Встречайте следующий "тик": 23 апреля 2012 Intel объявляет новые процессоры Ivy Bridge. В общей сложности представлено 14 новых моделей для настольных ПК и ноутбуков. Добавим к этому восемь разновидностей чипсетов, которые были уже частично представлены, а также пять опций беспроводной связи. В данной статье мы внимательно рассмотрим настольные процессоры, а мобильным CPU посвящен наш второй обзор.

Третье поколение микроархитектуры Intel Core является "тиком" из модели Intel "тик-так", то есть подразумевает уменьшение техпроцесса. По идее, Intel должна была взять микро-архитектуру предыдущего поколения "Sandy Bridge" и снизить техпроцесс. В результате CPU производились бы по 22-нм процессору, включающему новые Tri-Gate транзисторы от Intel.

Но Intel решила несколько оптимизировать CPU и внести ряд улучшений. Таким образом, процессоры Ivy Bridge - это не просто модели Sandy Bridge с меньшим техпроцессом. Как подчеркивается в маркетинговых материалах Intel, новые CPU являются "тиком+". Впрочем, как мы увидим чуть ниже, улучшения коснулись, главным образом, только графического ядра.

Для тестов мы получили следующие процессоры, по которым хорошо видно, что Intel решила ещё раз изменить схему именования.

• Intel Core i7-3770K
• Intel Core i5-3570K
• Intel Core i5-3550
• Intel Core i5-3450

Intel Core i7-3770K - новая топовая модель в семействе, призванная заменить Core i7-2700K. Тактовые частоты приведены в таблице ниже - они немного сдвинулись по сравнению с предыдущим поколением. На смену очень популярному процессору Core i5-2500K объявлен Core i5-3570K. Поддержки Hyper-Threading ожидать не приходится, как и у всех моделей Core i5, но тактовые частоты CPU довольно высоки. Третья и четвёртая полученные нами модели Core i5-3550 и Core i5-3450 являются нынешними процессорами начального уровня в семействе Ivy Bridge (модели Core i3 будут объявлены позже). Все процессоры Ivy Bridge получили в своё распоряжение контроллер памяти DDR3-1600, который позволяет рассчитывать на чуть более быстрый двухканальный интерфейс памяти.

В следующей таблице приведены характеристики настольных CPU в нашем тестировании:

Настольные процессоры Ivy Bridge (Quad Core)
Prozessor	Core i7-3770K	Core i5-3570K	Core i5-3550	Core i5-3450	Для сравнения: Core i7-2700K
Цена	313 долларов США 10 900 руб. в России	212 долларов США 6 900 руб. в России	194 долларов США 6 300 руб. в России	174 долларов США 5 700 руб. в России	289 евро в Европе 10 300 руб. в России
Тепловой пакет (TDP)	77 Вт	77 Вт	77 Вт	77 Вт	95 Вт
Ядра/ потоки	4 8	4 4	4 4	4 4	4 8
Частота CPU	3,5 ГГц	3,4 ГГц	3,3 ГГц	3,1 ГГц	3,5 ГГц
Turbo 4 ядра	3,7 ГГц	3,6 ГГц	3,5 ГГц	3,3 ГГц	3,6 ГГц
Turbo 2 ядра	3,9 ГГц	3,8 ГГц	3,7 ГГц	3,5 ГГц	3,8 ГГц
Turbo 1 ядро	3,9 ГГц	3,8 ГГц	3,7 ГГц	3,5 ГГц	3,9 ГГц
Интерфейс памяти	Два канала DDR3-1600 (поддержка Low Voltage)				Два канала DDR3-1333
Кэш L3	8 Мбайт	6 Мбайт	6 Мбайт	6 Мбайт	8 Мбайт
Intel HD Graphics	HD 4000	HD 4000	HD 2500	HD 2500	HD 3000
Частота GPU	650 МГц		650 МГц	650 МГц	850 МГц
Частота GPU Turbo	1150 МГц (макс.: 1350 МГц)		1100 МГц	1100 МГц	1350 МГц
PCIe 3.0	Да	Да	Да	Да	Нет
Intel Secure Key	Да	Да	Да	Да	Нет
OS Guard	Да	Да	Да	Да	Нет
vPro, VT-d, TXT, SIPP	Нет, только модели не-K		Да	Нет	Да
Разблокированный множитель	Да	Да	Нет	Нет	Да

В дополнение к перечисленным моделям Intel также продаёт процессор Core i7-3770. У этой модели нет разблокированного множителя, а также и частоты несколько отличаются: у Core i7-3770 частотные характеристики аналогичны в режимах Turbo процессору Core i7-3700K, но базовая частота составляет 3,4 ГГц. Так что процессор будет медленнее модели "K", но только если выключить технологию Intel Turbo. Среди преимуществ процессоров "не K" можно отметить поддержку технологий vPro, VT-d, TXT и SIPP - впрочем, оверклокерам эти функции вряд ли будут интересны.

