Intel Sandy Bridge processors preview

45 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. AVX
  3. 3. Geïntegreerde GPU
  4. 4. Socket 1155
  5. 5. Modellen
  6. 6. Chipsets
  7. 7. Ivy Bridge
  8. 8. Reacties

Inleiding

De afgelopen jaren houdt Intel zich trouw aan de eigen tick-tock strategie. Ieder jaar wil het bedrijf een grote introductie doen: om en om wordt het ene jaar een nieuwe processorarchitectuur uitgebracht, gebruik makend van een bestaand productieprocedé (een zogenaamde tock) en het andere jaar wordt juist een nieuw productieprocedé geïntroduceerd met een bestaande architectuur (een tick). Door vast te houden aan deze strategie dwingt Intel haar ingenieurs om scherp te blijven: ieder jaar wordt er nieuws verwacht en vertragingen behoren niet tot de mogelijkheden.

Eind 2008 was de laatste tock: de introductie van de Nehalem architectuur met veel nieuwe features als een geïntegreerde geheugencontroller, HyperThreading, de Turbo-modus en veel meer. Eind 2009 – of eigenlijk januari 2010, nét te laat – kwam de tick: de Nehalem architectuur werd overgeheveld naar een nieuwe 32nm productieprocedé. Deze generatie met codenaam Westmere heeft voor desktops een tweetal chips opgeleverd: de 6-core Gulftown die we beter kennen als de Core i7 980X en de Core i3/i5 Clarkdale, de eerste processor met "geïntegreerde" videokaart. De aanhalingstekens gebruiken we niet voor niets: Clarkdale bestaat immers stiekem uit een losse 32nm dual-core CPU-chip gecombineerd met een losse 45nm GPU.

Voor de jaarwisseling is Intel vastbesloten weer een nieuwe tock door te voeren, ofwel een nieuwe processorarchitectuur. De naam voor de nieuwe generatie processors zien we al jaren op Intels roadmaps: Sandy Bridge. De belangrijkste vernieuwingen aan de architectuur maakte Intel het afgelopen jaar al bekend, maar inmiddels komen er steeds meer details naar buiten.


Sandy Bridge is Intels volgende tock; een nieuwe processorarchitectuur.

AVX

De Sandy Bridge architectuur is in de basis gebaseerd op Nehalem/Westmere, maar biedt voldoende grote verschillen om inderdaad over een nieuwe architectuur te mogen spreken. Allereerst mogen we concluderen dat de belangrijkste eigenschappen van de huidige CPU's bewaard blijven. Ook bij Sandy Bridge zitten er meer cores in één chip, die elk een eigen stuk L2-cache hebben en daarnaast een gedeelde hoeveelheid L3-cache. HyperThreading en de Turbo-modus blijven intact. Een geïntegreerde geheugencontroller zullen we eveneens opnieuw terugzien bij Sandy Bridge, net als de QuickPath bus voor de high-end desktop en server varianten binnen de familie.

De belangrijkste vernieuwingen van Sandy Bridge vinden we in de cores zelf, met de toevoeging van de AVX (Advanced Vector Extensions) technologie. Belangrijk onderdeel hiervan is dat de floating point rekeneenheden een upgrade naar 256-bit krijgen. Dat betekent dat Sandy Bridge processors in één klokslag berekeningen kan uitvoeren op getallen met een dergelijke nauwkeurigheid. De floating point rekeneenheden in Nehalem en Westmere zijn 128-bit breed. Berekeningen met 256-bit getallen kosten zodoende twee of meer klokslagen. Door deze verbreding van de rekeneenheden kunnen in veel gevallen ook in één klokslag 8 32-bit of 4 64-bit getallen verwerkt worden. Wanneer de software hiervoor geschikt is én wordt gecompileerd met een voor AVX geschikte compiler, kan dit in potentie voor een flinke prestatietoename zorgen.

Een ander onderdeel van AVX is de mogelijkheid om instructies met drie operands, ofwel drie variabelen, toe te passen. Je zult het misschien niet geloven, maar de huidige processors kunnen iets simpels als C = A + B niet in één keer uitvoeren. De enige manier om dat te doen is twee instructies achter elkaar, met elk slechts twee operands: A = A +B en daarna C = A. Dat betekent dus dat er zelfs voor de meest simpele berekeningen heel wat van en naar de registers en het cachegeheugen moet worden geswapt. Het feit dat Sandy Bridge met drie operands kan werken, kan potentieel voor een gigantische prestatiewinst zorgen.

