Процессоры Intel Wolfdale: новое поколение Core 2 Duo на 45 нм – THG.RU

Введение

65-нм поколение процессоров Intel чувствует себя весьма уверенно, и микропроцессорный гигант предлагает большое число моделей для серверов, настольных ПК и ноутбуков. Процессоры, используемые в ультрапортативных ноутбуках Apple Mac Book Air и грядущей линейки Lenovo X300 тоже являются хорошим примером. Последние основаны на оптимизированном 65-нм ядре Merom с энергопотреблением ниже 20 Вт, то есть первое поколение Core 2 продолжит своё существование. Однако Intel недавно представила последнее, новейшее поколение своих продуктов: линейку Core 2 Duo E8000 на основе 45-нм двуядерного кристалла Wolfdale. Новая архитектура обеспечивает новые функции, большую тактовую частоту и дополнительный кэш – всё это при снижении энергопотребления. Мы решили рассмотреть новую архитектуру, чтобы обнаружить, насколько она оказалась лучше текущего поколения процессоров.

Поскольку Intel несколько лет назад смягчила свою информационную политику, детальная информация о новых продуктах сегодня доступна раньше, чем в прошлом. И новые 45-нм процессоры Core 2 Duo не стали исключением. Напомним, что новую топовую 45-нм четырёхъядерную модель Core 2 Extreme QX9650 Intel представила ещё осенью 2007 года, а информация о двуядерных процессорах для массового рынка появилась совсем недавно. Однако улучшения оказались ничуть не удивительными. Новое 45-нм ядро с кодовым названием Wolfdale по-прежнему базируется на втором поколении микроархитектуры Core и призвано заменить 65-нм ядро Conroe. Вы наверняка уже слышали о ядре Penryn, это кодовое название всей 45-нм линейки процессоров Intel, включая мобильные решения. Тот же Merom охватывает 65-нм процессоры для настольных ПК и ноутбуков.

45-нм процессоры Wolfdale оснащаются 6 Мбайт кэша L2, что на 50% больше, чем 4 Мбайт у 65-нм Merom. При этом Intel удалось снизить размер кристалла со 143 до 107 мм². Вскоре должны последовать и версии с урезанным до 3 Мбайт размером кэш-памяти L2. Все модели построены на гафниевом техпроцессе с металлическим затвором high-K, который помогает снизить токи утечки и, соответственно, оптимизировать энергопотребление. Всё это приводит к снижению энергопотребления как при полной нагрузке, так и в режиме бездействия. Как мы уже видели в обзоре 45-нм Core 2 Extreme QX9650, подобные улучшения хорошо заметны на практике.

Пока Intel выпустила три модели Core 2 Duo для массового рынка: E8200, E8400 и E8500, которые работают на 2,66, 3,0 и 3,16 ГГц от 333-МГц системной шины (FSB1333). Поскольку уже был выпущен двуядерный Xeon X5272 на частоте 3,4 ГГц (TDP 80 Вт), мы уверены, что Intel сможет достичь таких же тактовых частот в любое время. Хотя было бы неплохо увидеть двуядерный процессор на высокой частоте, вряд ли он появится в ближайшее время, поскольку AMD сегодня не может конкурировать с Intel в сегменте high-end. Но желаемых результатов можно достичь и своими руками. Мы смогли весьма существенно разогнать наш Core 2 Duo Wolfdale.

В первой части обзора Wolfdale мы рассмотрим технические детали новых процессоров и их производительность, а во второй части проанализируем потенциал разгона и требования по энергопотреблению, когда процессоры используются в повседневных приложениях на протяжении определённого периода времени.

45 нм против 65 нм

Выше мы уже привели несколько деталей. Ядро Wolfdale существенно меньше ядра Conroe, площадь кристалла составляет всего 107 мм², в отличие от 143 мм² у предшественника. Это означает, что 45-нм процессору Wolfdale с 6 Мбайт кэша требуется всего 74% от площади кристалла 65-нм Conroe с кэшем на 4 Мбайт. Хотя Intel указала тепловой пакет 65 Вт для всех трёх версий (от 2,66 до 3,16 ГГц), мы обнаружили, что реальное энергопотребление намного ниже максимального, указанного в тепловом пакете. По информации Intel, переход с 65 на 45 нм провести очень легко, при этом можно использовать две трети установленного парка машин и утилит.

При снижении размера кристалла число транзисторов, напротив, увеличилось на 40%, с 291 млн. до 410 млн. В основном, такой прирост связан с увеличением размера кэша L2. По информации Intel, гафниевые транзисторы с High-k переключается на 20% быстрее и требуют для этого на 30% меньше энергии. Кроме некоторых изменений в ядре, включая быстрый делитель Radix 16, улучшенную поддержку виртуализации и 128-битный shuffle-блок, Intel добавила новый набор инструкций SSE4.

