نسل بعدي پردازنده اينتل

چکيده مقاله: در کهکشان اينتل، پردازنده، يک سياه چاله سخت به شمار مي رود؛ يک نيروي جاذبه آنچنان قدرتمند که از آنجائيکه تمام عملکردهاي پي سي را به خود اختصاص مي دهد، هيچ چيز نمي تواند از حوزه قدرت آن فرار کند. حرف ما را باور نمي کنيد؟ به add-in MPEG-2 decoderها، مودم هاي سخت افزاري، کارت هاي صوتي شتاب يافته توسط سخت افزار، و کنترلرهاي اترنت که همه توسط پردازنده هاي قدرتمند بلعيده شده اند، نگاه کنيد. در آخرين پردازنده اينتل يعني Lynnfield LGA1156، کنترلر حافظه و حتي عملکردهاي PCI-E نيز توسط پردازنده بلعيده مي شد. حالا و با Clarkdale جديد اينتل و معادل سيار آن Arrandale، کمپاني اينتل با قرار دادن مستقيم يک هسته GPU در داخل CPU، اولين قدم را در جهت انتقال بخش عظيمي از عملکردها به GPU به عمل آورده است. اما نه تنها Clarkdale اولين چيپ اينتل با امکانات گرافيکي است بلکه همچنين اولين نگاه اجمالي ما به پردازنده اي است که از يک تکنولوژي جديد با فرآيند ساخت کوچک تر بهره مي گيرد. پردازنده هاي فعلي Core i7 و Core i5 بر طراحي 45 نانومتري Nehalem که اينتل بيش از يک سال پيش معرفي کرد، مبتني هستند. Clarkdale از فرآيند جديدتر 32 نانومتري که بخشي از خانواده Westmere محسوب مي شود استفاده مي کند. Westmere از بسياري جهات يک گام رو به جلو و يک die-shrink ساده از Nehalem به شمار مي رود که اينتل پيشرفت هاي جالبي در خصوص کارآيي به آن افزوده است. براي اين که از دلايل منحصر به فرد بودن Clarkdale آگاه شويد، ادامه اين مقاله را مطالعه کنيد.

پردازنده اي با قابليت هاي گرافيکي
 

تا الان، کارت هاي گرافيکي PCها يا در شکاف PCI-E يا بر روي چيپ ست core-logic مادربرد قرار داشتند. با Clarkdale، اينتل هسته GPU را مستقيماً به داخل سوکت CPU منتقل کرده است. اين کار با بسته بندي يک GPU core چهل و پنج نانومتري در کنار compute core سي و دو نانومتري که اين دو از طريق يک QPI سرعت بالا به هم متصل مي شوند، انجام شده است. اين روش يادآور عرضه اولين محصول چهار هسته اي اينتل يعني Core 2 Extreme QX6700 است. در آن زمان اينتل براي ساخت يک quad-core، دو قالب dual-core Core 2 due شصت و پنج نانومتري را با هم تلفيق کرد. در حالي که عده اي معتقد بودند ايجاد اين بسته multichip يک هک نادرست بوده و طرف داران AMD آن را نوعي خيانت محسوب کردند، اين حرکت باعث شد تا اينتل به مدت يک سال و نيم بر بازار ساخت و عرضه پردازنده مسلط شود و AMD را پشت سر بگذارد.( جالب است بدانيم امروز هم سناريوي مشابهي وجود دارد: AMD در حال کار بر روي تلفيق GPU و CPU است. طرح AMD بسيار بلندپروازانه تر از تلفيق صرف عملکردهاي GPU و CPU است. اين محصول تا سال 2011 رونمايي نخواهد شد.)
ست آپ Clarkdale، بخش اعظمي از منطق و همچنين کنترلر حافظه هر دو هسته گرافيکي و محاسباتي را بر دوش GPU که داراي يک کنترلر توکار single x16 PCI-E 2.0 است، مي گذارد. چرا بايد به جاي ساخت يک چيپ 32 نانومتري با قابليت هاي گرافيکي، از يک بسته چند چيپي استفاده کرد؟ اين موضوعي است که به هزينه، تکنولوژي و زمان بندي مربوط مي شود. مجدداً تکرار مي کنيم، اين حرکت باعث مي شود تا اينتل يک سال قبل از AMD بتواند به پردازنده اي با قابليت هاي گرافيکي دست پيدا کند و آن را به بازار عرضه نمايد.