Скриншоты CPU-Z процессоров i7-3770K, i5-3570K ...

...и i5-3550 и i5-3450

Процессоры Intel Core i5-3550 и i5-3450 используют меньшие тактовые частоты (максимальная частота Turbo составляет 3,7 и 3,5 ГГц). Кроме того, у данных моделей используется не "старшее" графическое ядро Intel HD Graphics 4000, а "младший" вариант Intel HD Graphics 2500, у которого урезаны вычислительные блоки. "Младший" процессор i5-3450 также не имеет поддержки vPro, VT-d, TXT и SIPP.

Помимо стандартных моделей с тепловым пакетом 77 Вт Intel также представила четыре процессора с меньшим TDP: Core i7-3770S и i7-3770-T очень близки к процессорам Core i7-3770, хотя и отличаются тактовыми частотами, но при этом тепловой пакет снижен до 65 или 45 Вт, уменьшены напряжение и частоты. Процессоры Core i5-3550S и i5-3450S имеют тепловой пакет 65 Вт и соответствуют процессорам Core i5-3550 и i5-3450, но, опять же, напряжение и частоты снижены.

Если вы следите за нашими новостями, то наверняка заметили сообщение о появлении в продаже процессоров Ivy Bridge с тепловым пакетом 95 Вт. Конечно, в данном случае речь идет только об упаковке процессоров, на которой был указан тепловой пакет 95 Вт. По данному вопросу мы получили чёткий ответ Intel:

Третье поколение четырёхъядерных процессоров Intel обладает стандартным тепловым пакетом (TDP) 77 Вт. В некоторых случаях вы могли увидеть ссылки на TDP 95 Вт. Intel требует, чтобы OEM-производители продолжали разрабатывать платформы на основе чипсетов серии Intel 7 Series, ориентируясь на целевой TDP 95 Вт, чтобы гарантировать совместимость со вторым поколением процессоров Intel.

Все модели Ivy-bridge заявлены с тепловым пакетом 77 Вт - это можно видеть по приведенному утверждению Intel, но компания оставила себе возможность объявить в будущем модели Ivy Bridge на более высоких тактовых частотах или шестиядерные процессоры с тепловым пакетом 95 Вт. Для подобного шага системные интеграторы на рынке будут иметь совместимые системы, что упростит выведение новых CPU.

Для наших тестов Intel выслала процессор Core i7-3770K. Другие модели Ivy Bridge мы получили от магазина Alternate, который предлагает немало комплектующих по выгодному соотношению цена/производительность. Симуляция других CPU через Core i7-3770K не представляется возможной из-за разных размеров кэша

Преимуществом новых процессоров Ivy Bridge является совместимость со старыми чипсетами, а также возможность устанавливать старые процессоры Sandy Bridge в новые материнские платы на основе чипсета Intel Z77. Наверное, первый раз за всю историю, Intel расщедрилась на полную совместимость, причём не только в механическом виде.

Новые процессоры Ivy Bridge по-прежнему используют Socket 1155, который хорошо известен по процессорам Sandy Bridge - он обладает 1155 контактами, замок у сокета используется прежний, да и вырезы CPU находятся в тех же местах. Поэтому уже по механическим деталям понятно, что Intel позволяет свободно переставлять процессоры двух поколений.

У пользователей есть следующие варианты:

Ivy Bridge на старой материнской плате

Процессоры Ivy Bridge, подобные Intel Core i7-3770K, могут использоваться на старых материнских платах P67 или Z68. Если у вас уже есть система на основе сокета 1155, скажем, годичной давности, то вы могли изначально приобрести самый дешёвым процессор. Все материнские платы Cougar Point с чипсетами H61, H67, H67 и Z68 позволяют использовать процессоры Ivy Bridge, хотя может потребоваться обновление BIOS со стороны производителя материнской платы. К сожалению, из семейства Cougar Point совместимость была убрана у материнских плат на чипсетах Q65, Q67 и B65.

Sandy Bridge на новой материнской плате

Кроме того, никто не мешает использовать старые модели процессоров Intel Sandy Bridge, подобные Core i7-2700K, на новых материнских платах Z77 или любых других платах с чипсетами семейства Panther Point. Так что если вы будете покупать новую материнскую плату, например, из-за поломки старой, то можете без проблем приобретать модель на новых чипсетах, чтобы получить преимущества от "родной" поддержки USB3.0 у Z77, например.

