Компьютерный мир уже в общем-то привык к тому, что примерно раз в год Intel выпускает новое семейство процессоров, которые по своим параметрам и производительности заметно превосходят процессоры предыдущего поколения. В этом году компания, как известно, представила новые Intel Core четвертой по счету генерации, получившие кодовое обозначение Haswell.

Однако начало серийного производства Haswell в данном случае не означает, что Ivy Bridge — процессоры третьего поколения будут уходить с рынка. Вместо этого Ivy Bridge Intel планирует массово оснащать недорогие компьютеры, ориентированные в основном на так называемого экономного пользователя. Впрочем, об этом немного позже.

Итак, давайте попробуем выяснить, действительно ли новые Haswell превосходят процессоры серии Ivy Bridge, в чем именно и насколько.

Ivy Bridge: снижение цен
Повторимся: с выходом на рынок процессоров Haswell, Ivy Bridge тоже будут использоваться, но в бюджетных ПК. Haswell же, как известно, будут оснащаться новые и потому сравнительно более дорогие системы, которые в продаже появятся в августе — к началу школьного сезона , и в ноябре-декабре — в период рождественских и новогодних распродаж . Другими словами, если у вас есть желание сэкономить на покупке нового ноутбука или десктопа, то стоит как минимум изучить несколько ценовых предложений по моделям с третьим поколением процессоров Intel Core (т.е. с Ivy Bridge), цены на которые в ближайшее время должны снизиться. Разумеется, у ПК с более новыми процессорами тоже есть определенные преимущества, о которых мы и собираемся рассказать, но, опять же, если дорогой комп и ноут вам не нужен, то логичнее и выгоднее покупать системы на Ivy Bridge.

Tick против Tock
Компания Intel по-прежнему придерживается экстенсивной стратегии разработки микропроцессоров — «тик-так» (или tick-tock если в оригинале), где «тик» обозначает миниатюризацию технологического процесса при относительно небольших усовершенствованиях микроархитектуры, а «так» — новую микроархитектуру. Если на более-менее свежих примерах, то выглядит это следующим образом: Sandy Bridge (второе поколение Intel Core) — «так», а Ivy Bridge — «тик» (переход с 32-нм-процесса на 22-нм), Haswell, в которых используется тот же 22-нм-процесс, но с новой, более энергоэффективной микроархитектурой — снова «так».

Новая материнка?
Если вы считаете себя частью маленького, но гордого племени современных юзеров, которые предпочитают самостоятельно апгредить свои компы, то вам придется покупать новую материнскую плату, если вознамерились оснастить свой десктоп процессором серии Haswell. Дело в том, что при переходе с Sandy Bridge на Ivy Bridge достаточно было только перепрошить BIOS, поскольку оба CPU использовали LGA 1155 сокет. Однако Haswell (и, предположительно, следующие за ними Broadwell) используют разъемы LGA 1150, которые не совместимы с процессорами предыдущих поколений.

Haswell обеспечивают лучшую графику, но…
Haswell предусматривают наличие обновленной графики Intel HD и новой Iris/Iris Pro, благодаря чему должны обеспечивать лучшую 3D-производительностьв сравнении с процессорами Ivy Bridge. Судя по уже опубликованным в Сети результатам сравнительных тестов, где-то так оно и есть. Однако в настоящее время специалисты отмечают пока только улучшение с 5 fps до 10 fps в игровых 3D-тестах среднего уровня (1366 x 768), что позволяет говорить о возможном улучшении частоты с 17 до 23 fps (которые воспроизвести пока невозможно). Тем не менее, можно предположить, что на не очень динамичных игрушках, с которыми не всегда хорошо справляется Intel HD Graphics 4000, с любым из новых Haswell разница наверняка будет заметна, при том в хорошую сторону.

Быстродействие и тактовая частота
Поскольку в Haswell не изменилась производственная технология, то рассчитывать на столь-либо значительно отличие в предельных частотах между этой серией процессоров и предыдущими Ivy Bridge не приходится. С другой стороны, производителям техники Haswell были представлены как экономичные низковольтные процессоры. Что это значит? Возмем, к примеру, 13-дюймовый Apple MacBook Air с процессором 1.8GHz Core i5 из прошлогоднего модельного ряда и новый MacBook Air 2013 года, который оснащается 1.3GHz Core i5. Мы видим уменьшение тактовой частоты при аналогичных показателях производительности. Бенчмаркинг на Windows-системах дает несколько иные цифры, но тоже демонстрирует схожие показатели производительности. В большинстве случаев преимущество Haswell в быстродействии исчисляется несколькими процентами, т.е. по этому параметру существенную разницу при переходе с Ivy Bridge на Haswell обычный пользователь заметит вряд ли… Зато более низкая тактовая частота проявляется в другом — …

… увеличивается время автономной работы мобильных ПК
Здесь MacBook Air — едва ли не самый лучший пример. Но Haswell вне всякого сомнения благотворно скажутся на автономности всего семейства ультрабуков, вне зависомсти от бренда. Известно, что на тестах батареи 13-дюймовый MacBook Air 2013-го года показал 15 часов и 30 минут автономной работы при средней загрузке системы, что почти вдвое превышает аналогичный показатель MacBook Air, выпущенного в середине прошлого года. Кроме того, Sony Vaio Duo 13 с процессором Haswell на таком же тесте показал 8 часов 55 минут, притом, что автономность модели с предыдущим процессором в таких же условиях — не более 6 часов. В общем, если для вас важна мобильность, либо в силу каких-то причин вам с ноутбуком приходится подолгу находиться вдали от розеток, то тогда лептоп с новым Haswell вас на самом деле заинтересует, к тому же…

… лучшее еще впереди
Если, как говорят, история действительно повторяется, то можно надеяться на то, что к уже поступившим в серию Core i5 и Core i7 семейства Haswell вскоре добавятся как менее дорогие модели (вроде Core i3), так и HighEnd-процессоры (нечто вроде Extreme Edition). Подождем.