سرعت
 

شما احتمالاً براي يک موضوع اهميت زيادي قائل هستيد: پردازنده درون چيپ چقدر سرعت دارد؟ براساس تخمين هاي انجام گرفته، سرعت آن حدوداً 1.5 برابر بيش تر از گرافيک هاي موجود در چيپ ست G45 اينتل که در اکثر لپ تاپ ها و مادربردهاي رايج قرار دارد، برآورد شده است. اگر اين سرعت به نظر شما خوب است، به خاطر بياوريد که تاريخچه گرافيک هاي مجتمع کمپاني اينتل، کهکشان پرستاره اي نبوده است. صريحاً بگوئيم، گرافيک هاي مجتمع اينتل براي سال هاي متمادي افتضاح بوده اند و ياد کردن از قطعات مجتمع اينتل به عنوان شتاب دهنده هاي گرافيکي، در حقيقت توهين بزرگي به کارت هاي گرافيکي واقعي محسوب مي شود.
يک کارت گرافيکي 65 دلاري که 3 سال از عمر آن مي گذرد و گرد و خاک اطراف فن آن را فراگرفته است، بسيار بهتر از يک چيپ ست G45 کار مي کند. در واقع، ما مدت ها است که اينتل را براي کارت هاي گرافيکي مجتمع، که به روي آوردن کاربران به کنسول هاي بازي کمک کرده است، سرزنش مي کنيم.
دليل اينتل اين است که اگر افراد به خريد سيستم هايي که داراي کارت گرافيکي مجتمع هستند اقدام مي کنند، آن ها احتمالاً اهميتي براي کارت گرافيکي قائل نيستند. متأسفانه، شايد اين موضوع درست باشد. بدنه اصلي جامعه مصرف کنندگان، وب را مرور نموده، از Microsoft Works استفاده مي کنند و به چيزي به غير از Yahoo Bingo که به قابليت هاي گرافيکي نسبتاً اندکي نياز دارد، نمي پردازند.
اينتل معتقد است که هسته گرافيکي Clarkdale، دقيقاً هيچ چيزي براي بازي کنان حرفه اي ندارد. ما از اعماق قلب مان با اين موضوع موافقيم. ما Clarkdale را اولين بار با استفاده از 3DMark Vantage تست کرديم و پس از رسيدن به امتياز 0، تمام اميدهاي خود را براي به کارگيري آن در بازي هاي جدي کنار گذاشتيم.

