Главная » Мобильная связь » Презентация процессоров Intel Sandy Bridge: модельный ряд и архитектурные особенности. Топологии сетей Графическое ядро в микроархитектуре Sandy Bridge

Презентация процессоров Intel Sandy Bridge: модельный ряд и архитектурные особенности. Топологии сетей Графическое ядро в микроархитектуре Sandy Bridge

Кольцевая шина. Состоит из спаянных колец, покрывающих зубы с вестибулярной стороны в виде полоски, и расположена в окклюзионной части коронки ближе к режущему краю (рис. 26). С язычной стороны кольцо расширяется и перекрывает зубной бугорок. Кольца, как правило, готовятся из штампованных коронок, однако вариантом подобной шины может быть цельнолитая конструкция. При подготовке зубов отшлифовываются межзубные контактные пункты на толщину штампованной коронки до нижнего края кольца. Для этого предварительно на диагностической модели химическим карандашом обозначаются границы колец, которые в последующем служат ориентиром при препарировании зубов. Сепарация контактных поверхностей, обращенных друг к другу, проводится на толщину двух колец. Режущий край оставляется открытым и это обстоятельство требует особой тщательности в определении показаний к применению этой шины. Выраженная вертикальная подвижность зубов, не закрытых со стороны режущего края, может быть причиной рассасывания цемента и нарушения фиксации шины. Кроме того, при резко выраженной анатомической форме нижних передних резцов требуется отшлифовывание довольно значительного слоя твердых тканей с контактных поверхностей до нижнего края кольца, что затрудняет восстановление контактных поверхностей на штампованной заготовке кольца и снижает точность прилегания кольца к поверхности зуба. Это также может быть причиной рассасывания фиксирующего цемента и развития кариеса.

Технология шины заключается в следующем. В первое посещение после тщательного обследования и составления плана шинирования следует снять оттиски альгинатной массой для изготовления диагностических гипсовых моделей. В параллелометре определяется топография межевой линии, модели фиксируют в артикуляторе и наносят рисунок кольцевой шины. На этой же модели осуществляется фантомное препарирование шинируемых зубов. В следующее посещение под анестезией препарируют зубы, строго соблюдая границы фантомного препарирования. Для изготовления колец вновь снимают оттиск с помощью альгинатной массы. Снятие двойного оттиска у пациентов с заболеваниями пародонта может быть затруднено из-за подвижности отдельных зубов и опасности их удаления. По полученным оттискам отливают гипсовые рабочие модели, которые используют для изготовления штампованных заготовок будущих колец. Полученные штампованные коронки используют для изготовления колец, которые проверяют в полости рта больного и если они отвечают требованиям вместе с ними снимают оттиск для перевода колец на гипсовую модель. Перед снятием оттиска контактные поверхности обращенных друг к другу колец зачищают от окалины для последующей спайки колец на гипсовой модели без предварительного их снятия, что обеспечивает точность их взаимного расположения при изготовлении шины. Готовую шину после спайки колец подвергают отбеливанию, полируют и фиксируют в полости рта больного специальными цементами.

К недостаткам кольцевой шины относятся: 1 - нарушение эстетики естественных зубов, часть которых закрыта металлическим кольцом; 2 - наличие припоя нередко приводит к его окислению и изменению цвета в виде потемнения, особенно часто это наблюдается у пациентов с повышенной кислотностью желудочного сока; 3 - отсутствие шинирующего эффекта при вертикальной нагрузке; 4 - шина требует применения цементов, весьма устойчивых к воздействию ротовой жидкости (если это условие не соблюдается, возникает опасность поражения зубов кариесом и нарушения фиксации шины).

Рис. 26. Кольцевая шина: а - вид с губной стороны; б - вид с язычной стороны; в - общий вид кольца; г - схема подготовки зуба: пунктирная линия обозначает край кольца; слева показано чрезмерное удаление твердых тканей с контактной поверхности; справа - правильное препарирование, когда выступающие над нижней границей кольца твердые ткани удалены точно до обозначенной пунктирной линии; д, е - границы препарирования (вид спереди и сверху)

Полукольцевая шина. Конструктивно шина построена на том же принципе, что и кольцевая. Однако с целью повышения эстетических свойств шины средняя часть кольца с губной стороны удаляется и, таким образом, вестибулярная поверхность зуба в ее средней части освобождается от металла (рис. 27). Таким образом, на губной поверхности остаются короткие плечи в виде ленточных кламмеров, охватывающих зубы полностью с язычной стороны и частично с вестибулярпой. Наилучший шинирующий эффект достигается при включении в шину полных опорных коронок, покрывающих крайние зубы - клыки. С технологической точки зрения шина наиболее практична при изготовлении цельнолитой конструкции, поскольку штампованные полукольца не обладают необходимой для шинирования жесткостью. Кроме того, в настоящее время появилась возможность покрывать литые полукольца декоративным материалом - керамикой, что делает шину весьма выгодной в эстетическом отношении

Рис. 27. Полукольцевая шипа: а - вид с вестибулярной стороны; б - вид с язычной стороны

Колпачковая шина. Система спаянных колпачков, покрывающих режущий край, контактные поверхности зуба, а на язычной поверхности достигающих зубного бугорка, обозначается как колпачковая шина (рис. 28). Препарированию подвергаются режущий край и контактные поверхности на толщину колпачка. С губной стороны край колпачка может быть расположен сверху на твердых тканях зуба или заканчиваться на специально сформированном уступе. Второй вариант предпочтительнее, поскольку край колпачка оказывается лежащим на одном уровне с примыкающими к нему твердыми тканями, то есть заподлицо. В первом варианте край колпачка часто ощущается пациентами, может травмировать окружающую его подвижную слизистую оболочку полости рта и требует создания фальца при переходе края колпачка в твердые ткани зуба. Колпачки могут изготавливаться двумя способами: 1) из штампованных коронок, 2) цельнолитые. Второй вариант считается более совершенным, поскольку возрастает точность всей шинирующей конструкции, а значит повышается ее шинирующий эффект, и, кроме того, появляется возможность облицовывать литую конструкцию керамикой. Для лучшей устойчивости шину объединяют с полными коронками (металлоакриловыми или металлокера-мическими), покрывающими крайние наиболее устойчивые зубы - клыки или премоляры. Последовательность изготовления та же, что и при изготовлении кольцевой шины.

Рис. 28. Колпачковая шина: а - вид с губной стороны; б - вид с язычной стороны; в - слой удаляемых твердых тканей под колпачковую шину; г - штампованный колпачок; д - препарирование под литой колпачок; с - конструкция литого колпачка с облицовкой режущего края

Шины, применяемые на витальных зубах, имеют одно главное преимущество - сохраняется жизнеспособность пульпы, а значит не создаются условия для изменения реактивности в тканях пародонта. Однако нередко, вследствие близости пульпы, особенно при стирании части режущей и жевательных поверхностей зубов, применении сложной конструкции шины, требующей формирования глубоких полостей, требуется предварительное депульпирование зубов. Конечно, при наличии депулышрованных зубов изготовление шин значительно облегчается. Ниже мы рассмотрим именно такие конструкции, которые применяются на дсвитализироваиных зубах.

