Материнские платы под Core i7.

В ноябре 2008 года на рынке появились процессоры нового поколения архитектуры Core — процессоры с маркетинговым наименованием Intel Core i7. Последний раз микроархитектура процессоров Intel менялась 2 года назад в соответствии с концепцией компании Intel: появление новой архитектуры один раз в два года. Эпоха Intel Core 2 началась в июле 2006-го с выпуском процессоров Conroe. Далее последовал переход на 45-нм технологическую норму (семейство Penryn) — смена техпроцесса также происходит раз в 2 года. За прошедшие 2 года архитектура Core второго поколения практически уперлась в свой технологический предел, тем не менее она смогла «утереть нос» AMD Barcelona, который вышел с опозданием и большим тепловыделением. Представленная новая архитектура носит название Nehalem, в рамках нее будет выпущено несколько кристаллов и как минимум 2 семейства процессоров — на 45 и 32-нм техпроцессе.

В течение последующих 2-2,5 лет Intel примет на вооружение 32-нанометровый техпроцесс, связанный с приходом Westmere и Sandy Bridge. Сегодняшние процессоры Core i7 – представителями архитектуры Nehalem на ядре Bloomfield. Новая архитектура — новое тепловыделение Архитектура «нахальных» была принципиально переработана — структура их предшественников – Core 2 Quad – представляла собой объединение пары кристаллов Core 2 Duo.

Процессоры Bloomfield изначально проектировались с четырехядерным дизайном, что не могло не сказаться положительно на оптимизации архитектуры в целом и размерах кристалла в частности. Первые процессоры Nehalem обладают 731 млн. транзисторов, что на 10,7% меньше, чем у Core 2 Quad Penryn Yorkfield. В то же время, площадь кристалла Core i7 увеличена с 214 до 263 мм2. К числу основных особенностей кристалла Core i7 относится четыре физических ядра, разделяемый кэш третьего уровня, встроенный контроллер памяти DDR3 и шина QuickPath Interconnect (QPI). Кэши L1 и L2 выделены индивидуально для каждого ядра, а вот кэш третьего уровня является общим для всех ядер.

Впервые подобная концепция была применена в процессорах AMD Phenom X4 Agena. Кэш первого уровня, как и у Penryn, составляет 64 КБ: по 32 килобайта для инструкций и данных. Уровнем выше размещено небольшое (256 КБ) количество унифицированного L2 кэша (на каждое ядро по 256 К), 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 общую кэш-память третьего уровня объемом 8 МБ, которая является инклюзивной: он содержит все записи из L1 и L2, таким образом, снижая трафик запросов. Что касается оптимизации самих ядер, то каждое ядро работает по принципу Simultaneous Multithreading (SMT, технология «одновременной мультипоточности»). Принцип ее работы заключается в распределении операций с данными между двумя виртуальными потоками одного физического ядра. В частности, четырехядерные модели Core i7 будут функционировать в 8 потоков. Можно сказать, это реинкарнация Intel Hyper-Threading (HT), забытой в Core 2.

Появление шины QPI обусловлено недостаточной пропускной способностью прежнего «мостика» между процессором и чипсетом – Front Side Bus (FSB). QPI действует в двунаправленном режиме, позволяя более гибко распределять системные ресурсы. Похожий по назначению интерфейс HyperTransport уже на протяжении нескольких лет используется в платформах AMD.
К тому же, QPI теперь разгружен от общения с оперативной памятью — контроллер памяти теперь находится не в материнской плате, а в кристалле процессора!

Связь процессора и чипсета организована очень интересно: 20 линий данных в одну сторону и 20 линий данных — в другую. Каждая линия представляет собой дифференциальную пару проводников (lane), аналогичную используемым в PCI Express и SATA. Используется 2 тактовых генератора: один синхронизирует передачу данных в одну сторону — другой — в обратную. Частота синхронизации в 2 раза ниже частоты передачи данных. В сумме получается 84 сигнала, которые и образуют связь (link). Так реализован дуплексный синхронный обмен.
Один блок QPI поддерживает 20 линий передачи данных в обоих направлениях со скоростью 6,4 ГТ/с. Суммарная пропускная способность шины – 25,6 гигабайт информации в секунду.

В серверных процессорах используется несколько блоков QPI, что возможно позже будет реализовано и в настольных процессорах.
Последний важный элемент процессорного кристалла Bloomfield – Integrated Memory Controller (IMC). Напомним, что это первый опыт Intel в переносе управляющих структур памяти из северного моста в кристалл CPU, по аналогии с AMD.
IMC предлагает трехканальный (192-битный) режим работы оперативной памяти. Поэтому считается, что лучшими наборами модулей RAM для платформы Nehalem LGA1366 станут комплекты DDR3, состоящие из трех планок. Впрочем, предварительные тесты показывают лишь небольшой, 1-5-процентный, прирост производительности при переходе с двух- на трехканальную организацию подсистемы памяти.

