Intel Core i5 на ядре Lynnfield. Топовая архитектура - в массы!

Как известно, смена микропроцессорных архитектур Intel происходит каждые два года. Вычислительная мощь постоянно растёт, флагманы недавнего прошлого превращаются в аутсайдеров, уступая место сильнейшим представителям новой архитектуры. С выводом на рынок в ноябре 2008 года процессоров на основе архитектуры Nehalem, компания Intel значительно укрепила свои позиции в Hi-End секторе настольных ПК. И недавние топ-модели в линейках Core 2 Quad и Core 2 Duo уже не могли составить конкуренцию процессорам Core i7, поэтому им пришлось сместиться в среднюю ценовую нишу, уступая место в сегменте Hi-End высокопроизводительным новичкам. В дальнейшие планы компании Intel входит расширение присутствия представителей новой архитектуры во все сегменты рынка. Однако линейка Core i7 в ее первоначальном виде никак не способна вписаться в бюджет средних и бюджетных настольных ПК. Именно поэтому для широких масс инженеры компании разработали «облегчённую» серию CPU на основе архитектуры Nehalem. Сегодня компания Intel официально представила три новых микропроцессора - Core i7 870, Core i7 860 и Core i5 750, рассчитанных на работу в процессорном разъёме Socket LGA 1156. Первые представители семейства Core i7 были рассчитаны на установку в процессорный разъём Socket LGA 1366, а материнские платы для этих процессоров строились на базе единственного доступного набора системной логики - Intel X58. Выход на рынок новых представителей семейства Core потребовал разработки нового чипсета и материнских плат на его основе. Новым набором микросхем стал чипсет Intel P55. Прежде чем подробно рассмотреть отличия новых решений для Socket LGA 1156 от старых LGA 1366, давайте ознакомимся со сводной таблицей характеристик центральных процессоров Core i5/i7 и наборов системной логики Intel P55 и X58. *Шаг частоты определяется шагом коэффициента умножения процессора от исходного в зависимости от нагрузки на ядра. Из вышеприведенной таблицы следует, что различия во внутреннем устройстве процессоров LGA 1366 и LGA 1156 не ограничиваются лишь отсутствием поддержки трёхканального контроллера памяти у Lynnfield. На самом деле разница куда более существенна. Проведём более подробный анализ различий между этими CPU.

Конструктивное исполнение

Процессоры Intel Core i7 и Core i5 на ядре Lynnfield рассчитаны на работу с процессорным разъёмом Socket LGA 1156, который, по сути, не сильно отличается от разъёмов Socket LGA 775/LGA 1366. Разве что немного изменился механизм фиксации CPU, а также расположение отверстий для крепления системы охлаждения. Далее мы более детально познакомимся с новым разъёмом.

Контроллер памяти

Все процессоры, рассчитанные на работу в материнских платах с разъёмом Socket LGA 1366, имеют трёхканальный интегрированный контроллер памяти DDR-3, обеспечивающий крайне высокую ПСП. Процессоры Core i5 и Core i7, предназначенные для Socket LGA 1156, обладают двухканальным интегрированным контроллером памяти, что может несколько снизить ее пропускную способность. Впрочем, тестирование подсистемы памяти покажет, насколько велика разница в ПСП.

Технология Hyper-Threading

Впервые эта технология появилась ещё во времена процессоров Pentium 4 с архитектурой NetBurst. Все процессоры Intel Core i7, вне зависимости от конструктивного исполнения, поддерживают HT, что позволяет им выполнять до 8 вычислительных потоков одновременно. Процессоры серии Intel Core i5 поддержки Hyper-Threading лишены.