При применении несъемных конструкций шин следует строго соблюдать правила размещения края шин, расположенных вблизи десиевого края. Последний не должен травмироваться шиной. Для этого край коронки следует минимально погружать в десневую бороздку, а для предупреждения возможного давления на десну применять методику препарирования зубов с уступом практически на уровне с ней. Щадящее отношение к больному пародонту при применении несъемных шин благотворно сказывается на течении заболевания пародонта и не является препятствием для консервативной и хирургической терапии. Кроме того, важным с точки зрения предупреждения травмы десиевого края является метод получения оттисков. Мы считаем наиболее оптимальным в этом случае снимать оттиски для изготовления шинирующих конструкций наиболее эластичными альгинатными материалами, позволяющими при подвижных зубах избежать случайного удаления зубов вместе с оттиском. Встречающиеся в специальной литературе рекомендации снимать двуслойные оттиски с помощью силиконовых оттискных материалов, даже с предварительным шинированием, как показывают наблюдения, не приемлемы, так как снятие двуслойных оттисков может быть причиной удаления подвижных зубов.

СЪЕМНЫЕ ШИНЫ

В вопросе о способах шинирования зубов существуют разные точки зрения. Одни авторы считают оправданным преимущественное использование несъемных шин, а другие, наоборот, отдают препочтение съемным шинам и шинирующим конструкциям съемных протезов . Причем шинирование съемными конструкциями может использоваться как при интактных зубных рядах, так и при частичной потере зубов.

При необходимости же замены удаленных зубов искусственными реставрация съемной шины может быть проведена без замены всей конструкции.

Съемные шины обеспечивают надежную стабилизацию прежде всего в вестибуло-оральном и мезио-дистальном направлении. При этом исключается необходимость радикального препарирования зубов, создаются хорошие условия для гигиенического ухода и проведения медикаментозно-хирургического лечения как в подготовительный период, так и в процессе пользования съемной шинирующей конструкцией.

При ортопедическом лечении заболеваний пародонта с помощью съемных шин целесообразно выделять две группы больных:

с интактными зубными рядами; частичной потерей зубов.

Съемная шина Эльбрехта. Шина применяется при сохранившихся зубных рядах и построена по типу многозвеньевых кламмеров, обеспечивающих иммобилизацию зубов в горизонтальной плоскости, оставляя их незащищенными от действия вертикальной нагрузки, развивающейся при жевании. Элементы перекидных кламмеров, окклюзионных накладок и вестибулярных когтевидпых отростков позволяют достичь хорошего шинирующего эффекта.

Рис. 44. Съемная шина Эльбрехта: а - шина Эльбрехта (объяснение в тексте); б - разновидности многозвеньевого (непрерывного) кламмера: 1 - высокое положение кламмера (в верхней части язычной поверхности) каплевидной формы; 2 - расположение кламмера в средней части язычной поверхности; 3 - низкое положение кламмера (в придесневой половине язычной поверхности); 4 - кламмер в виде широкой полоски

Съемная шина с денто-альвеолярными кламмерами по В.Н. Копейкину. Съемная шина Эльбрехта была модифицирована В.Н. Копейкипым, который предложил для усиления ретенционпых свойств и достижения лучшего эстетического эффекта использовать Т-образные кламмеры Роуча. Многозвеньевые кламмеры в этой конструкции опушены ниже десневого края и в виде дуги располагаются па скате альвеолярных отростков передних отделов челюстей с вестибулярной и язычной сторон. От них к каждому переднему зубу отходят Т-образные кламмеры, плечи которых располагаются в зонах поднутрения. Шина может быть рекомендована при устойчивых или подвижных 0-1 степени передних зубах, когда шинирующие свойства удерживающих Т-образных клэммеров не будут оказывать вредного воздействия на больной пародонт (рис. 45). Для этого необходимо размещать плечи Т-образных кламмеров таким образом, чтобы они находились вне зоны поднутрения. Фиксирующие свойства шины обеспечиваются за счет введения в зону поднутрения тех литых плеч кламмеров, которые расположены на устойчивых зубах с наименее пораженным пародонтом. Эта шила так же, как и все остальные цельнолитые конструкции, должна отливаться с использованием огнеупорных моделей. Съемная шина Эльбрехта может быть усилена дугами, располагающимися на язычной поверхности ската альвеолярного отростка нижней челюсти или своде неба верхней (рис. а, б). Если подобная шинирующая конструкция применяется только для шинирования боковых зубов, достигается нарасагиттальная стабилизация (рис. в, г).

Рис. Съемные шины, усиленные дугами для нижней (а) и верхней челюсти (б). Конструкция шины для создания пара-сагиттальной стабилизации: в - на модели; г - общий вид шины

Рис. М. Съемная шипа с литой каппой для передних зубов: а - на гипсовой модели; б - каркас съемной шины

Рис. 48. Съемные шииы для передних зубов; а - съемная круговая шина; б - съемная шипа в виде непрерывного кламмера с когтевидиымн отростками

В целом при отсутствии нескольких зубов и выраженной патологии пародонта предпочтение отдают съемным протезам. Конструкция протеза подбирается строго индивидуально и требует нескольких посещений врача.

Съемная конструкция требует тщательного планирования и определенной последовательности действий:

Диагностика и обследование пародонта.

Подготовка поверхности зубов и получение слепков для будущей модели

Изучение модели и планирование конструкции шины

Моделирование восковой репродукции шины

Получение литейной формы и проверка точности каркаса на гипсовой модели

Проверка шины (шины-протеза) в полости рта

Окончательная отделка (полировка) шины

Здесь перечислены не все рабочие этапы, но даже этот перечень говорит о сложности процедуры изготовления съемной шины (шины-протеза). Сложность изготовления объясняет необходимость нескольких сеансов работы с пациентом и длительность по времени от первого до последнего посещения врача. Но результат всех усилий всегда один – восстановление анатомии и физиологии, приводящее к восстановлению здоровья и социальной реабилитации.

В эти дни компания Intel представляет миру долгожданные процессоры Sandy Bridge , архитектура которых заранее была окрещена как революционная. Но не только процессоры стали новинками этих дней, а и все сопутствующие компоненты новых настольной и мобильной платформ.

Итак, на этой неделе анонсировано аж 29 новых процессоров, 10 чипсетов и 4 беспроводных адаптера для ноутбуков и настольных рабочих и игровых компьютеров.