В завершение, пожалуй, стоит отметить, у Haswell существуют и другие отличия, как — в частности встроенный стабилизатор напряжения (http://www.220-volt.ru/catalog/stabilizatory-naprjazhenija/), так и функциональные — низкотемпературные и энергоэкономные Haswell могут также использоваться в обычных настольных ПК и моноблоках. Однако со всеми техническими особенностями Intel Core четвертого поколения лучше ознакомиться либо непосредственно на сайте Intel, либо на специализированных онлайн-ресурсах и форумах для профессионалов в области программного и аппаратного обеспечения.

Говоря об «апгрейде» вычислительных мощностей процессора, важно не забывать, что для Intel он не был первостепенной задачей. Рынок мобильных девайсов диктовал совсем другое требование - снижение энергопотребления. И если соотношение улучшений в производительности к необходимой энергии у Haswell составляло 1:1, то у Broadwell оно должно было быть 2:1. Естественно, это наложило свои ограничения на выбор «новшеств», которые Intel могла бы внести в дизайн архитектуры Broadwell. Более того, пришлось поработать и над уже имеющимся соотношением производительности к энергопотреблению. Грубо говоря, 5% улучшений в производительности обойдутся всего в 2,5% увеличения немедленного потребления энергии.

Компания продолжит оптимизацию энергопотребления не только для Intel Core M, но и для всех будущих продуктов Broadwell. Больше внимания будет уделяться отключению тех частей CPU, которые не используются и уменьшению потребления энергии различными блоками по мере необходимости. Эти доработки в совокупности с увеличением энергоэффективности от использования 14-нм техпроцесса - основные способы снижения потребления энергии в Intel Core M.

Улучшения в GPU

В целом принцип «тик-так» работает и для графической подсистемы процессоров Intel: значительные архитектурные изменения на стадии «так» и улучшения техпроцесса имеющейся архитектуры на стадии «тик». Но с одним отличием: обычно для GPU доработки на стадии «тик» гораздо существеннее, нежели для CPU. И Broadwell - не исключение.

Графическая подсистема Broadwell основана на Gen8 GPU - это продолжение архитектуры Intel Gen7, впервые появившейся в процессорах Ivy Bridge и доработанной версии Gen7,5 в Haswell. На фундаментальном уровне это тот же самый GPU, только более оптимизированный и «отшлифованный».

Многим пользователям известно, что лидер чипмейкерской индустрии - корпорация Intel - выпускает свои решения, исходя из стратегии «тик-так». «Тиком» считается поколение центральных процессоров, обладающих старой архитектурой, но перенесенной на новый техпроцесс. «Таком» считаются чипы, выполненные на базе новой микроархитектуры, но с применением старого, проверенного техпроцесса. Например, CPU на базе архитектуры Haswell - это «так». Они выполнены согласно 22-нм техпроцессу. А решения на основе архитектуры Broadwell - это «тик». Они будут производиться по 14-нм технологическим «рельсам». Следовательно, следующее поколение интегральных решений - Skylake - будет опять считаться «так»-поколением.

Наглядная демонстрация принципа «тик-так»

Собственно говоря, уже только из этого принципа вытекает логичный факт, что настольные центральные процессоры на базе архитектуры Broadwell не будут заметно быстрее Haswell (если они вообще будут быстрее). Ведь основные отличия, заключающиеся между «тик» и «так», как раз и заключаются в переходе на более тонкий 14-нанометровый техпроцесс. В Сети уже проскакивала информация о том, что в среднем решения Core M на базе Broadwell быстрее Haswell-процессоров приблизительно на 3%. Вряд ли ситуация кардинальным образом изменится и среди CPU для настольных ПК.

Процессор Intel Broadwell

Как известно, в Intel столкнулись с серьезными проблемами при переходе на 14-нанометровый техпроцесс. Первоначально планировалось, что линейка центральных процессоров на основе Broadwell появится на рынке во втором квартале прошлого года. Однако этого не произошло. В мае, дабы поддержать уровень продаж своей продукции, были выпущены модели «камней» Haswell Refresh, обладающие лишь более высокими тактовыми частотами. А первые решения на базе Broadwell были продемонстрированы только в августе, а затем и в сентябре на выставке IFA 2014. Это были SoC Core M, предназначенные для использования в планшетах. Уже в этом году в рамках выставки CES 2015 была представлена линейка CPU, ориентированная на использование в ноутбуках и мини-ПК. Появление центральных процессоров для десктопов, по некоторым данным, запланировано на второй квартал текущего года. То есть весной, когда обычно Intel и презентует свои настольные новинки. При этом главный исполнительный директор Intel Брайан Кржанич (Brian Krzanich) заявил, что в этом году задержек и переносов не будет. И платформа для процессоров Skylake выйдет во второй половине года. Предположительно, это будет начало третьего квартала. Однако в Сети присутствует информация , что десктопные решения на базе Broadwell и Skylake могут появиться практически одновременно либо в конце второго квартала, либо в начале третьего.

План выхода процессоров Intel

Как бы там ни было, очевидно, что в этом году временной отрезок между появлением «тик» и «так» процессоров будет очень небольшим. Обычно этот период приблизительно равен году. К тому же в Сети появилась информация , что у Skylake есть проблема с тактовой частотой. Технические семплы, предположительно относящиеся к топовым CPU семейства Core i5/i7, могут работать в режиме Turbo Boost только со скоростью 2,9 ГГц. Плюс сам факт того, что платформы появятся практически одновременно, на мой взгляд, отлично свидетельствует о том, что Broadwell и Skylake в плане х86-вычислений будут обладать приблизительно одинаковым уровнем быстродействия. Следовательно, не будет большой разницы и в сравнении с Haswell. А ведь к моменту появления первых 14-нм настольных решений этой платформе исполнится уже два года. Однако, как видите, она будет еще долго считаться актуальной и современной.

