Процессоры Intel

Процессоры Intel

Контрольная работа

Процессоры Intel

Содержание

Введение

1. Intel Core i7

. Intel Core i3

3. Intel Core i5

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В данное время существует много разных процессоров от компании INTEL, первый процессор, реализованный в одной схеме, был выпущен 15 ноября 1971 года. Им был процессор 4004 с тактовой частотой 715кГц.

Каждой категории продукции Intel была присвоена своя цифра.

Первыми изделиями Intel стали микросхемы памяти (PMOS-чипы), которым была присвоена нумерация 1xxx. В серии 2xxx разрабатывались микросхемы NMOS. Биполярные микросхемы были отнесены к серии 3xxx. 4-разрядные микропроцессоры получили обозначение 4xxx. Микросхемы CMOS получили обозначение 5xxx, память на магнитных доменах - 7xxx, 8-ми и более разрядные микропроцессоры и микроконтроллеры принадлежали к серии 8xxx. Серии 6xxx и 9xxx не использовались.

Вторая цифра обозначала тип продукции: 0 - процессоры, 1- микросхемы RAM, 2 - контроллеры, 3 - микросхемы ROM, 4 - сдвиговые регистры, 5 - микросхемы ELPD, 6 - микросхемы PROM, 7 - микросхемы EPROM, 8 - чипы наблюдения и схемы синхронизации в генераторах импульсов, 9 - чипы для телекоммуникаций.

Третья и четвёртая цифры соответствовали порядковому номеру изделия.

Для таких процессоров как 8086/88, 186/188, 286, 386, 486 были выпущены сопроцессоры для операций с плавающей точкой, как правило, последняя цифра у таких сопроцессоров была 7(8087, 187, 287, 387, 487).

1. Intel Core i7

6 ноября 2008 года корпорация Intel официально представила Core i7 - первые процессоры архитектуры Nehalem. Новая линейка CPU принимает эстафету у суперуспешной разработки Intel Core. Оба поколения процессоров будут продаваться параллельно, вплоть до анонса двухъядерников Havendale, использующих микроархитектуру Intel Nehalem и разъем LGA1160.

Со времен исторического релиза микроархитектуры Core 2 прошло более двух лет. За этот длительный, по меркам IT-индустрии, срок борьба Intel логотип которой представлен на рисунке 1 и AMD на рынке мощных настольных процессоров фактически свелась на «нет». Запоздалый выход продуктов AMD Barcelona, их посредственная производительность и высокое тепловыделение решили исход локального сражения в пользу конкурентов.

Рисунок 1.Логотип Intel Core i7

Выпуск четырехъядерников Core i7 должен закрепить подавляющее преимущество Intel в секторе наиболее производительных решений. Кроме того, с анонсом Core i7 возвращается основательно подзабытая технология Hyper-Threading, обеспечивающая многопоточную обработку данных в пределах одного физического ядра. Этот факт должен побудить разработчиков ПО к дальнейшей оптимизации софта для процессоров с числом ядер больше двух.

Выход Nehalem полностью согласуется с фирменной концепцией Intel: появление новой архитектуры один раз в два года. Так, эра Intel Core 2 началась в июле 2006-го с выпуском процессоров Conroe. Далее последовал переход на 45-нм технологическую норму (семейство Penryn). И вот, с сегодняшнего дня, мы имеем дело с Core i7 - представителями архитектуры Nehalem на ядре Bloomfield. Развитие процессоров показано на рисунке 2.

Рисунок 2.Эволюция процессоров Intel

В течение последующих 2-2,5 лет Intel примет на вооружение 32-нанометровый техпроцесс, связанный с приходом Westmere и Sandy Bridge. Впрочем, не будем забегать далеко вперед, а рассмотрим в мельчайших подробностях самые, что ни на есть свежие новинки процессорного рынка.

Архитектура. Согласно официальным сведениям первые процессоры Nehalem обладают, по крайней мере, 731 млн. транзисторов, что на 10,7% меньше, чем у «квадов» Penryn Yorkfield. В то же время, площадь кристалла Core i7 увеличена с 214 до 263 мм².На рисунке 3 схематично показано строение процессора Intel Core i7.

Рисунок 3.Архитектурное строение Core i7

Процессоры Bloomfield имеют нативный четырехъядерный дизайн, тогда как структура их предшественников - Core 2 Quad - представляла собой мультичиповый модуль из пары Core 2 Duo. К числу основных элементов кристалла Core i7 принадлежат четыре физических ядра, разделяемый кэш третьего уровня, встроенный контроллер памяти DDR3 и шина QuickPath Interconnect (QPI).

