Haswell (hardware)

Acest articol sau secțiune conține informații despre o tehnologie în curs de dezvoltare. Conținutul s-ar putea schimba dramatic pe măsură ce vor fi disponibile mai multe informații. Vă rugăm să nu adăugați speculații la zvon.

Haswell este numele de cod al XI - lea generație x86 arhitectura dezvoltată de Intel pentru sale de microprocesoare , și distribuite din iunie 3, anul 2013 ^{[1] [2] [3]} , reușind 22 nm Ivy Podul evoluția generație a 10 Sandy Bridge arhitectura.

Ivy Podul a fost introdus în iunie 2012 și a fost folosit de Intel pentru a ajusta noul proces de fabricație, ^[4] într - o abordare care Intel a utilizat cu succes din 2006 .

La fel ca ceea ce sa întâmplat pentru arhitectura generație nouă , care a ajuns pe piață la sfârșitul anului 2008 , cunoscut sub numele de Nehalem , arhitectura Haswell a fost dezvoltat la centrul Intel situat în Hillsboro , Oregon , în Statele Unite , spre deosebire de ceea ce sa întâmplat pentru a opta și arhitecturi zecea generație, respectiv Core și Sandy Bridge , dezvoltat la centrul Intel situat în Haifa , Israel . ^[5]

Obiectivul principal: eficiență maximă

Pornind de la Sandy Bridge arhitectura, Intel a început să evidenția într - un mod din ce în ce semnificativ modul în care soluțiile sale se vor concentra tot mai mult pe creșterea eficienței globale a întregii platforme, mai degrabă decât creșterea pură în performanță și putere de procesare.. Aceasta este o nouă abordare a design - arhitecturi sale de către compania, care subliniază că dispozitivele moderne au acum mai mult decât suficientă energie pentru a satisface cele mai multe dintre nevoile utilizatorului mediu și că obiectivul devine din ce în izolare. A consumului cu aceeași performanță , un aspect care a luat o dată cu siguranță un scaun din spate, dacă nu ignorate. ^[6]

Cu Haswell, de fapt, scopul principal a declarat Intel a fost maximizarea eficienței, mai degrabă decât de performanță doar creșterea. Proiectul a fost creat special pentru cele mai bune combina performanțele realizate cu generațiile anterioare de procesoare, cu avantajele oferite de procesul de producție de 22 nm, adică prezența tranzistoare 3D , care au fost introduse cu anterioare Ivy Bridge , în combinație cu cel nou. proces de producție; ele conțin nu una , ci trei porți . În mod tradițional tranzistori ar avea un design strict plane, cu porțile să se poziționeze plat peste substrat. Cu un design tri-gate o singură poartă este plasată deasupra a două porți verticale care permit de trei ori suprafața pentru mișcarea electronilor.

Din acest motiv, în toate ocaziile în care Intel a avut posibilitatea de a scoate în evidență calitățile noii arhitecturi, comparația cu trecutul a fost întotdeauna făcută în ceea ce privește consumul total și puterea de sectorul grafic, mai degrabă decât pe puterea procesorului așa cum sa întâmplat. anterior. ^[6]

Caracteristici tehnice

După cum sa menționat deja în introducere, pentru a face CPU - urile bazate pe Haswell, procesul de 22 nm de producție este utilizat care a fost introdusă în 2012 , datorită evoluției arhitecturii anterioare Sandy Bridge (care a fost în loc de 32 nm ), cunoscut cu ajutorul cu nume de cod pentru Ivy Bridge. ^{[4] [7]}

Procesoare bazate pe această arhitectură sunt disponibile cu un număr diferit de nuclee . Inițial, se părea că au de gând să meargă până la 8 în sectorul desktop și până la 16 în sectorul de server, dar faptele au dovedit o realitate mai conservatoare, limitându-se la 6 nuclee în sectorul de desktop high-end. Anunțul inițial de 8 nuclee din sectorul desktop -a sugerat că procesoare low-end ar merge de la 2 la 4 miezuri anterioare miezuri ^[8] , dar apoi această ipoteză a fost infirmată.