Системы на базе процессоров Haswell еще долгое время будут считаться современными, ведь новые решения не предложат пользователю заметный прирост производительности

Настольные процессоры Broadwell будут упаковываться в корпуса для сокета LGA1150. Следовательно, они будут совместимы с материнскими платами на базе наборов логики Z97/H97 Express. А вот для Intel Skylake разработана иная платформа с гнездом LGA1151. Это означает, что пользователю, желающему собрать ПК на базе самой прогрессивной архитектуры, придется вместе с «камнем» приобрести и материнскую плату. Не так давно я писал о полной неразберихе в настольных платформах AMD . Так вот, Intel имеет все шансы закончить год сразу с пятью актуальными платформами для десктопов, породив тем самым самую настоящую путаницу:

• LGA1150 под Haswell (Z87 Express);
• LGA2011-v3 под Haswell-E и Broadwell-E;
• LGA1150 под Haswell Refresh и Broadwell (Z97 Express);
• LGA1151 под Skylake (DDR3);
• LGA1151 под Skylake (DDR4).

Очевидно, что основные технологические наработки и инновации Intel в первую очередь расчитаны для мобильных устройств. А процессоры для настольных ПК уже достаточно приличное время как бы «подгоняются» под необходимый формат. Это хорошо заметно, ведь сначала Intel анонсирует именно решения для ноутбуков и планшетов. А потому мы уже довольно долгое время не наблюдаем серьезного роста производительности именно в х86-вычислениях между разными поколениями CPU. Конечно, на сегодняшний день современный центральный процессор - это очень сложное устройство со множеством интегрированных компонентов. Так, развивается встроенная графика, которая, в отличие от вычислительной части, от поколения к поколению заметно прибавляет в плане производительности. В то же время использование более тонкого техпроцесса позволяет делать более энергоэффективные кристаллы. И все же, когда мы говорим о настольных ПК, есть предпосылки, что роста быстродействия в х86-вычислениях не будет заметно как минимум ближайшие два года. А то и больше. Однако, как говорится, поживем - увидим.

реклама

Sandy Bridge-E

реклама

Начиная с 2011 года, можно праздновать появление сокета LGA 2011 в его первой версии. Кстати, параллельно с Sandy Bridge-E существовали серверные решения в виде Sandy Bridge-EP, содержащие от двух до восьми ядер и до 20 Мбайт кэш-памяти. Соединялись процессоры через шину QPI. В обыкновенной системе Sandy Bridge-E лишились такой возможности, им оставили только традиционный I/O DMI. Во всех CPU использовалась четырехканальная память DDR3 частотой до 1600 МГц. Площадь ядра составляла от 294 до 435 мм. Количество транзисторов в зависимости от степпинга – 1270-2270 миллионов.

Здесь уместно задать вопрос о столь большой разнице в физических характеристиках. Дело в том, что за два года Intel сменила аж три ревизии процессорного ядра. Изначально в десктопную версию попадали дезактивированные Sandy Bridge-EP С1. Чуть позже компания разделила дизайны на производстве, выпустив ревизию С2. Для самого маленького и наименее мощного i7-3820 использовалась ревизия М1. Поэтому-то мы и можем говорить о существовании целых трех поколений Sandy Bridge-E. Для ЦП были выпущены новые материнские платы на чипсете Intel Х79.

Обзоры в лаборатории:

• Новое поколение Intel. Сравнительное тестирование i7-3930K и i7-3960X в 2D и 3D ;

реклама

Ivy Bridge-E

Ожидание новой серии процессоров тянулось с конца 2012 года. В определенный момент все уже решили, что Intel решила пропустить архитектуру Ivy Bridge и сразу перейдет на ядро Haswell. Сама компания лишь намекала на то, что Intel Х79 остается в строю и надо набраться терпения. Как следствие, модели Ivy Bridge-E вышли в свет лишь во второй половине 2013 года.

реклама

Во-первых, площадь ядра десктопных версий была относительно маленькой (256 мм), количество транзисторов дошло до 1860 миллионов. Во-вторых, заменить Sandy Bridge-E в старой материнской плате на Ivy Bridge-E мог каждый желающий, благодаря одинаковому разъему LGA 2011. Впрочем, присущие Sandy Bridge-E проблемы совместимости и разгона памяти остались. Заявленная официальная частота поднялась до 1866 МГц, все что выше – чистая лотерея.

Обзоры в лаборатории:

• Встречаем Ivy Bridge-E: обзор и тестирование процессора Intel Core i7-4930K .

реклама

Если бы стояла задача охарактеризовать процессоры, о которых пойдёт речь в этой статье, одним словом, этим словом было бы «многострадальные», ведь в конечном итоге десктопные Broadwell пришли на рынок почти на год позже первоначального плана. Ярким свидетельством произошедшей задержки выступает, например, тот факт, что набор системной логики Intel Z97, который, как планировалось, должен был аккомпанировать Broadwell, в конечном итоге уже больше года исполняет свою собственную сольную партию. Причиной же расстройства методичного ежегодного обновления интеловских процессоров в рамках стратегии «тик-так» стал 14-нм технологический процесс, внедрение и наладка которого заняли у Intel значительно больше времени, чем предполагалось вначале. Но так или иначе производственные проблемы наконец преодолены, и сегодня мы можем увидеть тот самый многострадальный десктопный Broadwell. Правда, анонс у Intel получился совсем без былого размаха. Представлены новинки для настольных систем пока только на бумаге, а не в продаже, их планируемый ассортимент очень скромен, да и по своим характеристикам выглядят они совсем не как законные наследники династии Core, а как бастарды, которых стесняется даже сам производитель.