Каждое из четырех ядер Bloomfield, в свою очередь, распределяется на меньшие блоки, один из них изображен на рисунке 4.

Рисунок 4.Устройство каждого ядра

Ширина конвейера Core i7 сохранена на уровне 4-х инструкций за такт; при этом значительно расширены буферы резервирования, загрузки, хранения и внеочередного выполнения операций. Эти изменения помогают оптимизировать энергопотребление CPU и более эффективно распараллеливать вычисления.

В отличие от процессоров прошлых поколений, микроархитектура Nehalem предполагает трехуровневую организацию ячеек кэш-памяти. Кэши L1 и L2 выделены индивидуально для каждого ядра, а вот кэш третьего уровня является общим для всех ядер,схематичное изображение на рисунке 5.

Рисунок 5.Организация кэш-памяти

Кэш первого уровня, как и у Penryn, составляет 64 КБ: по 32 килобайта для инструкций и данных. Его задержка увеличена с 3 до 4 тактов, что позволяет Bloomfield достичь высоких результирующих частот, жертвуя при этом всего 2-3% производительности. Уровнем выше размещено небольшое (256 КБ) количество унифицированного L2 кэша, суммарный объем которого в 12 (!) раз меньше, чем у топовых представителей Core 2 Extreme. Это позволило разработчикам уменьшить время выполнения одной операции с 15 до 11 тактов и обеспечить должную масштабируемость вычислений.

Основная ставка в Core i7 сделана на кэш-память третьего уровня объемом 8 МБ, который является инклюзивным: он содержит все записи из L1 и L2, таким образом, снижая трафик запросов. Восьмимегабайтный буфер способен хранить большое число, часто используемых ядрами, инструкций. Чем выше загрузка кэша третьего уровня, тем эффективнее проявляет себя Core i7 в мультипоточных приложениях.

С приходом процессоров архитектуры Nehalem возвращается фирменная технология Intel Hyper-Threading (HT), также известная как Simultaneous Multithreading (SMT, технология «одновременной мультипоточности»). Принцип ее работы заключается в распределении операций с данными между двумя виртуальными потоками одного физического ядра, схематически изображено на рисунке 6. В частности, четырехъядерные модели Core i7 будут функционировать в 8 потоков.

Рисунок 6.Механизм работы технологии Hyper-Threading

Hyper-Threading позволяет эффективно обрабатывать разнотипные данные в пределах одного ядра. В то же время, интенсивные вычисления схожей природы увеличивают нагрузку на буфер изменения порядка команд (reorder buffer) вследствие соперничества операционных блоков за первоочередной доступ к кэшу. В подобных условиях активация HT приносит мало пользы, а в некоторых игровых приложениях даже приводит к снижению производительности. Впрочем, основная масса программ положительно реагирует на многопотоковый алгоритм вычислений. Учитывая невысокую себестоимость внедрения Hyper-Threading и приобретенный инженерами Intel опыт, нет повода сомневаться в целесообразности нововведения.

В первых процессорах Nehalem нашел применение обновленный до версии 4.2 набор инструкций SSE( Streaming SIMD Extensions, потоковое SIMD-расширение процессора). Он включает в себя весь перечень потоковых SIMD-расширений(Single Instruction, Multiple Data, Одна инструкция - множество данных) v.4.1 плюс семь новых инструкций, которые представлены на рисунке 7.

Рисунок 7.Возможности SSE 4.2

Благодаря SSE 4.2, процессоры Core i7 быстрее обрабатывают XML-код и введенный, с целью распознавания, рукописный текст. Идеально подходят для сложных математических вычислений, как-то: генный анализ, расчет расстояния Хэмминга или моделирование динамики роста населения, а также обладают расширенными коммуникационными возможностями - ускоренной работой с NAS-хранилищами (Network Attached Storage - сетевая система хранения данных) и механизмом экономии электропитания в условиях Software I-SCSI, RDMA и SCTP.

Модельный ряд Core i7, энергопотребление и производительность

17 ноября 2008 года - официальный старт продаж процессоров Intel Core i7. В общей сложности, на прилавках магазинов появятся три модели Core i7 номиналом 3,20, 2,93 и 2,66 ГГц. Результирующая частота дебютных четырехъядерников Nehalem формируется путем произведения опорной частоты шины QPI (133 МГц) на процессорный множитель - полное соответствие современной платформе AMD.

