Intel Sandy Bridge, novità a tutto campo

Pubblicato il: 10/01/2011
Daniele Preda

Con la recente introduzione delle nuove famiglie di CPU, note con nome in codice Sandy Bridge, Intel svela moltissime novità tecnologiche e una notevole quantità di prodotti (CPU e chipset), sia per il mercato desktop, sia per quello mobile.

Intel innova la propria famiglia di prodotti desktop e mobile, intervenendo su interi comparti della piattaforma, introducendo nuove tecnologie e numerosi prodotti. Si tratta della presentazione di una nutrita schiera di CPU e chipset, capaci di coprire la maggior parte dei segmenti di mercato.
intel-sandy-bridge-novita-a-tutto-campo-19.jpgQuesta scelta avviene a seguito di un'attenta analisi delle richieste attuali.
Il mercato mobile continua a essere quello di riferimento, rispetto a quello desktop, con una crescita notevole e una previsione di espansione notevole nei prossimi anni, soprattutto per notebook ultrathin e netbook.
Anche il segmento desktop vede incrementi nelle prospettive di vendita e una crescita discreta per le piattaforme client. I tradizionali sistemi desktop saranno rimpiazzati da sistemi con dimensioni più compatte (small form factor PC e All In One PC).
L'accesso alle risorse e l'utilizzo del personal computer stanno cambiando e, in base a queste preferenze, Intel sta sviluppando i propri prodotti mainstream.
intel-sandy-bridge-novita-a-tutto-campo-1.jpgDa un'indagine realizzata appositamente, è possibile osservare come l'utente medio, oggi, rispetto a ieri, faccia un uso di svariate tipologie di applicazioni. Vengono infatti eseguiti programmi per la visione e l'editing di filmati, foto e musica, oltre agli strumenti per la navigazione e i software di produttività per la realizzazione di documenti.
Il PC viene reinterpretato come piattaforma per il gaming, con una marcata risalita prevista per i prossimi anni, grazie soprattutto ai casual gamer e alla possibilità di giocare online.

[tit:Core di seconda generazione]Come detto, per assecondare le abitudini di utilizzo della maggior parte degli utenti, i prodotti Intel si stanno evolvendo progressivamente. Con gli annunci di questi giorni, il produttore presenta la seconda generazione di processori Intel Core.
intel-sandy-bridge-novita-a-tutto-campo-21.jpgCome si può notare nel dettaglio, con Sandy Bridge, Intel incorpora in un solo die sia la GPU, sia la CPU, diversamente da come avveniva con la generazione Westmere.Le CPU sino ad oggi disponibili sono le ormai note Intel Core i3 / i5 / i7, che saranno gradualmente sostituite dalle nuove con serie Core ix-2000.

Secondo lo schema di sviluppo utilizzato da Intel da diverso tempo, questi prodotti fanno parte delle fase "Tock". In questo momento infatti viene annunciata una nuova architettura e una nuova piattaforma hardware, senza modificare il processo costruttivo adottato.
Con la successiva fase "Tick" si andrà invece a cambiare la tecnologia necessaria per la realizzazione del componente, tipicamente miniaturizzando i diversi comparti.
intel-sandy-bridge-novita-a-tutto-campo-17.jpgNello specifico, Sandy Bridge è costruito a 32 nm, esattamente come Westmere ed è stato progettato per garantire scalabilità, buone prestazioni e consumi inferiori rispetto alla precedente linea di CPU.
Anche se il packaging LGA1155 è incompatibile dal punto di vista meccanico ed elettrico rispetto all'attuale LGA1156, i nuovi processori ereditano diverse caratteristiche dalla precedente architettura.
Tra queste, la tecnologia HyperThreading, che consente di gestire un maggior numero di Thread sfruttando le CPU logiche associate a ogni core fisico, oltre alla piattaforma Turbo Boost, che permette di incrementare la frequenza dei core in base alle specifiche richieste del sistema e alle condizioni operative riscontrate.

[tit:Sigle e nomi]Una prima differenza, a livello di nomenclatura, è già visibile osservando i nomi delle nuove CPU. Al di là della cifra "2", anteposta a ogni sigla di ciascuna CPU, che sta a indicare la seconda generazione Intel Core, sono disponibili tre classificazioni ulteriori. I processori desktop con lettera "K" sono quelli espressamente pensati per utenti esperti, gamer e overclocker.
intel-sandy-bridge-novita-a-tutto-campo-16.jpgI processori serie "K" sono completamente sbloccati.La principale caratteristica di queste unità è la disponibilità di un moltiplicatore di frequenza sbloccato verso l'alto.
Processori come Core i7-2600K e Core i5-2500K offrono dunque core sbloccati, così come il completo controllo delle feature di alimentazione dei nuclei, di gestione delle memorie e della GPU integrata. Naturalmente per poter sfruttare tali caratteristiche è necessario avvalersi di chipset di nuova generazione, come l'Intel P67 Express e la versione H67 Express.
Il vantaggio principale di un simile approccio è evidente.
Con questo sistema, Intel propone agli appassionati, la possibilità di incrementare la frequenza operativa del processore senza impattare sui restanti componenti e quindi incrementando la stabilità generale.