Ivy Bridge на новой материнской плате

Именно этот вариант и рассмотрен в нашем обзоре: новейший процессор Intel на новой платформе. Раньше такой вариант был единственным: чтобы использовать новый процессор, нужно было всегда покупать новую материнскую плату.

Проблемы могут возникнуть только в том случае, если производитель материнской платы не пожелает поддерживать Ivy Bridge на старой модели и не выпустит соответствующую версию BIOS. Но технически работа новых процессоров всё равно возможна, если плата может подавать корректное напряжение. Так что Intel действительно продумала совместимость. Возможно, с анонсом грядущего поколения Haswell всё вновь изменится, поскольку Intel планирует внести существенные изменения в архитектуру. В любом случае, не забывайте предварительно прошить последнюю версию BIOS, чтобы не получить "чёрный экран", после установки процессора Ivy Bridge.

Мы запросили информацию от MSI, ASUS, Gigabyte, ECS и ASRock насчет выхода соответствующих версий BIOS для материнских плат:

Майк Янг (Mike Yang), ASRock::

Мы работаем над версиями BIOS, которые добавляют поддержку процессоров Ivy Bridge. Мы будем выкладывать их для скачивания один за другим, по мере готовности новых BIOS.

Рики Чен (Ricky Chen), Elite Group::

Просьба обратиться по следующей ссылке, где мы привели список материнских плат семейства 6 Series, которые поддерживают Ivy Bridge. На данный момент мы заняты обновлением семейства P67 и планируем выложить обновления на сайте.

К сожалению, другие производители не дали ответа на момент объявления процессоров, поэтому мы сообщим, когда получим ответ. Но, насколько мы знаем, для популярных моделей материнских плат можно ждать скорого появления совместимых версий BIOS.

Мы попытались запустить Core i7-3770K на материнской плате P67. Intel представила для модели Intel DP67BG версию BIOS BGP6710J.86A, которая должна поддерживать новые 22-нм процессоры. После прошивки новой BIOS с процессором Core i7-2600K, мы установили Ivy Bridge. Система стартовала без проблем:

Что впечатляет, плата от Intel не только нормально заработала с памятью DDR3-1600, но и корректно распознала настройки энергосбережения и Turbo. Мы не столкнулись с какими-либо ограничениями во время работы, совсем наоборот, материнская плата в режиме бездействия показала очень низкий уровень энергопотребления всего 50 Вт вместе с видеокартой (для сравнения, тестовая система Z77 потребляла 57,6 Вт). Энергопотребление под нагрузкой составило 98,6 Вт, на 10 Вт меньше тестовых материнских плат. Поскольку вы получите тот же самый уровень производительности, то мы рекомендуем использовать процессор Core i7-3770K с материнскими платами на чипсете P67 - конечно, если вы можете обойтись без всех новых функций чипсета.

В ближайшем будущем мы подробно рассмотрим функции чипсета Z77 на различных материнских платах. В нашу тестовую лабораторию мы получили восемь материнских плат на Z77, которые приведены в следующем списке со ссылками:

• ASRock Z77 Professional Fatal1ty
• ASUS Maximus V Gene
• ASUS P8Z77-V Deluxe
• Elitegroup Z77H2-AX Black Extreme
• Gigabyte Z77X-UD3H
• Intel DZ77GA-70K
• MSI Z77A-GD65

В данный список мы также хотели бы добавить материнскую плату Gigabyte G1 Sniper 3, полученную чуть позже.

Все материнские платы основаны на одинаковой платформе, они содержат дополнительный чип в виде Intel Z77:

Ряд изменений платформы связан с возможностями новых CPU: процессоры Ivy Bridge теперь могут работать с интерфейсом PCIe 3.0, как с одной видеокартой x16, так и с двумя видеокартами x8, что открывает возможность штатной поддержки конфигураций SLI и Crossfire. У производителей также есть возможность разбивать одно подключение x16, например, на x8 и два x4, что будет полезно для материнских плат, ориентированных на рабочие станции - чтобы подключать контроллеры напрямую к CPU. Так как в CPU используется три контроллера PCI Express, то возможно подключение, максимум, трёх карт расширения. Обратите внимание и на интерфейс Thunderbolt, который подключается на рисунке напрямую к CPU: после нашего запроса Intel подтвердила, что интерфейс Thunderbolt будет базироваться на 4x линиях PCIe 2.0 чипсета Panther Point, то есть он не будет подходить напрямую к CPU.