Tenslotte bevat AVX ook nog eens een twaalftal nieuwe instructies die speciaal gericht zijn op werken met vectoren, iets wat veel moderne toepassingen kan versnellen. Windows 7 Service Pack 1, dat vóór de introductie van Sandy Bridge beschikbaar zal komen, biedt ondersteuning voor AVX en is vereist om AVX-versnelde Windows software te gebruiken. Bij Linux is ondersteuning ingebakken vanaf kernel versie 2.6.30.


De Sandy Bridge processors kunnen tot drie AVX-instructies gelijktijdig uitvoeren.

Geïntegreerde GPU

Een aantal andere zaken zal veranderen bij de Sandy Bridge generatie. Zo neemt het aantal cores in één chip voor de high-end exemplaren uit de familie toe naar acht. Bij de huidige Westmere generatie plaatst Intel maximaal zes cores in één chip. Voor notebooks en goedkopere desktops blijven dual- en quad-core varianten bestaan.

De belangrijkste vernieuwing is misschien nog wel dat Intel bij de nieuwe generatie de GPU daadwerkelijk in dezelfde chip gaat huisvesten. Men stapt dus af van het concept van twee losse chips in één verpakking. Veel is nog niet bekend over de geïntegreerde GPU, maar wel dat er ondersteuning komt voor zowel HDMI 1.3 als voor DisplayPort. Of de videokaart DirectX 10 of 11 wordt is nog onduidelijk, al lijkt DirectX 11 ons gezien het tijdstip van introductie voor de hand liggen. Het gerucht gaat dat de GPU tot vier schermen gelijktijdig kan aansturen. In eerste instantie hebben we de Sandy Bridge processors met geïntegreerde GPU ofwel 6 ofwel 12 shader units.

Met de GPU binnen de Clarkdale processors heeft Intel al bewezen compromisloze ondersteuning voor HD Video te kunnen bieden. Die weg zal men bij Sandy Bridge uiteraard doorzetten.

Er wordt gesproken over een ringbus constructie om de CPU-cores, de GPU-cores, de geïntegreerde geheugencontroller, het cachegeheugen en de andere chiponderdelen met elkaar te verbinden. Zo'n ringbus architectuur kwamen we eerder tegen bij de ATI Radeon HD 2000 reeks.

Socket 1155

De eerste Sandy Bridge processors verschijnen als het goed is voor het eind van het jaar. Uit betrouwbare bronnen begrijpen we dat Intel voornemens is om de nieuwe CPU ruim voor de financieel altijd interessante decembermaand in de winkel te hebben leggen. De eerste CPU's van de nieuwe generatie zijn bedoeld voor budget en mid-range desktopsystemen, in feite het type systemen waar nu Socket 1156 voor wordt ingezet.

De Sandy Bridge processors voor dit segment zullen voorzien zijn van vier cores, een geïntegreerde videokaart, een dual-channel DDR3-1333 geheugencontroller en naar verluidt een TDP van 95 Watt, 65 Watt of in sommige gevallen nog minder. De processors hebben 256 kB L2-cache per core en daarnaast afhankelijk van het model 8 MB, 6 MB of 3 MB gedeelde cache. De basis klokfrequenties van deze processors zouden moeten liggen tussen 2,3 en 3,4 GHz, terwijl de geïntegreerde GPU op 650 of 850 MHz werkt. De processor moet een geïntegreerde PCI-Express 2.0 controller met 20 lanes krijgen. Voor de verbinding met de chipset is er een vernieuwde (lees: versnelde) versie van Intels DMI-bus, die werkt op 4 GB/s. De chip zou zo'n 255 mm² groot zijn.

Voor deze nieuwe processors stapt Intel ook over op een nieuwe processorvoet: Socket 1155 ofwel Socket H2. Deze nieuwe voet lijkt als twee druppels water op de bestaande Socket 1156, maar er bestaat geen wederzijdse compatibiliteit. Doordat de inkepingen in de CPU's net op een andere plek zitten, past een Socket 1155 CPU fysiek ook niet in een Socket 1156 bord en andersom. De koelerbevestiging blijft wel identiek. Koelers voor Socket 1155 kun je zodoende dus ook prima bevestigen op Socket 1156 borden.

Voor notebooks zullen er varianten van deze processors komen met een lager stroomverbruik en in sommige gevallen slechts twee in plaats van vier ingeschakelde cores.