К мобильным новинкам относятся:

процессоры Intel Core i7-2920XM, Core i7-2820QM, Core i7-2720QM, Core i7-2630QM, Core i7-2620M, Core i7-2649M, Core i7-2629M, Core i7-2657M, Core i7-2617M, Core i5-2540M, Core i5-2520M, Core i5-2410M, Core i5-2537M, Core i3-2310M;

чипсеты Intel QS67, QM67, HM67, HM65, UM67 Express;

беспроводные сетевые контроллеры Intel Centrino Advanced-N + WiMAX 6150, Centrino Advanced-N 6230, Centrino Advanced-N 6205, Centrino Wireless-N 1030.

В настольном же сегменте появятся:

процессоры Intel Core i7-2600K, Core i7-2600S, Core i7-2600, Core i5-2500K, Core i5-2500S, Core i5-2500T, Core i5-2500, Core i5-2400, Core i5-2400S, Core i5-2390T, Core i5-2300;

чипсеты Intel P67, H67, Q67, Q65, B65 Express.

Но сразу же стоит отметить, что анонс новой платформы не является одночастным для всех моделей процессоров и чипсетов – с начала января доступны только решения класса «майнстрим», а большинство более массовых и не таких дорогих появятся в продаже немного позднее. Вместе с выпуском настольных процессоров Sandy Bridge представлен и новый процессорный разъем для них LGA 1155 . Таким образом, новинки не дополняют модельный ряд Intel Core i3/i5/i7, а являются заменой для процессоров под LGA 1156, большинство из которых теперь становятся совсем неперспективным приобретением, ибо в ближайшее время их выпуск вообще должен прекратиться. И только для энтузиастов до конца года Intel обещает продолжать выпуск старших четырехъядерных моделей на ядре Lynnfield.

Однако, судя по «роадмапу» платформа долгожитель Socket T (LGA 775) все еще будет оставаться актуальной как минимум до середины года, являясь основой для систем начального уровня. Для наиболее же производительных игровых систем и настоящих энтузиастов до конца года будут актуальны процессоры на ядре Bloomfield по разъем LGA 1366. Как видим, жизненный цикл двухъядерных процессоров с «интегрированным» графическим адаптером на ядре Clarkdale оказался очень коротки, всего один год, но именно они «протоптали» дорожку для представленных «сегодня» Sandy Bridge, приучив потребителя к мысли, что в процессоре может быть интегрирован не только контроллер памяти, а и видеокарта. Теперь же пришло время не просто выпустить более быстрые версии подобных процессоров, серьезно обновить архитектуру, чтобы обеспечить заметное увеличение их эффективности.

Ключевыми особенностями процессоров архитектуры Sandy Bridge являются:

выпуск с соблюдением 32 нм техпроцесса;

заметно увеличившаяся энергоэффективность;

оптимизированная технология Intel Turbo Boost и поддержка Intel Hyper-Threading;

значительное увеличение производительности встроенного графического ядра;

реализация нового набора инструкций Intel Advanced Vector Extension (AVX) для ускорения обработки вещественных чисел.

Но все вышеуказанные нововведения не обеспечивали бы возможности говорить о действительно новой архитектуре, если бы все это не было реализовано теперь в пределах одного ядра (кристалла), в отличие от процессоров на ядре Clarkdale.

Естественно, чтобы все узлы процессора заработали согласовано, нужно было организовать быстрый обмен информацией между ними – важным архитектурным нововведением стала кольцевая шина Ring Interconnect.

Объединяет же Ring Interconnect через кэш-память L3, теперь называемую LLC (Last Level Cache), процессорные ядра, графическое ядро и системный агент (System Agent), включающий в себя контроллер памяти, контроллер шины PCI Express, контроллер DMI, модуль управления питанием и другие контроллеры и модули, ранее имеющие объединенные названием «uncore».

Кольцевая шина Ring Interconnect является следующим этапом развития шины QPI (QuickPath Interconnect), которая после «обкатки» в серверных процессорах с обновленной 8-ядерной архитектурой Nehalem-EX, перекочевала и в ядро процессоров для настольных и мобильных систем. Посредством Ring Interconnect образуются четыре 32-разрядных кольца для шин Данных (Data Ring), Запросов (Request Ring), Мониторинга состояния (Snoop Ring) и Подтверждения (Acknowledge Ring). Функционирует кольцевая шина на частоте ядер, поэтому её пропускная способность, задержки и энергопотребление полностью зависят от частоты работы вычислительных блоков процессора.

Кэш-память третьего уровня (LLC - Last Level Cache) является общей для всех вычислительных ядер, графического ядра, системного агента и других блоков. При этом графический драйвер определяет какие потоки данных разместить в кэш-памяти, но и любой другой блок может получить доступ ко всем данным в LLC. Специальный механизм контролирует распределение кэш-памяти, чтобы не возникло коллизий. В целях ускорения работы для каждого из процессорных ядер выделен «свой» сегмент кэш-памяти, к которому оно имеет прямой доступ. Каждый такой сегмент включает независимый контроллер доступа к шине Ring Interconnect, но при этом ведется постоянное взаимодействие с системным агентом, который производит общее управление кэш-памятью.

Системный агент (System Agent), по сути, является встроенным в процессор «северным мостом» и объединяет контроллеры шин PCI Express, DMI, оперативной памяти, блок обработки видео (медиапроцессор и управление интерфейсами), диспетчер питания и другие вспомогательные блоки. С остальными узлами процессора системный агент взаимодействует через кольцевую шину. Кроме упорядочения потоков данных, системный агент следит за температурой и загрузкой различных блоков, и через Power Control Unit обеспечивает управление напряжением питания и частотами, дабы обеспечить наилучшую энергоэффективность при высокой производительности. Здесь же можно отметить, что для питания новых процессоров нужно трехкомпонентный стабилизатор питания (или двух, если встроенное видеоядро останется неактивным) – отдельно для вычислительных ядер, системного агента и интегрированной видеокарты.

Встроенная в процессор шина PCI Express соответствует спецификации 2.0 и насчитывает 16 линий для возможности увеличения мощности графической подсистемы при помощи мощного внешнего 3D-ускорителя. В случае использования старших наборов системной логики и согласования лицензионных вопросов эти 16 линий могут быть разделены на 2 или три слота в режимах 8x+8x или 8x+4x+4x соответственно для NVIDIA SLI и/или AMD CrossFireX.

Для обмена данными с системой (накопителями, портами ввода-вывода, периферией, контроллеры которых находятся в чипсете) используется шина DMI 2.0, позволяющая прокачать до 2 ГБ/с полезной информации в обоих направлениях.

Важной частью системного агента является встроенный в процессор двухканальный контроллер памяти DDR3, номинально поддерживающий модули на частоте 1066-1333 МГц, но при использовании в материнских платах на чипсете Intel P67 Express без проблем обеспечивающий функционирование модулей на частоте до 1600 и даже 2133 МГц. Размещение контроллера памяти в одном кристалле с процессорными ядрами (ядро Clarkdale состояло из двух кристаллов) должно уменьшить латентность памяти и, соответственно, увеличить производительность системы.

