Знакомство с поколением процессоров Haswell
С 2007 года компания Intel для разработки и выпуска новых процессоров ввела концепцию Tick-Tock. Суть ее в том, что на цикл Tick выпадает переход на новый более тонкий техпроцесс, а на цикл Tock выпадает обновление архитектуры. Компания неуклонно следует выбранной концепции уже на протяжении шести лет. Новое поколение процессоров Haswell как раз относится к циклу Tock, то есть в нем должно произойти обновление архитектуры.
В последнее время интерес к настольным системам поубавился и на первый план вышли мобильные устройства. Поэтому многие пользователи ждали от процессоров Haswell новых идей, которые смогли бы оживить интерес к настольному сегменту персональных компьютеров. Но в компании Intel планы немного другие. Ввиду отсутствия серьезной конкуренции в секторе высокопроизводительных настольных систем компания решила побороться за лидерство в набирающем популярность секторе мобильных устройств. Свидетельством этого служат начавшиеся преобразования в семействе процессоров Atom и в частности внедрение процессоров данного семейства в мобильные устройства. Конечно, преобразования будут происходить и с линейкой процессоров для настольных систем, но это будут незначительные улучшения.
На презентации нового поколения процессоров еще раз было подчеркнуто, что в качестве основного направления для процессоров Haswell был выбран сектор мобильных устройств. Основные аспекты, на которые компания обратила внимание в новых процессорах это энергопотребление и встроенное графическое ядро, а это наиболее актуально именно для мобильных устройств.
Если энергопотребление мобильных процессоров поколения Sandy Bridge и Ivy Bridge находится на уровне 35-45 Вт, то у поколения Haswell оно снижено до 15-20 Вт.
Внутренняя архитектура процессоров Haswell
Архитектура новых процессоров не потеряла универсальности. Путем изменения числа вычислительных ядер, версии встроенной графики, уровня энергопотребления, кэш памяти разработчики создают процессоры, которые могут использоваться и в мобильных решениях, и в серверах.
В новых процессорах используются все технологии, применяемые в Ivy Bridge, при этом новые не появились. Основные изменения коснулись исполнительного механизма. Кроме того добавилась поддержка новых инструкций. При сравнении с прошлым поколением Intel обещает до 30% прироста производительности. Но следует учесть, что сюда включен выигрыш от использования новых команд (AVX2), которые находятся еще на стадии внедрения.
Мобильные версии процессоров Haswell
Как уже было отмечено, основной уклон при производстве нового поколения был сделан на снижение энергопотребления. И здесь при сравнении с Ivy Bridge результаты довольно неплохие. Предполагается, что мобильные версии нового поколения смогут работать от батареи на 50 % дольше, а в простое энергопотребление снизится в 2-3 раза.
Поколение Haswell все также выпускается по нормам 22 нм техпроцесса с трехмерными транзисторами (Tri-Gate), поэтому такие результаты энергосбережения были достигнуты благодаря комплексу мероприятий над платформой в целом.
Следующее, на что разработчики обратили внимание в процессорах Haswell, это встроенное графическое ядро. Компания Intel обещает двукратный прирост производительности по сравнению с Ivy Bridge. Рост производительности встроенного графического ядра достигается за счет увеличения исполнительных устройств, при этом, архитектура ядра останется старой. В семействе процессоров Haswell будет использоваться четыре графических ядра: GT1, GT2, GT3, GT3e.
Стандартной графикой для настольного сегмента станет GT2 (Intel HD 4600). Графическое ядро GT2 содержит 20 исполнительных устройств и обеспечивает прирост производительности на уровне 30 %. GT1 – самое простое графическое ядро. Графика GT3 будет использоваться в процессорах, предназначенных для мобильных устройств. Графика GT3e является самой производительной. Она будет использоваться в мобильных процессорах серии Н, которыми будут оснащаться мобильные устройства с игровым уклоном.
Вся встроенная графика обзавелась улучшенным видеокодеком Quick Sync, и возможностью выводить изображение на три монитора.
Процессоры Haswell для настольных систем
Процессоры для настольных систем получили поддержку инструкций AVX2, более быструю кэш память первого и второго уровней и оптимизацию технологии Hyper-Threading. Количество транзисторов увеличилось до 1,4 млрд. Половина из добавленных транзисторов приходится на графическое ядро – GT2. Площадь кристалла составляет 177 мм2. Изменения в характеристиках процессоров связаны только с новым графическим ядром и возросшим уровнем TDP. Характеристики приведу в таблице.
Расчетный уровень TDP вырос за счет нового графического ядра и за счет переноса части преобразователя питания на кристалл процессора.
Различия между i5 и i7 заключаются в поддержке технологии Hyper-Threading, которая у i5 отсутствует. Старшие модели в линейках i5 и i7 будут иметь разблокированный множитель. В обеих линейках будет использоваться встроенное графическое ядро GT2 (Intel HD 4600). Кроме обычных моделей будут модели с индексом S и T, у которых будет снижено тепловыделение до 65 Вт и до 45-35 Вт соответственно. Также предполагаются модели с индексом R с графическим ядром GT3, которые будут выпускаться в корпусе BGA.
Процессорный разъем
Процессоры Haswell получили новый процессорный разъем – LGA1150. Материнские платы под такой разъем были анонсированы несколько раньше выхода самих процессоров. В них используется набор системной логики восьмого поколения. Наибольшими возможностями обладают платы с набором системной логики Z87.
