پردازنده هاي اينتل هر روز متنوع مي شوند - عصرجديدCPU

دوران رنسانس پردازنده‌ها تقريبا آغاز شده است. در طول يکسال گذشته چندين مدل جديد وارد اين بازار شده و تعداد آن‌ها نيز رو به افزايش است. اين دوره براي اينتل با مهندسي نيهالم (Nehalem) آغاز به کار کرد و مي‌توان اين معماري را نقطه شروع حرکت به سمت مدل‌هاي جديد و تنوع بيشتر دانست که با طراحي تراشه‌ها همراه شد و پلتفرم‌هاي جديدي ايجاد کرد. نخستين مدل‌ها از خانواده حرفه‌اي بلومفيلد بودند که براي سري گران‌قيمت‌ها طراحي شدند و در نتيجه شکافي بين محصولات رايج اينتل و نسل جديد افتاد. از يک طرف قيمت اين مدل‌ها واقعا بالا بود و هزينه جمع‌آوري سيستم را به شدت افزايش مي‌داد، از سوي ديگر مدل‌هاي معمول اينتل توانايي پاسخگويي به نيازها را با هزينه پائين‌تر نداشتند. اين نقص در تنوع محصولات تا حدودي تقاضاي بازار را به سمت AMD کشاند اما سهم بازار اينتل بزرگ‌تر از اين است که به‌راحتي بتوان آن را جابه‌جا کرد. در اين دوره AMD با چهارهسته‌اي‌هاي خانواده فنوم 2 تا حدي توانست رابطه کارآيي به قيمت را بهبود دهد اما در نهايت نمي‌توان جهش قابل توجهي را براي اين توليدکننده در نظر گرفت.

اما از اينجا به بعد محصولات اينتل کامل‌تر مي‌شود هر چند که بعيد به نظر مي‌رسد به زودي بتواند مدل‌هاي قديمي را از سطح بازار خارج کند با اين حال حداقل در سري متوسط و حرفه‌اي گزينه‌هاي بيشتري پيش رو است. اين شرکت خانواده لين‌فيلد را بر اساس همان مهندسي نيهالم و با اصلاحاتي در کل ساختار پلتفرم ايجاد کرد که روند تغييرات آن از اعضاي اوليه خانواده بلومفيلد تا اينجا قابل توجه است.

Lynnfield

اولين نکته در مورد پردازنده‌هاي خانواده لين‌فيلد اين است که اين مدل‌ها در هر دو گروه i7 و i5 حضور دارند و به راحتي از طريق نام خود قابل تشخيص هستند. در خانواده i5 پردازنده‌هايي که نام آن‌ها داراي شماره 7xx است مثل 750 عضو خانواده لينيلد هستند و در گروه  i7 نيز پردازنده‌هايي که نام آن‌ها داراي شماره 8xx است به اين دسته تعلق دارند بنابراين روي مادربوردهايي که داراي سوکت LGA1156 هستند مي‌توان از هر دو نوع پردازنده استفاده کرد با اين تفاوت که خانواده i5 نسبتا ارزان‌تر و داراي توان پردازشي پايين‌تري است ضمن اين‌که برخي قابليت‌ها مثل هايپرتريدينگ هم در i5 حذف شده است. اما اين به معني کاهش کارآيي يا توان پايين آن‌ها در مقايسه با ساير پردازنده‌هاي بازار نيست. اگر به نمودارها توجه کنيد خواهيد ديد که اين پردازنده‌ها در برخي موارد عملکرد يکساني با گروه i7 دارند و در محيط تست نيز که مادربورد و ساير قطعات يکسان انتخاب شده به خوبي مي‌توان نقاط اختلاف اين دو مدل را مشخص کرد. بنابراين بسياري از توانمندي‌هاي سيستم را مي‌توان با کمک يک مادربورد مناسب ارتقا داد و بهاي اضافي که براي پردازنده در نظر گرفته شده را براي مادربورد هزينه کرد.