В концепции «тик-так» Broadwell относится к фазе «тик», то есть по сути он должен представлять собой перевод микроархитектуры Haswell на новые технологические рельсы, что обычно приводит к снижению энергопотребления и тепловыделения, а иногда позволяет и нарастить тактовые частоты. Однако в случае с Broadwell инженеры Intel решили не ограничивать себя одной только оптимизацией производства, тем более что 14-нм техпроцесс оказался настолько капризной штукой, что о каком бы то ни было росте частот пришлось забыть. В новых CPU нашли место дополнительные усовершенствования, направленные на улучшение энергоэффективности, немного прогрессировала микроархитектура процессорных ядер, но самое главное, графическое ядро, получив в своё распоряжение дополнительный транзисторный бюджет, вышло на принципиально новый уровень.

Поэтому Broadwell - на самом деле несколько не про десктопы. Вполне прозрачным намёком на это является, например, то, что Intel решила начать внедрение данного процессорного дизайна с ультрамобильного сегмента, и именно с прицелом на такое применение и были сделаны основные микроархитектурные улучшения. В результате наиболее впечатляющими носителями дизайна Broadwell стали двухъядерные процессоры Core M , обладающие тепловым пакетом 4,5 Вт и способные работать в составе ультрабуков, планшетов и гибридных систем без активного охлаждения. После успеха Core M дизайн Broadwell был опробован и в процессорах Core i7, i5 и i3 пятого поколения, ориентированных на тонкие и лёгкие ноутбуки. Такие представители нового семейства получили более либеральные тепловые пакеты 15 или 28 Вт и более мощное графическое ядро, но всё ещё оставались двухъядерными. Надо сказать, что, как и Core M, экономичные мобильные версии Broadwell оказались достаточно удачными решениями и были тепло встречены индустрией.

Однако перенести успех мобильных версий, в которых низкое энергопотребление превалирует над производительностью, на CPU с обратным сочетанием характеристик оказалось не так-то просто. Из-за всех проблем с 14-нм техпроцессом четырёхъядерные Broadwell как для мобильных, так и для настольных применений, дались Intel с очень большим трудом и были объявлены только на прошлой неделе , то есть спустя девять месяцев с момента анонса использующих ту же микроархитектуру Core M. Причём ассортимент производительных Broadwell оказался откровенно бедным и однобоким: включая серверные модификации, всего вышло лишь 15 наименований CPU с тепловыми пакетами 35, 47 или 65 Вт. При этом большинство таких процессоров получили BGA-исполнение, то есть они предназначаются для монтажа на материнскую плату посредством пайки. Внимания же энтузиастов достойна лишь одна модификация Core i5, одна модель Core i7 и три разновидности Xeon E3 v4, которые можно устанавливать в процессорный разъём LGA1150. К тому же напротив реальной привлекательности всех этих процессоров можно поставить большой знак вопроса. Из-за особенностей 14-нм технологии и явного прицела дизайна Broadwell на энергоэффективность, они получили заметно более низкие — по сравнению с десктопными Haswell — частоты, а главной инновацией стало появление в их составе мощного встроенного графического ядра класса Iris Pro.

Иными словами, сочетание характеристик процессоров Core пятого поколения, ориентированных на применение в настольных компьютерах, получилось странным и, честно говоря, на первый взгляд не слишком привлекательным. Именно поэтому, как только первые десктопные Broadwell появились в нашей лаборатории, мы сразу же взялись за их тестирование, чтобы понять, заслуживают ли новинки хоть какого-то внимания, или можно смело их проигнорировать в ожидании скорого появления процессоров следующего поколения - Skylake.

⇡ Линейка Broadwell

Если из линейки четырёхъядерных Broadwell, которая была анонсирована 2 июня, исключить мобильные продукты и малоинтересные для энтузиастов десктопные чипы в BGA-исполнении, то окажется, что новых LGA1150-процессоров всего пять. Два из них относятся к традиционным сериям Core i7 и Core i5, ещё три - это Xeon E3 v4, которые хоть и наречены серверными именами, на самом деле вполне подходят для десктопных LGA1150-систем. Список этих новинок мы приводим ниже.

Несомненно, наибольшим спросом из этих новинок будут пользоваться процессоры Core i7-5775C и Core i5-5675С, которые предназначены для распространения по розничным каналам и имеют более привлекательное соотношение цены и производительности. Однако не стоит забывать и о существовании Xeon E3 v4, которые хоть и подороже, но имеют свои преимущества: или более высокие частоты, или более низкое тепловыделение.

Core i7-5775C и Core i5-5675С, в отличие от Xeon, при этом относятся к числу оверклокерских моделей - пусть вас не вводит в заблуждение впервые появившаяся в интеловской номенклатуре литера C после модельного номера. Безусловно, этим CPU лучше подошла бы маркировка с буквой K на конце, но Intel решила выделить их в особую группу, которую можно описать формулой C = K + S (разгон плюс энергоэффективность). Поэтому в своих агитационных материалах Intel сопоставляет Core i7-5775C не с Core i7-4790K, а с совсем другим Haswell - Core i7-4790S, который имеет 65-ваттный тепловой пакет и номинальную частоту 3,2 ГГц. Естественно, такое сравнение позволяет выставить новинку в более выгодном свете: увеличение вычислительной производительности обещано на уровне 35 %, а графической - вдвое.

Core i7-5775C - десктопный Broadwell в LGA1150-исполнении

Несмотря на то, что анонс десктопных Broadwell уже состоялся, пока эти процессоры в открытой продаже отсутствуют. Согласно официальному пресс-релизу, их появления на прилавках магазинов придётся ждать от 30 до 60 дней. Однако это не помешает провести предварительный анализ и первые тесты новинок - и именно этим мы сейчас и займёмся.

