

Intel X79 - zupełnie nowy chipset

Skoro zdecydowano się na zmianę podstawki, konieczne było też stworzenie nowego chipsetu. Tak, jak w przypadku innych konstrukcji, mamy tu do czynienia z układem dosyć ograniczonym, pełniącym głównie funkcje mostka południowego. Jest tak, gdyż od premiery CPU o nazwie kodowej Nehalem, Intel zintegrował wszystkie kluczowe kontrolery, m.in. kontroler pamięci, bezpośrednio w procesorze. Wynikiem tego jest między innymi brak różnicy w wydajności między różnymi płytami głównymi, nawet jeśli są one oparte na różnych chipsetach.

Największymi nowościami w chipsecie Intel X79 jest zastosowanie czterokanałowego kontrolera pamięci, który pozwala na zainstalowanie nawet ośmiu modułów DDR3-RAM oraz zastosowanie aż 40 linii PCI-Express. Dzięki tym rozwiązanim mamy do czynienia z maszyną bardziej zbliżoną do serwerowego, niż do domowego komputera.

Największymi nowościami w chipsecie Intel X79 jest zastosowanie czterokanałowego kontrolera pamięci, który pozwala na zainstalowanie nawet ośmiu modułów DDR3-RAM oraz zastosowanie aż 40 linii PCI-Express. Dzięki tym rozwiązanim mamy do czynienia z maszyną bardziej zbliżoną do serwerowego, niż do domowego komputera.

Chipset Intel X79 łączy się z procesorem za pomocą łącza DMI o maksymalnej przepustowości 20GB/s. Oprócz tego wspiera on maksymalnie 6 portów SATA oraz czternaście portów USB 2.0. Oznacza to, że producenci zamierzający wydać płyty LGA2011 wyposażone np. w porty USB 3.0 lub więcej portów SATA będą zmuszeni do zastosowania dodatkowych kontrolerów wyprodukowanych przez firmy trzecie.

Dostępne modele

Intel zamierza wprowadzić trzy modele procesorów Sandy Bridge-E. Będą to sześciordzeniowe Core i7 3960X oraz Core i7  3930K. Oprócz nich w ofercie znajdziemy czterordzeniowego Core i7 3820K.

Intel zamierza wprowadzić trzy modele procesorów Sandy Bridge-E. Będą to sześciordzeniowe Core i7 3960X oraz Core i7 3930K. Oprócz nich w ofercie znajdziemy czterordzeniowego Core i7 3820K.

Intel wprowadza na rynek trzy nowe modele procesorów. Pierwszy z nich to opisany już przez nas Intel Core i7 3960X, który jest najwydajniejszą jednostką na rynku. Został on wyposażony w sześć rdzeni oraz technologię Hyper Threading, dzięki czemu obsługuje maksymalnie dwanaście wątków. Oprócz tego znajdziemy tu 15MB pamięci cache trzeciego poziomu. Jednostka pracuje ze standardowym zegarem 3.3GHz, który dzięki technologii Turbo Boost może być zwiększony do 3.9GHz. Jego cena wynosi aż 990 dol., dzięki czemu widać, że nie jest to jednostka przeznaczona dla każdego użytkownika. Właśnie ten procesor Intel zgodził się udostępnić nam do testów.

Drugi nowy model to Intel Core i7 3930K. Ma on sześć rdzeni, Hyper Threading oraz 12MB pamięci cache L3. W tym przypadku zegar wynosi 3.2GHz (w trybie Turbo 3.8GHz). W tym przypadku sugerowana cena to 555 dol.

Ostatni nowy model to Intel Core i7 3820. Jest to jednostka słabsza od wcześniej opisanych, gdyż ma tylko cztery rdzenie i obsługuje osiem wątków. Został on również wyposażony w 10MB pamięci cache trzeciego poziomu. Przez zastosowanie mniejszej liczby rdzeni Intel mógł sobie pozwolić na zastosowanie wyższego zegara w pracy. Standardowo wynosi on 3.6GHz, zaś w trybie Turbo 3.9 GHz.

Wszystkie opisane modele charakteryzują się maksymalną ilością wydzielanego ciepła na poziomie 130W.