Интерфейс DMI2.0 и Display Interconnect тоже подключены к процессору Z77. Здесь по сравнению с предыдущим чипсетом и Sandy Bridge мы не наблюдаем какой-либо разницы. В частности, это также стало причиной кросс-совместимости платформ.

Вместе с чипсетом была объявлена возможность подключать три дисплея одновременно. Возможность любопытная, но вряд ли она так уж необходима компьютерам среднего уровня, да и для апгрейда материнских плат H67 эта функция всё же недостаточна. Конечно, энтузиастам пригодятся четыре "родных" порта USB 3.0, которые Intel, наконец, интегрировала в чипсет. В результате они дают небольшой прирост производительности по сравнению с предыдущими раздельными контроллерами NEC/Renesas, ASMedia и VIA.

По этой же причине мы провели небольшой тест производительности. Мы использовали 240-Гбайт накопитель SSD Patriot Pyro SE в оснастке USB 3.0 (Delock) с быстрым контроллером JMicron JMS551, который подключали к порту USB 3.0 чипсета Intel Z77, а также к порту USB 3.0 контроллера ASMedia. Мы измеряли скорость последовательного чтения и записи с помощью теста Atto с разными размерами блоков:

 

Сравнение производительности USB 3.0:
Слева: Intel, справа: ASMedia

Как можно видеть, разница между двумя контроллерами невелика: Intel даёт чуть более высокую скорость чтения с блоками маленького размера, но скорость чтения блоков большого размера фактически идентична. Что касается записи, то разница с контроллером ASMedia составляет всего 5-10 Мбайт/с.

 

Все другие параметры на рисунке не изменились, за исключением Intel Rapid Storage Technology. Теперь, в версии 11, она содержит технологию Rapid Start Technology для ультрабуков с дополнительными расширениями. Шина PCI теперь встречается только у процессоров B75, Q75 и Q77. Другие чипсеты семейства 7 Series поддерживают PCI только с помощью дополнительного чипа, который уже известен нам по чипсетам семейства 6 Series.

Многие функции, которые Intel заявляет как новые для процессоров Ivy Bridge, на самом деле тесно связаны с чипсетом: технология Smart Response, например, представляет собой кэширование на SSD и хороши известна нам по чипсету Z68. Новой здесь можно считать технологию Rapid Start Technology, которая способна ускорять загрузку систем Windows, сочетая сброс оперативной памяти Suspend-to-RAM и Suspend-to-Disk. Для данной функции необходим SSD, на который система будет сбрасывать содержимое ОЗУ при засыпании, а также считывать его обратно при пробуждении.

В наших тестах технология отлично работала со 120-Гбайт накопителем Sandisk Extreme: за несколько секунд после щелчка кнопки система "засыпает" в состояние с пониженным энергопотреблением, близким к нулю. Но стоит нажать клавишу на клавиатуре или на мыши, как система пробуждается за несколько секунд - и она сразу же готова к работе.

Функция Smart Connect является ещё одной технологией синхронизации системы даже с выключенным монитором. Данная функция автоматически выполняет поиск обновлений, например, для синхронизации почтового клиента. Мы протестировали данную функцию, но оставим её описание для теста ноутбука, поскольку она нацелена на мобильный сегмент.

Что касается безопасности, то новые процессоры Ivy Bridge и линейка чипсетов 7 Series обладает поддержкой технологии vPro Identity Protection Technology в рамках концепции "What You See Is What You Sign (WYSIWYS)", которая позволила Intel реализовать защиту "анти-вор" (Intel Anti Theft Technology) - вместе с программным обеспечением McAfee, Absolute Software или MFormation можно заблокировать украденный ноутбук, а если он будет найден владельцем, то ноутбук можно разблокировать.

С аппаратной стороны Intel добавила блок Secure Key Generator в CPU, который обеспечивает быструю генерацию случайных чисел.

Самым большим различием между процессорами Sandy Bridge и Ivy Bridge является техпроцесс. Причём мы не только получили переход с 32-нм техпроцесса на 22 нм, но и впервые получили новую разновидность транзистора, с трёхмерным затвором. Данная технология позволяет снизить токи утечки и повысить эффективность энергопотребления процессора - в результате мы получаем экономичный процессор не только из-за снижения техпроцесса, но и из-за более эффективных транзисторов.

