پردازنده.هاي Sandy Bridge

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: پردازنده.هاي Sandy Bridge

پل شني اينتل، به.سوي آينده

محمد نادر

اشاره: مدت. زيادي است كه مطالب مختلفي را درباره نسل بعدي معماري پردازنده.هاي اينتل با اسم رمز Sandy Bridge مي.شنويم. در واقع به.نظر مي.رسد كه باد، گرد و خاك پل شني جديد اينتل را به همه جا كشانده است. به.رغم آن.كه مشخصات فني اين معماري و پردازنده.هاي مبتني بر آن قبلا به.طور رسمي منتشر شده.اند و مطالب مختلفي را درباره اين خانواده تازه.وارد از پردازنده.هاي اينتل خوانده.ايم، اما با توجه به زمزمه.ها و صحبت.هاي غيررسمي كه در ميان شركت.هاي داخلي جريان دارد، به نظر مي.رسد كه بايد در فاصله نزديكي منتظر ورود اين پردازنده.ها و پلتفرم.هاي پشتيباني كننده از آن.ها به بازار ايران باشيم.

مدت. زيادي است كه مطالب مختلفي را درباره نسل بعدي معماري پردازنده.هاي اينتل با اسم رمز Sandy Bridge مي.شنويم. در واقع به.نظر مي.رسد كه باد، گرد و خاك پل شني جديد اينتل را به همه جا كشانده است. به.رغم آن.كه مشخصات فني اين معماري و پردازنده.هاي مبتني بر آن قبلاً به.طور رسمي منتشر شده.اند و مطالب مختلفي را درباره اين خانواده تازه.وارد از پردازنده.هاي اينتل خوانده.ايم، اما با توجه به زمزمه.ها و صحبت.هاي غيررسمي كه در ميان شركت.هاي داخلي جريان دارد، به نظر مي.رسد كه بايد در فاصله نزديكي منتظر ورود اين پردازنده.ها و پلتفرم.هاي پشتيباني كننده از آن.ها به بازار ايران باشيم. به همين دليل، تصميم گرفتيم در بخش فناوري اين شماره به بررسي پردازنده.هاي Sandy Bridge پرداخته و كمي درباره واقعيت.ها و افسانه.هاي منتشر شده درباره آن.ها صحبت كنيم.

اولين نمونه.هاي پردازنده.هاي Sandy Bridge در آزمايش.هاي مقايسه.اي مختلف اثبات كردند كه محصولات فوق.العاده.اي هستند و پتانسيل تغيير كل صنعت PC را در اختيار دارند. با اين.حال، اينتل به.هيچ.وجه به شما كمك نمي.كند تا اهميت خط جديد پردازنده.هايش را تشخيص دهيد. در واقع اين خانواده همچنان با نام.هاي تجاري Core i3/i5/i7 عرضه خواهند شد كه باعث مي.شود متمايز كردن تراشه.هاي جديد بسيار دشوارتر باشد.

از سوي ديگر، اينترنت با سيلي از شايعات درباره عدم امكان اوركلاك كردن پردازنده.هاي Sandy Bridge يا امكان اوركلاك كردن اين پردازنده.ها با روش.هاي بسيار آسان مواجه شده است. همچنين بحث.هاي مختلفي در انجمن.هاي آنلاين جريان دارند كه بر اساس آن.ها پردازنده.هاي Sandy Bridge به قدري سريع هستند كه تراشه.هاي Core i7 مبتني بر پلتفرم LGA1366 را به محصولات اضافي تبديل خواهند كرد، يك وضعيت ايده.آل براي پردازنده.اي با عملكرد متوسط و قيمت متوسط.

با اين.حال، وقتي درباره پردازنده.هاي Sandy Bridge صحبت مي.كنيم بايد ملاحظات مختلفي را در نظر بگيريم و از سوي ديگر بايد توجه داشته باشيد كه مفاهيم و ويژگي.هاي جديد معرفي شده با اين پردازنده.ها، پتانسيل بالايي براي ايجاد افسانه.ها يا قضاوت.هاي نادرست را در اطراف آن.ها ايجاد مي.كنند. بنابراين اجازه بدهيد به حقايق تكيه كرده و به گردش روي پل شني اينتل بپردازيم.