Płyta główna - Intel DX79SI

Wraz z nowymi procesorami dostarczona do testów została płyta główna Intel DX79SI. Jest to konstrukcja w formacie ATX oparta o chipset Intel X79, która jest bardziej rozbudowana od większości płyt z podstawkami LGA1155. Znajdziemy na niej osiem slotów na pamięci RAM DDR3, co oznacza, że będziemy w stanie osadzić tu maksymalnie 64GB pamięci operacyjnej.

Zastosowano tu też trzy porty PCI-Express x16, dwa porty PCI-Express x1 oraz jeden port PCI. Do podłączenia dysków twardych służy sześć portów SATA, z których dwa działają w standardzie 3.0.

Na tylnym panelu możemy znaleźć sześć portów USB 2.0, dwa porty USB 3.0, dwa gniazda Ethernet, port Firewire oraz ośmiokanałową kartę dźwiękową wraz z wyjściem optycznym SPDI/F. Gdyby ta gama portów była za mała, to za pomocą wewnętrznych wejść możemy podłączyć 8 portów USB 2.0, dwa porty USB 3.0, port FireWire oraz SPDI/F.

Producent płyty zastosował również duże chłodzenie, które pokrywa zarówno chipset, jak też całą sekcję zasilania. Dzięki temu mamy pewność, że płyta nie ulegnie przegrzaniu. Chłodzenie nadaje też płycie uroku i sprawia, że nasz komputer wygląda po prostu ładnie. Na płycie znajdziemy też dodatkowe przyciski włączania, resetowania oraz czyszczenia pamięci CMOS.

Chłodzenie

Najnowsze procesory Intela nie zostały fabrycznie wyposażone w chłodzenie. Mimo to Intel zaprezentował zalecane chłodzenie swojego autorstwa, które nie jest standardową konstrukcją powietrzną, a małym chłodzeniem wodnym. Oznacza to, że powinniśmy cieszyć się wyższą wydajnością oraz mniejszym poziomem hałasu, co z kolei powinno się przełożyć na większy potencjał podkręcania.

Intel nie zdecydował się na dołączenie do zestawu swojego zestwu chłodzenia. Musimy je kupić we własnym zakresie i najlepiej, by było to chłodzenie wodne.

Intel nie zdecydował się na dołączenie do zestawu swojego zestwu chłodzenia. Musimy je kupić we własnym zakresie i najlepiej, by było to chłodzenie wodne.

Niestety chłodzenie te nie należy do najtańszych i będziemy zmuszeni zapłacić za nie ponad 300 zł. Sądzimy jednak, że nie będzie to zbyt wygórowana kwota dla osób kupujących procesor za 4000 zł.

Platforma testowa

Procesor Intel Core i7 3960X został przetestowany przez nas na płycie głównej Intel DX79SI. Oprócz tego zastosowaliśmy 4GB pamięci RAM DDR3 1600MHz firmy Kingston, kartę graficzną AMD Radeon HD 6950, dysk twardy WD5000AAKS i zasilacz Be-Quiet Dark Power 1000W.

Testy wydajności

Jak widać, pod względem wydajności procesor Intel Core i7 3960X nie ma sobie równych. Widać to zwłaszcza w aplikacjach profesjonalnych, które wykorzystują wiele wątków. Tak dużej różnicy względem starszych procesorów Sandy Bridge nie będzie w grach, które nie są w stanie wykorzystać większej liczby rdzeni niż trzy, maksymalnie cztery. Procesor zmiata wręcz konkurencyjne AMD FX-8150. Pamiętajmy jednak, że kosztują one cztery razy mniej, więc są przeznaczone dla innych grup docelowych i nie powinno się ich bezpośrednio porównywać.

Pobór mocy

Intel Core i7 3960X jest konstrukcją bardzo łasą na energię. Było to od przewidzenia, gdyż Intel nie zdecydował się na drastyczne zmiany w architekturze, a mimo to zdecydował się na zbudowanie procesora z większej liczby rdzeni. Mimo wszystko komputer jak na swoje parametry wypada co najmniej poprawnie, gdyż pobiera niewiele więcej energii niż Core i7 2600K, który jest konstrukcją czterordzeniową i ośmiowątkową.

Podkręcanie

Przetaktowywanie nowych procesorów Intela jest banalnie proste, tak jak w przypadku procesorów Sandy Bridge. Wystarczy zmienić tu napięcie procesora, napięcie VTT oraz podnieść mnożnik. W ten sposób bez większego problemu uzyskamy zegar rzędu 4.8GHz. Testy przeprowadzaliśmy na bezpiecznym napięciu 1.44V.

