События, подобные тому, что произошло 17 ноября 2008 года, случаются в компьютерной индустрии раз в несколько лет. В этот день компания Intel анонсировала микропроцессоры на основе новой микроархитектуры Nehalem. CPU модельного ряда Core i7 (ранее имевшие кодовое наименование Bloomfield) — это настоящий прорыв на рынке микропроцессоров. Его омрачает лишь одно обстоятельство: для сборки системы на основе одного из новых процессоров придется также заменить материнскую плату, систему охлаждения и модули оперативной памяти.

Core i7: модельный ряд и основные особенности

 Для рынка настольных систем выпущены три модели Core i7, различающиеся по частоте, типу поддерживаемой памяти, скорости работы шины QPI (Quick-Path Interconnect) и цене. Младшая модель Core i7 920 стоит около 8000 рублей. За эти деньги Intel предлагает покупателям четырехъядерный процессор с частотой 2,67 ГГц, поддерживающий память стандарта DDR3-1066/800, и шину QPI, позволяющую выполнять 4,8 млрд пересылок в секунду (GT/s). Процессор Core i7 940, обладающий точно такими же характеристиками, за исключением более высокой частоты ядер (2,93 ГГц), оценивается уже в 16 000 рублей. Наконец, самое производительное решение, Core i7 965 Extreme Edition, стоит целое состояние — около 30 000 рублей. За эти деньги его покупатели получат непревзойденную производительность, залогом которой являются тактовая частота 3,2 ГГц, поддержка памяти стандарта DDR3-1333/1600 и шины QPI со скоростью передачи данных 6,4 GT/s. Кроме того, в данной модели отключена защита от разгона. На этом основные различия между процессорами заканчиваются, поэтому все характеристики и данные об архитектуре, приведенные ниже, справедливы для всех трех моделей.

 Core i7 — это четырехъядерный микропроцессор, выпускаемый по 45-нанометровой технологии с применением материалов с высокими показателями диэлектрической проницаемости (high-K) и металлических затворов. В отличие от CPU модельного ряда Core 2 Quad, которые, по сути, представляют собой два двуядерных процессора Core 2 Duo, объединенных на одной подложке, Core i7 — это один монолитный кристалл, состоящий из 731 млн транзисторов, расположившихся на площади 263 мм2. Монолитность позволила устранить ряд недостатков, присущих Core 2 Quad. Как известно, взаимодействие между ядрами одного кристалла этих процессоров происходит достаточно быстро, но если ядру с одного кристалла требуется обменяться данными с ядром, находящемся на другом кристалле, то сделать это, минуя северный мост материнской платы, нельзя, что приводит к большим задержкам и падению производительности. В случае использования монолитного кристалла такой проблемы не существует.

Core i7: архитектура, встроенный контроллер памяти и шина QPI

 Микроархитектура Nehalem спроектирована таким образом, что позволяет Intel увеличивать или сокращать количество вычислительных ядер, блоков QPI и других функциональных элементов процессора с минимумом затрат. В ближайшем будущем частота Core i7 вырастет, а в продажу поступят новые модели с двумя, четырьмя и даже восемью ядрами. Также появятся специальные версии этого процессора для серверов и ноутбуков.

 Core i7 поддерживает технологию параллельной многопотоковой обработки данных (Simultaneous MultiThreading — SMT), благодаря чему одно ядро этого процессора может одновременно работать с двумя потоками данных. Поэтому новая платформа дает ощутимый прирост производительности в программах, поддерживающих многопоточность. Аналогичная технология, известная под названием Hyper-Threading, применялась компанией Intel в процессорах модельного ряда Pentium 4/D на основе архитектуры NetBurst. Набор инструкций SSE, поддерживаемых Core i7, в новой версии пополнился семью командами и получил индекс 4.2.

 Каждое ядро Core i7 оснащено 32 кбайт L1-кеша для инструкций и таким же количеством для данных, а также 256 кбайт L2-кеша. Объем общего для всех ядер L3-кеша составляет 8 Мбайт. Новый процессор оснащен встроенным контроллером памяти стандарта DDR3, благодаря которому он имеет прямой доступ к оперативной памяти. В зависимости от модели CPU и типа памяти ее частота составляет от 800 до 1600 МГц. Для задания частоты работы памяти и ядер используется базовое значение в 133 МГц и набор множителей. В частности, у моделей Core i7 920 и 940 они равны 6 и 8, а у модели Core i7 965 Extreme — 10 и 12. Core i7 позволяет работать с памятью в одно-, двух- или трех- канальном режиме и поддерживает XMP — расширенные профили настроек, упрощающие выставление оптимальных для модулей памяти параметров. Ширина каждого канала памяти составляет 64 бит.

 На смену устаревшей шине Front Side Bus (FSB) при- шел новый интерфейс для связи между микропроцессорами, внешней памятью (не принадлежащей данному процессору) и набором микросхем материнской платы — QuickPath Interconnect. QPI — это двунаправленная шина типа «точка-точка», состоящая из двух 20-битных маги- стралей (по одной для каждого направления передачи данных). 16 из 20 линий каждой магистрали используются для передачи данных, остальные отведены под служебные нужды. Максимальное количество передач в секунду доходит до 6,4 млрд, что приблизительно соответствует пропускной способности 12,8 Гбайт/с в каждом направлении. В простейшем случае на материнской плате используется одна шина QPI для связи набора микросхем и центрального процессора. В серверных материнских платах с несколькими процессорами может использоваться несколько шин QPI, образующих миниатюрную сеть для обмена данными.