Модели Ivy Bridge обладают примерно на 405 млн. транзисторов больше, чем Sandy Bridge. Но на этот раз Intel не увеличила кэш-память или количество ядер. Да и контроллер памяти был оставлен во многом неизменным, системный агент тоже прежний. Куда же были потрачены 405 млн. транзисторов? По большей части - на интегрированное графическое ядро Intel. Причём Intel не только увеличила размер буферов, но и удвоила количество вычислительных блоков ядра.

Интересно сравнить размер: новый чип Ivy Bridge занимает примерно на 25 процентов меньше на подложке, но содержит существенно больше транзисторов.

Большее количество транзисторов обычно всегда давали большее количество выделяющегося тепла. Но благодаря интеллектуальным технологиям энергосбережения, потребляют энергию только те области процессора, которые активно используются. В режиме бездействия процессор может отключать отдельные ядра, кэш-память или участки интегрированного графического ядра. Добавьте технологии стробирования DDR3 и GT Power Gating. Из-за меньших структур и транзисторов Tri-Gate Intel даже удалось достичь существенной экономии по энергопотреблению. Кроме того, процессоры Intel Ivy Bridge теперь поддерживают память Low Voltage DDR3 (DDR3L), которая может работать от напряжения 1,35 В, что позволяет экономить несколько ватт.

 

22-нм транзисторы Intel с технологией Tri-Gate

Intel на нескольких ранее проведенных мероприятиях рассказывала о 22-нм техпроцессе. Но на этот раз мы получили кое-какую свежую информацию о 22-нм техпроцессе: принципиально все современные планарные транзисторы создаются по дизайну, разработанному ещё в 1974 году. Конечно, к нему были применены разные доработки и оптимизации, чтобы минимизировать токи утечки и управлять работой транзисторов при снижении техпроцесса - но к 2000 году с этим особых проблем не было, в отличие от токов утечки. Наши читатели могут вспомнить процессоры Northwood, Prescott и многие другие, которым приходилось бороться с проблемами тепловыделения.

В 2003 году Intel начала переход на 90-нм техпроцесс с технологией растянутого кремния (Strained Silicon) для транзисторов NMOS и PMOS с оксидными затворами, что позволило улучшить их характеристики и ток возбуждения (Drive Current). С переходом на 45-нм техпроцесс Intel анонсировала транзисторы с металлическими затворами High-K, то есть с новым диэлектриком (SiO2) и металлическими затворами на основе гафния. Это вновь позволило улучшить работу транзисторов без появления новых проблем с токами утечки.

В случае же объявления 22-нм транзисторов изменилась уже сама структура этих полупроводниковых элементов.

В качестве примера можно привести слайд 22-нм техпроцесса с прошлогоднего форума Intel для разработчиков, где указаны значения токов утечки при разных токах возбуждения (Drive Current) для разных сценариев. Если требуется быстрый процессор, то можно смириться с высоким токами утечки. С другой стороны, можно оптимизировать процессор под меньшие токи утечки. В итоге, в зависимости от сценария использования, можно реализовать в чипе определенные технологии (высокая производительность, стандартная производительность, низкое энергопотребление).

Можно привести следующие основные преимущества 22-нм техпроцесса Tri-Gate:

• Существует явное преимущество по токам утечки. При меньшем напряжении транзистор переключается быстрее, поэтому его состояние утечки намного ниже (Off State Leakage).
• При оптимизации под высокое энергопотребление можно получить то же самое состояние утечки (Off State Leakage), что у планарных транзисторов при намного более высокой скорости переключения.
• В целом, транзисторы Tri-Gate дают на 37% более высокую скорость переключения при напряжении 0,7 В - или, наоборот, снижают на 50% активное энергопотребление Active Power.
• Если требуется более высокая производительность, то разработчик процессора может внести некоторые простые изменения, чтобы её получить.

Структура транзисторов хорошо видна по рисунку выше: затвор транзистора лучше "огибает" канальную область, предотвращая серьёзные токи утечки.

Intel использовала для процессоров Ivy Bridge 22-нм техпроцесс P1270. Но в 2013 году планируется переход на 14-нм техпроцесс P1272, тоже разработанный Intel. Компания будет производить новые процессоры на пяти заводах, которые будут переведены на 22-нм техпроцесс или уже работают на нем. Помимо заводов в Орегоне, процессоры будут производить ещё две фабрики в Аризоне, а также завод в Израиле.

Intel будет использовать 22-нм техпроцесс как для традиционных процессоров (Core, Xeon, ...), так и для продуктов SoC (Atom и другие). То есть Intel оптимизирует существующие дизайны под новый техпроцесс Tri-Gate. Intel видит преимущество в подобной диспозиции команд по дизайну, что вписывается в инициативу "Unified Design Approach", в результате чего нынешние команды по дизайну (SoC, CPU) быстрее реагируют на вызовы новых областей рынка.