Le altre CPU desktop della nuova serie, contraddistinte con la lettera finale "S", sono quelle con architettura quad core e TDP di 65 W, mentre quelle con la lettera "T" sono pensate per sistemi compatti e hanno un TDP di soli 35 W.

I microprocessori pensati per ambienti desktop sono 14:
- Core i7: i7-2600K, i7-2600S, i7-2600
- Core i5: i5-2500K, i5-2500S, i5-2500T, i5-2500, i5-2400, i5-2400S, i5-2390T, i5-2300
- Core i3: i3-2120, i3-2100, i3-2100T
Mentre le CPU Core i7/i5 saranno dotate di quattro nuclei operativi, i più "piccoli" Core i3 manterranno la struttura a due core.
intel-sandy-bridge-novita-a-tutto-campo-8.jpgEcco un estratto delle CPU desktop basate su architettura Sandy Bridge che saranno disponibili già dal mese di gennaio.Le CPU per sistemi mobile sono invece 15:
- Core i7: i7-2920XM, i7-2820QM, i7-2720QM, i7-2630QM, 2635QM, i7-2620M, i7-2649M, i7-2629M, i7-2657M, i7-2617M
- Core i5: i5-2540M, i5-2520M, i5-2410M, i5-2537M
- Core i3: i3-2310M
intel-sandy-bridge-novita-a-tutto-campo-7.jpgLe CPU annunciate da Intel per piattaforma mobile sono molte, gran parte di queste fa parte della famiglia Core i7, ma non mancano versioni Low Voltage e Ultra Low Voltage da 17 W e 25 W.Anche in questo caso, oltre alla versione i7-2920XM, la sola a fare parte (per il momento) della famiglia Extreme Edition, i processori Core i7 e i5 per mobile potranno essere distribuiti in versioni a due o quattro core, mentre i Core i3 saranno contraddistinti da due nuclei operativi.

[tit:CPU e GPU nello stesso die]Con i nuovi Core di seconda generazione, Intel introduce un nuovo approccio costruttivo, simile, per certi versi, alle recenti APU AMD. La sezione grafica è ora parte integrante dello stesso die, in condivisione con la CPU, diversamente dalla soluzione Westmere, che prevedeva due unità distinte all'interno dello stesso chip.
intel-sandy-bridge-novita-a-tutto-campo-2.jpgNel dettaglio, lo schema funzionale delle nuove CPU, sovrapposto al layout costruttivo. Possiamo notare le quattro CPU, il processore grafico, oltre alla cache condivisa e al controller per le memorie.Questo non porta solamente vantaggi in termini costruttivi e di dimensioni complessive, ma anche di efficienza generale e di consumi.
Tutte le CPU Core annunciate incorporano una sezione video, che può comunque essere disabilitata se si preferisce utilizzare una GPU discreta su bus PCI Express.

Le due nuove GPU integrate sono definite Intel HD 3000 e HD 2000 e sono pensate per il mercato dei casual gamer e per l'impiego mainstream generico.
Questa quarta generazione di processori video Intel offre sensibili benefici rispetto alla precedente versione.
In base alla versione, sono disponibili 6 (HD 2000), oppure 12 (HD 3000) Execution Unit, con architettura a Shader unificati e capacità di encoding hardware per i flussi MPEG2 e H.264.
Tra le novità principali la disponibilità di un maggior numero di controlli relativi al post processing delle immagini, con funzionalità di controllo colore, rilevamento e correzione del tono della pelle e un miglioramento automatico del contrasto.
intel-sandy-bridge-novita-a-tutto-campo-15.jpgLa frequenza operativa del processore può arrivare a 1.350 MHz mentre, grazie al supporto Shader Model 4.1, sono supportate le API DirectX 10.1 e OpenGL 3.0.
La massima risoluzione gestibile è di 2.560x1.600 pixel, tra gli output video è ora disponibile quello HDMI 1.4, con supporto Blu-ray 3D.
Proprio in questo senso e per la visioni dei nuovi media in HD a tre dimensioni, viene introdotto Intel InTru 3D, che consente la riproduzione e la visualizzazione di contenuti visibili con gli occhiali polarizzati attivi.
Sempre nel campo della visualizzazione Intel propone la tecnologia Advanced Vector Extension AVX, nata per migliorare la gestione dei calcoli vettoriali in virgola mobile e particolarmente utile per chi effettua video editing e ritocco di immagini digitali, anche a livello professionale.
intel-sandy-bridge-novita-a-tutto-campo-13.jpgPer i sistemi laptop è disponibile il sistema WiDI, o Wireless Display. In questo modo è possibile trasferire immagini in alta definizione tra il proprio notebook e un sistema video predisposto. Il collegamento tra i dispositivi viene effettuato tramite interfaccia wireless IEEE802.11n e, grazie all'ampia banda disponibile, è possibile mostrare immagini e filmati in HD di alta qualità.