Главные же прирост производительности дает перенос контроллера в кристалл за счет снижения латентности доступа к памяти. Однако, частоты 1600 МГц для памяти пока что не являются необходимыми — в большинстве приложений DDR3-1066 CL7 ничуть не уступает DDR3-1600 CL8, следовательно, потребность мощных систем в высокочастотных модулях памяти отходит на второй план.

К чему мы все это рассказывали?
Да все просто: в связи с полным редизайном чипов и архитектуры, сильно изменили подход к проектированию материнских плат.
В частности, с материнской платы ушел контроллер памяти и исчезла шина памяти и изменились требованию по проектированию VRM — модуля преобразования напряжения.
VRM обеспечивает стабильность питания процессоров.
Все новые процессоры имеют напряжение питания ядра — 1,18-1,20 В и мощность тепловыделения (TDP) до 130 Вт!!! Ну и изменилась архитектура шина и связь ядер между собой, а как следствие и Socket — теперь используется разъем LGA1366.

В кристалле CPU размещен специальный микроконтроллер Power Control Unit (PCU). 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. Соответственно, такая поддержка должна быть со стороны BIOS.

X58 — Чипсет для «Нахальных»

Жизнеспособность процессоров линейки Core i7 обеспечивают соответствующие материнские платы на базе чипсета Intel X58 Express (Tylersburg). Упомянутый набор логики, в свою очередь, состоит из северного моста X58 IOH и южного моста ICH10®, знакомого по актуальным предложениям на 775-м сокете.

Структурная схема чипсета Intel X58

Официально Core i7 рекомендуется использовать с планками DDR3-1066 (8,5 Гбит/с), однако существуют достоверные сведения об успешной работе на платах Intel X58 модулей памяти номиналом 1600 МГц и выше. В расчете на трехканальные комплекты оперативной памяти предусматривается, как правило, 3 или 6 слотов RAM; максимальный объем устанавливаемой DDR3 – 4 ГБ на один слот. На всякий случай отметим, что материнские платы LGA1366 под DDR2 выпускаться не будут, т.к. поддержка второго поколения DDR не реализована на уровне контроллера.

Графическая подсистема включает в себя от 2 до 4 слотов PCI-Express 2.0 (всего 36 линий, с возможностью расширения), совместимых с конфигурацией ATI CrossFireX и опционально с NVIDIA SLI. Производители материнских плат могут выбирать между программным и аппаратным способом реализации SLI. Впрочем, оба пути сопряжены с существенными материальными затратами, поэтому тандем видеокарт GeForce мы, скорее всего, увидим только на флагманских изделиях. В декабре материнских плат под Socket 1366 почти не было, так что смысла делать обзор также не было.

Сейчас на рынке продаж имеется не менее 15 плат под Core i7. Их цены варьируются от 8700 до 16500 руб. Расположены они в порядке возрастания цен с их кратким описанием:

Intel DX58SO Socket 1366, X58, DDR3-1333, PCI-E, LAN1000, ATX
Gigabyte GA-EX58-UD4 Socket 1366, X58, DDR3-2100+, PCI-E, LAN1000, ATX
Gigabyte GA-EX58-DS4 Socket 1366, X58, DDR3-2100+, PCI-E, LAN1000, ATX
MSI X58 Platinum Socket 1366, X58, DDR3-1333, PCI-E, LAN1000, ATX
Biostar TPower X58 Socket 1366, X58, DDR3-1600*, PCI-E, LAN1000, ATX
ECS X58B-A Socket 1366, X58, DDR3-1333, PCI-E, IEEE1394, LAN1000, ATX
Gigabyte GA-EX58-UD5 Socket 1366, X58, DDR3-2100+, PCI-E, LAN1000, ATX
ASRock X58 SUPERCOMPUTER Socket 1366, X58, DDR3-2000*, PCI-E, LAN1000, ATX
ASUS P6T DELUXE V2 Socket 1366, X58, DDR3-2000*, PCI-E, LAN1000, ATX
Gigabyte GA-EX58-EXTREME Socket 1366, X58, DDR3-2100+, PCI-E, LAN1000, ATX
ASUS P6T WS PRO Socket 1366, X58, DDR3-1600+, PCI-E, LAN1000, ATX
ASUS P6T Deluxe/ OC PALM Socket 1366, X58, DDR3-2000*, PCI-E, LAN1000, ATX
MSI Eclipse SLI Socket 1366, X58, DDR3-1333, PCI-E, LAN1000, ATX
ASUS RAMPAGE II EXTREME Socket 1366, X58, DDR3-2000*, PCI-E, LAN1000, ATX
ASUS P6T6 WS REVOLUTION Socket 1366, X58, DDR3-1600+, PCI-E, LAN1000, ATX Intel DX58SO — самая простая по конфигурации, в BIOS отсутствуют практически все опции разгона.

ASRock X58 SUPERCOMPUTER — типичное решение среднего уровня сомнительного качества сборки. Рекомендуем Gigabyte GA-EX58-UD4 как дешёвое решение и Gigabyte GA-EX58-EXTREME как топовое.