⇡ Шесть причин захотеть Broadwell

1. Улучшенная микроархитектура

Несмотря на то, что Broadwell относится к фазе проектирования «тик», определённые улучшения в микроархитектуре его вычислительных ядер всё-таки имеются. Другое дело, что они не слишком значительны: в частности, сами разработчики говорят о том, что преимущество Broadwell перед Haswell на одинаковой тактовой частоте составляет порядка 5 процентов. Столь малозаметный прирост связан в первую очередь с изменением общего подхода к проектированию: какие-то улучшения внедрялись в процессор только в том случае, если их положительное влияние на производительность оказывалось как минимум вдвое сильнее, чем вызванный ими рост энергопотребления.

Поэтому большинство микроархитектурных нововведений оказалось сосредоточено во входной части исполнительного конвейера, и все они заключаются в увеличении объёмов внутренних буферов - это наиболее безболезненный в смысле энергопотребления подход. Так, увеличилось окно планировщика внеочередного исполнения команд, в полтора раза (до 1500 записей) вырос объём таблицы ассоциативной трансляции адресов второго уровня (L2 TLB), а кроме того, вся схема трансляции приобрела второй обработчик промахов, что позволяет обрабатывать по две операции преобразования адресов параллельно. В сумме эти изменения повышают эффективность внеочередного исполнения команд, а также помогают процессору справляться с предсказанием сложных ветвлений кода.

Помимо этого, ряд минорных изменений есть и на уровне исполнительных устройств, и в первую очередь они затрагивают схему обработки операций умножения и деления с плавающей точкой. Темп исполнения операций умножения возрос с пяти до трёх тактов, а операции деления ускорились за счёт исполнения на широком, 10-битном делителе. В дополнение к этому оптимизации получили и векторные gather-инструкции из набора AVX2.

Для того чтобы оценить всё перечисленное на практике, мы прогнали синтетические процессорные тесты из утилиты SiSoftware Sandra 2015 на процессорах Haswell и Broadwell, принудительно зафиксировав их рабочую частоту на одной и той же отметке - 3,5 ГГц.

Картина вырисовывается не слишком оптимистичная. Прирост производительности можно наблюдать лишь в тесте Whetstone, который исполняется с использованием AVX-команд. В остальных случаях либо процессоры нового и предыдущего поколения выдают практически одинаковую производительность, либо Broadwell вообще оказывается медленнее, как, например, в мультимедийном тесте с использованием FMA-инструкций.

Тем не менее Intel заверяет, что сильная сторона усовершенствованной микроархитектуры проявятся в более сложных задачах, поэтому сделанные изменения мы всё-таки зачисляем в число плюсов процессоров Broadwell.

2. Сниженное энергопотребление и тепловыделение

Процессоры Broadwell для настольных систем имеют более низкое, чем их предшественники, тепловыделение и энергопотребление, причём речь идёт о существенном, порядка 25 %, улучшении данных параметров. Собственно, об этом говорится даже в спецификациях: большинство LGA1150-моделей, включая предназначенные для энтузиастов процессоры Core i7-5775C и Core i5-5675С, вписываются в рамки 65-ваттного теплового пакета, в то время как для похожих десктопных процессоров Haswell расчётное тепловыделение составляло 84 или 88 Вт. А это значит, что старшие и совершенно обычные Broadwell по экономичности сопоставимы с предшествующими специальными энергоэффективными моделями CPU, которые имели в своём названии литеру S.

Стремясь добиться лучших показателей энергоэффективности, инженеры Intel внесли значительные изменения и в интегрированный в процессор преобразователь питания. Новая схема увеличила свою эффективность при низких значениях тока, а также получила нелинейную обратную связь, позволяющую более точно компенсировать падения напряжений при росте нагрузки. Если же к этому добавить развитые способности Broadwell по отключению неиспользуемых блоков, то сомнений в том, что этот CPU позволит строить гораздо более экономичные системы, не остаётся.

Кстати, не стоит забывать, что экономичность важна не только для мобильных систем. Преимущества есть и для десктопов. Например, с энергоэффективным процессором можно обойтись материнской платой с менее навороченной схемой питания, а также более простыми и дешёвыми кулером и блоком питания. Попутно можно заключить систему и в более компактный корпус. Да и в конце концов, в процессе эксплуатации Broadwell попросту даст сэкономить на оплате счетов за электроэнергию. Поэтому его скромное тепловыделение и энергопотребление - вполне весомый аргумент «за».

3. Кеш-память четвёртого уровня

В процессорах поколения Haswell компания Intel впервые реализовала принципиально новое встроенное графическое ядро Iris Pro. Основной особенностью этого ядра выступал оригинальный трюк, решающий проблему с недостаточной пропускной способностью памяти, используемой для графических нужд: CPU с наиболее мощным вариантом встроенного 3D-ускорителя получали в своё распоряжение дополнительную быструю память типа eDRAM (embedded DRAM), которая помогала устранить узкое место при работе GPU с данными. Кристалл eDRAM, который получил собственное кодовое имя Crystalwell, изготавливался по 22-нм технологии, имел ёмкость 128 Мбайт и устанавливался на единой подложке по соседству с полупроводниковым кристаллом процессора.

Однако наиболее интересной особенностью реализации eDRAM являлось то, что её абсолютно равноправно могли задействовать как встроенный в процессор GPU, так и процессорные ядра. Фактически Crystalwell выполнял функции универсального L4-кеша, ускоряя любые операции с оперативной памятью. Однако в представителях поколения Haswell графика Iris Pro, комплектующаяся eDRAM-кешем, использовалась лишь в редких моделях, среди которых процессоров для LGA1150 не было. Потому для большинства пользователей Crystalwell выступала чисто теоретической сущностью, а объективно оценить преимущества такого решения возможности не представлялось.