Zoals op deze foto, afkomstig van Coolaler.com, te zien is, gaan Socket1155 CPU's (links) niet passen in Socket 1156 (rechts) of vice versa.

High-end

Wie z'n high-end Socket 1366 desktop PC wil voorzien van een opvolger uit de Sandy Bridge familie zal helaas een stuk langer geduld moeten hebben. Naar verluidt komt er pas in het derde kwartaal van 2011 een variant voor dit hogere segment. Deze Sandy Bridge processors krijgen – uiteraard – geen geïntegreerde videokaart, maar bieden wel een aantal flinke sprongen vooruit ten opzichte van de huidige Core i7's. Naast alle al genoemde aanpassingen in de architectuur moeten deze high-end Sandy Bridge varianten 8 cores krijgen. De L2-cache per core blijft 256 kB, maar volgens de geruchten wordt de gedeelde L3-cache afhankelijk van het model verhoogd naar 20 MB. Verder krijgen deze processors een quad-channel DDR3-1600 geheugencontroller, die een bandbreedte van 51,2 GB/s zou moeten kunnen bewerkstelligen. Daarmee gaat Intel vermoedelijk opnieuw een flinke stap maken qua prestaties.

Maar je voelt 'm al aankomen: ondermeer de overstap naar quad-channel geheugen betekent dat Socket 1366 in de tweede helft van 2011 ook op z'n eind komt. De high-end Sandy Bridge processors krijgen – heel toepasselijk – een Socket 2011 voet, die ookwel Socket R wordt genoemd. Overigens blijft ook hier de koelerbevestiging gelijk met de voorloper. Een Socket 1366 koeler werkt dus als het goed is prima op een Socket 2011 systeem.

Modellen

Via uitgelekte roadmaps is inmiddels ook al duidelijk welke Sandy Bridge modellen Intel rond de jaarwisseling op de markt wil gaan brengen. Het gaat hier zoals gezegd allemaal om modellen met de Socket 1155 processorvoet. Intel blijft vasthouden aan de Core i3, i5 en i7 serienamen. Aangezien men Sandy Bridge ziet als tweede generatie Core i-processors, krijgen de processors allen een modelnummer dat begint met een 2, bijvoorbeeld Core i5 2400. Achter het modelnummer wordt in veel gevallen ook een letter geplakt. De K kennen we al van de eerder dit jaar geïntroduceerde Core i7 875K en Core 5 655K: de toevoeging geeft aan dat de CPU een unlocked multiplier heeft. Ideaal dus voor overklokkers! De S-varianten zijn verder wat zuiniger qua energie - maar standaard ook wat lager geklokt - en de T-varianten zijn helemaal zuinig, 45W of minder.

Het verschil tussen de i7's, i5's en i3's is niet direct helemaal duidelijk. De i7 varianten hebben 4 cores, HyperThreading, turbo modus en 8 MB L3-cache. De i5's hebben, op het laagste 2390T model na, 4 cores zonder HyperThreading, turbo modus en 6 MB L3-cache. De Core i3's alsmede die vreemde Core i5 2390T hebben 2 cores, wel HyperThreading, geen turbo modus en 3 MB L3-cache. In onderstaande tabel zijn de specificaties van de te verwachten modellen overzichtelijk uiteengezet.

In de tabel zie je ook direct de varianten die voor notebooks op de markt gaan komen. Hier beperkt Intel zich in eerste instantie tot Core i7 en Core i5 modellen, waarbij het aantal cores - 4 of 2 - het belangrijkste verschil is.