براي اين که ببينيم آيا Clarkdale قابليت به کارگيري در بازي هاي متوسط را دارد يا نه، Left 4 Dead 2 را اجرا کرديم و متوجه شديم که نرخ فريم که تقريباً در 600×800 قابل بازي کردن بود با استفاده از تنظيمات حداکثر گرافيکي، بسيار بدشکل بود. Borderlands در 1024×1280 نيز خارج از توانايي هاي Clarkdale بود اما تقريباً در رزولوشن 600×800 يک تلفن همراه قابل بازي کردن بود. ما در Counter Strike نرخ فريم 60fps را شاهد بوديم. خوب، اين بهتر از هيچ چيز بود! با توجه به اين که استفاده از کارت هاي گرافيکي مجتمع سهل و ساده است، اين يک گزينه خوب براي افرادي که بازي نمي کنند به شمار مي رود.
در حالي که Clarkdale ممکن است در بازي ها، درخششي نداشته باشد، شکي نيست که خودش را در شتاب دهي گرافيکي به رخ مي کشد. اينتل توجه زيادي به نواقص چيپ ست G45 دو هسته اي ها کرده است. وقتي G45 به بازار عرضه شد، از قابليت شتاب دهي به محتواي blu-ray برخوردار بود اما از فقدان ساير ويژگي ها رنج مي برد. Clarkdale داراي يک فيلتر Sharpness جديد، نرخ refresh معادل 24Hz، پشتيباني از HDMI 1.3a با Deep Color، صداي Dolby TrueHD و DTS HD، و حتي خروجي dual HDMI است. با استفاده از يک 3.33GHz Core i5-Clarkdale 661، ما مي توانستيم يک ديسک Blu-ray را با پردازنده اي که در حالت SpeedStep low-power اجرا مي شد تماشا کنيم.
با انتقال GPU به CPU، براي خنک نگه داشتن بخش هاي مختلف، به يک سيستم خنک کننده مرکزي نياز است. تغيير مکان گرافيک ها و PCI-E و قرار دادن آن ها در درون هسته، نياز چيپ ست به طراحي north-and-south-bridge در داخل يک چيپ منفرد را کاهش مي دهد. اين کار به فروشندگان بردها اجازه مي دهد در مقايسه با کارت هاي گرافيکي مبتني بر چيپ ست، بردهاي کوچک تر و فشرده تري را با قابليت هاي بيش تر توليد کنند. اگر اهميتي براي بازي ها قائل نيستيد، Clarkdale مي تواند به شما اجازه دهد يک HTPC بسيار کوچک با قابليت هاي Blu-ray که قادر است بر چهار هسته اي هاي ارزان تر فائق آيد توليد کنيد.
البته نکته اي که توليدکنندگان کامپيوترهاي خانگي بايد به خاطر بسپرند اين است که Clarkdale يک قطعه منحصر به فرد است که مي تواند خريد مادربرد را به کاري سردرگم کننده تبديل کند. امروزه، بخش اعظم مادربردهايي که داراي کارت هاي گرافيکي مجتمع هستند با هر نوع پردازنده اي که در سوکت LGA775 يا AM3 جاي بگيرد، کار مي کنند. با استفاده از Clarkdale، نه تنها شما مجبور هستيد آن را با يک برد LGA1156 جفت کنيد بلکه همچنين بايد اطمينان حاصل کنيد که از قابليت هاي گرافيکي پردازنده نيز پشتيباني به عمل مي آورد. و اگر مثلاً شما تصميم داريد در ظرف يک سال آينده Clarkdale را با يک Core i7 چهار هسته اي جايگزين کنيد مجبور خواهيد بود يک کارت گرافيکي را بر روي سيستم نصب کنيد. شما بايد بتوانيد Clarkdale را بر روي اکثر مادربردهايي که فاقد درگاه هاي گرافيکي در پشت خود هستند( اما مي توان GPU را در آن غيرفعال کرد) نصب کنيد.

Clarkdale به عنوان پردازنده
 

خوب ديگر حرف زدن در مورد GPU کافي است. موضوع اصلي در اين جا، هسته Westmere 32 نانومتري در Clarkdale است. چرا؟ زيرا اساساً يک پيش نمايش از کارآيي که ما در سال آينده و زماني که اينتل پردازنده هاي quad-core و hexa-core را که مبتني بر Westmere هستند، عرضه خواهد کرد نشان مي دهد. علاوه بر اين، ما چيزهايي را که مي بينيم دوست داريم. اين پردازنده شش دستورالعمل جديد را براي شتاب دهي به رمزگذاري Encryption Standard و decryption ارائه مي کند. علاوه بر اين، Westmere حالت auto-overclocking اينتل که حالا Turbo Boost نام دارد را حفظ مي کند. اين ويژگي که اساساً وقتي Core i7 براي اولين بار عرضه شد Turbo Mode خوانده مي شد، به حالت فعلي Turbo Boost در آمده است.
نکته اي که توجه زيادي به خود جلب نکرد، کارآيي حافظه پردازنده بود. در Clarkdale، کنترلر حافظه dual-channel DDR3 بر روي GPU باقي مانده است. در پردازنده Clarkdale نمونه اي ما، پهناي باند حافظه در حدود 25 تا 30 درصد کم تر از يک قطعه 45 نانومتري بود. Latency نيز به شکل قابل توجهي در 82 نانوثانيه در Clarkdale 32 نانومتري بدتر از 53 نانوثانيه در يک 45nm-Core i7-870 بود. چرا؟ ما فکر مي کنيم که اين، نتيجه استفاده از يک کنترلر حافظه که هر دو هسته گرافيکي و پردازشي را کنترل مي کند است اما در واقع اين موضوع هنوز براي ما به اثبات نرسيده است.
به راحتي مي توانيم تصور کنيم که اگر سال آينده شش هسته Westmere را در کنار يک کنترلر حافظه DDR3 سه کاناله در Core i9 قرار دهيم چه چيزي به دست خواهيم آورد.