[tit:Tecnologie nuove e rinnovate]Con le nuove CPU, Intel ha deciso di apportare sensibili migliorie alla tecnologia Turbo Boost. La versione 2.0 risulta più efficiente e versatile, grazie alla gestione indipendente degli stadi "Turbo" e al controllo della GPU integrata direttamente sul die.
La maggiore efficienza deriva dalla capacità del sistema di adattare la frequenza "Turbo" per risparmiare energia, modificando i parametri in modo dinamico, in base al tipo di istruzioni utilizzate.
intel-sandy-bridge-novita-a-tutto-campo-5.jpgIl controllo intelligente degli stati di "overclock" consente di migliorare le prestazioni nell'esecuzione di programmi che richiedono maggiore forza bruta, rispetto alla presenza di numerosi core.
Il sistema potrà dunque abilitare la funzione "Turbo" su un solo core, su due, oppure su tutti e quattro i nuclei.
All'aumentare dei nuclei verrà ripartita la possibilità di lavorare oltre il range ordinario, con un incremento di frequenza di poco superiore al livello di riferimento. Quando un solo core viene spinto in modalità "Turbo", si possono invece raggiungere clock superiori.
Anche la sezione video integrata può essere gestita in un modo similare, sfruttando il sistema Dynamic Frequency, per raggiungere clock e performance superiori in base alle richieste del sistema, in real-time. Con Power Sharing, che lavora parallelamente alla piattaforma Turbo Boost 2.0, è possibile controllare la ripartizione dei carichi energetici, per assicurare performance bilanciate.
intel-sandy-bridge-novita-a-tutto-campo-6.jpgTra le altre, la nuova architettura porta con sé numerose innovazioni destinate a impattare in modo visibile con le operazioni che effettuiamo tutti i giorni.
Intel Quick Sync è la nuova piattaforma che consente di completare il processo di codifica video, interamente in hardware.
Rispetto alla soluzione precedente, le funzioni di Preprocessing ed Encoding possono essere svolte direttamente dalla CPU, mediante set di istruzioni dedicate. Grazie a questa caratteristica e utilizzando software predisposti, è possibile dimezzare i tempi relativi alla codifica di stream A/V.
Proprio per questo, Intel sta lavorando con i principali sviluppatori software (ArcSoft, Corel, Cyberlink) per poter abilitare questa funzione nei programmi a larga diffusione.

[tit:Un'architettura nuova di zecca]Come abbiamo accennato, le nuove CPU Core sono state completamente ridisegnate e ottimizzate.
Tra le numerose migliorie, l'integrazione di un registro definito Physical Register File, in luogo del precedente Retirement Register File. Questa scelta ha permesso di centralizzare i dati in una sola area, migliorandone l'accesso da parte delle diverse componenti interne. In questo modo è stato possibile estendere notevolmente la logica di funzionamento out of order, tipica della maggior parte delle CPU x86.
La suddivisione del Physical Register File in elementi integer e floating ha consentito di aumentare l'efficienza complessiva della struttura, con un evidente incremento prestazionale rispetto ai core Nehalem.
La notevole accelerazione fornita in virgola mobile si deve alla riprogettazione del memory cluster.
Sandy Bridge incorpora porte di caricamento (load) e immagazzinamento (store) di tipo simmetrico, in questo modo è possibile raddoppiare la banda a disposizione in fase load
Ma le novità architetturali sono decisamente tante, dall'aggiornamento del comparto Front End, all'integrazione di una cache specifica per le micro-op (Decodec Uop Cache).
intel-sandy-bridge-novita-a-tutto-campo-3.jpgL'unità di previsione per quanto riguarda la gestione dei dati, o branch prediction unit, permette ora di gestire fino a due volte i target rispetto a prima. Questo consente di migliorare l'efficienza in fase di accesso ai dati che vengono eseguiti più spesso, con conseguenti miglioramenti in termini di prestazioni e consumi.
L'architettura interna di Sandy Bridge rappresenta un "rivoluzione" rispetto alle precedenti, a partire dall'integrazione di CPU e GPU sullo stesso die, con accesso condiviso alla cache di 3° livello, o Last Level Cache.
Questa cache è stata sviluppata secondo un design ad anello. I quattro ring utilizzati consentono di gestire l'accesso ai dati e permettono di migliorare la distribuzione delle chiamate logiche. Questo bus viene definito fully pipelined, ossia funzionante secondo i clock operativi dei core interni, ciò consente di minimizzare la latenza complessiva, sfruttando il percorso più breve per la transizione dei dati
Una sezione interna dedicata comprende inoltre il gestore di sistema (System Agent), una particolare unità con funzioni assimilabili ai NorthBridge delle precedenti generazioni. È presente il controller PCI Express x16 e quello per le RAM DDR3, oltre a un display engine per il controllo del segnale video.

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