فرکانس پردازنده در هر يک از دو مدل حاصلضرب فرکانس مبنا (BCLK) در ضريبي است که براي پردازنده مي‌توان استفاده کرد. فرکانس مبنا به‌طور پيش‌فرض روي 133 مگاهرتز قرار داده شده که در پردازنده Core i5 750 اين فرکانس در ضريب 20 ضرب مي‌شود و حاصل آن 66/2 گيگاهرتز خواهد بود و در پردازنده Core i7 860 اين ضريب روي 22 قرار گرفته که حاصل آن حدود 9/2 گيگاهرتز است. هر دو اين اعداد قابل تغيير هستند و براي اورکلاک مي‌توان آن‌ها را با اعداد بالاتر جايگزين کرد با اين تفاوت که اگر در فرکانس مبنا تغيير ايجاد کنيد نتيجه در ساير بخشها مثل بخش رم (کنترل‌کننده حافظه) و بخش غير هسته‌اي نيز موثر است اما تغيير در ضريب فرکانس فقط در همان قسمت اعمال مي‌شود. بخش کنترل‌کننده دروني رم به دليل نوع مهندسي نيهالم کاملا از بخش غير هسته‌اي مجزا است و اين باعث مي‌شود تا هر دو قسمت بتوانند به‌طور جداگانه و بدون تاثير بر عملکرد يکديگر در فرکانس‌هاي مجزا اجرا شوند و نکته مثبت آن در افزايش توان اورکلاک رم است که توسط ساير بخش‌ها محدود نمي‌شود. حافظه سطح سوم درون پردازنده يا کش L3 در بخشي به نام غيرهسته‌اي قرار گرفته و فرکانس آن با نام Uncore شناخته مي‌شود. هر دو بخش داراي ضرايب مخصوص به خود هستند. در پردازنده 750 فرکانس بخش غيرهسته‌اي حاصل ضرب فرکانس 133 مگاهرتز به عنوان فرکانس مبنا در ضريب 16 است که نتيجه آن 2133 مگاهرتز خواهد بود اما در پردازنده 860 فرکانس مبنا در ضريب 18 ضرب مي‌شود و حاصل آن 2400 مگاهرتز است.

در حالت پيش‌فرض هر دو پردازنده براي ضريب رم از عدد 10 استفاده مي‌کنند و به اين ترتيب فرکانس رم با در نظر گرفتن عدد 133 مگاهرتز براي فرکانس مبنا معادل با 1333 مگاهرتز است.

اينتل در سال 2007 براي پردازنده‌هاي خود از فناوري ساخت 65 نانومتري استفاده مي‌کرد و دو سال بعد از آن در سال 2009 رسما اين فناوري را به 45 نانومتر تغيير داد و اکنون تمام پردازنده‌هاي اينتل 45 نانومتري هستند ضمن اين‌که تا سال 2011 قرار است فناوري ساخت به 32 نانومتر برسد بنابراين از اين پس بايد براي مدل‌هاي 32 نانومتري که داراي مصرف انرژي و گرماي کم‌تري هستند منتظر ماند.  اين مدل‌ها مي‌توانند فرکانس‌هاي بالا را بهتر اجرا کنند.

نکته ديگر درمورد اين پردازنده‌ها اين است که آن‌ها داراي 4 هسته واقعي هستند. در مدل‌هاي Core2 پردازنده‌هاي 4 هسته‌اي از دو بخش دو هسته‌اي تشکيل شده بودند که از طريق يک رابط به هم متصل مي‌شدند ولي در اين پردازنده‌ها هر چهار هسته در يک ساختار قرار گرفته‌اند و شکل واقعي دارند.

سطح پردازنده‌‌هاي خانواده لين‌فيلد 296 ميلي‌متر مربع است و در اين سطح 774 ميليون ترانزيستور قرار گرفته در حالي‌که در خانواده گران‌قيمت بلومفيلد سطح هسته‌ها 263 ميلي‌متر بود و از 731 ميليون ترانزيستور استفاده مي‌کردند. به اين ترتيب مي‌توان نتيجه گرفت که تعداد ترانزيستورها در لين‌فيلد افزايش پيدا کرده و به دنبال آن سطح هسته‌ها نيز بيشتر شده است. در ساختار پردازنده بيشترين سطح به هسته‌ها اختصاص داده شده و در کنار آن‌ها مي‌توان بخش‌هايي مثل کنترل‌کننده حافظه را ديد اما يکي ديگر از بخش‌هاي اضافه شده در لين‌فيلد قسمت PCIe است که ارتباط با بخش گرافيکي را برقرار مي‌کند اگر به تعداد ترانزيستورها در مقايسه با بلومفيلد دقت کنيد متوجه دليل افزايش تعداد ترانزيستورها خواهيد شد. در لين‌فيلد 43 ميليون ترانزيستور بيشتر به همين بخش PCIe اختصاص پيدا کرده و در نتيجه افزايش مساحت پردازنده‌هاي جديد نيز به همين دليل است. در اين نسل علاوه برکنترل حافظه، کنترل بخش‌هايي مثل PCIe هم به پردازنده سپرده شده و در نتيجه وظايف اصلي که قبل در پل شمالي اجرا مي‌شد اکنون در پردازنده انجام مي‌شود و ديگر نيازي به پل شمالي روي مادربورد نيست.