Режим Turbo Boost

Суть этого режима заключается в повышении рабочей частоты одного или нескольких процессорных ядер, в зависимости от вычислительной нагрузки, путём повышения коэффициента умножения процессора. Процессоры Intel Core i7 для Socket LGA 1366 способны повышать рабочую частоту на 1 или 2 ступени (под ступенью подразумевается шаг коэффициента умножения CPU). В то время как процессоры, рассчитанные на работу в Socket LGA 1156, в зависимости от нагрузки могут "разгоняться" на 1-5 ступеней для серии Core i7 и 1-4 ступени для серии Core i5. Очевидно, что технология Turbo Boost достигла определенной зрелости, и новые процессоры Intel способны прибавить в частоте заметно больше, чем ранее. Кроме того, стоит отметить интересную тенденцию. Современные технологии Intel позволяют процессорам "интеллектуально" распределять свои силы для достижения максимального результата в зависимости от типа выполняемых задач. Процессоры Core i7 для Socket LGA 1366 взаимодействуют с набором системной логики Intel X58 при помощи шины QuickPath Interconnect (QPI), обеспечивающей пропускную способность вплоть до 25 Гбайт/с. В свою очередь, процессоры Core i7 и Core i5, разработанные для Socket LGA 1156, "общаются" с набором логики Intel P55 посредством интерфейса DMI (Direct Media Interface), впервые использованного компанией Intel ещё в далёком 2004 году в паре с южным мостом ICH6. Не секрет, что интерфейс DMI не может обеспечить такой же высокой пропускной способности, как шина QPI. Посудите сами, ПС интерфейса DMI составляет ~2 Гбайт/с против ~25 Гбайт/с для QPI. И как же в таком случае "прокачивать" огромные объёмы данных между процессором и устройствами, подключенными к шине PCI-Express 2.0, например, видеокарт, требующих скорости передачи данных до 16 Гбайт/с. А ведь есть ещё и менее требовательные устройства, такие, как сетевые контроллеры, жёсткие диски и т.д. Инженеры Intel довольно элегантно решили поставленную задачу. Контроллер PCI-Express и интерфейс DMI, наряду с контроллером памяти, теперь интегрированы в CPU, что в значительной степени решает проблему "бутылочного горлышка". Почему в значительной степени, а не полностью? Дело в том, что интегрированный контроллер PCI-Express 2.0 поддерживает до 16 линий, которые целиком будут заняты одним или парой графических ускорителей. Для одиночной видеокарты выделяется все 16 линий PCI-Express, при установке двух видеокарт линии распределяются как 2x8. Получается, что для остальных устройств возможностей интегрированного контроллера PCI-Express уже не хватает. Однако и эта проблема с успехом решена! Благодаря интеграции части управляющих блоков на подложку CPU, чипсет Intel P55 представляет из себя лишь одну микросхему, которая получила новое название. Теперь это не просто южный мост, это так называемый Platform Controller Hub (PCH), который, наряду со стандартным набором функций южного моста, получил также поддержку контроллера PCI-Express 2.0 для удовлетворения нужд периферийных устройств.

VT-d

Virtualization technology for directed I/O - технология виртуализации ввода/вывода, созданная компанией Intel в качестве дополнения к уже существующей технологии виртуализации вычислений Vanderpool. Суть этой технологии заключается в том, чтобы позволить удалённой ОС работать с подключенными к PCI/PCI-Ex устройствами ввода/вывода напрямую на аппаратном уровне. Все современные процессоры Intel Core i7, вне зависимости от используемого процессорного разъёма, поддерживают данную технологию, а процессоры серии Core i5 - нет.

TDP

Благодаря оптимизации технологии производства и измененному ядру CPU, компании Intel удалось снизить значение TDP для процессоров серии Core i7/i5 под Socket LGA 1156 до уровня 95 Вт, против 130 Вт для Intel Core i7, предназначенных для платформы Socket LGA 1366.

От теории к практике. Тестовая платформа

Перед тем, как переходить к тестированию, давайте посмотрим на компоненты тестовой платформы на базе Socket LGA 1156, а также рассмотрим нюансы в работе связки Lynnfield + P55. К нам в лабораторию попал инженерный образец процессора Intel Core i5 750. К сожалению, современные инженерные образцы CPU никак не отличаются от серийных экземпляров, даже доступные коэффициенты умножения такие же, как и у обычных представителей этой серии. Размеры процессоров с конструктивным исполнением Socket LGA 1156 значительно меньше размеров CPU своих старших собратьев, рассчитанных на работу в Socket LGA 1366, сравните: В качестве основы для нашего тестового стенда мы использовали материнскую плату MSI P55-GD65, любезно предоставленную российским представителем компании MSI. Подробный обзор MSI P55-GD65 мы обязательно опубликуем несколько позже, а пока остановимся на описании ключевых особенностей платы:

• Поддержка процессоров для Socket LGA1156
• 4 разъёма для памяти DDR-3
• Поддержка 7 разъёмов SATA II
• Поддержка технологии SLI и CrossFireX
• Поддержка фирменной технологии MSI OC Genie

Оперативная память производства компании Apacer. Комплект состоит из трёх модулей объемом по 1 Гб и, рассчитан на работу в трёхканальном режиме с процессорами Core i7. Разумеется, для тестирования процессора Core i5 750 мы использовали лишь два модуля из комплекта. Теперь самое время посмотреть на Core i5 в работе и поговорить об особенностях разгона новых процессоров Intel на основе ядра Lynnfield.

Особенности работы процессоров Core i7 и Core i5 на ядре Lynnfield

Последняя на момент тестирования утилита для идентификации компонентов системы - CPU-Z 1.52.2, без труда "узнала" новенький Lynnfield, а также вывела детальную информацию об остальных компонентах тестовой платформы. Поскольку в сегодняшнем тестировании принимает участие разогнанная система с Core i5 750, перед практическими испытаниями стоит поговорить об особенностях разгона новых "камней" Intel. Прежде всего, освежим в памяти значения терминов, которыми мы будем оперировать: BCLK или базовая (основная) частота. Это частота тактового генератора, при умножении которой на определённый коэффициенты получаются рабочие частоты ядер центрального процессора, оперативной памяти, шины QPI и северного моста. CPU Clock - на этой частоте работают ядра CPU. unCore Clock (UCLK) - частота работы северного моста, интегрированного в процессоры Core i7/i5. На этой частоте работает интегрированный кэш третьего уровня, а также контроллер оперативной памяти Core i7/i5. Частота шины QPI. Частота, на которой работает интерфейс QPI, связывающий Core i7 9xx с чипсетом Intel X58. Разгон неэкстремальных процессоров Core i7 семейства 9xx очень часто "упирался" в частоты UCLK, QPI и памяти DDR-3 (в меньшей степени). Дело в том, что коэффициент умножения частоты процессора у обычных Core i7 жёстко ограничен сверху. Следовательно, для увеличения частоты CPU необходимо повышать базовую частоту (BCLK), а рост BCLK влечёт за собой увеличение частот UnCore, UCLK и DDR-3. С ростом частоты оперативной памяти можно было "справиться" при помощи делителей, но укротить рост частот QPI и UCLK никак не получалось, ведь свою лепту вносило требование о том, что частота UCLK должна быть как минимум в два раза больше частоты DDR-3. Именно из-за нестабильности работы одного из этих блоков CPU на повышенных частотах разгон CPU был ограничен значениями, немного превышающими 200 МГц BCLK. С приходом Lynnfield часть проблем для оверклокеров решена. Теперь частота UCLK заблокирована, а делители для частоты шины QPI стали меньше, поэтому, теоретически, мы можем получить более высокую стабильную частоту BCLK.

Разгон Core i5 750

Вооружившись теоретическими знаниями, мы переходим к практическим испытаниям на разгон. В первую очередь проверим, насколько Lynnfield превзойдёт своих старших собратьев на ядре Bloomfield по максимальной частоте BCLK. К сожалению, наш экземпляр процессора не смог преодолеть планку в 205 МГц BCLK, а максимальная частота Core i5 750, на которой смогла загрузиться Windows, составила 4109 МГц. Скажем честно, мы ожидали большего. Однако отчаиваться не стоит. Процессоры Lynnfield и материнские платы для них появились совсем недавно и, вполне возможно, новые версии BIOS смогут исправить ситуацию. Стабильная работа системы на основе Core i5 750 была достигнута при частоте 4.009 ГГц, что весьма неплохо.

Тестирование

Настало время переходить к детальному изучению потребительских характеристик Core i5 750 – тестам на энергопотребление, температуры и, конечно же, исследованию производительности.