شركت اينتل، معماري Sandy Bridge خود را به.عنوان دومين نسل از معماري Core معرفي مي.كند كه تاحدودي غيرمنطقي به.نظر مي.رسد. اولين پردازنده.هايي كه با نام تجاري Core ارايه شدند، تراشه.هاي مبتني بر هسته Yonah بودند كه در اوايل سال 2006 تنها براي لپ.تاپ.ها قابل دسترسي بودند. سپس، Conroe و معادل موبايل آن يعني Merom تحت نام تجاري Core 2 عرضه شدند. حتي اگر بخواهيم ارتقاي Conroe به Allendale و كوچك.سازي فرآيند توليد از Wolfdale و Penryn يا طراحي.هاي 4 هسته.اي Core 2 را ناديده بگيريم، اينتل بايد Nehalem را به.عنوان يك معماري كاملا متمايز به.شمار مي.آورد.در واقع با محاسبه روند تيك.-تاك تاريخي پردازنده.هاي اينتل، Sandy Bridge چهارمين معماري جديد از سري Core خواهد بود (شكل 1).

شكل 1
نكته عجيب ديگري كه در مورد تصميم.گيري.هاي اينتل درباره Sandy Bridge مي.توانيم به آن اشاره كنيم، استفاده از همان روش نام.گذاري تجاري Core i3/i5/i7 است كه باعث مي.شود متمايز كردن پردازنده.هايSandy Bridge از نسل قبلي اين پردازنده.ها براي كاربران عادي بسيار دشوار باشد.براي آن.كه بتوانيد پردازنده.هاي جديدي را از سري قبلي متمايز كنيد، بايد به لوگوي نصب شده روي بسته.بندي آن.ها نگاهي بيندازيد. شكل 2، لوگوهاي جديد و قديمي پردازنده.هاي Core i5 اينتل را نشان مي.دهد. لوگوي بالايي براي محصولاتي مانند Core i5-655K مورد استفاده قرار مي.گيرد كه از معماري قبلي اينتل استفاده مي.كند. لوگوي پاييني اين شكل براي پردازند.هاي Core i5 مبتني بر معماري Sandy Bridge مورد استفاه قرار خواهد گرفت. در مورد پردازنده.هاي Core i3 يا Core i7 مبتني بر معماري جديد نيز تنها ليبل بخش پاييني اين لوگو تغيير خواهد كرد.

شكل 2
توجه به اين لوگو مي.تواند بهترين نشانه براي تشخيص پردازنده.هايSandy Bridge باشد كه حتي براي كاربران آماتور نيز قابل تشخيص است. از سوي ديگر، شما با استفاده از شماره مدل پردازنده.ها نيز مي.توانيد مدل.هاي مبتني بر معماري جديد را تشخيص دهيد. از آنجايي.كه اينتل با اصرار Sandy Bridge را به.عنوان دومين نسل از پردازنده.هاي Core خود معرفي مي.كند، شماره مدل همه آن.ها با عدد 2 آغاز مي.شود (مانند Core i5-2500). به.عبارت ديگر، شما مي.توانيد يك پردازنده Sandy Bridge را با چهار عدد در شماره مدل آن (به.جاي سه عدد در مدل.هاي قبلي) تشخيص دهيد. در عين حال، مدل.هايي كه يك كاراكتر K در انتهاي شماره مدل آن.ها به چشم مي.خورد، داراي ضريب فركانس باز هستند كه قابليت اوركلاك بالايي را براي آن.ها فراهم مي.كند.

Sandy Bridge از درون
پردازنده.هاي مبتني بر معماري Sandy Bridge در وضعيت فعلي خود با چهار هسته (با يا بدون قابليت پشتيباني از Hyper-Threading) يا دو هسته (همگي با قابليت پشتيباني از Hyper-Threading) قابل دسترسي خواهند بود. آزمايش.هاي مقايسه.اي نشان مي.دهند كه اين هسته.ها در سطح كلاك مشابه، قدرتمندتر از همكاران خود در نسل Nehalem هستند.

اين پردازنده.ها هنوز از كاشه.هاي L1 32 كيلوبايتي براي دستورالعمل.ها و داده.ها استفاده مي.كنند (به همراه يك كاشه L2 256 كيلوبايتي براي هر هسته). با اين.حال، Sandy Bridge اكنون به چيزي مجهز شده است كه اينتل آن را كاشه دستورالعمل L0 مي.نامد و قادر است حداكثر 1500 micro-ops كدگشايي شده را نگهداري مي.كند. اين ويژگي، با يك تاثير مضاعف بر صرفه.جويي در مصرف برق و بهبود عملكرد دستورالعمل همراه است. اگر سخت.افزار واكشي (fetch) بتواند دستورالعمل مورد نياز خود را در اين كاشه بيابد، مي.تواند ديكودرها را تا زماني كه مجددا مورد نياز باشند، غيرفعال كند. اينتل در عين حال واحد پيش.بيني انشعاب Sandy Bridge را بازسازي كرده و دقت آن را افزايش داده است.