В нашей фотогалерее вы можете посмотреть слайды, посвященные 22-нм техпроцессу Intel:

22-нм технология для Intel является своего рода путевой вехой, тем интереснее было провести тесты. Мы провели тесты энергопотребления полной системы в режиме бездействия под Windows, после чего провели тесты с Cinebench 5.11 под полной нагрузкой. Интересно посмотреть, как снизилось энергопотребление разных процессоров Ivy Bridge по сравнению с предыдущим поколением. Мы использовали ту же самую тестовую систему, что и для тестов энергопотребления (см. соответствующий раздел статьи). Ещё раз напомним, что энергопотребление измеряется для все системы, включая и видеокарту Radeon HD 7970. Мы измеряли энергопотребление от розетки, так что следует принимать во внимание и потери энергии при преобразовании на блоке питания, в данном случае мы использовали очень эффективную модель Seasonic X-560 с сертификацией 80 Plus Gold.

В режиме бездействия под Windows мы получили следующие уровни энергопотребления:

Энергопотребление в режиме бездействия

На диаграмме выше Ivy Bridge не всегда лучше Sandy Bridge: оба процессора находятся очень близко друг к другу, Ivy Bridge потребляет даже на один-два ватта больше. Как нам кажется, причина кроется не в плохой работе технологий энергосбережения, а в увеличении числа транзисторов почти на 400 млн. Часть из них всё же приходится питать, несмотря на возможность выключения блоков.

Но если сравнивать с другими процессорами, особенно с Intel Xeon и шестиядерными CPU, а также и процессорами AMD, мы получаем приятно низкий уровень энергопотребления в режиме бездействия.

 

Под нагрузкой мы получили следующие уровни энергопотребления:

Энергопотребление под нагрузкой

Здесь Ivy Bridge показывает себя с лучшей стороны: под нагрузкой мы получили на 16 Вт меньшее энергопотребление по сравнению с Core i7-2700K на тех же тактовых частотах. Отрыв существенный, поскольку предыдущее поколение уже обеспечивало высокий уровень эффективности энергопотребления. Процессор Core i7-3770K нагружает четыре ядра и обрабатывает восемь виртуальных потоков, но при более высокой тактовой частоте он работает экономичней, чем Core i5 2500K. Даже "младшие" модели процессоров Ivy Bridge показывают весьма убедительные результаты. Конечно, энергопотребление шести- и восьмиядерных процессоров оказывается выше, но и работают они быстрее, если нагружаются все ядра. Процессоры AMD проигрывают, особенно по соотношению производительности на ватт.

Что касается архитектуры, то по сравнению с Sandy Bridge мы не получили каких-либо изменений, в Ivy Bridge используются знакомые нам технологии:

Ring Bus Cache:

Старые интегрированные графические ядра обычно дают низкий уровень производительности не только из-за того, что для них приходится выделять память из системной памяти ПК. Система получает дальнейшее падение производительности, поскольку CPU и графическому ядру приходится делить вместе такие системные ресурсы, как шину памяти. Хотя бы по той причине интегрированные графические ядра считаются альтернативой только для low-end систем. В процессорах Intel Sandy Bridge мы получили интегрированную графику, которую уже можно вполне нормально использовать - и в процессорах Ivy Bridge она переходит на новый уровень.

Производительность графического решения увеличилась, вероятно, из-за ускорения доступа к памяти: ничего так не может ускорить графическое ядро, как полный доступ к кэшу L3. Но чтобы компенсировать битву за ресурсы, поскольку к кэшу обращаются и вычислительные ядра CPU, Intel пришлось увеличить пропускную способность кэша L3. Это было достигнуто с помощью кольцевой шины.

Как можно видеть по рисунку выше, каждое ядро, графический движок и системный агент являются точками связи с кэшем L3. Всего шина состоит из четырёх компонентов: одного 32-байтного кольца данных (Data Ring), одного кольца запросов (Request Ring), одного кольца подтверждений (Acknowledge Ring) и одного кольца отслеживания (Snoop Ring). Доступ всегда выполняется по кратчайшему пути, но не в каком-либо определенном направлении. Благодаря такому расположению компонентов, новому для архитектуры CPU, Intel не только смогла увеличить пропускную способность, но и снизить задержки кэша. Кроме того, кэш L3 работает на тактовой частоте CPU. Конечно, это дает положительный эффект на производительности графического ядра - но энтузиасты с дискретными видеокартами тоже должны выиграть, поскольку новая архитектура дает преимущество в виде более быстрой работы кэша L3.