SSE расшифровывается как “Streaming SIMD Extensions (потоковые расширения SIMD)”, где SIMD обозначает “single instruction, multiple data (одна инструкция, много данных)”. Новый набор содержит 47 инструкций, все из которых направлены на ускорение создания и обработки цифрового контента: фотографий, видео и аудио. Конечно, набор SSE4 должен поддерживаться приложениями, чтобы обеспечить прирост производительности, однако другие модификации, вместе с увеличенным кэшем L2, тоже влияют на производительность практически во всех наших тестах.

С выходом Penryn Intel добавила ещё одну функцию: состояние “Deep Power Down”. Это ещё одно C-состояние, в которое может переходить процессор для экономии энергии. Если для экономии энергии кэш L2 обычно освобождается, то состояние “Deep Power Down” позволяет полностью обрезать питание к кэшу L2 и отдельным ядрам, когда оно не требуется. После возобновления работы ядра система восстанавливает последнее архитектурное состояние.

К сожалению, функция “Deep Power Down” будет активна только на мобильных процессорах Core 2 на ядре Penryn, а не на ядрах Wolfdale для настольных ПК. Впрочем, с точки зрения позиционирования продукта, это вполне логично, поскольку Intel желает продавать для ноутбуков и экономичных устройств мобильные процессоры по более высоким ценам. Однако этот подход не очень хорошо согласуется с вкладом Intel в усилия индустрии по снижению энергопотребления и числа выбрасываемых в атмосферу отходов. Но, поскольку переход в более глубокие C-состояния требует энергию сам по себе, “Deep Power Down” может и не иметь смысла в настольном окружении, где активно больше приложений и сервисов.

Наконец, Intel уже предлагает технологию “Dynamic Acceleration Technology” (DAT) для 65- и 45-нм мобильных процессоров. Хотя в настольных процессорах E8000 эта технология не используется, она позволяет процессору работать с одним ядром на повышенной тактовой частоте, если второе ядро из-за бездействия находится в состоянии C3 или более глубоком состоянии сна. Преимущество от DAT получат однопоточные приложения, которые будут лучше работать на высоких тактовых частотах.

У процессоров Core 2 произошло ещё одно небольшое изменение: частота в режиме бездействия. Если минимальный множитель Enhanced SpeedStep по-прежнему остался x6, то тактовая частота в режиме бездействия составляет уже не 1 600 МГц, как у процессоров с FSB1066, а 2 000 МГц (333 МГц x6). Так было с моделями Core 2 Duo E6x50, но, на самом деле, подобный подход вряд ли сильно повредит, поскольку ядро стало более эффективным по энергопотреблению.

Линейка Core 2 Duo E8000

Сегодня, напомним, доступны три версии. Core 2 Duo E8200 работает на частоте 2,66 ГГц, E8400 – на 3,0 ГГц, а топовая модель E8500 – на 3,16 ГГц. Если вы внимательно посмотрите на частоты, то увидите, что Intel вновь ввела дробные множители, поскольку для частоты 3,16 ГГц на FSB 333 МГц требуется множитель x9,5. Кроме того, модель E8300 пока тоже не представлена. Она может закрыть существующий разрыв, работая с множителем x8,5 на частоте 2,83 ГГц. Как мы думаем, Intel (и партнёры) должны сначала продать все процессоры Core 2 Duo E6x50 для массового рынка, прежде чем предложить эту “золотую середину”.

Все три модели поддерживают последние технологии Intel в области процессоров, включая поддержку 64-битных операционных систем (4 Гбайт памяти и больше требуют 64-битной ОС), бит XD, Enhanced SpeedStep и Virtualization Technology. Все процессоры построены на микроархитектуре Core 2 с кэшем L2 на 6 Мбайт. Будущие версии с урезанным до 3 Мбайт кэшем L2 будут назваться, скорее всего, Core 2 Duo E5000, позиционируясь между 2-Мбайт линейкой E4000 и 4-Мбайт E6000.

Сегодня нет двуядерных процессоров Extreme Edition, зато есть четырёхъядерный QX9650 Core 2 Extreme. Intel давно предлагает модели Extreme Edition для энтузиастов, которые могут свободно их разгонять. Для этого процессоры Extreme Edition имеют разблокированный множитель, который позволяет увеличить частоту 3,16-ГГц процессора до 3,33, 3,5 или 3,66 ГГц, изменяя только множитель с x9,5 до x10, x10,5, x11 или даже ещё большего. Наши попытки разгона, которые мы представим во второй части статьи, позволили заметно превысить порог частоты в 4 ГГц, и мы так и не уверены, упёрлись мы в ограничения системной шины CPU или самого процессора. Конечно, неплохо было бы вновь увидеть двуядерные модели Extreme Edition, но по более приемлемым ценам, а не за $999.