Логика Z87 отличается от Z77 улучшенными возможностями подключения дополнительных устройств. В частности число портов USB 3.0 возросло до шести, а все порты SATA поддерживают интерфейс SATA 6 Гбит.
Переход на новый процессорный разъем был вызван тем, что чипсет отвечает теперь только за аналоговое (VGA) подключение к встроенному графическому ядру. И вторая, самая главная причина – перенос части схемы питания в процессор. Раньше материнская плата для питания центрального процессора формировала шесть напряжений. Теперь центральному процессору от материнской платы необходимо всего два напряжения: базовое входное напряжение – 1,8 В и напряжение питания памяти.
Все остальные напряжения будут получаться за счет преобразования базового напряжения внутри центрального процессора. Такая интеграция улучшает энергоэффективность процессора и упрощает разводку материнской платы.
Процессор Intel Core i7-4770K
Для знакомства с настольными процессорами Haswell был взят процессор Intel Core i7-4770K.
Дизайн упаковочной коробки нового процессора выглядит так.
Как и раньше процессор будет поставляться в версиях Box и Tray, то есть со штатной системой охлаждения и без нее.
Технология Turbo Boost позволяет i7-4770K разгоняться до частоты 3,9 ГГц. Такая частота достижима в случае нагрузки не более чем на два ядра. С тремя загруженными ядрами процессор разгоняется до частоты 3,8 ГГц, а при полной нагрузке на все четыре ядра до частоты 3,7 ГГц. Без нагрузки частота процессора снижается до 800 МГц. Такое значение вдвое ниже, чем у Ivy Bridge.
Температура и разгонный потенциал
С процессорами Haswell в процедуру разгона пришли некоторые изменения. Вызваны они дополнительными делителями для шины PCIe/DMI, которые получили новые процессоры и преобразователем напряжения на кристалле процессора.
Жесткая связь частоты шины BCLK и PCIe/DMI не позволяла разгонять процессоры без свободного множителя. С повышением частоты BCLK до 105-110 МГц система отказывалась запускаться. В платформе LGA 1150 появились дополнительные делители 5/4 и 5/3. Это позволяет проводить разгон процессора увеличением частоты BCLK до 125 МГц или до 166 МГц. Теперь можно разогнать процессор без разблокированного множителя.
Неприятной новостью оказалась высокая температура процессора. Даже в номинальном режиме при прохождении теста LinX температура составляла 78 градусов. Core i7-3770K при прохождении этого теста прогрелся только до 60 градусов. С такими температурными показателями, при разгоне даже с хорошей воздушной системой охлаждения, невозможно добиться высоких результатов. С системой охлаждения NZXT Havik 140 процессор удалось разогнать до стабильной частоты 4,4 ГГц. Напряжение питания при этом составляло 1,2 В, что всего на 0,12 В больше номинала, а температура была около 92 градусов.
Тестирование
Процессор i7-4770K является топовым в настольной линейке Haswell, поэтому сравним его с топовым Ivy Bridge – i7-3770K. Для большего интереса добавим i7-3970Х и AMD FX-3850. Для сравнения производительности встроенной графики возьмем А10-5800К (ввиду отсутствия встроенного графического ядра у FX-3850).
Остальные комплектующие для тестирования:
Материнские платы:
ASUS SABERTOOTH 990 FX R2.0 AM3+ ATX;
Gigabyte GA-F2A85X-D3H FM2 ATX;
Оперативная память:
GEIL DDR3 KIT 2x4098 Mb 1866 MHz;
GEIL DDR3 KIT 4x4098 Mb 1866 MHz.
Видеокарта:
ASUS GeForce GTX680 2048 Mb GDDR5
Жесткий диск:
Блок питания:
SEASONIC PLATINUM-1000 1000 Вт.
Производительность процессора
Прирост производительности процессора i7-4770K относительно i7-3770K составляет около 10%. Но нужно отметить, что программы не имеют оптимизации под новые инструкции AVX2. В дальнейшем ситуация может улучшиться, но сейчас такое преимущество выглядит неубедительно.
Производительность в играх с дискретной видеокартой
В игровых приложениях разница между i7-4770K и i7-3770K составляет около 1%.
Производительность встроенного графического ядра
В синтетических тестах новое графическое ядро обеспечивает почти двукратный прирост производительности.
В реальных игровых приложениях разница не столь огромна и составляет около 25%. Тем не менее, производительности HD 4600 все еще недостаточно для запуска современных игр в разрешении Full HD.С этим должна справиться графика GT3 (HD 5100).
Выводы
В связи со сложившейся ситуацией на рынке, компания Intel изменила свои приоритеты. Микропроцессорный гигант хочет побороться за лидерство в новом, набирающем обороты классе мобильных устройств. В связи с тем, что архитектура Haswell предлагает большое число процессоров на любой вкус, у компании есть неплохие шансы для достижения своей цели.
В качестве процессоров для настольных систем Haswell имеет довольно туманные перспективы. Выход процессоров не оправдал надежды пользователей и не принес в сектор настольных систем ничего нового. Прирост производительности в 10% не будет толчком для пользователей к обновлению компьютеров. С разгонным потенциалом у процессоров тоже не все гладко. Даже с хорошим воздушным охлаждением уже на частоте 4,5 ГГц возможен перегрев. Прошлые поколения процессоров имели больший разгонный потенциал. Новая платформа кроме увеличенного числа портов SATA 6 Гбит/с и USB 3.0 ничего не дает, а контроллер USB 3.0 все еще имеет проблемы с работой.
Оставьте свое мнение и пожелания к статье"Знакомство с поколением процессоров Haswell"