Intel Haswell – co wiadomo o procesorach Intel Core 4. generacji? Warto czekać?

Do tej pory ten ostatni był montowany na płytach głównych. Przeniesienie go do CPU pozwoliło na skrócenie czasu potrzebnego na zmianę napięcia oraz zwiększenie precyzji, z jaką jest ono regulowane dla każdego z obwodów. A tych jest teraz zdecydowanie więcej. Odseparowano np. zasilanie magistrali pierścieniowej (ang. ring bus) i pamięci podręcznej ostatniego poziomu (Last-Level Cache) od rdzeni.

[solr id="gadzetomania-pl-307952" excerpt="1" image="1" words="28" _url="http://gadzetomania.pl/4851,windows-8-najlepsze-okienka-od-1995-roku-test" _mphoto="windows-307952-222x168-f5e8bb5be.jpg"][/solr][block src="solr" position="inside"]4449[/block]

Tym samym zrezygnowano z trójdzielnego podziału jednostki centralnej, który obowiązywał przez ostatnie 2 generacje procesorów Core (rdzenie wykonawcze w komplecie z pamięcią L3 i magistralą pierścieniową, agenta systemowego i układ graficzny). Takie posunięcie sprawia, że w procesorach Intel Haswell nie dojdzie do sytuacji, gdy obciążona np. przez IGP magistrala spowoduje wzrost napięcia zasilającego rdzenie x86.

Ponadto sekcje, którym można obniżyć napięcie zasilające lub całkowicie je od nich odciąć, są teraz mniejsze. Przekłada się to na lepsze gospodarowanie energią nie tylko w podczas pracy jałowej, lecz także przy niskim obciążeniu. Oczywiście na tym nie koniec. W procesorach Intel Core 4. generacji zaimplementowano również szereg zupełnie nowych stanów energetycznych, oznaczonych symbolami S0ix.

[solr id="gadzetomania-pl-281775" excerpt="1" image="1" words="28" _url="http://gadzetomania.pl/6411,procesory-intel-core-trzeciej-generacji-co-wnosza" _mphoto="ivybridge-281775-182x168-3148232.jpg"][/solr][block src="solr" position="inside"]4450[/block]

Są one aktywowane automatycznie, z poziomu mikrokontrolera, gdy zapotrzebowanie na moc obliczeniową jest niewielkie (np. podczas pracy z pakietem biurowym czy czytania maili). Dzięki temu procesor pobiera wówczas szczątkowe ilości energii, a jednocześnie jest w stanie bardzo szybko powrócić do stanu aktywności w przypadku, gdy musimy wykonać zadanie wymagające maksymalnej wydajności.

Inżynierowie Intela dodali także nowe stany głębszego uśpienia, np. C7, który pozwala całkowicie zatrzymać nieużywane rdzenie. Do tego przełączanie między poszczególnymi trybami jest ok. 25% szybsze, a dobór aktualnego stanu C zależy od większej liczby czynników i jest zdecydowanie bardziej precyzyjny (inteligentny). W rezultacie procesory Intel Haswell zarządzają energią znacznie lepiej niż np. Ivy Bridge.

Sam Intel twierdzi, że w niektórych scenariuszach różnica jest nawet 20-krotna na korzyść Intel Core 4. generacji. To zaś oznacza, że laptopy i ultrabooki, które trafią na półki sklepowe za kilka miesięcy, będą zdecydowanie dłużej działać na akumulatorach o tych samych pojemnościach niż modele dostępne aktualnie w sprzedaży. Jeśli zatem komuś zależy na maksymalnej mobilności, ma już jeden pretekst, by zaczekać.

O ile? Całkiem sporo, ponieważ liczba cyklów zegara niezbędnych do wykonania tej operacji została zredukowana z 8 do 5, a więc o 37,5%. Kolejną nowością są instrukcje BMI pozwalające na manipulowanie bitami w rejestrach oraz TSX(Transactional Synchronization Extensions). Te ostatnie mają ułatwić życie programistom aplikacji wielowątkowych. Z myślą o nich przygotowano pakiet rozkazów – XBEGIN, XEND, XACQUIRE, XRELEASE, XABORT i XTEST.

Będzie można oznaczać nimi wybrane fragmenty kodu. Flagi będą ignorowane przez sprzęt nieobsługujący instrukcji TSX. Jest to sprawdzone w środowiskach serwerowych rozwiązanie, które ma przynieść wzrost wydajności w przypadku częstych odniesień do współdzielonej pamięci oraz poprawić skalowanie w przypadku większej liczby wątków. Nie zabrakło też nowych instrukcji operujących na liczbach całkowitych.

Mają one podnieść osiągi w obliczeniach związanych m.in. z kryptografią, indeksowaniem i haszowaniem. Jak widać, lista nowych rozszerzeń jest dość długa, ale na profity płynące z ich implementacji trzeba będzie poczekać do czasu wydania przystosowanego do korzystania z nich oprogramowania. Jak długo? Nie wiadomo. Na pewno w wielu przypadkach nie wystarczy prosta, ponowna kompilacja źródeł.

Na szczęście spora część zmian w architekturze układów Intel Core 4. generacji przełoży się na osiągi w już dostępnych aplikacjach. I mowa tu nie tylko o usprawnieniach poczynionych np. w kontrolerze pamięci RAM, magistrali pierścieniowej czy cache'u ostatniego poziomu, lecz także w obrębie samych rdzeni wykonawczych. Rozbudowano chociażby planistę. Ten ostatni może przechowywać teraz więcej wpisów (60 zamiast 54 jak w Sandy/Ivy Bridge).