Desktop processors Klokfrequentie Turbo Cores HyperThreading L3-cache Graphics Graphics Turbo TDP
Intel Core i7 2600K 3,4 GHz 3,8 GHz 4 Ja 8 MB 850 MHz 1350 MHz 95 W
Intel Core i7 2600 3,4 GHz 3,8 GHz 4 Ja 8 MB 850 MHz 1350 MHz 95 W
Intel Core i7 2600S 2,8 GHz 3,8 GHz 4 Ja 8 MB 850 MHz 1100 MHz 65 W
Intel Core i5 2500K 3,3 GHz 3,7 GHz 4 - 6 MB 850 MHz 1100 MHz 95 W
Intel Core i5 2500 3,3 GHz 3,7 GHz 4 - 6 MB 850 MHz 1100 MHz 95 W
Intel Core i5 2500S 2,7 GHz 3,7 GHz 4 - 6 MB 850 MHz 1100 MHz 65 W
Intel Core i5 2500T 2,3 GHz 3,3 GHz 4 - 6 MB 650 MHz 1250 MHz 45 W
Intel Core i5 2400 3,1 GHz 3,4 GHz 4 - 6 MB 850 MHz 1100 MHz 95 W
Intel Core i5 2400S 2,5 GHz 3,3 GHz 4 - 6 MB 850 MHz 1100 MHz 65 W
Intel Core i5 2390T 2,7 GHz 3,5 GHz 2 Ja 3 MB 650 MHz 1100 MHz 35 W
Intel Core i3 2120 3,3 GHz - 2 Ja 3 MB 850 MHz 1100 MHz 65 W
Intel Core i3 2100 3,1 GHz - 2 Ja 3 MB 850 MHz 1100 MHz 65 W
Intel Core i3 2100T 2,5 GHz - 2 Ja 3 MB 650 MHz 1100 MHz 35 W
Notebook processors Klokfrequentie Turbo Cores HyperThreading L3-cache Graphics Graphics Turbo TDP
Intel Core i7 2920XM 2,5 GHz 3,5 GHz 4 Ja 8 MB 650 MHz 1300 MHz 55 W
Intel Core i7 2820QM 2,3 GHz 3,4 GHz 4 Ja 8 MB 650 MHz 1300 MHz 45 W
Intel Core i7 2720QM 2,2 GHz 3,3 GHz 4 Ja 6 MB 650 MHz 1300 MHz 45 W
Intel Core i7 2620M 2,7 GHz 3,4 GHz 2 Ja 4 MB 650 MHz 1300 MHz 35 W
Intel Core i5 2540M 2,6 GHz 3,3 GHz 2 Ja 3 MB 650 MHz 1150 MHz 35 W
Intel Core i5 2520M 2,5 GHz 3,2 GHz 2 Ja 3 MB 650 MHz 1150 MHz 35 W

Chipsets

Voor de Socket 1155 Sandy Bridge processors is inmiddels wel duidelijk welke chipsets we mogen gaan verwachten. Sterker nog: de verschillende moederbordfabrikanten lieten op de Computex beurs begin juni al de nodige prototypes zien. Codenaam voor deze chipset reeks is Cougar Point.

Voor wie geen gebruik wil maken van de geïntegreerde videokaart van Socket 1155 processors komt er de P67 chipset. Deze chipset biedt ondermeer 8 PCI-Express 2.0 lanes (op volle snelheid) als aanvulling op de controller in de processor, 2x Serial ATA 600, 4x Serial ATA 300 en 14x USB 2.0. Wil je gebruik maken van de geïntegreerde videokaart van de processors, dan is er meer keuze. De H67 komt qua specificaties vrijwel exact overeen met de P67, maar dan met ondersteuning voor de Flexible Display Interface (om de GPU binnen de processor te koppelen met de aansluitingen op het moederbord) als toevoeging. De Q67 is een variant van deze chipset met vPro functionaliteit, voor zakelijk gebruik.

Voor goedkopere systemen komen er de Q65 (zakelijk) en B65 chipsets. Deze bieden slechts 1x Serial ATA 600, aangevuld met 5x Serial ATA 300. De B65 heeft ook 'slechts' 12 USB 2.0 poorten. Het feit dat zelfs in het topmodel slechts twee van de zes SATA-poorten conformeert aan de nieuwe Serial ATA 600 standaard is wat ons betreft overigens echt een gemiste kans. Concurrent AMD heeft nú al een complete line-up chipsets met zes Serial ATA 600 aansluitingen. Dat USB 3.0 niet tot de standaarduitrusting behoort is ook jammer, zeker gezien het feit dat Intel de hoofdontwerper van de USB-standaard is. Dat betekent dus dat we tot minimaal eind 2011 moeten wachten eer we Intel-chipsets met ingebakken USB 3.0 functionaliteit krijgen.


De voor Sandy Bridge bedoelde P67 chipset biedt 2x Serial ATA 600.


Tijdens de Computex beurs toonden verschillende fabrikanten P67 moederborden, waaronder MSI.