Отчасти благодаря расширенному мониторингу параметров всех вычислительных ядер, кэш-памяти и вспомогательных блоков, который реализован в Power Control Unit, в процессорах Sandy Bridge появилась усовершенствованная технология Intel Turbo Boost 2.0. Теперь, в зависимости от нагрузки и выполняемых задач, ядра процессора при высокой необходимости могут ускоряться даже с превышением теплового пакета, как при обычном ручном разгоне. Но системный агент будет следить за температурой процессора и его компонентов, и когда будет зафиксирован «перегрев» частоты узлов будут постепенно уменьшаться. Однако в настольных процессорах лимитировано время работы в сверхускоренном режиме, т.к. здесь значительно легче организовать в разы более эффективное охлаждение, чем «боксовый» кулер. Такой «овербуст» позволит получить прибавку производительности в критичные для системы моменты, что должно создать у пользователя впечатление работы с более мощной системой, а также уменьшить время ожидания реакции системы. Также Intel Turbo Boost 2.0 гарантирует, что и в настольных компьютерах встроенное видеоядро имеет динамическую производительность.

Архитектура процессоров Sandy Bridge подразумевает не только изменения в структуре межкомпонентного взаимодействия и улучшение возможностей и энергоэффективности этих компонентов, но и внутренние изменения в каждом вычислительном ядре. Если отбросить «косметические» улучшения, то наиболее важными окажутся следующие:

возврат к выделению кэш-памяти для примерно 1,5 тысяч декодированных микроопераций L0 (использовался в Pentium 4), являющейся обособленной частью L1, что позволяет одновременно обеспечить более равномерную загрузку конвейеров и снизить энергопотребление вследствие увеличения пауз в работе достаточно сложных схем декодеров операций;

повышение эффективности блока предсказания ветвлений вследствие увеличение емкости буферов адресов результатов ветвления, истории команд, истории ветвлений, что увеличило эффективность конвейеров;

увеличение емкости буфера переупорядоченных команд (ROB - ReOrder Buffer) и повышение эффективности этой части процессора благодаря внедрению физического регистрового файла (PRF – Physical Register File, тоже характерной особенности Pentium 4) для хранения данных, а также расширение других буферов;

удвоение емкости регистров для работы с потоковыми вещественными данными, что в ряде случаев может обеспечить в два раза большую скорость выполнения операций, их использующих;

увеличение эффективности исполнения инструкций шифрования для алгоритмов AES, RSA и SHA;

введение новых векторных инструкций Advanced Vector Extension (AVX);

оптимизацию работы кэш-памяти первого L1 и второго L2 уровней.

Важной особенностью графического ядра процессоров Sandy Bridge является то, что оно теперь находится в одном кристалле с остальными блоками, а управление его характеристиками и слежение за состоянием выполняет на аппаратном уровне системный агент. При этом блок обработки медиаданных и формирования сигналов для видеовыходов вынесен в этот самый системный агент. Такая интеграция обеспечивает более тесное взаимодействие, меньшие задержки, большую эффективность и т.д.

Однако самой архитектуре графического ядра не так много изменений, как того хотелось бы. Вместо ожидаемой поддержки DirectX 11 была просто добавлена поддержка DirectX 10.1. Соответственно и не многие приложения с поддержкой OpenGL ограничены аппаратной совместимостью только с 3-й версией спецификации этого свободного API. При этом, хотя и говорится об усовершенствовании вычислительных блоков, но их осталось столько же – 12, и то только для старших процессоров. Однако увеличение тактовой частоты до 1350 МГц обещает заметный прирост производительности в любом случае.

С другой стороны, создать встроенное видеоядро с действительно высокой производительностью и функциональностью для современных игр при невысоком его энергопотреблении очень тяжело. Поэтому отсутствие поддержки новых API повлияет лишь на совместимость с новыми играми, а производительность при действительно большом желании комфортно играть нужно будет наращивать с помощью дискретного 3D-ускорителя. А вот расширение функциональности при работе с мультимедийными данными, в первую очередь при кодировании и декодировании видео в рамках Intel Clear Video Technology HD, можно причислить к достоинствам Intel HD Graphics II (Intel HD Graphics 2000/3000).

Обновленный медиапроцессор позволяет разгрузить процессорные ядра при кодировании видео в форматах MPEG2 и H.264, а также расширяет набор пост-процессинговых функций аппаратной реализацией алгоритмов для автоматической подстройки контрастности изображения (ACE – Adaptive Contrast Enhancement), корректировки цветов (TCC – Total Color Control) и улучшения отображения кожи (STE – Skin Tone Enhancement). Повышает перспективность использования встроенной видеокарты реализованная поддержка интерфейса HDMI версии 1.4, совместимой с Blu-ray 3D (Intel InTru 3D).

Все выше перечисленные архитектурные особенности обеспечивают новому поколению процессоров заметное превосходство по быстродействию над моделями предыдущего поколения, как в вычислительных задачах, так и при работе с видео.

В итоге платформа Intel LGA 1155 становится более производительной и функциональной, приходя на смену LGA 1156.

Если подытожить, то процессоры семейства Sandy Bridge спроектированы для решения очень широкого круга задач при высокой энергоэффективности, что должно их сделать действительно массовыми в новых производительных системах, особенно когда в продаже появятся более доступные модели в широком ассортименте.

В ближайшее время постепенно покупателям станут доступны 8 процессоров для настольных систем разного уровня: Intel Core i7-2600K, Intel Core i7-2600, Intel Core i5-2500K, Intel Core i5-2500, Intel Core i5-2400, Intel Core i5-2300, Intel Core i3-2120 и Intel Core i3-2100. Модели с индексом K отличаются свободным множителем и более быстрым встроенным видеоадаптером Intel HD Graphics 3000.

Также для критичных к энергопотреблению систем выпущены энергоэффективные (индекс S) и высокоэнергоэффективные (индекс T) модели.

Для поддержки новых процессоров уже сегодня доступны материнские платы на чипсетах Intel P67 Express и Intel H67 Express, в а недалеком будущем ожидаются на Intel Q67 Express и Intel B65 Express, ориентированные на корпоративных пользователей и малый бизнес. Все эти чипсеты наконец-то начали поддерживать накопители с интерфейсом SATA 3.0, хотя и не всеми портами. А вот поддержки, казалось бы даже более востребованной шины USB 3.0 в них нет. Интересными особенностями новых чипсетов для обычных материнских плат стало то, что в них отказались от поддержки шины PCI. Кроме того, теперь тактовый генератор встроен в чипсет и управлять его характеристиками без последствий для стабильности работы системы можно лишь в очень небольшом диапазоне, если повезет то всего ±10 МГц, а на практике и того меньше.