Clarkdale در عمل
 

ما براي انجام تست هاي خود، از مادربرد Intel DH55tc، چهار گيگابايت رم 1333/Corsair DDR3، يک Core i5-661، يک Western Digital Raptor 150 و Windows Vista Home Premium 64 بيتي استفاده کرديم. Benchmarkهاي ما شامل يک مجموعه 3D Rendering استاندارد، کدگذاري، ويرايش عکس و پهناي باند حافظه و latency benchmark بود.
صادقانه بگوئيم، ما انتظار زيادي از Core i5-661 نداشتيم. استفاده از يک پردازنده دو هسته اي در يک دنياي چهار هسته اي بي معني است، درست است؟ ما شاهد اين بوده ايم که دو هسته اي هاي overclock شده در مقايسه با چهار هسته اي هايي که داراي سرعت ساعت پائين تر هستند کم مي آورند بنابراين فکر نمي کرديم اين پردازنده به خوبي جواب دهد.
3.33GHz Core i5-661 در واقع سريع تر از چهار هسته اي AMD يعني 2.6GHz Athlon II X4 620 بود. Core i5-661 به واسطه Hyper-Threading آن، در تست هاي multithread ما جلوتر و به دليل Turbo Boost آن به شکل قابل توجهي در بازي ها سريع تر بود. وقتي که ما Clarkdale را با پردازنده هاي موجود در اين دامنه قيمت مقايسه کرديم نبرد بين آن ها دشوارتر شد. با قيمت 200 دلار، رقابت واقعي Core i5-661 با 2.83GHz Core 2 Quad Q9950 266 دلاري، 2.66GHz Core i5-750 دويست دلاري و 3.2GHz Phenom II X4 965 Black Edition دويست دلاري شکل مي گيرد و با تعجب شاهد بوديم که 2.3GHz Core 2 Quad در هيچ زمينه اي نتوانست Clarkdale را پشت سر بگذارد. در حالي که Core 2 Quad در وظائف مربوط به multithread سريع تر بود، سرعت هاي ساعت بالاتر Core i5-661 باعث مي شد تا در زمينه بازي کارآيي زيادي نداشته باشد. بنابراين اگر شما هنوز هم قانع نشده ايد که Core 2 مرده است، اين بايد علامت ديگري براي شما باشد. نکته اصلي در اين جا است که در حال حاضر Clarkdale سريع ترين dual-core است و مي تواند با quad-coreها رقابت کند. اين موضوع بسيار جالب توجه و شاهدي براي قدرت هسته Westmere محسوب مي شود. براساس اين بررسي که در مورد Core i9 شش هسته اي سال آينده انجام گرفته است، ما مي توانيم بگوئيم که اين قرار است يک هيولا باشد. مشکل اصلي، قيمت Core i5 dual-core ها است. با وجود قيمت هاي رقابتي چهار هسته اي ها، مزيت Core i5-661 فقط در HTPC يا طراحي فرم فاکتور کوچک تر آن نهفته است.

Heat Spreader Clarkdale
 

تعداد ترانزيستورها و اندازه قالب يک پردازنده، همواره نکته اي بوده که متخصصان چيپ از آن براي مشخص کردن قابليت هاي پردازنده استفاده کرده اند. با clarkdale، از آنجائيکه در اين جا يک GPU در زير heat spreader قرار مي گيرد، سؤال ساده تعداد ترانزيستورهاي آن، پيچيده تر هم مي شود. ما به بررسي مشخصات اين پردازنده پرداختيم و متوجه شديم که اين تکنولوژي 32 نانومتري در يک فضاي 81 ميليمتر مربعي داراي 383 ميليون ترانزيستور است. مساحت پردازنده گرافيکي 45 نانومتري معادل 114 ميليمتر مربع است که فقط داراي 177 ميليون ترانزيستور است. بنابراين پاسخ کوتاه به اين سؤال 560 ميليون ترانزيستور مي باشد.
منبع:بزرگراه رايانه، شماره 128.
/ج