În orice caz, Haswell bazate pe nuclee ale procesorului continuă să aibă un 14 etape de conducte (o caracteristică pe care Intel a introdus cu primele M Pentium Banias în sectorul de telefonie mobilă, și apoi , de asemenea , în toate celelalte sectoare ale pieței începând de la " Core " arhitectura în 2006 ); mid-range socket este noul LGA 1150 pentru sisteme desktop ^[9] și rPGA947 și BGA1364 pentru dispozitive mobile ^[10] , în timp ce suportul complet pentru 3.0 PCI Express standardul ^[9] a fost integrat, din care până la trei controlere ^{[11 ]} în unele modele.

Primul prototip de lucru al unui Haswell CPU a fost demonstrat de Intel în cadrul Intel Developer Forum (IDF) în septembrie 2011 de ^[12] , în timp ce demonstrații suplimentare și detalii cu privire la arhitectura au fost prezentate în anul următor, în timpul IDF în septembrie 2012. .

În luna aprilie 2012, acesta a fost anunțat că , deși spațiul de lucru și versiunile mobile ale Haswell ar oferi suport pentru DDR3 RAM , cele mai high-end versiuni ale industriei de server , care va fi prezentat la sfârșitul anului 2014 , cunoscut sub numele de Haswell-EX, se va integra suport. Până la noul DDR4 , care se va potrivi cu 16-core CPU ^{[13] [14]} .

Un an mai târziu, în aprilie anul 2013 , Intel a anunțat că versiunile high-end ale industriei desktop, cunoscut sub numele de Haswell-E și pe baza LGA 2011 priza, va oferi , de asemenea , suport pentru memorie DDR4, începând cu introducerea acestei tehnologii precum . în sectorul care oferă cel mai mare număr de vânzări. Sosirea pe piață a acestor soluții este programată pentru sfârșitul anului 2014 și va fi poarta de acces la DDR4 în sectorul de desktop. Aceste amintiri, mai târziu, va fi , de asemenea , adoptate pentru segmentele de piață mai mici, incepand, cu toate acestea, cu arhitectura care va reuși Haswell, la sfârșitul anului 2015 . ^[15]

În plus, pe partea din față a noilor caracteristici, putem raporta , de asemenea , introducerea de sprijin direct în hardware - ul pentru memorie tranzacțional ^[16] datorită noului tranzacțională de sincronizare Extensions (TSX) instrucțiuni. ^[17]

Proiect cache nou

În ceea ce privește memoria cache , se bazează pe un proiect complet inovator; Inițial sa vorbit de posibilitatea de a avea o kB L1 128 și un MB L2 1 pentru fiecare nucleu, dar informații mai târziu a confirmat în schimb că există un tradițional de 64 kB L1 (32 kB pentru date și 32 kB pentru instrucțiuni) cu 4- mod asociativitatea, o 256 kB L2 pentru fiecare nucleu, ^[18] întotdeauna cu asociativitate 4 căi, și un L3 (până la 16 MB la unele modele) partajată între toate miezuri cu 8 căi asociativitatea (dar posibilitatea de a introduce până la 32 MB cache L3) ^{[19] [20]} nu este exclusă în versiunile de server.

Un control mai bun al frecvențelor de funcționare

Alte caracteristici incluse în noua arhitectură se referă la o abordare revolutionara a bacurilor procesorului de consum, până la jumătate , comparativ cu cele care se pot obține prin procesoarele bazate pe Sandy Bridge ^[21] , în special în cazul unui sistem inactiv ( de stat „inactiv“ ). Mai mult decât atât, continuând pe calea luate cu soluțiile anterioare Ivy Bridge, noua arhitectură Haswell include , de asemenea , unele revizuiri specifice pentru a simplifica overclocking procesului.

Trebuie subliniat faptul că , în arhitecturi anterioare, Nehalem și Sandy Bridge, ceasul componentelor întregului sistem a fost corelat cu „Ceas de bază“ , a CPU, o caracteristică care sever limitată capacitățile de overclocking procesoare cu un multiplicator blocat, ca o creștere a ceasului de bază a implicat , de asemenea , o creștere a frecvenței PCI Express BUS și i / o periferice. Cu Ivy Bridge a devenit posibil pentru a crește frecvența procesorului și a memoriei RAM independent de restul sistemului de autobuze .