Также нужно отметить, что разные чипсеты оптимизированы под использование с разными процессорами в системах, предназначенных для различных целей. То есть Intel P67 Express от Intel H67 Express отличается не только отсутствием поддержки работы со встроенным видео, но и расширенными возможностями для «оверклокинга» и тюнинга производительности. В свою очередь Intel H67 Express вообще не замечает свободный множитель у моделей с индексом K.

А ведь вследствие архитектурных особенностей, разгон процессоров Sandy Bridge пока возможен только с помощью множителя, если это модель K-серии. Хотя к некоторой оптимизации и «овербусту» склонны все модели.

Таким образом, временно для создания иллюзии работы на очень мощном процессоре даже модели с заблокированным множителем способны на заметное ускорение. Время такого ускорения для настольных систем, как было упомянуто выше, ограничено аппаратно, а не только температурой, как в мобильных ПК.

После представления всех архитектурных особенностей и нововведений, а также обновленных фирменных технологий, остается только еще раз просуммировать, чем же Sandy Bridge такие инновационные и напомнить о позиционировании.

Для высокопроизводительных и массовых производительных систем в ближайшее время можно будет купить процессоры серий Intel Core i7 и Intel Core i5, которые между собой отличаются поддержкой технологии Intel Hyper-Threading (для четырехъядерных моделей Intel Core i5 она отключена) и объемом кэш-памяти третьего уровня. Для более экономных покупателей представлены новые модели Intel Core i3, которые имеют в 2 раза меньше вычислительных ядер, хоть и с поддержкой Intel Hyper-Threading, всего 3 МБ кэш-памяти LLC, не поддерживают Intel Turbo Boost 2.0 и все укомплектованы Intel HD Graphics 2000.

В середине года для массовых систем будут представлены процессоры Intel Pentium (от этого бренда очень тяжело отказаться, хотя еще год назад это пророчили) на основе очень упрощенной архитектуры Sandy Bridge. Фактически эти процессоры для «рабочих лошадок» будут напоминать по возможностям еще вчера актуальные Core i3-3xx на ядре Clarkdale, т.к. практически всех функций, присущих старшим моделям для LGA 1155, они лишатся.

Остается отметить, что выпуск процессоров Sandy Bridge и целой настольной платформы LGA 1155 стал очередным «Так» в рамках концепции Intel «Тик-Так», т.е. серьезным обновлением архитектуры для выпуска по уже отлаженному 32 нм техпроцессу. Примерно через год нас будут ждать процессоры Ivy Bridge с оптимизированной архитектурой и выполненные по 22 нм техпроцессу, которые, наверняка, снова будут иметь «революционную энергоэффективность», но, надеемся, не упразднят процессорный разъем LGA 1155. Что ж, подождем – увидим. А пока у нас есть минимум год на изучение архитектуры Sandy Bridge и её всестороннее тестирование, к чему и собираемся приступить уже в ближайшие дни .

Статья прочитана 14947 раз(а)

Подписаться на наши каналы

Возможности графического процессора Sandy Bridge в целом сравнимы с таковыми у предыдущего поколения подобных решений Intel, разве что теперь в дополнение к возможностям DirectX 10 добавлена поддержка DirectX 10.1, вместо ожидаемой поддержки DirectX 11. Соответственно и не многие приложения с поддержкой OpenGL ограничены аппаратной совместимостью только с 3-й версией спецификации этого свободного API.

Тем не менее нововведений в графике Sandy Bridge достаточно много, и нацелены они главным образом на увеличение производительности при работе с 3D-графикой.

Основной упор при разработке нового графического ядра, по словам представителей Intel, был сделан на максимальном использовании аппаратных возможностей для обсчёта 3D-функций, и то же самое – для обработки медиа-данных. Такой подход радикально отличается от полностью программируемой аппаратной модели, принятой на вооружение, например, в NVIDIA, или в самой Intel для разработки Larrabee (за исключением текстурных блоков).

Однако в реализации Sandy Bridge отход от программируемой гибкости имеет свои неоспоримые плюсы, за счет него достигаются более важные для интегрированной графики выгоды в виде меньшей латентности при исполнении операций, лучшей производительности на фоне экономии расхода энергии, упрощённой модели программирования драйверов, и что немаловажно, с экономией физических размеров графического модуля.

Для программируемых исполнительных шейдерных модулей графики Sandy Bridge, по традиции называемых в Intel «исполнительными блоками» (EU, Execution Units), характерны увеличенные размеры регистрового файла, что позволяет достичь эффективного исполнения комплексных шейдеров. Также в новых исполнительных блоках применена оптимизация ветвления для достижения лучшего распараллеливания исполняемых команд.

В целом, по заявлению представителей Intel, новые исполнительные блоки обладают удвоенной по сравнению с предыдущим поколением интегрированной графики пропускной способностью, а производительность вычислений с трансцедентальными числами (тригонометрия, натуральные логарифмы и так далее) за счёт акцента на использовании аппаратных вычислительных возможностей модели вырастет в 4-20 раз.

Внутренний набор команд, усиленный в Sandy Bridge рядом новых, позволяет распределять большинство инструкций API набора DirectX 10 в режиме «один к одному», как в случае с архитектурой CISC, что в результате позволяет добиться значительно более высокой производительности при той же тактовой частоте.

Быстрый доступ посредством быстрой кольцевой шины к распределённому кешу L3 с динамически конфигурируемой сегментацией позволяет снизить латентность, поднять производительность и в то же время снизить частоту обращений графического процессора к оперативной памяти.

Кольцевая шина

Вся история модернизации процессорных микроархитектур Intel последних лет неразрывно связана с последовательной интеграцией в единый кристалл всё большего количества модулей и функций, ранее располагавшихся вне процессора: в чипсете, на материнской плате и т.д. Соответственно, по мере увеличения производительности процессора и степени интеграции чипа, требования к пропускной способности внутренних межкомпонентных шин росли опережающими темпами. До поры до времени, даже после внедрения графического чипа в архитектуру чипов Arrandale/Clarkdale, удавалось обходиться межкомпонентными шинами с привычной перекрёстной топологией - этого было достаточно.

Однако эффективность такой топологии высока лишь при небольшом количестве компонентов, принимающих участие в обмене данными. В микроархитектуре Sandy Bridge для повышения общей производительности системы разработчики решили обратиться к кольцевой топологии 256-битной межкомпонентной шины (рис. 6.1), выполненной на основе новой версии технологии QPI (QuickPath Interconnect), расширенной, доработанной и впервые реализованной в архитектуре серверного чипа Nehalem-EX (Xeon 7500), а также планировавшейся к применению совместно с архитектурой чипов Larrabee.