Новая платформа: чипсет Intel X58 и материнская плата MSI Eclipse

 Такие колоссальные изменения привели к увеличению количества ножек с 775 до 1366, поэтому новому процессору требуется новая материнская плата с процессорным гнездом LGA 1366. Механизм фиксации процессора не изменился: он по-прежнему прижимается к контактам платы металлической рамкой. Систему охлаждения также придется заменить: расстояние между ее крепежными отверстиями на плате по сравнению с разъемом LGA 775 увеличилось. Термопакет Core i7 составляет 130 Вт.

 Пока материнские платы для Core i7 выпускаются лишь на основе нового топового набора микросхем Intel X58 (Tylersburg) и стоят достаточно дорого — от 9000 рублей и выше. В качестве южного моста используется чип ICH10 или ICH10R. Как мы уже говорили выше, контроллер памяти теперь встроен в процессор, поэтому в X58 он отсутствует. Новый набор микросхем поддерживает 32 линии PCI Express, поэтому материнские платы на его основе могут оснащаться двумя, тремя или даже четырьмя слотами для установки видеоплат. Еще четыре линии PCI Express связывают южный мост с северным. Вскоре в розничной продаже должны появиться более дешевые модели на основе новых наборов микросхем среднего уровня.

 В тестовой лаборатории побывала одна из плат на основе Intel X58 — MSI Eclipse. При ее производстве используется фирменная технология MSI DrMOS второго поколения: во всех основных цепях питания платы применяются высококачественные силовые элементы, в число которых входят уникальные микросхемы DrMOS. На плате предусмотрено три слота PCI Express x16 для установки видеоплат, она поддерживает технологии AMD CrossFire X и NVIDIA 3-way SLI. Причем слоты расположены таким образом, что позволяют установить одновременно три двухслотовые видеоплаты. Шесть слотов для модулей памяти позволяют установить до 24 Гбайт DDR3. Их номинальное напряжение не должно превышать 1,65 В, в противном случае процессор может выйти из строя. Из других особенностей следует отметить наличие 10 портов SATA (контроллеры ICH10R и JMicron JMB322) и двух eSATA (JMicron JMB362).

 Отдельного внимания заслуживает наличие специального джампера для увеличения базовой частоты работы процессора со 133 до 166 или 200 МГц. Он позволяет даже неопытным пользователям разогнать младшие модели Core i7 до уровня старших и сэкономить на их покупке значительную сумму денег. Фирменная технология GreenPower, предназначенная для экономии электроэнергии, также позаботится о вашем кошельке.

Результаты тестирования: уверенная победа

 В нашей тестовой лаборатории побывал процессор Core i7 965 Extreme Edition, работающий на частоте 3,2 ГГц. В качестве материнской платы использовалось решение на основе набора микросхем Intel X58 от компании MSI под названием Eclipse. Три модуля оперативной памяти KHX110000D3LLK2/2G работали на частоте 1333 МГц в трехканальном режиме. В качестве соперника для Core i7 был выбран один из самых популярных четырехъядерных процессоров Intel — Core 2 Quad Q6600. Чтобы уравнять шансы испытуемых, мы повысили частоту его работы до 3,2 ГГц путем увеличения частоты системной шины до 356 МГц. Это стало возможно благодаря материнской плате BlackOps от компании Foxconn с отменным разгонным потенциалом на основе чипсета Intel X48. Микросхемы оперативной памяти KHX110000D3LLK2/2G работали в двухканальном режиме на частоте 1333 МГц. В качестве видеоплаты в обеих системах использовалось топовое решение от компании BFG — GeForce GTX 280 OCX.

 Мы изучили производительность обеих платформ как в играх, так и специализированных тестовых пакетах, предназначенных для оценки скорости работы процессоров. Приложение Fritz Chess Benchmark с поддерж- кой многопоточности — отличный инструмент для оценки производительности многоядерных CPU. При равном количестве потоков разницы между платформами практически нет. Но Core i7, в отличие от Core 2 Quad, поддерживает технологию SMT, поэтому позволяет обрабатывать данные в восемь потоков. За счет этого его преимущество над процессором предыдущего поколения составляет около 32%.

 Что же касается игр, то здесь результаты новой платформы на основе Core i7 выглядят не очень убедительно: в Crysis и Call of Juarez она идет вровень с компьютером на основе Core 2 Quad. В 3DMark 06 преимущество составляет 5–15% в зависимости от настроек качества графики. Однако в игре Far Cry 2 при использовании трех видеоплат GeForce GTX 280 преимущество Core i7 965 Extreme Edition над системой на основе Core 2 Quad QX9770 составляет от 45% в высоких разрешениях до 80% в низких. Становится очевидно, что производительность Core i7 зачастую ограничена производительностью видеоплат, поэтому весь потенциал этого процессора раскрывается только в связке с несколькими топовыми устройствами. Кроме того, преимущество будет также наблюдаться в играх, оптимизированных под многопоточность, а таких с каждым днем появляется все больше и больше.

Без альтернативы: у Core i7 нет конкурентов

 Как показало наше тестирование, процессоры модельного ряда Core i7 работают значительно быстрее процессоров Core 2 Quad. С учетом того что младшая модель Core i7 920 стоит всего около 8000 рублей, мы рекомендуем использовать ее для сборки высокопроизводительных компьютеров, таких как игровые системы. В настоящее время в плане производительности с Core i7 не способен сравниться ни один из существующих процессоров для настольныхПК.

Вывод
 Встроенный контроллер памяти DDR3, новая шина QPI, поддержка технологии многопотоковой параллельной обработки данных и монолитный кристалл — вот далеко не полный список преимуществ Core i7 перед Core 2 Quad. Новые микропроцессоры Intel работают значительно быстрее всех существующих на сегодняшний день CPU для настольных ПК. Однако для сборки системы на основе Core i7 вам понадобится приобрести не только сам процессор, но и материнскую плату, модули оперативной памяти и систему охлаждения, затратив на это в общей сложности более 20 000 рублей.