Десктопные Broadwell меняют эту ситуацию. Все четырёхъядерные новинки, включая и Core i7-5775C с Core i5-5675С, комплектуются мощным графическим ядром уровня Iris Pro и несут на себе 128-мегабайтный L4-кеш Crystalwell, который может поднять производительность новых процессоров в любых задачах, связанных с обработкой больших объёмов данных.

Говоря о технической стороне реализации L4-кеша в процессорах Broadwell, необходимо подчеркнуть, что в них используется точно такая же схема, как и в Haswell, и точно тот же самый 22-нм кристалл кеш-памяти Crystalwell. Он имеет 16-кратную ассоциативность, работает на частоте 1600 МГц и общается с процессором по 256-битной двунаправленной шине, обеспечивая пиковую пропускную способность на уровне 51,2 Гбайт/с в каждую сторону (102,4 Гбайт/с суммарно). Иными словами, eDRAM-кеш при двустороннем обмене данными предлагает примерно вчетверо лучшую производительность, чем обычная системная память, являясь тем самым прекрасным посредником между ней и встроенным в процессор L3-кешем.

Эффект, привносимый Crystalwell, нетрудно заметить при измерении практической пропускной способности и латентности во время операций с блоками данных разного размера. Вот, например, как проявляется наличие eDRAM в тестах SiSoftware Sandra 2015.

Латентность основанного на eDRAM L4-кеша составляет 55 тактов, а практическая пропускная способность оказывается примерно вдвое выше, чем у установленной в нашей тестовой системе двухканальной DDR3-1866 SDRAM.

Хотя существуют экспериментальные данные о том, что положительный эффект от увеличения кеш-памяти свыше 32 Мбайт в процессорах современных персональных компьютеров практически отсутствует, 128-мегабайтный L4-кеш всё же способен проявить себя с положительной стороны не только в графических задачах. Именно поэтому наличие в десктопных Broadwell дополнительного чипа Crystalwell мы рассматриваем как ещё одно преимущество новинки.

4. Мощное графическое ядро Iris Pro 6200

Ещё год назад Intel пообещала, что процессоры Broadwell для десктопов станут первыми устанавливаемыми в сокет процессорами, обладающими мощной графикой класса Iris Pro. Сегодня это обещание выполнено, но путь Intel к реализации в LGA1150-процессоре столь могучего графического ядра был непростым. Во флагманские Sandy Bridge и Ivy Bridge интегрировались самые продвинутые на тот момент графические акселераторы семейств HD Graphics 3000 и HD Graphics 4000, располагающие 12 или 16 исполнительными устройствами соответственно. Однако в десктопные Haswell для настольных систем попала лишь графика HD Graphics 4600 - средний по мощности вариант графического ядра GT2 c 20 исполнительными устройствами. Попутно существовавшие ускорители HD Graphics 5000, Iris Pro Graphics 5100 и 5200 (GT3 и GT3e), которые располагали 40 исполнительными устройствами, интегрировались только в припаиваемые к материнской плате мобильные процессоры.

В пику десктопным Haswell в процессорах Broadwell, ориентированных на использование в составе платформы LGA1150, встроено графическое ядро Iris Pro Graphics 6200, которое имеет конфигурацию с самым богатым на сегодняшний день арсеналом - GT3e. Причём с внедрением новой микроархитектуры Intel несколько пересмотрела внутреннюю структуру графического ядра, и теперь каждый отдельный блок GPU имеет по 8, а не по 10 исполнительных устройств, а графический модуль объединяет три, а не два блока. В результате для графических исполнительных устройств улучшилась доступность кеша и текстурных блоков, которых попросту стало в полтора раза больше, а количество самих исполнительных устройств в различных вариантах нового графического ядра стало кратным 24. Например, в процессорах Core M графическое ядро имеет конфигурацию GT2 и располагает 24 исполнительными устройствами, а в энергоэффективных мобильных процессорах Core i7/i5/i3 GPU может содержаться либо 24, либо 48 исполнительных устройств в зависимости от того, какой вариант GPU - GT2 или GT3 - интегрирован в каждом конкретном случае. Что же касается десктопных Broadwell в LGA1150-исполнении, то в них интегрированное графическое ядро ещё мощнее: к 48 исполнительным устройствам добавляется ещё и eDRAM-кеш Crystalwell, положительное влияние которого на скорость работы встроенного GPU более чем значительно.

До сих пор считалось, что самой производительной встроенной графикой обладают процессоры AMD Kaveri и их последователи Godavari, но новые Core i7-5775C и Core i5-5675С, похоже, имеют все шансы поколебать их лидерство. Если учесть, что каждое исполнительное устройство интеловского GPU способно проводить по 16 операций за такт, то пиковую производительность графического ядра Iris Pro Graphics 6200 можно оценить величиной 883 Гфлопс, что на 20 процентов больше вычислительной мощности графического ядра Spectre, встроенного в процессор A10-7850K.

Конечно, все эти теоретические выкладки ещё стоит проверить, однако в любом случае новые десктопные процессоры Broadwell объединяют не только четыре процессорных ядра с передовой микроархитектурой, но и действительно высокопроизводительное встроенное графическое ядро. Для систем, не использующих дискретную видеокарту, это огромный плюс.

5. Broadwell позволяет модернизировать старые системы

Десктопные процессоры Broadwell не требуют для своей работы никакой новой платформы - они устанавливаются в то же самое процессорное гнездо LGA1150, что и их предшественники поколения Haswell. А это значит, что обладатели материнских плат на основе наборов логики Intel Z97 и Intel H97, для которых изначально была заявлена будущая совместимость с процессорами Core пятого поколения, могут смело переходить на Core i7-5775C или Core i5-5675С - никаких проблем совместимости быть не должно. Единственное условие: в материнскую плату должна быть прошита свежая версия BIOS, поддерживающая новинки.