Overklokken

Waar de eigenschappen van de nieuwe chipsets niet bepaald wereldschokkend te noemen zijn, is er wel een zeer belangrijk gegeven voor overklokkers. Waar tot nu toe de klokgenerator - het ding op het moederbord die de basisklokfrequentie voor de processor opwerkt - een los chipje op het moederbord, maar bij Sandy Bridge zit die klokgenerator geïntegreerd in de chipset. Naar verluid gaat deze klokgenerator werken op een vaste klokfrequentie van 100 MHz en is het niet mogelijk meer om deze aan te passen. Ofwel: de standaard overklokmethode die al sinds jaar en dag gebruikt wordt, immers het stapsgewijs verhogen van vroeger de frontside bus en tegenwoord de base clock (bClk), houdt bij Sandy Bridge op te bestaan! Zoals het er nu uitziet zal iedereen die wil overklokker verplicht zijn een K-model aan te schaffen. Toegeven, in het rijtje Sandy Bridge processors staan een tweetal K-modellen en die zullen vast nog wel een min of meer beschaafde prijs krijgen, maar een lekker goedkope CPU nemen en die flink overklokken is er dus in de toekomst zoals het er nu naar uit ziet niet meer bij...

Wat dat voor implicaties gaat hebben op de populariteit van de Sandy Bridge modellen, zeker onder de doelgroep van hardware liefhebbers, valt te bezien.

Ivy Bridge

Ook ná Sandy Bridge gaat Intels tick-tock stategie weer rustig voor. Na de tock, moet er weer een nieuwe tick aankomen, ofwel een nieuwe productieprocedé. De generatie die eind 2011 moet verschijnen heet Ivy Bridge en is in feite de Sandy Bridge architectuur, maar dan uitgevoerd met 22 nm transistors. De kleinere transistors geven Intel dan opnieuw de mogelijkheid om de prestaties-per-watt te verbeteren en het aantal cores te vergroten. In de wandelgangen horen we dat in het Ivy Bridge tijdperk quad-core instap wordt. Dual-core of minder zal verdwijnen.

Voor wie er de pest in heeft dat Intel bij Sandy Bridge weer met twee nieuwe sockets komt is er goed nieuws: de Ivy Bridge processors zullen als het goed is van exact dezelfde Socket 1155 en Socket 2011 gebruik maken en er zal volledige compatibiliteit tussen de twee generaties gaan bestaan. Dat betekent dat, wanneer je bij introductie een bord met één van de nieuwe sockets koopt, je voor minimaal twee jaar onder de pannen zit.

Na Ivy Bridge komt als het goed is eind 2012 weer een tock, ofwel een nieuwe generatie. Over deze generatie met codenaam Haswell is nog niet bijster veel bekend. Naar verluidt worden 8 cores dan standaard, komt Intel met een compleet nieuw cache-systeem en er wordt gesproken over verregaande nieuwe technieken om stroom te besparen. Daarnaast zouden de Haswell processors Vector co-processors aan boord krijgen en opnieuw een aantal nieuwe instructies ondersteunen.

Een jaar later moet de Haswell architectuur weer naar kleinere transistors worden gebracht, 16 nm op dat moment. Die generatie gaat Rockwell heten. Verder kunnen we nog niet kijken in Intels glazenbol.

Sceptici beweren dat de overstap van 32 nm naar 22 nm nog wel eens veel ingewikkelder kan zijn dan de overstap van 45 nm naar 32 nm. De gang naar 16 nm zou helemaal complex worden. Zodoende wordt er al voorspeld dat het voor Intel nog wel eens erg moeilijk zou kunnen worden om de jaarlijkse introducties vol te blijven houden. Wellicht dat de tick-tock metronoom over een tijdje toch iets langzamer gaat tikken...

Conclusie

De Sandy Bridge generatie processors, die vanaf eind dit jaar op de markt zal komen, gaat weer veel nieuws brengen. De AVX-technologie kan in potentie bij de juiste software voor een extreme prestatietoename zorgen. Het écht integreren van de GPU in de CPU is eveneens een belangrijke mijlpaal. Jammer genoeg is de voor deze CPU's bedoelde Socket 1155 niet compatible met Socket 1156; ook zijn we niet bepaald enthousiast over de uitrusting van de chipsets voor dit platform. Daarnaast lijkt Sandy Bridge een eind te maken aan de favoriete hobby van veel Hardware.Info lezers: overklokken. Hoe dat in de praktijk gaat uitwerken moeten we afwachten. Tussen nu en introductie kunnen er uiteraard altijd nog dingen veranderen.

In de tweede helft van 2011 wordt het pas echt feest, wanneer de Socket 2011 CPU's op de markt komen. Combineer de AVX-technologie met 8 cores en quad-channel DDR3-geheugen en je mag ervan uitgaan dat je een PC krijgt die zó snel wordt, dat je lacht om de prestaties van een Core i7 980X.

0
*