Между Sandy Bridge и Ivy Bridge не произошло каких-либо изменений, что подтверждают тесты измерения пропускной способности кэша:

 

Сравнение задержек кэша:
Ivy Bridge слева, Sandy Bridge справа

 

Сравнение пропускной способности кэша:
Ivy Bridge слева, Sandy Bridge справа

Конечно, мы наблюдаем некоторые различия, пики и спады, поскольку измерения проводились на активной системе, но заметной разницы между Ivy Bridge и Sandy Bridge нет. Так что задержка кэша и пропускная способность не изменились - вряд ли Intel внесла какие-либо изменения в дизайн.

 

Turbo Boost 2.0:

Принцип работы технологии Intel Turbo Boost объяснить просто: если не все области процессора используются, то при достаточном охлаждении и резерве по доступному питанию некоторые блоки можно заставить работать быстрее, подняв тактовые частоты. Конечно, при этом увеличивается энергопотребление, да и процессор чуть сильнее нагревается, но и работы он выполняет больше. Следовательно, ваши вычисления могут выполняться чуть быстрее.

Данный принцип актуален только для многоядерных процессоров, поскольку многие приложения по-прежнему работают только на одном ядре и не могут одновременно задействовать все ядра. В таком случае можно повысить эффективность процессора с помощью Turbo Boost - процессор будет работать на один или больше шагов (множителей) быстрее.

С процессорами Sandy Bridge Intel объявила переход на технологию Turbo Boost 2.0, которая базируется на тепловом бюджете. Идея знакома всем, кто когда-либо устанавливал кулер CPU в собственный ПК: после включения ПК металл процессора остаётся холодным, он нагревается только через несколько минут расчетов до определенной температуры. Подобная инерционность охлаждения позволила Intel говорить о дополнительном преимуществе "Dynamic Range Turbo Frequency Limits".

То есть Intel Turbo Boost 2.0 позволяет не только выставить более высокий множитель, который указан в спецификациях, но, в зависимости от бюджета процессора и температуры CPU, поднять тактовую частоту процессора. Процессор может даже выйти за ограничения теплового пакета TDP, но только пока позволяет блок Power Control Unit и все датчики. Когда тепловой бюджет будет полностью исчерпан, кулер нагреется, Intel вернет процессор в обычный режим работы Turbo.

Можно заметить, что в процессорах Ivy Bridge изменилась система выставления ступенек частоты: при полной нагрузке на все ядра процессор Core i7-2700K работает на частоте 3,6 ГГц, то есть на более высокой ступеньке. Когда нагружаются два или три ядра, то частота увеличивается до 3,8 ГГц, а с одним ядром - до 3,9 ГГц. В зависимости от модели процессора данные ступеньки отличаются, но принцип действия вам должен быть понятен. В случае Core i7-3770K ступенька с четырьмя ядрами была поднята до 3,7 ГГц, а с двумя и одним ядром - до 3,9 ГГц.

Как и можно было ожидать, у старших моделей поддерживается технология Hyper-Threading, 256-битные расширения AVX, AES-NI и другие архитектурные улучшения по сравнению с Lynnfield. Как можно видеть, в данном отношении архитектура и ядра не изменились - за исключением некоторых оптимизаций отдельных регистров, которые внесла Intel, чтобы избежать определенных проблем.

Изменились некоторые детали: был добавлен аппаратный генератор случайных чисел, который позволяет сделать ряд алгоритмов более надёжными. Кроме того, Intel добавила режим Supervisor Mode Execution Protection, дополняющий бит NX. Некоторые команды Intel тоже пересмотрела (например, Float16). Впрочем, все это вряд ли способно дать разницу в производительности, да и многие функции уже были реализованы на программном уровне.

Но изменения в области графического процессора оказались весьма существенными, именно они позволили Intel говорить не просто о "тике", а о "тике+". На следующей странице мы детально рассмотрим все изменения.

С процессорами Sandy Bridge Intel уже серьёзно продвинулась вперед: конечно, интегрированное графическое ядро Intel не смогло убить позиции Nvidia и AMD, но графика Intel, наконец, стала подходить для различных сценариев использования. Благодаря технологии Clear Video HD Technology, аппаратному ускорению воспроизведения 3D-видео и более быстрым блокам кодирования и декодирования, Intel смогла закрепиться в стандартных сценариях использования настольных ПК. Кроме того, вы даже можете поиграть в некоторые игры с хорошим качеством и средним разрешением - впрочем, не стоит рассчитывать на новейшие 3D-шутеры от первого лица или графически интенсивные игры.