Кольцевая шина (Ring Interconnect) в версии архитектуры Sandy Bridge для настольных и мобильных систем служит для обмена данными между шестью ключевыми компонентами чипа: четырьмя процессорными ядрами x86, графическим ядром, кэш-памятью L3, теперь е ё называют LLC (Last Level Cache), и системным агентом. Шина состоит из четырёх 32-байтных колец: шины данных (Data Ring), шины запросов (Request Ring), шины мониторинга состояния (Snoop Ring) и шины подтверждения (Acknowledge Ring), на практике это фактически позволяет делить доступ к 64-байтному интерфейсу кеша последнего уровня на два различных пакета. Управление шинами осуществляется с помощью коммуникационного протокола распределённого арбитража, при этом конвейерная обработка запросов происходит на тактовой частоте процессорных ядер, что придаёт архитектуре дополнительную гибкость при разгоне. Производительность кольцевой шины оценивается на уровне 96 Гбайт в секунду на соединение при тактовой частоте 3 ГГц, что фактически в четыре раза превышает показатели процессоров Intel предыдущего поколения.

Рис.6.1. Кольцевая шина (Ring Interconnect)

Кольцевая топология и организация шин обеспечивает минимальную латентность при обработке запросов, максимальную производительность и отличную масштабируемость технологии для версий чипов с различным количеством ядер и других компонентов. По словам представителей компании, в перспективе к кольцевой шине может быть "подключено" до 20 процессорных ядер на кристалл, и подобный редизайн, как вы понимаете, может производиться очень быстро, в виде гибкой и оперативной реакции на текущие потребности рынка. Кроме того, физически кольцевая шина располагается непосредственно над блоками кеш-памяти L3 в верхнем уровне металлизации, что упрощает разводку дизайна и позволяет сделать чип более компактным.

Несколько лет назад, во времена господства бренда Pentium, первого появления торговой марки Intel Core и одноимённой микроархитектуры (Architecture 101), на слайдах о будущих процессорах впервые было упомянуто следующее поколение микроархитектуры Intel с рабочим названием Gesher ("мост" на иврите), что чуть позже трансформировалось в Sandy Bridge.

В ту давнюю пору господства процессоров NetBurst, когда только-только начали проступать контуры грядущих ядер Nehalem, а мы знакомились с особенностями внутреннего строения первых представителей микроархитектуры Core - Conroe для настольных систем, Merom - для мобильных и Woodcrest - для серверных…

Словом, когда трава была зелёная, а до Sandy Bridge было ещё как до Луны, уже тогда представители Intel говорили, что это будет совершенно новая процессорная микроархитектура. Именно так, cкажем, сегодня можно представить таинственную микроархитектуру Haswell, которая появится после поколения Ivy Bridge, которое, в свою очередь, придёт на смену Sandy Bridge в следующем году.

Однако чем ближе дата выпуска новой микроархитектуры, чем больше мы узнаём об её особенностях, тем больше становятся заметны сходства соседних поколений, и тем более очевиден эволюционный путь изменений в схемотехнике процессоров. И действительно, если между начальными реинкарнациями первой архитектуры Core - Merom/Conroe, и первенцем второго поколения Core - Sandy Bridge - на самом деле пролегает пропасть различий, то нынешняя последняя версия поколения Core - ядро Westmere - и грядущая, рассматриваемая сегодня первая версия поколения Core II - ядро Sandy Bridge, могут показаться схожими.

И всё же различия существенны. Настолько существенны, что теперь окончательно можно говорить о конце 15-летней эпохи микроархитектуры P6 (Pentium Pro) и о появлении нового поколения микроархитектуры Intel.

⇡ Микроархитектура Sandy Bridge: с высоты птичьего полёта

Чип Sandy Bridge - это четырёхъядерный 64-битный процессор с изменяемой (out-of-order) последовательностью исполнения команд, поддержкой двух потоков данных на ядро (HT), исполнением четырёх команд за такт; с интегрированным графическим ядром и интегрированным контроллером памяти DDR3; с новой кольцевой шиной, поддержкой 3- и 4-операндных (128/256-битных) векторных команд расширенного набора AVX (Advanced Vector Extensions); производство которого налажено на линиях с соблюдением норм современного 32-нм технологического процесса Intel.

Так, вкратце, одним предложением можно попробовать охарактеризовать новое поколение процессоров Intel Core II для мобильных и настольных систем, массовые поставки которых начнутся в самое ближайшее время.

Процессоры Intel Core II на базе микроархитектуры Sandy Bridge будут поставляться в новом 1155-контактном конструктиве LGA1155 под новые системные платы на чипсетах Intel 6 Series.

Примерно такая же микроархитектура будет актуальна и для серверных решений Intel Sandy Bridge-EP, разве что с актуальными отличиями в виде большего количества процессорных ядер (до восьми), соответствующего процессорного разъёма LGA2011, большего объёма кеша L3, увеличенного количества контроллеров памяти DDR3 и поддержкой PCI-Express 3.0.

Предыдущее поколение, микроархитектура Westmere в исполнении Arrandale и Clarkdale для мобильных и настольных систем, представляет собой конструкцию из двух кристаллов - 32-нм процессорного ядра и дополнительного 45-нм «сопроцессора» с графическим ядром и контроллером памяти на борту, размещённых на единой подложке и производящих обмен данными посредством шины QPI. По сути, на этом этапе инженеры Intel, используя преимущественно предыдущие наработки, создали этакую интегрированную гибридную микросхему.

При создании архитектуры Sandy Bridge разработчики закончили начатый на этапе создания Arrandale/Clarkdale процесс интеграции и разместили все элементы на едином 32-нм кристалле, отказавшись при этом от классического вида шины QPI в пользу новой кольцевой шины. Суть микроархитектуры Sandy Bridge при этом осталась в рамках прежней идеологии Intel, которая делает ставку на увеличение суммарной производительности процессора за счёт улучшения «индивидуальной» эффективности каждого ядра.

Структуру чипа Sandy Bridge можно условно разделить на следующие основные элементы: процессорные ядра, графическое ядро, кеш-память L3 и так называемый «Системный агент» (System Agent).

В общем и целом структура микроархитектуры Sandy Bridge понятна. Наша сегодняшняя задача - выяснить назначение и особенности реализации каждого из элементов этой структуры.

⇡ Кольцевая шина (Ring Interconnect)

Однако эффективность такой топологии высока лишь при небольшом количестве компонентов, принимающих участие в обмене данными. В микроархитектуре Sandy Bridge для повышения общей производительности системы разработчики решили обратиться к кольцевой топологии 256-битной межкомпонентной шины, выполненной на основе новой версии технологии QPI (QuickPath Interconnect), расширенной, доработанной и впервые реализованной в архитектуре серверного чипа Nehalem-EX (Xeon 7500), а также планировавшейся к применению совместно с архитектурой чипов Larrabee .