Рисунок 8.Процессор Core i7 и сокет LGA1366

В состав коробочных версий Core i7, как и раньше, входит сам процессор, стоковый кулер и инструкция по эксплуатации CPU. Каких-либо радикальных новшеств в дизайне охладителя не предусмотрено - увеличены лишь его размеры и расстояние между креплениями к печатной плате.

Приятно отметить, что фактическое энергопотребление Core i7 в нагрузке не превышает TDP процессоров Core 2 Extreme с 12 MB кэша. В режиме простоя «аппетит» Bloomfield и того ниже, благодаря ряду нововведений, которым мы посвятим несколько последующих абзацев.

Относительная экономичность Core i7 обусловлена низким рабочим напряжением (1,20 В), обновленной иерархией структур кэш-памяти и размещением в теле процессора специального микроконтроллера Power Control Unit (PCU) схема которого изображена на рисунке 9. В функциональные обязанности последнего входит мониторинг и регуляция показателей напряжения, силы тока и температуры ядер. Среди прочего, PCU способен полностью отключать одно или несколько ядер от энергоснабжения.

Рисунок 9. Блок управления питанием

Другим интересным новшеством является технология Turbo Mode, сочетающая в себе функции энергосбережения и автоматического разгона процессора. Активация режима Turbo Mode связана с двумя обязательными условиями: уровень энергопотребления должен быть ниже порогового значения (точная цифра не сообщается), выполняющееся приложение должно быть слабо оптимизировано под многопотоковые вычисления. Наглядный пример приведен на рисунке 10.

Рисунок 10.Пример работы технологии Turbo Mode

Слева изображена работа процессорных ядер без участия Turbo Mode: все 4 ядра работают с одинаковой нагрузкой. Справа Turbo Mode уже активирован: два ядра полностью отключены, а другая пара ядер функционирует в режиме небольшого разгона путем поднятия коэффициента умножения процессора на 1 или 2 пункта.

По аналогичной схеме осуществляется автоматический разгон процессора в случае его 100%-ной загрузки изображено на рисунке 11.

Рисунок 11.Пример работы технологии Turbo Mode

По последней информации, Turbo Mode не влияет на общую стабильность системы при разгоне CPU. В любом случае, данную технологию легко отключить через BIOS материнской платы.

В заключение перечислим основные категории приложений, в которых процессоры Core i7 демонстрируют особую эффективность по сравнению с поколением Penryn. Во-первых, это любое программное обеспечение, оптимизированное под многопоточную обработку данных. Во-вторых, Core i7 благоволит к большинству других программ, как-то архиваторы, приложения для работы с графикой, аудио, видео, базами данных и т.п. Практически единственное и, в то же время, весьма неприятное исключение из правил - производительность в играх. Показатели эффективности Core i7 подробно рассмотрены в одном из следующих материалов.

2. Intel Core i3

Intel Core i3 - семейство двухъядерных процессоров x86-64 фирмы Intel.

Общие характеристики:

Позиционируются как процессоры начального и среднего уровня цены и производительности. В новом модельном ряду призваны заменить морально устаревшие Core 2 Duo на архитектуре Intel Core 2.

Имеют встроенный графический процессор и встроенный контроллер памяти. Процессоры Core i3 соединяются с чипсетом через шину DMI или DMI 2.0. Поддерживают инструкции - MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2. Поддерживают технологии - Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), Intel 64, XD bit (an NX bit implementation), Intel VT-x, Smart-Cache, а также технологию Hyper-threading, из-за чего операционная система распознаёт данный двухъядерный процессор, как четырёхъядерный.

Не поддерживают технологию Turbo Boost (автоматический разгон процессора под нагрузкой).

Первые процессоры Core i3 были выпущены 7 января 2010 года. Первые представители семейства Core i3 на основе ядра Clarkdale микроархитектуры Nehalem имели интегрированный GPU и два процессорных ядра. Процессоры Core i3-3xxM на основе ядра Arrandale являлись мобильными версиями десктопных процессоров Clarkdale.

Второе поколение процессоров Core i3 было представлено 20 февраля 2011 года. Процессоры базировались на основе микроархитектуры Sandy Bridge.

Intel Core i3-3220

Младшая версия Core i3 представляет собой Core i3-3225 с «простым» графическим ядром Intel HD Graphics 2500. Или, другими словами, аналог Core i3-3240 с пониженной на 100 МГц частотой. При этом стоимость данного процессора на 15-20 долларов ниже, что делает его очень выгодным с точки зрения соотношения производительности и цены вариантом. Надо заметить, что Core i3-3220 - это не только самый дешёвый из процессоров Intel Core третьего поколения, но и вообще самый дешёвый Core, включая модели, построенные как на дизайне Ivy Bridge, так и на Sandy Bridge.