Cu Haswell există o îmbunătățire suplimentară în ceea ce privește flexibilitatea de configurare, capacitatea de a gestiona independent frecvența miezului, memoria RAM -ului , GPU compartiment și toate celelalte autobuze ale diferitelor periferice din BIOS ^{[22] [23] [24 ]} . Unele dintre aceste caracteristici au fost de asemenea prezenți pentru unele modele bazate pe arhitectura anterioară, dar numai pe unele, în special cele bazate pe 2011 LGA socket, cunoscut sub numele de Sandy Bridge-E (de exemplu Core i7 3960X, Core i7 3930K și Core modele i7 3820).

Mai exact, cu Haswell este posibil să varieze așa numitul grosieră Ratio Multiplicator care este folosit pentru a controla relația dintre Ceas de bază a procesorului și frecvența de funcționare a controlerului de memorie RAM, independent de cel utilizat pentru domeniile CPU care administrează i / O și PCI Express BUS ^[24] .

In procesoarele anterioare identificate prin numele de cod Sandy Bridge-E, ceasul de bază a fost stabilită la 100 MHz , dar ar putea fi ridicat la 125 MHz sau 166 MHz , folosind două „separatoare“ speciale. Această caracteristică vă permite să aibă un control mai mare asupra frecvențelor de funcționare în comparație cu ceea ce este posibil cu celelalte procesoare, bazate pe aceeași arhitectură de bază (Sandy Bridge), dar a făcut pentru LGA 1155 priza. În special, acestea au fost cele identificate prin seria „K“, care a avut multiplicatorul deblocat; aceasta este o caracteristică utilă pentru stimularea ceasul procesorului, dar oferind un control mai puțin granuloasă a frecvențelor de operare ^[24] .

Pentru această flexibilitate, extins la întreaga gamă de procesoare, se adaugă cu Haswell o stabilitate mai mare a energiei furnizate pentru funcționarea procesorului (la rândul său , facilitând overclocking), deoarece circuitul responsabil de acest regulament (așa-numitul " Voltage Regulator Module „) a fost integrat direct în CPU ^{[23] [24] [25]} .

Consumul total chiar mai mici

Îmbunătățirile arhitecturii, combinate cu un control mai mare a frecvențelor de funcționare, au permis crearea unor versiuni cu un consum maxim de numai 15 W, adecvat pentru utilizarea în Ultrabook sisteme ^{[26] [27]} și high-end tablete . Acest nivel de consum include nu numai componenta CPU în sine, dar , de asemenea , componenta referitoare la chipset - ul (sau Platforma controler Hub , PCH) deoarece pentru aceste modele particulare avute în vedere este integrarea tuturor componentelor într - un singur cip ^[27] . În special, acestea sunt soluții Dual Core combinate cu diferite modele ale sectorului grafic ^[27] .

Cu toate acestea, o versiune cu un consum scăzut ar trebui , de asemenea , ajunge, egal cu numai 10 W. ^[28] Aceasta este o valoare extrem de mică în comparație cu 17 W a soluțiilor bazate pe arhitectura anterioară (Ivy Bridge) și Atom procesoare la 45 nm , bazat pe Moorestown arhitectura care consumă 8,5 W , dar au performanțe semnificativ mai mici. ^[28]

Pentru sectoarele pieței rămase, 37 W (dual core), 47 W (quad core) și 57 W (versiunile "extreme" potrivite ca desktop de înlocuire cu un cache L4 montat pe un alt procesor die ) sunt disponibile pentru versiunile mobile ^[26] și 35, 45, 65 și 95 W pentru versiunile desktop ^{[9] [26]} . În acest caz, cu toate acestea, procesorul nu integrează hub - ul controler de platformă (PCH), ca versiunile menționate mai sus pentru Ultrabook sisteme fac; este în schimb un cip dedicat pe placa de baza, cum ar fi arhitecturi anterioare, cum ar fi Podul Ivy ^[27] .

