Cum functioneaza procesoarele Intel Sandy Bridge?

Legea lui Moore provine de la co-fondatorul Intel, Gordon Moore care a spus in 1965 ca numarul de tranzistori pe un procesor de siliciu de 1 inch (2,5 centimetri) tinde sa se dubleze la fiecare doi ani. Desi nu exista nici o lege universala care dicteaza acest lucru trebuie sa fie astfel, companii de tehnologie cum ar fi Intel au petrecut nenumarate ore si miliarde de dolari în cercetare si dezvoltare pentru a tine pasul cu legea lui Moore.

Dar strategia Intel merge dincolo de a gasi modalitati de micsorare a componentelor, în scopul cresterii putereii. Este ceea ce compania o numeste strategia tick-tock. Dezvoltarea tehnologiilor unui procesor are loc în doua etape. Faza tick implica gasirea unei modalitate de a micsora elemente pâna la o anumita dimensiune. Faza de tock este aranjarea elementelor retractate în configuratia cea mai eficienta pentru a creste eficienta.

Procesorul Intel Sandy Bridge este un exemplu de o tehnologie tock. Chip-ul tock anterior, cu nume de cod Nehalem, avea asezati tranzistorii pe 45 de nanometri într-un mod care a permis multithreading de date, care a facut procesorul mult mai puternic decât procesoarele precedente pe 45 de nanometri numite Penryn.

Familia de procesoarelor Sandy Bridge introduce niste facilitati noi în sacul cu trucuri de la Intel. Unul dintre acestea este decizia Intel este de a dedica o parte din microprocesor pentru procesare grafica – o sarcina adesea detinuta de catre un procesor grafic dedicat. Am putea crede ca Intel trage un foc de avertizare catre companiile care produc unitati de procesare grafica (GPU).

Westmere, predecesorul lui Sandy Bridge, a avut o arhitectura bazata pe Nehalem. Arhitectura Sandy Bridge are unele similaritati cu procesoarele mai vechi, dar dispune si de schimbari majore.

Sandy Bridge este un microprocesor multicor. Asta înseamna ca fiecare microprocesor Sandy Bridge are cel putin doua nuclee de procesare capabile de detinerea operatiilor de calcul. La lansare, cele mai avansat procesor Sandy Bridge avea patru nuclee, ceea ce il facea un procesor quad-core. Dar de ce sa folositi mai multe nuclee pana la urma? De ce nu dezvolta doar un procesor single-core mai rapid?

Se pare ca multe procese care ruleaza pe calculator sunt formate din probleme mai mici, numite probleme de calcul paralel. Imaginati-va o camera cu patru elevi buni la matematica. Unul este geniu si patru inteligenti (dar nu genii). Ii dam geniului o foaie cu patru probleme de matematica pentru a le rezolva.


Dam fiecarui dintre cele patru elevi inteligenti cate o problema de matematica. În timp ce geniul ar putea rezolva o singura problema mai repede decât oricare dintre cele patru elevi inteligent, colectiv elevii vor termina înaintea geniului. Asta e ideea din spatele procesoarelor cu mai multe nuclee – individual, acestea pot fi mai lente decât un puternic procesor single-core, dar colectiv sunt mai eficiente pentru multimea de probleme a calculatorului.

In plus fata de mai multe nuclee, fiecare nucleu poate avea doua thread-uri de date. Intel a inclus multithreading in microarhitectura Nehalem si a dat-o si lui Sandy Bridge. Intel o numeste acum tehnologia Hyper-Threading. Multithreading-ul depinde foarte mult de dezvoltatorii de software care creaza programe care ar putea profita de aceasta caracteristica.

Fiecare nucleu intr-un procesor Sandy Bridge are doua nivele individuale de memorie cache – ceea ce inseamna ca nucleele pot stoca date in timp ce procesorul face calcule. Un al treilea nivel de memorie cache, numita cache ultimul nivel, este o resursa comuna. Nucleele apeleaza ultimul nivel de cache pentru date comune si pentru a comunica cu alte nuclee.

Diferenta care il face pe Sandy Bridge mai bun este includerea unei sectiuni dedicate pe procesor pentru procesare grafica. Din cei 995 milioane de tranzistori de pe un procesor Sandy Bridge quad-core pentru un computer desktop, 114 de milioane dintre ele fac parte din procesarea grafica. Acesta poate suporta si procesare grafica 3-D. Aceasta capabilitate scade necesitatea unei placi grafice dedicata, desi aplicatii high-end cum ar fi jocuri video de ultima generatie sau software de procesare video pot necesita in continuare o unitate de procesare grafica pentru a rula fara probleme.

Lansarea procesorului Sandy Bridge nu a fost perfecta. Intel a facut o decizie care deranjat unii entuziasti ai calculatoarelor prin mutarea generatorului de clock pentru procesorul de pe placa de baza pe chipset. Pentru a întelege de ce ar putea deranja pe cineva, avem nevoie de un memento rapid despre cicluri de clock.

Un ciclu de clock pe un procesor este un impuls electronic în care un procesor poate finaliza o operatiune de baza, cum ar fi preluarea unui anumit punct de date. Cele mai multe operatiuni de calcul necesita de fapt mai multe cicluri de clock. Procesoarele mai rapide pot completa mai multe cicluri de clock pe secunda decat procesoarele mai rapide. Noi masuram acest lucru în Hertz – numarul de cicluri pe secunda. Un procesor de 1 GHz poate completa un miliard de cicluri în fiecare secunda.

Multe procesoare sunt capabile de mai multe cicluri pe secunda decât permite producatorul. Exista câteva motive pentru care se limiteaza viteza de clock pe un procesor. În primul rând, procesoarele genereaza caldura si facându-le sa functioneze la viteza maxima rezulta o cantitate mai mare de caldura. Fara masuri suficiente de racire, aceste microprocesoare pot ceda. În al doilea rând, prin impunerea unor limite pe procesor, compania poate vinde acelasi procesor cu viteza mai putin restrictiva la un pret nou pentru oamenii dispusi sa plateasca pentru viteza.

O modalitate de a trece peste aceasta restrictie este overclockingul procesorului. Overclockingul depinde de echipamentul propriu – nu exista nici o abordare unica pentru overclocking. Dar, în general, se utilizeaza software-uri pentru a permite procesorului sa ruleze la o viteza de clock mai mare decât producatorul permite.

Atunci cand Intel a mutat generatorul de clock, care controleaza viteza de clock si sincronizeaza functiile procesorului, de asemenea, au blocat viteza de clock pe majoritatea chipset-urilor pentru Sandy Bridge. Unele procesoare vor permite overclocking pentru entuziasti pentru a da un impuls modest în viteza procesoarelor. Dar se pare ca, daca sunteti cu adevarat un maniac al vitezei, va trebui sa va cumparati unul din chipset-urile mai scumpe Sandy Bridge, care nu includ blocarea vitezei.