Как мы обнаружили, новая линейка E8000 работает с впечатляюще низкой температурой. Процессоры на несколько процентов смогли улучшить производительность в нашем тестовом пакете, причём система охлаждения на тестовых системах даже останавливалась, когда процессоры Wolfdale переходили в режим бездействия. Это означает, что в режиме бездействия тепловыделение Core 2 Wolfdale на 2,0 ГГц (вероятно, и в самом глубоком доступном C-состоянии сна) достаточно низкое, чтобы тепло отводилось радиатором без вентилятора. На максимальной штатной тактовой частоте 3,16 ГГц мы тоже получили очень низкие температуры. По сравнению с 65-нм Core 2 Conroe, новое 45-нм ядро Core 2 Wolfdale работает на 6-8 градусов холоднее. Если бы был доступен C-режим “Deep Power Down”, то процессор явно бы потреблял меньше энергии, чем чипсет. Конечно, средний пользователь вряд ли заметит от этого ощутимый эффект, поскольку на проценты прироста производительности обращают внимания больше. В любом случае, системы на Wolfdale лучше адаптированы к высоким уровням производительности, когда они требуются, но при этом температура оказывается меньше, а, значит, и компьютер работает тише.

Тестовая конфигурация

Тестовая конфигурация

Программная конфигурация

Наша тестовая система базировалась на памяти DDR2-800, чтобы результаты совпадали с предыдущими, да и переход на память DDR3-1333 даёт небольшой прирост производительности. Если вы знакомы с нашими последними статьями по поводу памяти DDR3-1333 и более скоростной DDR3-1600/1800, то помните, что прирост производительности действительно очень мал, тем более, если учитывать цену модулей.

Тесты и настройки

Результаты тестов

3D-игры

Аудио

Видео

Приложения

Синтетические тесты

Относительные результаты тестов: Conroe против Wolfdale

3D-игры

Аудио

Видео

Приложения

Синтетические тесты

Заключение: Wolfdale – хороший переходный продукт

Итак, что же сотворила Intel, выпустив 45-нм процессоры Core 2 Wolfdale? По сравнению с 65-нм Core 2 Conroe, новые процессоры дают чуть более высокую производительность в большинстве тестов. В некоторых тестах производительность просто соответствует 65-нм Core 2 Conroe. Вряд ли нужно ещё раз упоминать, что процессор обгоняет все двуядерные модели AMD Athlon 64 X2 и Athlon X2. Он также обходит четырёхъядерный AMD Phenom в приложениях, которые не оптимизированы под многоядерные процессоры. Это касается, в частности, игровых тестов и многих тестов кодирования аудио/видео. Впрочем, все двуядерные процессоры уступают четырёхъядерным Phenom и Core 2 Quad при некоторых условиях, в частности, в оптимизированных под многопоточную работу приложениях. Прекрасными примерами являются 3DSMax, Cinema4D, Mainconcept H.262 и Adobe Premiere.

Wolfdale работает существенно холоднее, причём процессор можно установить во все нынешние материнские платы, если они используют современный чипсет, да и цена на процессоры ничуть не выше, чем на предыдущие 65-нм варианты E6000. Если вы планируете скоро покупать новую систему, то процессоры Core 2 Duo на ядре Wolfdale являются наиболее оптимальным выбором, поскольку они обеспечивают великолепную двуядерную производительность в комбинации с низким энергопотреблением. Мы рекомендуем брать модель на 3,0 ГГц, поскольку различие в производительности от 3,16-ГГц процессора, который использует дробный множитель, ничтожна. Core 2 Duo – не только самый быстрый двуядерный процессор, но и самый разумный, поскольку все материнские платы с поддержкой Wolfdale/Penryn готовы принять на себя четырёхъядерные модели, если вы пожелаете сделать модернизацию. Если вы можете подождать ещё несколько месяцев, то мы рекомендуем дождаться чипсетов X48 и P45, которые сделают новые Core 2 даже ещё лучшим выбором, поскольку частота FSB у этих чипсетов может составлять до 400 МГц (FSB1600 QDR). Впрочем, разница в производительности между Core 2 Conroe и Wolfdale слишком мала, чтобы оправдывать апгрейд одного на другой.

В каком же положении находится сегодня Intel? Если посмотреть на состояние дел конкурента из техасского Остина, то никакой особой необходимости выпускать сегодня 45-нм процессоры попросту нет. Нынче Intel лидирует, а AMD следует за ней. Во второй части нашей статьи мы увидим, что Core 2 Wolfdale хорош не только на штатных тактовых частотах, но и прекрасно разгоняется. С учётом этого, и окинув взглядам модели Penryn, которые у нас сегодня есть (в основном, серверные процессоры и четырёхъядерные Core 2 Extreme QX9650), можно предположить, что Intel могла смело увеличивать штатные частоты, по крайней мере, ещё на 300 МГц, если бы это было необходимо. Компания Intel следует двухэтапной стратегии, на первом этапе происходит переход на меньший техпроцесс (это мы сейчас и наблюдаем), а на втором этапе появляется новое поколение процессоров, что мы получим в виде Nehalem в третьем квартале этого года. Но Intel, возможно, не хочет, чтобы процессоры Penryn были очень уж хорошими, тогда эффект Nehalem будет не таким мощным. Первые интересные новости можно ожидать на весеннем IDF в Шанхае.

Во второй части статьи мы поговорим о потенциале Wolfdale по разгону, а также проведём анализ энергопотребления.