Тестовое оборудование

Процессоры:

• Intel Core i5 750 2.66 GHz
• Intel Core i7 920 2.66 GHz
• AMD Phenom II X4 940 3.0 GHz
• Intel Core 2 Quad QX9650 3.0 GHz

Система охлаждения CPU:

• Titan Fenrir + 1 x 120 мм вентилятор (для Core i7/i5)
• Cooler Master Hyper TX2 (для AMD Phenom II X4 940)
• Thermaltake Big Typhoon (для Core 2 Quad QX9650)

Материнские платы:

• MSI P55-GD65, Socket LGA1156
• ASUS P6T Deluxe Palm OS Edition, , Socket LGA 1366
• ASUS M4A79 Deluxe, Socket AM2+
• Jetway HI04 P45, Socket LGA775

Оперативная память:

• 3 x 1GB Apacer DDR-3 2000 MHz (9-9-9-24-2T) @ 1333 MHz (7-7-7-24-1T)
• 2 x 2GB Corsair XMS 2 @ 1066 MHz (5-5-5-15-2T)

Видеокарта:

• NVIDIA GeForce GTX 295, драйверы WHQL 186.18

Жёсткий диск:

• Samsung SpinPoint 750 GB

Блок питания:

• IKONIK Vulcan 1200 Вт

Операционная система:

• Windows Vista Home Basic x64 SP1

Условия тестирования

Поскольку тестовые конфигурации отличаются лишь типами процессоров, материнскими платами и комплектами оперативной памяти, в таблице указаны только эти компоненты. Поскольку тестирование Core i7 и Core i5 на штатных частотах проходило при неизменной частоте памяти 1333 МГц, после разгона Core i5 мы решили взять частоту памяти, максимально близкую к этому значению, она составила 1200 МГц. Тестовые пакеты

Тесты температуры CPU

Снятие показателей температуры проводилось при помощи утилиты Real Temp 3.00. Для охлаждения Core i7 и Core i5 использовался кулер Titan Fenrir с установленным 1x120 мм вентилятором, в качестве термопасты во всех случаях была использована паста КПТ-8. Замеры проводились в трёх режимах: Состояние покоя - запущен браузер, Word. Осуществляется переход между приложениями, печать текста и интернет серфинг. Игра FarCry2 (1920x1200, DX10, 4xAA/16xAF) - бенчмарк повторялся 7 раз, учитывалась максимальная температура. Максимальная нагрузка. - максимальную нагрузку на CPU создавала программа OCCT 3.00 в режиме LinX 64. На наш взгляд, графики говорят сами за себя. Разница температур CPU между Core i5 и Core i7 в различных режимах очевидна.

Энергопотребление системы

Потребляемая системой мощность измерялась при помощи ваттметра в трёх режимах нагрузки. Состояние покоя. - запущен браузер, Word. Осуществляется переход между приложениями, печать текста и интернет серфинг. Игра FarCry2 (1920x1200, DX10, 4xAA/16xAF) - бенчмарк повторялся 7 раз. Максимальная нагрузка. - для создания максимальной нагрузки на все узлы системы мы запускали две копии WinRAR 3.90 x64 в многопоточном режиме и стресс-тест видеокарты FurMark. Энергопотребление разогнанной до 4 ГГц системы на основе Intel Core i5 несколько меньше энергопотребления системы с Core i7 920, работающим на номинальной частоте.