Aceste rezultate sunt , de asemenea , rezultatul unui nou „puterii de stat“, sau un nou mod de consum redus în care CPU este capabil să se poziționeze, și care este numit cu numele de „S0ix“. Intel declară că acest mod poate fi numit „Active Idle“ și devine, de fapt, implicit și modul de primar, în care procesorul este de a opera; numai în rarele momente când este necesară o putere de procesare maximă, nu cel mai mult procesor la o stare mai mare într-un timp extrem de scurt. Comutare dinamică între state este acum o trăsătură comună pentru procesoare Intel , chiar și în generațiile anterioare, dar cu Haswell acest concept a fost luată la cel mai înalt nivel, deoarece dezvoltatorii au lucrat în mod activ pentru a permite cea mai rapidă comutarea între state. Posibil. Potrivit companiei, acest lucru permite un consum în ralanti (prin urmare , atunci când procesorul este în repaus), de până la 20 de ori mai mici decât ceea ce este posibil cu Sandy Bridge, astfel cum acesta din urmă a rămas în state mai mari de consum de ori mai mult . Lung, din cauza viteza redusă de trecere între ele. ^[6]

La Intel Developer Forum în septembrie 2012 , Intel a arătat pentru prima dată , o comparație între eficiența noii arhitecturi și a celui vechi, arătând Unigine Heaven de referință . În cazul în care procesorul Ivy Bridge pe bază de consumat 17 W, un model Haswell pe bază de consumat numai 7,8 W și pe deasupra, oferind o mai mare fluiditate semnificativ. ^[29]

Instrucțiuni noi ( AVX2 )

Există alte 2 unități de calcul nepublicate; este format în primul rând în posibilitatea de a integra în procesoare , de asemenea , un co-procesor vector care se ocupă cu prelucrarea acestui tip special de calcule, în timp ce un nou set de instrucțiuni face debutul (ca într - adevăr , Intel a făcut întotdeauna , de asemenea , în arhitecturi de mai sus) , numit inițial FMA (Fused înmulţire-Add), dar care , atunci când este complet operațional a luat numele de AVX2 , ^[6] , care permite efectuarea simultană multiplicarea și o operație plus printr - o singură instrucțiune ^[30] . În special, există noul IMC (Bit Manipulation) instrucțiunile și TSX ( tranzacțional Sincronizare extensie ). ^[11]

Noul set de instrucțiuni AVX2 vă permite dublarea vitezei de calcule în virgulă mobilă în precizie simplă și dublă față de ceea ce este posibil cu AVXs anterioare introduse cu Sandy Bridge; pentru fiecare ciclu de ceas, acum este posibil de a efectua 32 de operațiuni în unică precizie și 16 în dublă precizie. ^[6]

Compartimentul grafic integrat

Haswell permite, cel puțin pe hârtie, pentru a combina nucleele x86 și compartimentele grafice într-un mod chiar mai modular, cu propuneri mai tradiționale (4 sau mai multe x86 miezuri + 1 GPU) sau mai inovatoare (doar 2 x 86 nuclee, dar 3 unități de procesare grafică) ^[23] . Acest suport pentru oferte de fond DirectX 11.1 , OpenGL 4 ^[31] și OpenCL 1.2 ^{[9] [32]} biblioteci.

Acesta este flancat de suport nativ pentru Thunderbolt tehnologie de comunicare ^[33] , și până la 3 display - uri conectate simultan ^[9] , schimbul de orice cache - L4 cu nuclee CPU ^{[11] [34]} .

Există mai multe versiuni ale acestui GPU ^{[11] [35]} , a prezentat inițial cu următoarele nume de cod:

• GT1 - versiune mai puțin puternic , combinat cu doar versiunile Dual Core (planificat inițial , dar apoi retrase din circuitul agricol dat putere foarte redusă ^[36] )
• GT2 - versiunea destinată sectorului doar pentru desktop
• GT3 - versiunea destinată sectorului mobil high-end

În mai 2013, Intel a declarat că aceste nume au fost utilizate pe plan intern în timpul fazei de dezvoltare, și că GPU - uri vor merge în schimb în vânzare sub următoarele denumiri comerciale: ^{[2] [3]}