Intel Core i3-3240

Старший процессор в обновлённой линейке Core i3, использующей дизайн Ivy Bridge, работает на частоте 3.4 ГГц, совпадающей с номинальной частотой старших четырёхъядерных процессоров. Однако при этом у Core i3-3240 вдвое меньше ядер и нет поддержки технологии Turbo Boost. Кроме того, в этом процессоре реализована лишь младшая версия интегрированного графического ядра, Intel HD Graphics 2500, обладающая шестью исполнительными устройствами.

Несмотря на то, что Core i3-3240 - самый дорогой двухъядерный десктопный процессор Intel на данный момент, никаких возможностей для увеличения множителя и, соответственно, разгона он не предоставляет. Однако при этом в процессоре сохранены средства для управления частотами графического ядра и DDR3-памяти, что позволяет разгонять графику и использовать DDR3 SDRAM в режимах, существенно превосходящих по скорости номинальные DDR3-1333/1600.

3. Intel Core i5 <http://ru.wikipedia.org/wiki/Intel_Core_i5>

Все процессоры серии Core i5, использующие новую микроархитектуру, сильно похожи друг на друга. Это в какой-то мере позволяет Intel унифицировать выпуск продукции: все сегодняшние Core i5 поколения Ivy Bridge используют совершенно идентичный 22-нм полупроводниковый кристалл степпинга E1, состоящий из 1,4 млрд. транзисторов и имеющий площадь порядка 160 кв. мм.
 Несмотря на схожесть всех LGA 1155-процессоров Core i5 по целому ряду формальных характеристик, отличия между ними хорошо заметны. Новый технологический процесс с 22-нм нормами и трёхмерными (Tri-Gate) транзисторами позволил Intel понизить для новых Core i5 типичное тепловыделение. Если ранее Core i5 в LGA 1155-исполнении обладали тепловым пакетом 95 Вт, то для Ivy Bridge эта величина снижена до 77 Вт. Однако вслед за уменьшением типичного тепловыделения увеличения тактовых частот процессоров Ivy Bridge, входящих в семейство Core i5, не последовало. Старшие Core i5 прошлого поколения, также как и их сегодняшние последователи, имеют номинальные тактовые частоты, не превышающие 3.4 ГГц. Это значит, что в целом преимущество в производительности новых Core i5 над старыми обеспечивается лишь улучшениями в микроархитектуре, которые, применительно к вычислительным ресурсам CPU, малозначительны даже по словам самих разработчиков Intel.

Говоря же о сильных сторонах свежего процессорного дизайна, в первую очередь следует обратить внимание на изменения графического ядра. В процессорах Core i5 третьего поколения используется новая версия интеловского видеоускорителя - HD Graphics 2500/4000. Она обладает поддержкой программных интерфейсов DirectX 11, OpenGL 4.0 и OpenCL 1.1 и в некоторых случаях может предложить более высокую производительность в 3D и более быстрое кодирование видео высокого разрешения в формат H.264 посредством технологии Quick Sync.

Кроме того, процессорный дизайн Ivy Bridge содержит и ряд улучшений сделанных в «обвязке» - контроллерах памяти и шины PCI Express. В результате, системы, основанные на новых процессорах Core i5 третьего поколения, могут полноценно поддерживать видеокарты, использующие графическую шину PCI Express 3.0, а также способны тактовать DDR3-память на более высоких, чем их предшественники, частотах.

Intel Core i5-3570

То же самое название, что и у Core i5-3570K, но без финальной литеры, как бы намекает, что мы имеем дело с неоверклокерской версией предыдущего процессора. Так оно и есть: Core i5-3570 работает на точно таких же тактовых частотах, что и его более продвинутый собрат, но не позволяет востребованное среди энтузиастов и продвинутых пользователей безграничное изменение множителя. Однако есть и ещё одно «но». В Core i5-3570 не попала быстрая версия графического ядра, так что этот процессор довольствуется младшей версией графики Intel HD Graphics 2500, которая, как мы покажем далее, существенно хуже по всем аспектам производительности. В итоге, Core i5-3570 больше похож на Core i5-3550, чем на Core i5-3570K. На что у него есть вполне веские причины. Появившись чуть позднее первой группы представителей Ivy Bridge, этот процессор символизирует собой некое развитие семейства. Имея ту же самую рекомендованную стоимость, что и модель, стоящая в табели о рангах на строчку ниже, он как бы заменяют собой Core i5-3550.