پردازنده.هاي Sandy Bridge اولين محصولاتي هستند كه از AVX م(Advanced Vector Extensions) پشتيباني مي.كنند، يك ضميمه دستورالعمل 256 بيتي براي SSE (البته AMD نيز در معماري پردازنده جديد Bulldozer خود از AVX پشتيباني مي.كند). نيروي محركه پشت AVX از دنياي HPCم (High Performance Computing) سرچشمه مي.گيرد كه در آن كاربردهاي متمركز بر محاسبات مميزي شناور سنگين، به بالاترين قدرت ممكن احتياج دارند. البته، تاثير AVX بر Sandy Bridge در اين زمينه محدود خواهد بود. با اين.حال، اينتل پيش.بيني مي.كند كه برنامه.هاي تدوين ويديو و پردازش صدا در نهايت مي.توانند براي بهره.گيري از AVX بهينه.سازي شوند (البته در كنار آناليز سرويس.هاي مالي و نرم.افزارهاي مهندسي/توليدي كه AVX در واقع براي انجام آن.ها طراحي شده است). متاسفانه در حال حاضر هيچ برنامه واقعي وجود ندارد كه براي AVX بهينه.سازي شده باشد و به ما امكان دهد كه عملكردSandy Bridge را در اين حوزه آزمايش كنيم.

در نتيجه افزايش سطح يكپارچه.سازي، اينتل بايد روش دسترسي بيت.ها و بخش.هاي پردازنده خود به آخرين سطح كاشه (L3 در Sandy Bridge) را به.دقت مورد توجه قرار مي.داد.در روزگار Bloomfield، Lynnfield و Clarkdale، يك ساختار 4 هسته.اي (و حتي 6 هسته.اي در Westmere) به معناي اين بود كه هر هسته فيزيكي مي.تواند اتصال مخصوص به خودش را با كاشه اشتراكي داشته باشد. پردازنده.هاي سري Xeon 7500 طراحي شده بودند تا مقياس.پذيرتر باشند و مدل.هاي فعلي اين پردازنده.ها حداكثر به 8 هسته مجهز هستند. در نتيجه، همين تعداد بالاي مسيرها مابين هر هسته و آخرين سطح از كاشه در پردازنده.هاي اين نسل به چشم مي.خورد. بنابراين، اينتل تصميم گرفت از يك گذرگاه حلقه.اي (Ring) استفاده كند كه در محيط.هاي Enterprise امكان مقياس.دهي تعداد هسته.ها را بدون خارج شدن ساختارهاي منطقي از كنترل، فراهم مي.سازد.

System Agent
System Agent كه نام آن به.طور كلي تغيير يافته، عملكردي را در بر مي.گيرد كه قبلا به Uncore اختصاص داشت. در واقع، اين بخش زيرسيستم.هايي از پردازنده را در بر مي.گيرد كه نمي.توانند با هسته.هاي اجرايي (و اكنون موتور گرافيكي) در يك گروه قرار بگيرند (شكل 3).

شكل 3

در اين ليست، شما مي.توانيد مواردي مانند كنترلر حافظه دو كاناله (با پشتيباني رسمي از سرعت.هاي انتقال تا 1333 مگاهرتز)، 16 مسير اتصالي PCI Express نسل دوم، DMI و يك واحد پيشرفته.تر كنترل مصرف برق را مشاهده كنيد كه علاوه بر كارهاي ديگر، وظيفه مديريت عمليات Turbo Boost را نيز بر عهده دارد.حالا كه به قابليت Turbo Boost اشاره كرديم، بد نيست بدانيد كه دومين نسل اين فناوري در پردازنده.هاي Sandy Bridge پياده.سازي شده است. اين فناوري براي اولين بار نزديك به دو سال قبل در تراشه.هاي سري Core i7-900 مبتني بر هسته Bloomfield معرفي شد، اما تنها يك سال بعد و روي پردازنده.هاي مبتني بر هسته Lynnfield توانست پتانسيل واقعي خود را به نمايش بگذارد.

منطق پشت چيزي كه اكنون Turbo Boost 1.0 ناميده مي.شود، اين است كه منابع قابل دسترسي در يك پردازنده چند هسته.اي دايما مورد استفاده قرار نمي.گيرند. براي مثال، برنامه.اي مانند iTunes در هر لحظه تنها مي.تواند از يك هسته استفاده كند. از سوي ديگر، سقف حرارتي يك تراشه بر اساس بدترين سناريوي ممكن يعني زماني كه تمام هسته.هاي آن به.طور كامل مورد استفاده قرار مي.گيرند، تعريف شده است. Turbo Boost از فضاي باقي.مانده سقف حرارتي در هنگام اجراي وظايفي مانند iTunes بهره گرفته و يك هسته فعال را براي تكميل سريع.تر وظيفه آن شتاب.دهي مي.كند.