Впрочем, во избежание недоразумений, мы всё-таки рекомендуем предварительно проверять распространяемые производителями плат списки совместимости их платформ с процессорами.

Попутно хочется напомнить, что перспективные процессоры Skylake, которые должны будут появиться на рынке этой осенью, потребуют использования принципиально иной платформы: LGA1151-материнских плат на базе наборов системной логики сотой серии и памяти стандарта DDR4 SDRAM. Таким образом, Broadwell - это самая последняя возможность апгрейда для материнских плат с гнездом LGA1150.

6. Broadwell - процессоры для оверклокеров

Что же касается остальных LGA1150-процессоров поколения Broadwell, которые относятся к серии Xeon E3 v4, то они разгон не поддерживают.

Говоря об оверклокинге, стоит, пожалуй, упомянуть, что единственный на данный момент эксперимент по разгону Core i7-5775C, рассказ о котором можно найти в глобальной сети, говорит о возможности стабильной работы этого CPU на частоте 4,8 ГГц с использованием ординарного воздушного охлаждения. Отражает ли такой результат общую тенденцию, мы судить не берёмся, однако возможность повышения частоты существенно выше номинальных значений является плюсом десктопных Broadwell в любом случае.

⇡ Шесть причин игнорировать Broadwell

1. Низкие тактовые частоты

Сколько бы ни говорилось о перспективности 14-нм техпроцесса и о прогрессивности микроархитектуры Broadwell, всё это представляется достаточно слабой компенсацией самого вопиющего минуса - низких тактовых частот. Применяемый для производства Broadwell техпроцесс, как и само строение этих CPU, оптимизированы в сторону снижения энергопотребления, и по этой причине процессоры, производящиеся по 22-нм техпроцессу, предлагают более высокие рабочие частоты.

Например, старший из нацеленных на настольные персональные компьютеры процессоров, Core i7-5775C, имеет номинальную частоту 3,3 ГГц, что ниже частоты Core i7-4790K на целых 18 процентов. Подобной медлительностью отличается и Core i5-5675C: его отставание по частоте от «одноклассника» Core i5-4690K, относящегося к предыдущему поколению, составляет 12 процентов. Достаточно сомнительно, что имеющиеся в Broadwell микроархитектурные усовершенствования и L4-кеш смогут полноценно компенсировать такое замедление. А это значит, что чудес производительности от десктопных Broadwell ждать не приходится.

Справедливости ради следует отметить, что среди Broadwell для LGA1150 есть и более быстрый, нежели Core i7-5775C, процессор - Xeon E3-1285 v4. Это - единственная модель из числа новинок, вписанная в «полноценный» тепловой пакет 95 Вт. Но даже она по своей частоте может похвастать лишь паритетом с Core i7-4770К, но никак не с Core i7-4790K. Иными словами, в процессе подготовки Broadwell к выпуску Intel столкнулась с плохой масштабируемостью этого дизайна с точки зрения рабочих частот, и данная проблема так и не была преодолена.

2. Высокие цены

Коли процессоры поколения Broadwell получили в своё распоряжение продвинутое графическое ядро Iris Pro 6200, аналогов которого в прошлых интеловских десктопных процессорах не было, Intel сочла правомерным поднять цены новинок выше привычных уровней. В результате Core i7-5775C оценён производителем в $366, что на $27 больше обычной стоимости старших Core i7 прошлых поколений, а для Core i5-5675C официальная цена установлена в $276 - на $34 дороже оверклокерских Core i5 семейства Haswell. А если говорить о самом быстром Broadwell для LGA1150, процессоре Xeon E3-1285 v4, то его цена вообще установлена в заоблачные $556.

Таким образом, при построении новой производительной системы на базе платформы LGA1150 выбор новейших процессоров Broadwell будет экономически не оправдан. Оверклокерские Haswell, относящиеся к серии Devil’s Canyon, стоят дешевле, при этом обеспечиваемые ими возможности во многих случаях совсем не хуже, чем у новинок.

Стоит добавить, что Broadwell может оказаться совсем не лучшим вариантом и для тех пользователей, которые захотят получить в своё распоряжение продвинутое графическое ядро. Да, интегрированный видеоускоритель Iris Pro 6200 выглядит очень соблазнительно, но процессоры AMD A10 тоже способны предложить быстродействующую интегрированную графику при как минимум вдвое меньшей цене.

3. Скудный ассортимент

О том, что дизайн Broadwell нацелен прежде всего на мобильные применения, к этому моменту было сказано уже не раз. Но есть и другая проблема: себестоимость производства процессоров по 14-нм техпроцессу в его сегодняшнем виде оказывается относительно высокой, особенно если речь идёт о четырёхъядерных чипах. Поэтому Intel решила отказаться от выпуска каких бы то ни было недорогих модификаций десктопных Broadwell. Самый дешёвый такой процессор для платформы LGA1150 - это четырёхъядерный и оверклокерский Core i5-5675C с интегрированным графическим ядром GT3e. Более простых четырёхъядерных и уж тем более двухъядерных CPU с дизайном Broadwell для настольных систем попросту не предусматривается ни сейчас, ни в обозримом будущем. То есть средний и нижний рыночные сегменты продолжат заполняться представителями семейства Haswell Refresh, которых ближе к концу года начнут вытеснять перспективные процессоры Skylake. Никаких Broadwell для массового пользователя в планах Intel попросту нет.

Иными словами, в части настольных персональных систем Intel установила очень высокую планку для входа в клуб Broadwell. Компания не предложила никаких вариантов этого процессора для тех случаев, когда максимальная вычислительная производительность просто не требуется. А это значит, что рынок пока останется заполнен старыми Haswell, в то время как Broadwell - это сугубо нишевой и при этом дорогой продукт из параллельной вселенной, востребованность которого в глобальном масштабе не слишком высока.