Впрочем, у графического ядра Sandy Bridge было несколько слабых мест. Оно использовало всего 12 вычислительных ядер (потоковых процессоров) и не давала аппаратной поддержки ряда важных функций. Всё это Intel исправила в дизайне t Ivy Bridge.

Сравнение графических ядер процессора
Графическое ядро	Intel HD Graphics 4000	Intel HD Graphics 2500	Intel HD Graphics 3000/2000
Унифицированные блоки шейдеров	Да	Да	Да
Число исполнительных блоков	16	6	12/6
Обработка мультимедийных файлов (Quick Sync/Clear Video)	Да, улучшено	Да, улучшено	Да
Оптимизация ОС	Под Windows 7 и 8	Под Windows 7 и 8	Под Windows 7, Vista, XP
Частота	Максимальная 1350 МГц (актуальная: 1150 МГц)	Максимальная 1350 МГц	Максимальная 1350 МГц
Аппаратная поддержка DirectX	DX11	DX11	DX10.1
OpenCL 1.1	CPU/GPU	CPU/GPU	Только CPU
Поддержка OpenGL	OpenGL 3.1	OpenGL 3.1	OpenGL 3.0
Модель шейдеров	SM 4.1		SM 4.1
Динамическое изменение частоты	Да	Да	Да
Макс. разрешение	2560x1600	2560x1600	2560x1600
Поддержка HDMI	1.4 с 3D	1.4 с 3D	1.4 с 3D
Количество дисплеев	3	3	2
Intel WiDi	3.0	3.0	2.1

В приведенной выше таблице можно заметить самую важную характеристику: самое быстрое графическое ядро HD 4000 теперь обладает 16 вычислительными блоками вместо ранее заявленных, максимум, 12. Кроме того, Intel добавила аппаратную поддержку DirectX 11, OpenGL 1.1 и OpenCL 3.1. Оставшиеся улучшения связаны, в основном, с увеличенным количеством вычислительных блоков, так как технологии Intel Quick Sync Video и Intel Clear Video улучшились косвенным образом - они работают быстрее из-за более высокой производительности GPU. Частично прирост графической производительности связан с дополнительным кэшем On Chip Cache, но Intel хранит молчание по поводу размера этого кэша, который дополняет стандартные 8 Мбайт кэша L3.

Intel продолжает выставлять режим Turbo для графического ядра в зависимости от текущей нагрузки на CPU. Если CPU не находится под полной нагрузкой, то можно получить увеличение частоты графического ядра:

Дальнейшее обсуждение с Intel подтвердило наши предположения, что процессор выставляет для GPU минимальную тактовую частоту 350 МГц, а максимальную - 1350 МГц. Но на данный момент у вышедших моделей максимальная частота составляет только 1150 МГц, а у более поздних моделей будет добавлена возможность увеличения частоты до 1350 МГц в режиме Turbo. Частота графического ядра Ivy Bridge увеличивается ступеньками по 100 МГц, в зависимости от требуемой производительности.

Интересно отметить, что Intel продолжает оснащать топовые модели более мощным графическим ядром, "обделяя" младшие процессоры. На самом деле хотелось бы получить обратное, поскольку покупатели процессора за 10 тысяч рублей наверняка будут использовать его в системе с "настоящей" видеокартой, а для недорогих систем без дискретной видеокарты хотелось бы получить более быстрое ядро GPU. Intel объясняет свой шаг тем, что подразумевает наилучший набор функций у топовых моделей - но подобный подход всё равно не кажется нам логичным.

На практике интересно то, что к графическим ядрам Intel HD 4000 и HD 2500 можно подключать до трёх независимых дисплеев. Например, можно подключать экран ноутбука, проектор и внешний монитор. Сигнал проходит через интерфейс FDI на чипсет, который затем может подавать его, например, на три выхода DisplayPort, три выхода HDMI и три порта DVI. Возможна и смесь этих интерфейсов, но аналоговый выход поддерживается только один. Intel также поддерживает передачу звука высокого разрешения для интерфейсов HDMI и DP1.1a.

Улучшена и технология WiDi, то есть функция беспроводного подключения дисплея Intel Wireless Display. WiDi поддерживает полное разрешение Full HD 1080p, использует два диапазона/две антенны для повышения пропускной способности, поддерживает проекторы (любые интерфейсы), отличается меньшими задержками, более высоким качеством картинки, поддерживает фильмы 24fps и шифрование в корпоративных окружениях.

Что касается графической производительности GPU Intel, то в 3DMark 2011 мы получаем фактически двук