اين ساختار از قطعات مختلفي تشکيل شده که همگي در ارتباط با هم هستند و در عين حال وظايف مستقلي دارند. اين خصوصيت به نوع مهندسي نيهالم مربوط مي‌شود که براي اولين بار اينتل ترجيح داد تا از ساختار ماژولار استفاده کند و از اين به بعد مي‌تواند هر قسمت را در قالب يک ماژول درون پردازنده قرار دهد و يا آن را حذف کند. اين شکل ساختار باعث تنوع زيادي خواهد شد و امکان ساخت پردازنده‌هاي سفارشي شده را فراهم مي‌کند و مهندسان اينتل هم نشان دادند که ظرفيت استفاده از اين ساختار را ندارند! در طول يکسال گذشته 4 مدل مختلف پردازنده وارد بازار شده و به زودي هم نسل جديد براي مادربوردهايي که داراي چيپ H55 و H57 هستند به اين تعداد اضافه مي‌شود و به‌طور متوسط هر سه ماه يک بار يک مدل جديد ارايه شده است.

IMC: کنترلر حافظه مجتمع در پردازنده‌هاي جديد اينتل يکي از ماژول‌هايي است که به سي‌پي‌يو اضافه شده و وظيفه آن ارتباط مستقيم با رم‌ها است. بنابراين ديگر مانند گذشته داده‌ها از طريق تراشه پل شمالي هدايت نمي‌شوند و مستقيما بين رم و سي‌پي‌يو در جريان هستند. يکي از مهم‌ترين مزاياي اين روش کاهش زمان تاخير است ضمن اين‌که پهناي باند بيشتري را در اختيار رم قرار مي‌دهد. در پردازنده‌هاي خانواده بلومفيلد اين ارتباط به شکل سه کانال فراهم شد و سه ماژول يا ضريبي از اين تعداد مي‌توانستند با پردازنده مرتبط باشند در حالي‌که در لين‌فيلد اين شيوه به استانداردهاي رايج دو کانال بازگشت و اغلب مادربوردهاي مجهز به تراشه P55 از اين روش پشتيباني مي‌کنند با اين حال برخي مادربوردها که تعداد آن‌ها بسيار اندک است از روش ديگري براي افزايش ظرفيت قابل پشتيباني توسط مادربورد کمک گرفته‌اند به عنوان مثال در همين مادربورد P55a-UD6ا 6 شکاف براي نصب ماژول رم ديده مي‌شود. اين‌کار از طريق تقسيم يکي از کانال‌ها بين دو ماژول رخ مي‌دهد و نتيجه آن افزايش ظرفيت تا 24 گيگابايت است. نتيجه ارتباط مستقيم رم با پردازنده در نخستين گام‌ها اين بود که فرکانس حافظه از حالت پيش‌فرض 1066 مگاهرتز به 1333 مگاهرتز افزايش پيدا کرد و اين ماژول‌ها مي توانند از مسيري با سرعت 2/21 گيگابايت در ثانيه استفاده کنند که اين مقدار براي مادربوردهاي چيپ X58 حدود 6/25 گيگابايت بر ثانيه بود.

Hyper-Threading  HT): با کمک فناوري هايپرتريدينگ پردازنده‌هاي سري Core i7 8xx مي‌توانند 8 هسته منطقي را براي سيستم‌عامل فراهم کنند درحالي‌که در شرايط عادي اين پردازنده‌ها داراي 4 هسته فيزيکي هستند. اين مساله باعث مي‌شود تا دستورات بيشتري قابل اجرا باشند و توان نهايي پردازنده را تا 20 درصد افزايش مي‌دهد در نتايج تست‌ها نيز اين افزايش توان مشخص شده است.

براي پردازنده‌هاي Core i5 7xx فناوري هايپرتريدينگ ارايه نمي‌شود ولي سري 8 مدل‌هاي i7 اين قابليت را دارند. براي درک بهتر اين ويژگي مي‌توانيد نحوه اجرا نرم‌افزارها را در نظر بگيريد. هر نرم‌افزار و به عبارت کلي‌تر سيستم‌عامل براي اجرا به مجموعه‌اي از وظايف نياز دارد و اين وظايف را بر اساس هسته‌هاي پردازنده تقسيم مي‌کند. بنابراين هر يک از هسته‌ها مي‌تواند تعدادي دستور مشخص را اجرا کند. با کمک ويژگي هايپرتريدينگ اين وظايف به تعداد بيشتري از هسته‌هاي منطقي اختصاص پيدا مي‌کند و با سرعت بيشتري اجرا مي‌شود.

منبع: عصر ارتباط