Тестирование производительности

Синтетические бенчмарки

Одним из основных отличий Core i5 от Core i7 является встроенный контроллер памяти, который лишился одного канала DDR-3. Давайте с помощью синтетического бенчмарка Everest Ultimate посмотрим, как это повлияло на производительность подсистемы памяти. Данный тест демонстрирует ощутимую разницу в пропускной способности памяти, работающей в двухканальном и трёхканальном режимах. Безусловное лидерство за трёхканальным режимом работы сохраняется почти везде. Единственный тест, где двухканальный режим оказался впереди, так это тест на латентность памяти. Теперь посмотрим, как уменьшение количества каналов памяти сказалось на результатах в вычислительных тестах. Здесь основное влияние на результаты теста оказывает технология Hyper-Threading, которой оснащены процессоры Core i7, а не количество активных каналов памяти. Тест Photo Worxx, в отличие от предыдущего алгоритма, реагирует не только на наличие технологии HT, но и на появление третьего канала памяти в процессоре Bloomfield. Даже чисто синтетические вычислительные алгоритмы не всегда реагируют на появление третьего канала в контроллере памяти Core i7 920. Посмотрим, как будут обстоять дела с результатами в других тестах. wPrime - одна из всемирно признанных соревновательных дисциплин для оверклокеров, именно поэтому каждая сотая и даже тысячная доля секунды в результате существенно важна. Нам же более важно выяснить, насколько сильно Core i5 750 отстал от своего «старшего брата» Core i7 920. Поскольку wPrime поддерживает многопоточность и позволяет вручную выставлять количество вычислительных потоков, нам удалось задействовать 4 физических и 4 виртуальных ядра Core i7 920, благодаря чему отрыв от Core i5 750 получился довольно значительным (разумеется, по меркам этой программы). По мнению wPrime, аутсайдерами являются AMD Phenom II X4 940 и Core 2 Quad QX9650. Как и wPrime, тест Super Pi популярен в среде энтузиастов. Посмотрим, что принес нам Lynnfield в плане скорости вычисления числа Пи с точностью до 1 млн. знаков после запятой. К сожалению, на штатной частоте Core i7 750 с включённой технологией Turbo Boost смог догнать лишь Core i7 с отключенной технологией TurboBoost. В то же время, Core 2 Quad QX9650 выступает на равных с Core i5 750 без TurboBoost.

Прикладное ПО

Fritz Chess Benchmark - любителям шахмат посвящается. Благодаря поддержке многопоточности, тест хорошо распараллеливает вычисления на все 8 потоков Core i7 920. Это позволяет Core i7 заметно оторваться от Core i5 750, однако при разгоне последний не оставляет ни единого шанса Core i7 920, работающему на номинальных частотах. Что удивляет, так это проигрыш Core i5 750 на штатной частоте своему предку Core 2 Quad QX9650, причем проигрыш весьма ощутимый. Судя по всему, на первое место здесь вышла не архитектура, а тактовая частота, которая у экстремального Core 2 Quad несколько выше. Тестовый пакет x264 HD Benchmark демонстрирует скорость кодирования высококачественного видео. Бенчмарк показывает скорость обработки данных как в старой версии x264 (v0.58.747), так и в новой (v0.59.819M). Судя по полученным данным, разогнанный Core i5 750 - явный лидер "забега". За ним выстроились результаты Core i7 920, работающего с оперативной памятью в трёхканальном режиме, и Core i7 920 с двухканальной DDR-3. На штатных частотах без активации технологии Turbo Boost процессор Intel Core i5 750 лишь слегка обошёл Core 2 Quad QX9650 и даже немного уступил AMD Phenom II X4 940 в старой версии тестового пакета. Архивация данных при помощи 64-битной версии WinRAR демонстрирует заметное превосходство процессоров Core i7 920 над Core i5 750, причем последнего не спасает даже разгон. Именно в этом тесте проявились все таланты Bloomfield. Всем профессиональным художникам и 3D-аниматорам известно, что производительности CPU никогда не бывает мало. Тестовый пакет Cinebench оценивает скорость рендеринга трёхмерной сцены как в однопоточном, так и в многопоточном режимах. Их диаграммы видно, что на результаты теста существенное влияние оказывает технология Hyper-Threading, наличие которой позволяет процессорам Core i7 920 демонстрировать своё преимущество над Core i5 750 при равных тактовых частотах. В то же время, разгон позволяет Lynnfield заметно оторваться от Core i7 920.