4. Урезанная кеш-память третьего уровня

Лишив линейку десктопных Broadwell недорогого плеча, Intel попутно попыталась снизить себестоимость четырёхъядерных полупроводниковых кристаллов, которые идут в процессоры верхней ценовой категории. Да, новый 14-нм техпроцесс позволяет размещать больше транзисторов на единицу площади, но в Broadwell и так пришлось добавить мощное графическое ядро с 48 исполнительными устройствами и контроллер eDRAM-кеша. Поэтому инженеры приняли решение лишить старшие четырёхъядерники ставшего привычным 8-мегабайтного кеша третьего уровня. Его объём в Broadwell сократился до 6 Мбайт.

Конечно, можно посчитать, что 25-процентное сокращение ёмкости кеш-памяти третьего уровня компенсируется появлением L4-кеша, но на самом деле это не совсем так. L3-кеш имеет латентность на уровне 20 тактов, а его шина не только вдвое шире, но и обладает примерно вдвое более высокой частотой. eDRAM-кеш существенно медленнее, и поэтому сокращение интегрированного в процессор кеша третьего уровня он не восполняет. И более того, в процессоре Core i5-5675C кеш третьего уровня ещё меньше - его объём составляет лишь 4 Мбайт. А это, между прочим, эквивалентно объёму L3-кеша процессоров Core i3, основанных на дизайне Haswell.

Много ли удалось выиграть инженерам Intel таким шагом, вопрос сложный. Площадь кристалла четырёхъядерных Broadwell с графикой GT3e составляет порядка 167 мм 2 , а это даже меньше площади привычных нам Haswell с графическим ядром GT2.

Полупроводниковый кристалл десктопного Broadwell - L3-кеш занимает совсем небольшую площадь

Получается, десктопные Broadwell потенциально могут иметь даже меньшую себестоимость, чем их предшественники. Однако серьёзные коррективы в эти прикидки вносят производственные проблемы, возникшие с внедрением и отладкой 14-нм техпроцесса. Очевидно, что даже с таким небольшим кристаллом выход годных чипов Broadwell сравнительно низок, что и заставляет Intel пускаться на всевозможные ухищрения маркетингового и инженерного характера. А мы в результате получаем местами урезанный и замедленный по частоте дорогой процессор, который к тому же отсутствует на прилавках магазинов после своего официального анонса.

5. Отсутствие совместимости с материнскими платами на Intel Z87

Платформа LGA1150 была представлена два года тому назад, и к настоящему времени парк компьютеров на её основе весьма обширен. Однако существенная часть этого парка использует материнские платы, основанные на наборах логики восьмой серии - Intel Z87, Р87, B85 и им подобных. Проблема заключается в том, что такие платы, хотя и обладают процессорным гнездом LGA1150, с десктопными Broadwell формально несовместимы. Согласно Intel, их работоспособность гарантируется только с теми платами, которые используют более новые чипсеты девятой серии. А это значит, что потенциал Broadwell как возможного варианта модернизации старых LGA1150-систем заметно ограничен. Фактически установить новинку можно будет только в такие компьютеры, которые собраны из комплектующих максимум годичной давности.

Следует заметить, что с технической стороны никаких препятствий для работы Broadwell в старых LGA1150-платах нет. Отсутствие же совместимости с Intel Z87 отражает позицию Intel, считающей, что для новых CPU обязательно нужны и новые платы. К сожалению, производители платформ обычно чётко следуют рекомендациям Intel, и надеяться на появление поддержки десктопных Broadwell в платах, использующих чипсеты восьмого поколения, не приходится. При подготовке этого обзора мы специально проверили продукцию трёх ведущих производителей материнских плат - ASUS, ASRock и MSI. И действительно, совместимость с Broadwell на уровне BIOS реализована исключительно для платформ, основанных на Intel Z97 и H97.

6. Короткий жизненный цикл

Покупая достаточно дорогой процессор — а все десктопные Broadwell именно таковы — хочется надеяться на защиту своих инвестиций. Иными словами, флагманский процессор должен оставаться флагманским хотя бы в течение нескольких месяцев, чтобы траты на его покупку успели оправдаться на эмоциональном уровне. Однако с Broadwell, очевидно, этого не произойдёт. Десктопные Broadwell будут являться новейшими в своём классе продуктами лишь в течение небольшого промежутка времени - до тех пор, пока на рынок не будут выпущены новые 14-нм процессоры Skylake, которые мы ожидаем в сентябре или даже в августе.

Планы Intel — процессоры Core i7-6700K и Core i5-6600K намечены на следующий квартал

Конечно, пока нет достоверных подтверждений того, что Skylake смогут предложить более высокую производительность. Однако, скорее всего, это именно так. Ведь, как мы видели, дизайн Broadwell во многом ограничен и ориентирован на энергоэффективность, а Skylake, воплощающий фазу «так», разрабатывается в более традиционном для настольных систем ключе. Единственное преимущество Broadwell, которое, скорее всего, останется в силе и после выхода Skylake для настольных систем, - мощная графика Iris Pro, которой в 14-нм LGA-процессорах следующего поколения не будет. Но многие ли склонны считать флагманским продукт, выделяющийся на фоне конкурентов лишь более производительным встроенным графическим ядром?

Иными словами, для энтузиастов, стремящихся к достижению максимальной производительности, приобретение Broadwell имеет мало смысла. Даже если в практических тестах этот процессор и обгонит Haswell (что, кстати говоря, ещё и не факт), буквально через два-три месяца корона производительности гарантированно перейдёт в другие руки. На следующей странице мы расскажем о том, каким же оказался десктопный Broadwell в деле.