Кольцевая шина в версии архитектуры Sandy Bridge для настольных и мобильных систем (Core II) служит для обмена данными между шестью ключевыми компонентами чипа: четырьмя процессорными ядрами x86, графическим ядром, кешем L3 и системным агентом. Шина состоит из четырёх 32-байтных колец : шины данных (Data Ring), шины запросов (Request Ring), шины мониторинга состояния (Snoop Ring) и шины подтверждения (Acknowledge Ring), на практике это фактически позволяет делить доступ к 64-байтному интерфейсу кеша последнего уровня на два различных пакета. Управление шинами осуществляется с помощью коммуникационного протокола распределённого арбитража, при этом конвейерная обработка запросов происходит на тактовой частоте процессорных ядер, что придаёт архитектуре дополнительную гибкость при разгоне. Производительность кольцевой шины оценивается на уровне 96 Гбайт в секунду на соединение при тактовой частоте 3 ГГц, что фактически в четыре раза превышает показатели процессоров Intel предыдущего поколения.

L 3 - кеш-память последнего уровня, LLC

Как вы уже успели заметить, на слайдах Intel кеш-память L3 обозначается как «кеш последнего уровня», то есть, LLC - Last Level Cache. В микроархитектуре Sandy Bridge кеш L3 распределён не только между четырьмя процессорными ядрами, но, благодаря кольцевой шине, также между графическим ядром и системным агентом, в который, среди прочего, входит модуль аппаратного ускорения графики и блок видеовыхода. При этом специальный трассировочный механизм упреждает возникновение конфликтов доступа между процессорными ядрами и графикой.

Каждое из четырёх процессорных ядер имеет прямой доступ к «своему» сегменту кеша L3, при этом каждый сегмент кеша L3 предоставляет половину ширины своей шины для доступа кольцевой шины данных, при этом физическая адресация всех четырёх сегментов кеша обеспечивается единой хэш-функцией. Каждый сегмент кеша L3 обладает собственным независимым контроллером доступа к кольцевой шине, он отвечает за обработку запросов по размещению физических адресов. Кроме того, контроллер кеша постоянно взаимодействует с системным агентом на предмет неудачных обращений к L3, контроля межкомпонентного обмена данными и некешируемых обращений.

Дополнительные подробности о строении и особенностях функционирования кеш-памяти L3 процессоров Sandy Bridge будут появляться далее по тексту, в процессе знакомства с микроархитектурой, по мере возникновения необходимости.

⇡ Системный агент: контроллер памяти DDR 3, PCU и другие

Ранее вместо определения System Agent в терминологии Intel фигурировало так называемое «Неядро» - Uncore, то есть, «всё, что не входит в Core», а именно кеш L3, графика, контроллер памяти, другие контроллеры вроде PCI Express и т.д. Мы же по привычке частенько называли большую часть этого элементами северного моста, перенесённого из чипсета в процессор.

Системный агент микроархитектуры Sandy Bridge включает в себя контроллер памяти DDR3, модуль управления питанием (Power Control Unit, PCU), контроллеры PCI-Express 2.0, DMI, блок видеовыхода и пр. Как и все остальные элементы архитектуры, системный агент подключен в общую систему посредством высокопроизводительной кольцевой шины.

Архитектура стандартной версии системного агента Sandy Bridge подразумевает наличие 16 линий шины PCI-E 2.0, которые также могут быть распределены на две шины шины PCI-E 2.0 по 8 линий, или на одну шину PCI-E 2.0 на 8 линий и две шины PCI-E 2.0 по четыре линии. Двухканальный контроллер памяти DDR3 отныне «вернулся» на кристалл (в чипах Clarkdale он располагался вне процессорного кристалла) и, скорее всего, теперь будет обеспечивать значительно меньшую латентность.

Тот факт, что контроллер памяти в Sandy Bridge стал двухканальным, вряд ли обрадует тех, кто уже успел вывалить немалые суммы за оверклокерские комплекты трёхканальной памяти DDR3. Что ж, бывает, теперь будут актуальны наборы лишь из одного, двух или четырёх модулей.

По поводу возвращения к двухканальной схеме контроллера памяти у нас имеются кое-какие соображения. Возможно, в Intel начали подготовку микроархитектур к работе с памятью DDR4? Которая, из-за ухода от топологии «звезды» на топологию «точка-точка» в версиях для настольных и мобильных систем будут по определению только двухканальной (для серверов будут применяться специальные модули-мультиплексоры). Впрочем, это всего лишь догадки, для уверенных предположений пока что недостаточно информации о самом стандарте DDR4.

Расположенный в системном агенте контроллер управления питанием отвечает за своевременное динамичное масштабирование напряжений питания и тактовых частот процессорных ядер, графического ядра, кешей, контроллера памяти и интерфейсов. Что особенно важно подчеркнуть, управление питанием и тактовой частотой производится независимо для процессорных ядер и графического ядра.

Совершенно новая версия технологии Turbo Boost реализована не в последнюю очередь благодаря этому контроллеру управления питанием. Дело в том, что, в зависимости от текущего состояния системы и сложности решаемой задачи, микроархитектура Sandy Bridge позволяет технологии Turbo Boost «разогнать» ядра процессора и встроенную графику до уровня, значительно превышающего TDP на достаточно долгое время. И действительно, почему бы не воспользоваться такой возможностью штатно, пока система охлаждения ещё холодная и может обеспечить больший теплоотвод, чем уже разогретая?

Кроме того, что технология Turbo Boost позволяет теперь штатно «разгонять» все четыре ядра за пределы TDP, также стоит отметить, что управление производительностью и тепловым режимом графических ядер в чипах Arrandale/Clarkdale, по сути, только встроенных, но не до конца интегрированных в процессор, производилось с помощью драйвера. Теперь, в архитектуре Sandy Bridge, этот процесс также возложен на контроллер PCU. Такая плотная интеграция системы управления напряжением питания и частотами позволила реализовать на практике гораздо более агрессивные сценарии работы технологии Turbo Boost, когда и графика, и все четыре ядра процессора при необходимости и соблюдении определённых условий могут разом работать на повышенных тактовых частотах со значительным превышением TDP, но без каких-либо побочных последствий.

Принцип работы новой версии технологии Turbo Boost, реализованной в процессорах Sandy Bridge, отлично описывается в мультимедийной презентации, показанной в сентябре на Форуме Intel для разработчиков в Сан-Франциско. Представленный ниже видеоролик с записью этого момента презентации расскажет вам о Turbo Boost быстрее и лучше, чем любой пересказ.

Насколько эффективно эта технология будет работать в серийных процессорах, нам ещё предстоит узнать, но то, что показывали специалисты Intel во время закрытой демонстрации возможностей Sandy Bridge в дни IDF в Сан Франциско, просто поражает: и прирост тактовой частоты, и, соответственно, производительность процессора и графики, одномоментно могут достичь просто фантастических уровней.