Игровые бенчмарки

Итоговый балл, который выдаёт пакет 3DMark Vantage, зависит от производительности не только графической подсистемы, но и центрального процессора. Количество задействованных каналов контроллера памяти слабо отражается на производительности Core i7 920, поэтому отставание процессора Core i5 750 от своего старшего брата на ядре Bloomfield можо объяснить отсутствием поддержки Hyper-Threading, ведь 3DMark Vantage активно использует многопоточность. Разогнанный Core i5 750 на ядре Lynnfield уверено обходит всех остальных участников тестирования, что, впрочем, не удивительно, учитывая частоту в 4 ГГц. Игра FarCry 2 поддерживает работу с несколькими вычислительными потоками. Физические вычисления и искусственный интеллект выполняются на отдельном ядре CPU. Выбранный графический режим не позволяет в полной мере насладиться качеством картинки в игре, однако зависимость результатов от мощности центрального процессора проследить намного легче, чем в тяжёлых режимах с максимальными настройками качества. Процессоры на ядре Lynnfield заметно уступают своему старшему брату Core i7 920. Как ни странно, но движок FarCry 2 демонстрирует существенную разницу в результатах при работе контроллера памяти Core i7 920 в двух- и трёхканальном режимах. Нетрудно заметить, что новый Core i5 заметно опережает своего предшественника из семейства Core 2, не говоря уже о AMD Phenom II X4 940. Высокое разрешение, максимальная детализация, а также применение полноэкранного сглаживания и анизотропной фильтрации перекладывают основную нагрузку с CPU на трёхмерный ускоритель. В таком режиме центральный процессор должен оперативно "накачивать" графическую систему огромными порциями данных, для чего CPU должен обладать не только хорошей архитектурой, но и довольно высокой тактовой частотой. В данном случае процессор Core i7 920 по всем показателям оказывается впереди, конкуренцию ему может составить только разогнанный Core i5 750, который, кстати, даже без разгона опередил своего экстремального предшественника Core 2 Quad QX9650. Демонстрационная сцена CPU_benchmark, которая по умолчанию содержится в пакете Crysis Benchmarking Tool, изрядно нагружает центральный процессор расчётами физики. В кадре постоянно находятся разлетающиеся от взрывов части построек и различные осколки, при этом действие сцены разворачивается на небольшом клочке земли, окруженном деревьями, так что большие открытые пространства не попадают в кадр. По результатам тестирования в Crysis CPU_benchmark можно сказать, что разница в производительности Core i5 750 и Core i7 920 крайне мала, но формально преимущество находится на стороне Bloomfield. Crysis GPU_ benchmark, в отличие от предыдущего теста, характеризуется максимально открытым пространством и высокой нагрузкой на шейдерные блоки видеокарты. Поэтому в разрешении 1920x1200 движок Crysis и вовсе не делает различий между Core i5 750 и Core i7 920, разница укладывается в пределы погрешности. Отставание Core 2 Quad QX9650 от представителей Core i5/i7 также крайне незначительно. При средних настройках качества графики движок игры World in Conflict хорошо демонстрирует разницу в производительности Core i7 920 и Core i5 750, где первый оказывается немного впереди. Разница в производительности между режимами работы контроллера памяти Core i7 920 достигает 5% в пользу трёхканального режима. Сравнивая результаты Core i5 750 и Core 2 Quad QX9650, можно смело сказать, что преимущество остается за новичком. Тестирование в высоком разрешении и при максимальной детализации сглаживает ту разницу, которую демонстрировал "процессорный" тест игры World in Conflict. Теперь разница между результатами Core i7 920 и Core i5 750 практически незаметна, и лишь разогнанный Core i5 750 выделяется из общей толпы. Отставание Core 2 Quad QX9650 по-прежнему сохраняется, хотя разницу в 4 fps нельзя назвать критической.

Выводы

Полученные результаты говорят сами за себя. Несмотря на некоторое отставание результатов системы на базе Core i5 750 от Core i7 920 в большинстве тестовых пакетов, можно смело сказать, что новинка от Intel удалась на славу и, вероятно, довольно скоро «пропишется» в мощных домашних ПК. Особенно если учесть более низкую итоговую стоимость платформы «Core i5 + P55» в сравнении с «Core i7 + X58». Ключевые особенности системы на базе Lynnfield в сравнении с Bloomfield:

• при равной частоте отставание от Core i7 в большинстве тестов незначительно
• сравнимый, а в перспективе, возможно, и лучший разгонный потенциал
• меньшая суммарная стоимость платформы
• меньшее энергопотребление и тепловыделение