jueves, 2 de febrero de 2017

Los nuevos Intel dual core: Core i5 y Core i3. Actualizado - LowLevelHardware

Intel va a empezar en breve a desplazar (inicialmente por la gama más alta) a sus excelentes procesadores Core2Duo de 45 nm con las nuevas gamas de 32 nm basadas en núcleos de microarquitectura Westmere (descendiente de Nehalem) en configuración dual core y asociados a GPUs, por primera vez integradas en el mismo chip.

Corei3_i5_desnudoIntel Core i5 y Core i3, el nuevo procesador compuestos de dos dies.

Se trata de procesadores con dos dies en un mismo encapsulado, un MCM (multi chip module):

  • Un die (fabricado en el nuevo proceso de 32 nm con una superficie de unos 74 - 78 mm2) consta de los dos núcleos del procesador dual core junto con la caché L3 compartida de 4 MB, los write buffers de la L3, la circuitería del bus QPI para conexión con el segundo die y otras I/O.

westmere-dualcoree Westmere dual core: un die de 32 nm incluyendo los núcleos, el QPI y la L3 de 4 MB con los write buffers.

  • El segundo (fabricado en 45 nm con una superficie de 111 - 116 mm2) incluye la GPU integrada con 12 clusters de procesadores gráficos DX10, las controladoras de memoria dual channel DDR3, la circuitería QPI para enlazar con la CPU (el primer die), el bus PCIe y el bus DMI para conectividad con el South Bridge.

La GPU es un descendiente directo de la empleada en al chipset de las series G45 para Core 2 Duo, en este caso ve aumentada su capacidad de 10 a 12 procesadores y cuenta con numerosas mejoras que elevan su rendimiento al doble, permitiéndole competir con los chipsets integrados de AMD y nVidia.

Las controladoras de memoria, desafortunadamente, tienen más que ver con las dual DDR3 de chipset P45 y X48 que con las soberbias integradas en Lynnfield o Nehalem.

De echo las latencias de acceso a RAM en estas nuevas CPUs son muy superiores a las de Nehalem1366 o a Lynnfield1156 e incluso son superiores a un simple Core”Duo en una buena placa base P45 con DDR3 1333 y timings 7-7-7-21 2T.

Corei5_i3_desnudo El nuevo multi chip de Intel al descubierto.

Al contar con dos dies en un mismo chip, la superficie total es bastante elevada (sobre los 190 mm2) lo que resulta en unos costes de fabricación correspondientemente altos. Por ello, Intel posiciona estos procesadores en unos precios desde los 113$ (excluyendo al muy “capado” Pentium G9650).

De este modo no espero una rápida transición desde los actuales Core2Duo de 45 nm a estos nuevos chips, será una transición más bien suave…

GamaClarkdale_Excel Clarkdale: los integrantes de las versiones dual core de la gama Core i5 y Core i3.

Los Core i5 de la serie 600 contarán con turbo Mode e HyperThreading (SMT) para un total de cuatro threads. Recordemos que por encima se sitúan los Core i5 de la serie 700, siendo éstos quad core nativos con Turbo Mode pero sin SMT basados en dies Lynnfield.

En cambio los Core i3 de la serie 500 prescinden del turbo Mode aunque mantienen el HyperThreading. En cambio el modelo Pentium G6950 se queda con 3 MB de L3 y sin SMT además de bajar el reloj de la GPU a 533 MHz.

Habrán dos versiones, que realmente serán el mismo chip, aunque con distintas funcionalidades activadas. Una de ellas será la versión de sobremesa, Clarkdale y la segunda la destinada a portátiles o Arrandale.

La nueva arquitectura, simplifica el esquema de los Core2Duo a los que sustituye. Pasamos de tres chips a solamente dos: Procesador (MCM de dos dies) y South Bridge (en placa base).

Clarkdale2chip Reducción de complejidad de la plataforma a dos chips.

De todos modos, esto no se ha hecho del modo más elegante y sobretodo no del más eficiente prestacionalmente hablando, me explico:

Al ser un MCM, Clarkdale pierde la excelente arquitectura de alta integración vista en Nehalem (core i7 serie 900) y Lynnfield (Core i7 serie 800 e i5 serie 700). En un solo die se integraban desde los núcleos pasando por las controladoras de memoria y la L3 hasta los QPI e incluso en el caso de Lynnfield el bus DMI (para comunicar con el chipset P55) y el PCIe 16X (para la GPU).

Wafer de dies de 32 nm.

Los tamaños relativos de ambos dies se observan a continuación:

clarkdaledie_dies Intel Clarkdale dual core, un MCM compuesto de dos dies.

Intel ha tomado “el camino de en medio” y ha diseñado Clarkdale como un MCM con dos dies con distintas funcionalidades en cada una, de hecho el segundo die integra la GPU, el engine de descompresión de video, el bus DMI y las dos controladoras DDR3, y aquí reside el problema:

Al necesitar los cores utilizar el bus QPI para comunicar con el segundo die para realizar escrituras o lecturas a RAM hemos vuelto a una arquitectura “semi-FSB”, siendo este sustituido por un mas eficiente bus QPI a una velocidad reducida (en la fotografía superior marcado en ambos dies como “MCP Interface”).

Westmere_die_sho2 Detalle del die de Clarkdale.

Por otro lado las frecuencias del Uncore en Clarkdale son de 2.13 GHz y 2.4 GHz, frente a los 2.13GHz del i7 920, 940, 950, 960 y los 2.66 GHz del i7 965X y 975X o los 2.4 GHz de Lynnfield. Esto afecta a la latencia y transferencia de la caché L3 que se mantienen en valores similares a Nehalem o Lynnfield.

En cambio, y debido al encontrarse en dies separadas, la latencia de acceso a RAM empeora ostensiblemente, ya que ahora se encuentra a mayor distancia temporal (en ns) y a través de un bus QPI.

Para estos procesadores Intel ha desarrollado varios nuevos chipsets:

clarkdale_chipsets Oferta de chipsets compatible con Clarkdale.

Entre ellos se encuentra el conocido P55 conocido en las placas LGA 1156. Con este chipset se podrán montar estas CPUs pero perdiendo su funcionalidad gráfica integrada ya que no integra el bus IFDI (Intel Flexible Display Interface).

Igualmente los procesadores basados en núcleos Lynnfield (Core i7 serie 800 y Core i5 serie 700) se podrán montar con estos nuevos chipsets sin problemas.

En cuanto a los gráficos integrados Intel ahora los denomina HD Graphics “a secas”, es una evolución del integrado en el chipset P45 Express y sus frecuencias no serán las mismas en toda la gama:

t2[1] Gama Core i5 e i3 junto al Pentium G6950.

Como vemos estas oscilaran de los 533 MHz del Pentium pasando por los 733 MHz de toda la gama excepto el modelo 661 con 900 MHz en su GPU (los modelos acabados en 1 contarán con esta característica). Secundariamente este hecho aumenta su TDP en 14W extra.

Los modelos Arrandale para portátiles contarán con Graphics Turbo Mode, es decir, frecuencias dinámicas en GPU para mantener un TDP global aceptable dentro de los límites del diseño y un consumo contenido para adaptarse a este mercado.

Documentos técnicos de los procesadores Core i7, Core i5 y Core i3.

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