• Grafică Intel HD (fostă GT1)
• Grafica Intel HD 4600/4400/4200 (fostă GT2)
• Grafică Intel HD 5000 (fostă GT3 pentru procesoare cu 15 Consum W)
• Grafică Intel Iris 5100 (fostă GT3 pentru 28W procesoare)
• Intel Iris Pro grafică 5200 (fostă GT3e)

Denumirea comercială „ HD Graphics “ , a fost introdus de Intel în 2010 , datorită Clarkdale și Arrandale miezuri ^[3] , și , ulterior , folosite pentru a indica toate variantele de compartimente grafice integrate în generațiile ulterioare de arhitecturi de microprocesoare lor. Cele mai recente în ordine cronologică sunt reprezentate de „ HD 2500 “ și „ HD 4000 “ compartimente integrate în arhitectura anterioară Ivy Bridge. ^[2] Cu Haswell, în special pentru versiunile high-end, Intel a prezentat noua denumire comercială Intel Iris , care apoi a aderat la precedenta „HD Graphics“. ^{[2] [3]}

Principala diferență între sectorul GT3 și GT3e este utilizarea eDRAM memoriei ^[2] într - o cantitate egală cu 128 MB montat direct pe pachetul procesorului. Cu toate acestea, diferențele dintre modelele rămase în sectorul grafic sunt mai puțin marcate: între 5100 și 5000 diferențele sunt în mod exclusiv din cauza frecventa de operare diferite,

În medie, creșterea performanțelor sectorului graficii este egal cu dublă față de cea oferită de generația anterioară Ivy Bridge, devenind astfel comparabil cu ceea ce este posibil , folosind plăci video discrete în gama de prețuri între 50 și 70 de dolari , aceasta datorită dublarea unităților de execuție , comparativ cu cel mai puternic dintre compartimentele grafice integrate în arhitectura anterioară Ivy Bridge. ^{[6] [37]} Modelul GT1 era de așteptat să aibă 10 Unități de execuție (UE), în timp ce GT2 are 20 UE și 40 UE GT3. ^[3]

O astfel de creștere a performanței, a devenit acum necesară pentru a oferi o performanță utilă nu numai pentru munca de birou simplu, dar, de asemenea, ocazional, pentru a rula unele jocuri video mid-range; în plus, se concentreze Intel pe sistemele Ultrabook necesar un angajament puternic în această direcție, având în vedere că, datorită dimensiunii lor foarte mici, aceste soluții sunt, în general, în imposibilitatea de a găzdui o placă video discret de putere mai mare. ^[6]

În plus față de demonstrația menționată mai sus a eficienței ridicate a noilor soluții, care au avut loc în septembrie 2012 , Intel a arătat în același timp un alt demo în care a prezentat un procesor Haswell pe bază capabil de a rula The Elder Scrolls V: Skyrim la full HD rezoluție ( 1920 × 1080 pixeli) și setări maxime de calitate, cu doar GPU integrat. ^[37]

chipset - uri acceptate

Procesoare desktop bazate pe arhitectura Haswell sunt asociate cu punctul Linx ^[9] chipset - ul , care oferă nativ suport pentru ambele SATA 3 și USB 3.0 ^[9] .

Intel „Procesul de fabricație / Arhitectură“ Considerații de împerechere

De la introducerea Core arhitectura, post - NetBurst și la mijlocul anului 2006 , Intel a declarat intenția de a inaugura o nouă arhitectură la fiecare doi ani, astfel încât să poată ține pasul cu celebra Legea lui Moore . Pentru a crește performanța unui procesor păstrând în același timp, de asemenea, consumul de energie sub control, este necesar nu numai pentru a optimiza arhitectura sa, dar, de asemenea, pentru a crea noi dispozitive cu procese de producție din ce în ce rafinate.

Pentru a limita inovațiile tehnologice neprevăzute necesare pentru reînnoirea generațiilor de procesoare, pornind de la începutul anului 2006 Intel a început să urmeze o strategie numită „ Tick-Tock “: în primul rând o nouă tehnologie de producție este introdusă pe baza unei arhitecturi deja testate ( faza Tick) și mai târziu, atunci când această tehnologie este în măsură să ofere mari randamente , este adoptată pentru a produce o nouă arhitectură (faza Tock).