Есть информация, что для штатных систем охлаждения режим такого «разгона» с помощью Turbo Boost и превышением TDP будет ограничен в BIOS периодом в 25 секунд. Но что если производители системных плат смогут гарантировать более качественный отвод тепла с помощью какой-нибудь экзотической системы охлаждения? Тут и открывается раздолье для оверклокеров…

Каждое из четырёх ядер Sandy Bridge может быть при необходимости независимо переведено в режим минимального энергопотребления, графическое ядро также можно перевести в очень экономичный режим. Кольцевая шина и кеш L3, в силу их распределения между другими ресурсами, не могут быть отключены, однако для кольцевой шины предусмотрен специальный экономичный ждущий режим, когда она не нагружена, а для кеш-памяти L3 применяется традиционная технология отключения неиспользуемых транзисторов, уже известная нам по предыдущим микроархитектурам. Таким образом, процессоры Sandy Bridge в составе мобильных ПК обеспечивают длительную автономную работу при питании от аккумулятора.

Модули видеовыхода и мультимедийного аппаратного декодирования также входят в число элементов системного агента. В отличие от предшественников, где аппаратное декодирование было возложено на графическое ядро (о его возможностях мы поговорим в следующий раз), в новой архитектуре для декодирования мультимедийных потоков используется отдельный, гораздо более производительный и экономичный модуль, и лишь в процессе кодирования (сжатия) мультимедийных данных используются возможности шейдерных блоков графического ядра и кеш L3.

В соответствии с современными веяниями, предусмотрены инструменты воспроизведения 3D-контента: аппаратный модуль декодирования Sandy Bridge способен без труда обрабатывать сразу два независимых потока MPEG2, VC1 или AVC в разрешении Full HD.

Сегодня мы познакомились со структурой нового поколения микроархитектуры Intel Core II с рабочим названием Sandy Bridge, разобрались со строением и принципом работы ряда ключевых элементов этой системы: кольцевой шины, кеш-памяти L3 и системного агента, в состав которого входит контроллер памяти DDR3, модуль управления питанием и другие компоненты.

Однако это лишь малая часть новых технологий и идей, реализованных в микроархитектуре Sandy Bridge, не менее впечатляющие и масштабные изменения коснулись архитектуры процессорных ядер и интегрированной графической системы. Так что на этом наш рассказ о Sandy Bridge не заканчивается - продолжение следует.

1. Микроархитектура Sandy Bridge: кратко

Чип Sandy Bridge – это двух-четырёхъядерный 64-битный процессор ●с изменяемой(out-of-order) последовательностью исполнения команд, ●c поддержкой двух потоков данных на ядро (HT), ● c исполнением четырёх команд за такт; ● с интегрированным графическим ядром и интегрированным контроллером памяти DDR3; ● с новой кольцевой шиной, ● поддержкой 3- и 4-операндных (128/256-битных) векторных команд расширенного набора AVX (Advanced Vector Extensions); производство которого налажено на линиях с соблюдением норм 32-нм технологического процесса Intel.

Так, одним предло-жением можно оха-рактеризовать новое поколение процес-соров Intel Core 2 для мобильных и настольных систем, с поставкой c 2011 г.

МП Intel Core II на базе МА Sandy Bridge поставляются в новом 1155 контактном конструктиве LGA1155 под новые системные платы на чипсетах Intel 6 Series с наборами системной логики (Intel B65 Express, H61 Express, H67 Express, P67 Express, Q65 Express, Q67 Express и 68 Express, Z77).

Примерно такая же микроархитектура актуальна и для серверных решений Intel Sandy Bridge-E с отличиями в виде большего количества процессорных ядер (до 8), процессорного разъёма LGA2011 , большего объёма кеша L3, увеличенного количества контроллеров памяти DDR3 и поддержкой PCI-Express 3.0.

Предыдущее поколение, микроархитектура Westmere представляла собой конструкцию из двух кристаллов : ● 32-нм процессорного ядра и ● дополнительного 45-нм «сопроцессора» с графическим ядром и контроллером памяти на борту, размещённых на единой подложке и производящих обмен данными посредством шины QPI, т.е. интегрированную гибридную микросхему (в центре).

При создании МА Sandy Bridge разработ-чики разместили все элементы на едином 32-нм кристалле, отказа-вшись при этом от классического вида шины в пользу новой кольцевой шины.

Суть архитектуры Sandy Bridge осталась прежней - ставка на увеличении суммарной производительности процессора за счёт улучшения «индивидуа-льной» эффективности каждого ядра.

Структуру чипа Sandy Bridge можно условно разделить на следующие основные элементы : ■ процессорные ядра, ■ графическое ядро, ■кеш-память L3 и ■ «системный агент» (System Agent). Опишем назначение и особенности реализации каждого из элементов этой структуры.

Вся история модернизации процессорных микроархитектур Intel последних лет связана с последовательной интеграцией в единый кристалл всё большего количества модулей и функций, ранее располагавшихся вне МП : в чипсете, на материнской плате и т.д. По мере увеличения производительности процессора и степени интеграции чипа, требования к пропус-кной способности внутренних межкомпонентных шин росли опережающими темпами. Ранее обходились межкомпонентными шинами с перекрёстной топологией – и было достаточно.

Однако эффективность такой топологии высока лишь при небольшом количестве компонентов, принимающих участие в обмене данными. В Sandy Bridge для повышения общей производительности системы обратились к кольцевой топологии 256-битной межкомпонентной шины на основе новой версии QPI (QuickPath Interconnect).

Шина служит для обмена данными между компонентами чипа :

● 4-мя МП ядрами x86,

● графическим ядром,

● кешем L3 и

● системным агентом.

Шина состоит из 4-х 32-байтных колец :

■ шины данных (Data Ring), ■ шины запросов (Request Ring),

■ шины мониторинга состояния (Snoop Ring) и ■ шины подтверждения (Acknowledge Ring).

Управление шинами осуществляется с помощью коммуника-ционного протокола распределённого арбитража , при этом конвейерная обработка запросов происходит на тактовой частоте процессорных ядер, что придаёт МА дополнительную гибкость при разгоне. Производительность шины оценивается в 96 Гбайт/с на соединение при тактовой частоте 3 ГГц , что в 4 раза превышает показатели процессоров Intel предыдущего поколения.

Кольцевая топология и организация шин обеспечивает ●минимальную латентность при обработке запросов, ●максимальную производительность и ●отличную масштабируемость технологии для версий чипов с различным количеством ядер и других компонентов.

В перспективе к кольцевой шине может быть "подключено" до 20 процессорных ядер на кристалл, и подобный редизайн может производиться очень быстро, в виде гибкой и оперативной реакции на текущие потребности рынка.

Кроме того, физически кольцевая шина располагается непосредственно над блоками кеш-памяти L3 в верхнем уровне металлизации, что упрощает разводку дизайна и позволяет сделать чип более компактным.

Напечатать