Intel Core i5-3570K

Процессор Core i5-3570K - это венец всей линейки Core i5 третьего поколения. Он может похвастать не только самой высокой в серии тактовой частотой, но и, в отличие от всех остальных модификаций, имеет важную особенность, подчёркнутую литерой «K» в конце модельного номера -незаблокированный множитель. Это позволяет Intel не без оснований причислять Core i5-3570K к специализированным оверклокерским предложениям. Причём, на фоне старшего оверклокерского процессора для платформы LGA 1155, Core i7-3770K, Core i5-3570K выглядит очень соблазнительно благодаря куда более приемлемой для многих цене, что способно сделать из этого CPU чуть ли не самое лучшее рыночное предложение для энтузиастов.

При этом Core i5-3570K интересен не только своей предрасположенностью к разгону. Для прочих пользователей эта модель может быть интересна и благодаря тому, что в ней встроена старшая вариация графического ядра - Intel HD Graphics 4000, которая имеет существенно более высокую производительность, нежели графические ядра прочих представителей модельного ряда Core i5.

Intel Core i5-3550

Убывание модельного номера в очередной раз указывает на снижение вычислительной производительности. В данном случае, Core i5-3550 медленнее Core i5-3570 из-за чуть меньшей тактовой частоты. Впрочем, разница составляет всего 100 МГц, или около 3 процентов, так что не стоит удивляться, что и Core i5-3570, и Core i5-3550 оценены Intel одинаково. Логика производителя заключается в том, что Core i5-3570 должен постепенно вытеснить с полок магазинов Core i5-3550. Поэтому-то по всем остальным характеристикам, кроме тактовой частоты, оба эти CPU полностью идентичны.

Intel Core i5-3470

Младшая пара процессоров Core i5, основанных на новом 22-нм ядре Ivy Bridge, имеет рекомендованную цену ниже 200-долларовой отметки. По близкой цене эти процессоры можно найти и в магазине. При этом Core i5-3470 мало в чём уступает старшим Core i5: на месте все четыре вычислительных ядра, 6-мегабайтный кэш третьего уровня и тактовая частота свыше 3-гигагерцовой отметки. Intel избрала для дифференциации модификаций в обновлённом ряду Core i5 100-мегагерцовый шаг тактовой частоты, так что ожидать существенного различия между моделями в быстродействии в реальных задачах попросту неоткуда.
 Впрочем, Core i5-3470 дополнительно отличается от старших собратьев и по графической производительности. Видеоядро HD Graphics 2500 работает в нём на чуть более низкой частоте: 1.1 ГГц против 1.15 ГГц у более дорогих модификаций процессоров.Core i5-3450

Самая младшая в иерархии Intel вариация процессора Core i5 третьего поколения, Core i5-3450, подобно Core i5-3550, постепенно уходит с рынка. Процессор Core i5-3450 плавно заменяется на описанный выше Core i5-3470, который работает на слегка более высокой таковой частоте. Других отличий между этими CPU нет.

ядро память производительность процессор core

Заключение

Выпуск Intel Core i7 (Bloomfield) - безусловно, менее яркое событие, чем сенсационное пришествие процессоров Core 2 в 2006-м году. Однако не стоит недооценивать новичка. В лице Core i7 на рынок выходит продукт высшего разряда, как в плане производительности, так и с точки зрения технологического исполнения. Компания Intel впервые применила встроенный контроллер памяти, причем, сразу же трехканальный, и отказалась от использования шины FSB. Внедрение новых энергосберегающих функций и технологий позволят, как снизит нагрев, так и повысить быстродействие при выполнении однопоточных приложений. Кроме того, была возвращена технология Hyper-Threading, которая использовалась в процессорах Pentium 4. Несмотря на серверную архитектуру, новые CPU имеют все шансы стать именно настольными после внедрения многопоточной обработки в обычные и игровые приложения, которые поднимут эффективность данных процессоров.

С другой стороны, молодую архитектуру Nehalem могут также преследовать различные «болезни роста», а это воистину подходящий момент для реванша со стороны AMD. Воспользуется ли Advanced Micro Devices шансом максимально приблизиться к вычислительному потенциалу Core i7, мы узнаем с январским анонсом Phenom X4 на ядре Deneb. Правда, во второй половине 2009 г. Intel всерьез рассчитывает закрепить доминирующее положение на рынке топовых CPU после релиза Westmere - 32-нм процессоров с высокими таковыми частотами, сниженным энергопотреблением, увеличенным объемом кэша и новой ревизией контроллера памяти.

Список использованной литературы

• http://newsroom.intel.com

• http://www.nix.ru/

• http://bloggik.net/

• http://ru.wikipedia.org/