Primii exponenți ai acestei noi filozofii de design au fost Pentium D Presler procesoare (care au avut practic aceeași arhitectură ca și anterior Smithfields ) cu care 65 nm producție proces a fost introdus (faza Tick). După testarea noii tehnologii de construcție cu aceste procesoare, Intel a trecut la noua Core arhitectura Core 2 Duo , produs întotdeauna la 65 nm (faza Tock).

În mod similar, între sfârșitul anului 2007 și începutul anului 2008 , Intel a introdus Penryn și procesoarele Wolfdale care au fost , în esență , mor- se contractă din Core 2 Duo, la 45nm (faza Tick). La sfârșitul anului 2008 , când acest proces de producție a fost , de asemenea , la un scop, Nehalem arhitectura (faza Tock) a sosit. Ei Westmere Evoluția a fost realizată la 32 nm , începând din primele luni ale anului 2010 (faza Tick), în scopul de a testa această tehnologie , precum și în vedere ulterior Sandy Bridge arhitectura, lansat în 2011 (faza Tock). Intenția foarte ambițioasă a declarat Intel a fost de a îmbunătăți raportul de performanță / watt cu 300% până la sfârșitul deceniului.

Urmând același principiu, Sandy Bridge a fost urmat apoi de matriță termale la 22 nm Ivy Bridge în 2012 (faza Tick), care , prin urmare , a păstrat aceeași arhitectură , dar a introdus un nou proces de fabricație. Noua arhitectură Haswell (faza Tock) va ajunge , de asemenea , în 2013 , a cărui die-shrink la 14 nm va lua numele de Broadwell (faza Tick); acesta din urmă va fi urmat în următorii ani de către Skylake arhitectura (faza Tock) și sa gheață Lacul re-scalarea (faza Tick).

Intel intenționează această metodă de dezvoltare pentru a minimiza riscurile inerente adoptării unei noi tehnologii de producție cu o arhitectură complet nouă, permițând proiectanților să se concentreze, în fiecare an, pe rezolvarea unei singure clase de probleme.

Același subiect în detaliu: Intel-Tock Tick .

Alte arhitecturi paralele în dezvoltare

Arhitectura x86 nu este singura fiind dezvoltată în laboratoarele producătorului SUA. În plus față de acum celebrul IA-64 a Itanium 2 , care a fost întâmplă de peste un deceniu acum, și ar trebui să ajungă cel puțin până în 2013 , la sfârșitul anului 2006 Intel a prezentat , de asemenea, Terascale proiectului: a fost un studiu, care nu a fost de a avea implicații comerciale. directe, dar care a servit producătorul pentru a optimiza scalabilitatea lor procesoare ca numărul de nuclee crește . La momentul prezentării Terascale a fost un procesor elementar 80-core, care a depășit 1 TFlops de putere de procesare. În același timp, un procesor 24-core pentru GPGPU de prelucrare, numit Larrabee , era de așteptat pe piață pentru anul 2009, un proiect amânat pe termen nelimitat din cauza dificultăților tehnice de punere în aplicare și înlocuit cu Knights Ferry a anunțat pentru prima dată în noiembrie anul 2010 .

Succesorul

Se cunosc puține despre proiectele care vor reuși Haswell. Continuând Tick-Tock abordarea (descrisă mai sus) pentru inovația de procesoare Intel, introdus în 2006 , cu arhitectura „Core“ , și care apoi a continuat cu arhitectura Nehalem , în 2008 , cu Sandy Bridge în 2010 și apoi cu Haswell - se în anul 2013 este de așteptat ca evoluția viitoare va fi dezvoltat pe 14 nm de producție proces , care va fi dezvoltat prin ultimele evoluții Haswell , care va lua numele de Broadwell (cunoscut anterior ca Rockwell ); această arhitectură generația a 12 - a fost numit Skylake și este de așteptat să atingă piață 2015 . ^{[38] [39]}

Harta rutieră

Notă

Intel Haswell: i7 4770K in test! Intel Core i7-4770K: le CPU Haswell al debutto

Voci correlate

• Elenco dei processori Intel
• Sandy Bridge
• Ivy Bridge
• Broadwell (hardware)
• Skylake

Portale Informatica : accedi alle voci di Wikipedia che trattano di informatica