Turbo Boost 1.0 بسيار هوشمند است، زيرا به.طور ديناميك فركانس هسته.هاي فعال را بر اساس دما، جريان، مصرف برق و وضعيت. سيستم عامل تغيير مي.دهد. با اين.حال، اين نسخه از فناوري نمي.تواند از محدوده.هاي مصرف برق برنامه.ريزي شد فراتر برود، حتي اگر باز هم پتانسيل حرارتي خالي براي افزايش بيشتر عملكرد وجود داشته باشد.

با اين.حال، در دنياي واقعي يك پردازنده بلافاصله داغ نمي.شود. به.عبارت ديگر، مدتي طول مي.كشد تا تراشه از وضعيت بيكاري به سقف حرارتي خود برسد. Turbo Boost 2.0 به پردازنده امكان مي.دهد تا از سقف مصرف برق خود فراتر برود، البته مادامي.كه در محدوده حرارتي تعريف شده خود باقي بماند. در اين نقطه، مصرف برق پردازنده براي انطباق با همان محدوده.هاي برنامه.ريزي شده كاهش خواهد يافت.بهره.گيري از Turbo Boost 2.0 به اين معني نيست كه پردازنده از حداكثر فركانس Turbo Boost خود فراتر خواهد رفت. اگر شما يك پردازنده Core i7-2600K با فركانس مبناي 3,4 گيگاهرتز و حداكثر فركانس Turbo 3,8 گيگاهرتز را در اختيار داشته باشيد، به.طور پيش.فرض نمي.توانيد از سقف 3,8 گيگاهرتز عبور كنيد. در واقع پردازنده جديد شما براي مدت بيشتري (نسبت به نسل قبلي پردازنده.ها) در اين فركانس «حداكثري» باقي مي.ماند (تا زماني كه CPU تا سطح محدوده حرارتي خود گرم شده و سپس دوباره فركانس را كاهش دهد).

در واقع اين ويژگي در فضاي موبايل معناي بيشتري پيدا مي.كند زيرا در اين محيط فركانس.هاي كلاك مبنا به.منظور صرفه.جويي در مصرف برق از سطحي بسيار پايين.تر آغاز مي.شوند و محدوده.هاي Turbo Boost به سطوح بسيار بالاتري مقياس.دهي مي.شوند. نكته ديگري كه در فضاي موبايل اهميت بيشتري پيدا مي.كند، توانايي Sandy Bridge براي به اشتراك گذاشتن بودجه حرارتي مابين هسته.هاي گرافيكي و پردازنده است. هسته.هاي نسل قبلي (Arrandale) قادر به انجام اين.كار بودند و Turbo Boost را روي هر دو مولفه اعمال مي.كردند. حالا Sandy Bridge همان قابليت را به قلمروي دسكتاپ آورده است.

اسلحه مخفي Sandy Bridge
شايد ندانيد كه اينتل در حوزه محصولات گرافيكي از هر دو شركت Nvidia و AMD جلوتر است. در واقع موتور Quick Sync تا زمان برگزاري نمايشگاه IDF 2010 براي هر كسي در خارج از اينتل ناشناخته باقي مانده بود. آيا مي.توانيد باور كنيد كه پنج سال از مطرح شدن اين ايده مي.گذرد؟ به.نظر مي.رسد كه اينتل به.خوبي مي.تواند رازهاي خود را حفظ كند.

در آن زمان، اولين درايوهاي BD-ROM به بازار راه پيدا كرده و انتقال از رسانه.هاي SD به رسانه.هاي HD را شكل مي.دادند. به.علاوه، محيط موبايل با رشد بيشتري نسبت به فضاي دسكتاپ مواجه بود. در نهايت، اينتل متوجه شد كه PC تنها پلتفرم ايجاد محتوا است و اين واقعيت كه تدوين يك ويديو مي.تواند تمام تعطيلات آخر هفته كاربر را به.خود اختصاص دهد، به هيچ.وجه قابل قبول نيست. همين.جا بود كه مهندسين اينتل تصميم گرفتند عملكرد كدگذاري و كدگشايي (دو فرآيند دردسرساز براي ايجاد كنندگان محتوا) را در پردازنده.هاي Sandy Bridge تقويت كنند. آن.ها با استفاده از يك ساختار منطقي با عملكرد ثابت كه دو هدف را برآورده مي.كرد، خط.لوله ويديويي را پياده.سازي كردند. اول، اين ساختار امكان دستيابي به عملكرد بسيار رقابتي را فراهم مي.كرد و نكته بعدي اين كه مصرف انرژي را در پايين.ترين سطح ممكن نگه مي.داشت.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 376]