Podkręcanie daje spory wzrost wydajności, po podkręceniu procesora na 4750MHz uzyskał on aż 13,5 punkta w benchmarku Cinebench R11.5.

Podkręcanie procesora jest na tyle łatwe, że Intel przedstawił gotowy samouczek podkręcania. Oto parametry, które trzeba ustawić, by uzyskać taktowanie zegara 4.8GHz:

CPU Voltage type = Static

Voltage = 1.44V

TDC = 500

Burst Mode = 1000

Sustained Mode = 500

Real Time Turbo Ratio = Enabled

Turbo Ratio = 48

Jeżeli mamy wystarczająco dobre pamięci, możemy pokusić się o przetaktowanie ich do poziomu 2133MHz:

Memory Voltage = 1.65V

System Agent Voltage = 1.10V

Memory ratio = 16

tCL = 9

tRCD = 10

tRP = 9

TRASmin = 27

tRFC = 117

tRRD = 7

tWR = 16

tWTR = 8

tRTP = 8

tRC = 59

tFAW = 38

Command Rate = 2T

Redakcja PCWorld nie ponosi odpowiedzialności za uszkodzenia wynikające z nieumiejętnego podkręcania sprzętu. Jest to zabieg ryzykowny i powinna go wykonywać tylko osoba odpowiednio wykwalifikowana.

Czy warto kupić Intel Core i7 3960X?

Intel Core i7 3960X to z całą pewnością najszybszy procesor na rynku. Zastosowanie aż sześciu rdzeni i technologii Hyper Threading sprawia, że w aplikacjach wykorzystujących wielowątkowość nie ma on sobie równych. Z całą pewnością spodoba się wszystkim użytkownikom, którzy szukają bezkompromisowej wydajności.

Oczywiście flagowa jednostka Intela ma też słabe strony. Największym i najbardziej widocznym jej minusem jest bardzo wysoka cena. Jednak Intel przyzwyczaił już nas do tego, że najlepszy procesor w ofercie sprzedaje za prawie 1000 dol. Dla większości użytkowników jest to cena zaporowa, jednak osoby zainteresowane tym modelem nie uznają tego za wadę, lecz normalną kolej rzeczy. Kolejne wady procesora to ogromny apetyt na prąd oraz duże ilości wydzielanego ciepła. Jest to jednak cena, którą trzeba zapłacić za ogromną wydajność, którą w tym przypadku dostajemy.

Niektórzy pewnie powiedzą, że kolejnym mankamentem jest brak dołączonego chłodzenia. My jesteśmy odmiennego zdania. Intel widocznie zauważył, że do tak skomplikowanych i zaawansowanych konstrukcji rzadko stosuje się chłodzenie dołączane przez producenta. Z tego powodu dał nam możliwość samodzielnego wyboru chłodzenia. Szkoda tylko, że z tej okazji nie obniżył ceny procesora o kilkadziesiąt dolarów.

Polecamy procesor Core i7 3960X profesjonalistom, którzy są w stanie wykorzystać moc sześciu rdzeni w programach do obróbki zdjęć, filmów oraz wykonywania skomplikowanych obliczeń. Z całą pewnością procesor ten nie spodoba się graczom. We wszystkich nowych tytułach podobną wydajnością będzie charakteryzować się czterordzeniowy Intel Core i5 2500K, który kosztuje niecałe 800 zł.

Sandy Bridge-E - Ewolucja, ale nie rewolucja

Gdy patrzymy na rodzinę procesorów Sandy Bridge-E, widzimy lekko ulepszone procesory względem dostępnych od niemal roku jednostek Sandy Bridge. Największymi zmianami są to zastosowanie większej liczby rdzeni, zrezygnowanie ze zintegrowanego układu graficznego oraz zastosowanie czterokanałowego kontrolera pamięci. Są to jednak kosmetyczne zmiany, których powodem jest zmiana podstawki na przeznaczoną głównie dla profesjonalistów i entuzjastów LGA2011. Większej rewolucji powinniśmy się spodziewać na przełomie pierwszego i drugiego kwartału 2012 roku. Wtedy na rynku pojawią się procesory Ivy Bridge, które zapewne będą czymś więcej niż jednostkami Sandy Bridge wykonanymi w wymiarze 22nm i wniosą trochę świeżości na skostniałym rynku procesorów.


Zobacz również