Scheduler zyskał też dwa nowe porty (łącznie 8) i dodatkowe jednostki, m.in. dwie FMA, jedną arytmetyczno-logiczną (ALU) do obliczeń na liczbach całkowitych i jedną generującą adresy (AGU) do obsługi operacji zapisu danych do pamięci, odciążając w ten sposób często używane 4 pierwsze porty. Powiększono też bufory (m.in. ReOrder ze 168 do 192 pozycji, części stałoprzecinkowej ze 160 do 168 i FP ze 144 do 168) i zdublowano przepustowość pamięci L1 i L2.

Procesory Haswell, które w jednym cyklu zegara mogą wysłać 3 żądania dostępu do pamięci (2 odczytu i 1 zapisu), mogą teraz wczytać 64 i zapisać 32 bajty zamiast odpowiednio 32 i 16. Co ważne, wraz z przepustowością nie wzrosły opóźnienia. Większa liczba jednostek wykonawczych i obsługiwanych instrukcji wymusiła przebudowę części odpowiedzialnej za kolejkowanie i dekodowanie instrukcji (front-end).

Przede wszystkim udoskonalono mechanizm przewidywania skoków. Teraz (z racji powiększonych buforów) historia wykonanych instrukcji jest dłuższa, a mechanizm jej przeszukiwania bardziej efektywny. Dzięki temu procesory Intel Core 4. generacji sprawniej wyszukują kod, który mogą wykonać poza kolejnością, a to, podobnie jak możliwość wykonania 2 skoków warunkowych w jednym cyklu zegara, przekłada się na wydajność CPU.

Zmiany nie ominęły też agenta systemowego, który ma efektywniej przydzielać zasoby i równoważyć obciążenie. Na koniec warto wspomnieć, że w procesorach Intel Core 4. generacji wyposażonych w najmocniejsze IGP ma pojawić się opcjonalna, bardzo szybka pamięć podręczna L4 o pojemności nawet… 128 MB. Jak jej obecność wpłynie na wydajność całego chipu? Przekonamy się zapewne dopiero po premierze.

Wyposażony w 40 jednostek wykonawczych, 160 ALU i 4 TMU układ ma współpracować z pojemną pamięcią podręczną L4 zaszytą w procesorze. W rezultacie jego osiągi mają kilkukrotnie przewyższać te oferowane przez GT2 w Ivy Bridge. Jak będzie naprawdę? Czy nowe integry Intela będą równie wydajne jak te implementowane w APU AMD Trinity? Przekonamy się, niestety, dopiero za kilka miesięcy.

Oczywiście należy mieć na uwadze fakt, że Intel nie tylko zwielokrotnił liczbę EU w każdym IGP, lecz także wprowadził szereg poprawek w architekturze. Efekty można było podziwiać już na tegorocznej konferencji IDF 2012 w San Francisco, gdzie zaprezentowano działającą platformę, na której uruchomiono grę The Elder Scroll: Skyrim w rozdzielczości Full HD (1920 x 1080) z ustawieniami wysokimi.

IGP w procesorach Haswell nie tylko obsługują nowe API (DirectX 11.1, OpenGL 4.0 i OpenCL 1.2), ale są także bardziej funkcjonalne. Dodano np. system stabilizacji obrazu, analogiczny do Steady Video AMD, czy korekcji gamutu barwnego (poprzez porównanie materiału źródłowego do wzorca). Ulepszono też technologię Quick Sync Video i dorzucono wsparcie dla nowych formatów (m.in. kodeków Motion JPEG i SVC).

Dodatkowo naprawiono obsługę 3 monitorów (w końcu są 3 niezależne strumienie wideo) i dorzucono obsługę złącza DisplayPort w wersji 1.2. Da się zatem podłączyć monitor o rozdzielczości Quad HD (3840 x 2160) za pomocą pojedynczego kabla (GPU integrowane w Core 3. Generacji potrzebują 2 kabli, by obsłużyć taki panel). Nie zabrakło też sprzętowego wsparcia podczas odtwarzania treści w rozdzielczościach rzędu 4K.

Podsumowanie

Intel, mimo braku silnej konkurencji, nie próżnuje. Procesory Intel Core 4. generacji przyniosą bez wątpienia duży skok jakościowy i wydajnościowy. Jak duży? O tym przekonamy się za kilka miesięcy. Zyskają jednak wszyscy. Wzrośnie tempo działania już dostępnych aplikacji, zarówno tych jedno- jak i wielowątkowych, a wiele operacji ulegnie dalszemu, znaczącemu przyspieszeniu po wydaniu wersji wykorzystujących nowe zestawy instrukcji.

Jednocześnie spadnie zapotrzebowanie na energię elektryczną. Odczują to przede wszystkim mobilni użytkownicy, którzy rzadziej będą zmuszeni sięgać po ładowarki. Na pewno nie będą zawiedzeni też nabywcy desktopów, których rachunki za prąd powinny znacząco spaść. Cieszą też nowe, zintegrowane układy graficzne, których osiągi i funkcjonalność powinny spełnić oczekiwania mniej wymagających użytkowników.

Podsumowując, w mojej ocenie zdecydowanie warto zaczekać na platformę Shark Bay. I to nie tylko dlatego, że lista nowości i usprawnień jest naprawdę długa, lecz także ze względów praktycznych. Podstawka 1150, którą Intel wprowadzi w przyszłym roku, pozwoli na instalację zarówno 22 nm procesorów Haswell, jak i ich następców, wykonanych w 14 nm procesie litograficznym chipów Broadwell.

Źródło: Intel