Dnia 14 listopada bieżącego roku swą rynkową premierę miała nowa platforma Intela, na którą składają się procesory z rodziny Sandy Bridge-E oraz dedykowane im płyty z podstawką LGA2011, obsługiwaną przez chipset X79 Express. Nowa platforma zastępuje leciwą już podstawkę LGA1366, która zadebiutowała w 2008 roku. LGA2011 z procesorami Sandy Bridge-E to platforma dedykowana temu samemu gronu odbiorców co poprzedniczka, nielicznej grupie entuzjastów oraz osób wykorzystujących komputer do wymagających względem procesora zadań, w tym rozwiązaniom serwerowym. Możliwości nowej platformy mogłem zweryfikować dzięki uprzejmości firmy Intel, która dostarczyła do naszej redakcji egzemplarz procesora Core i7 3960X wraz z płytą główną DX79SI. W poniższej publikacji znajdziecie nie tylko testy wydajności procesora przy standardowych ustawieniach ale również pełną gamę testów przeprowadzonych po jego OC oraz szereg dodatkowych pomiarów, jak wyniki wydajności przy tym samym taktowaniu względem procesorów Bloomfield, Lynnfield i Sandy Bridge oraz analizę wpływu ilości rdzeni, technologii Hyper-Threading i czterokanałowego kontrolera pamięci na wydajność Core i7 3960X. Wszystkich zainteresowanych zapraszam do lektury! 

SANDY BRIDGE-E - ANI TO TICK, ANI TO TOCK

Sandy Bridge-E to wykonane w wymiarze 32 nanometrów układy, będące rozwinięciem rodziny Sandy Bridge. To co kluczowe to fakt, że nie jest to żaden kolejny etap typowego dla Intela cyklu "Tick-Tock". Zgodnie z jego założeniami rozwój układów następuje w dwóch etapach, Tick to przeniesienie obecnej na rynku mikroarchitektury w nowy, niższy wymiar technologiczny (z niewielkimi usprawnieniami/nowościami), Tock z kolei to wprowadzenie nowej architektury. Premiera Sandy Bridge to właśnie cykl Tock, nowa architektura w wymiarze technologicznym już wykorzystywanym (pierwsze układy Intela wykonane w wymiarze 32 nanometrów to procesory Westmere dla podstawki LGA1156). Zgodnie z standardowym cyklem kolejnym etapem będzie przeniesienie architektury Sandy Bridge w niższy wymiar technologiczny - Tick będzie miał miejsce jednak w przyszłym roku, kiedy to na rynku zadebiutują układy Ivy Bridge (oraz Ivy Bridge-E) wykonane w wymiarze 22 nanometrów. Sandy Bridge-E wpisany jest więc w ten sam etap postępu co Sandy Bridge, nie jest to nowa ani usprawniona i wykonana w niższym wymiarze architektura a jedynie obecne na rynku rozwiązanie przystosowane do nieco innych zadań.

Jak wygląda owo "przystosowanie" Sandy Bridge do preferencji najbardziej wymagających użytkowników? Najkrócej można je opisać jako zwiększanie - zwiększono liczbę rdzeni, ilość pamięci podręcznej poziomu trzeciego (współdzielonej pomiędzy wszystkie rdzenie), liczbę obsługiwanych linii PCI-Express (procesory Sandy Bridge posiadają zintegrowany kontroler PCI-Express odpowiedzialny za obsługę złącz PCI-Express x16 i komunikację z chipsetem poprzez DMI) oraz liczbę równoległych kanałów obsługujących pamięć operacyjną. Sandy Bridge-E, podobnie jak Nehalem dla LGA1366, jest poniekąd efektem ubocznym wprowadzenia nowej architektury do rozwiązań serwerowych - na rynku zadebiutują niebawem układy z serii Xeon E5-2600, wyposażone w maksymalnie 8 rdzeni i 20MB pamięci podręcznej poziomu trzeciego i dedykowane podstawce LGA2011. Wprowadzone do sprzedaży procesory Core i7 dla nowej podstawki to nieco okrojone wersje Xeonów, pomost pomiędzy typowymi rozwiązaniami serwerowymi a komputerami domowymi. 

O serwerowym rodowodzie procesorów Core i7 wykorzystujących rdzeń Sandy Bridge-E świadczy chociażby schemat ich struktury krzemowej widoczny powyżej. Zauważyć można, że znajduje się na nim łącznie osiem rdzeni, maksymalnie tylko sześć będzie jednak aktywnych w przypadku procesorów Core i7 dla LGA2011. Podobnie sytuacja wygląda w przypadku pamięci cache L3 - fizycznie układ Core i7-3960X posiada 20 MB pamięci podręcznej poziomu trzeciego, aktywne pozostaje jednak "tylko" 15 MB. Na schemacie Intel nie zaznaczał tego, wystarczy jednak porównać liczbę tranzystorów z jakich wykonany jest Core i7-3960X oraz powierzchnię jaką zajmuje. To najbardziej złożony procesor dla komputerów osobistych jaki pojawił się na rynku - zbudowany jest z ponad dwukrotnie większej liczby tranzystorów niż czterordzeniowe Sandy Bridge dla LGA1155 (2260 milionów w porównaniu do 996 milionów) i zajmuje przy tym dwukrotnie większą powierzchnię (435 mm^2, Sandy Bridge to 216 mm^2, Bulldozer od AMD - niespełna 320 mm^2). Względem układów Xeon (Sandy Bridge-EP) nieaktywne pozostają również łącza QPI (Quick Patch Interconnect) - w procesorach serwerowych wykorzystywane są one do komunikacji pomiędzy procesorami, Core i7 3960X pracować będzie mógł tylko w konfiguracjach jednoprocesorowych (a za komunikację z chipsetem odpowiada łącze DMI). 

Układy Sandy Bridge-E po wersji serwerowej dziedziczą czterokanałowy kontroler pamięci DDR3 1600MHz (Sandy Bridge posiada zintegrowany dwukanałowy kontroler pamięci DDR3 1333MHz) oraz kontroler PCI-Express obsługujący dwukrotnie większą liczbę linii (40 w porównaniu do 20 w SB). Sam kontroler PCI-Express nie jest jednoznacznie określony pod względem szybkości działania - Intel w specyfikacji zaznacza, że "wierzy, iż niektóre urządzenia PCIe będą w stanie komunikować się z procesorem z prędkością 8 GT/s". To prędkość właściwa dla PCI-Express w standardzie 3.0 (PCI-E 2.0 oferuje maksymalną prędkość komunikacji równą 5 GT/s). Z jednej strony taki zapis można tłumaczyć brakiem obecności na rynku kart rozszerzeń zgodnych z nowy standardem a co za tym idzie, brakiem możliwości zweryfikowania czy osiągają one faktycznie taką prędkość podczas komunikacji. Z drugiej strony jednak nie wydaje się aby taki gigant jak Intel nie mógł zweryfikować obsługi standardu PCI-Express 3.0 w swoich produktach, w takiej sytuacji zapis ten świadczyć może o problemach z osiągnięciem pełnej prędkości komunikacji. To jak sytuacja faktycznie zweryfikuje czas, nie wydaje się jednak aby realna prędkość komunikacji miała w najbliższym czasie jakikolwiek wpływ na ocenę produktu (wielce wątpliwe jest, że PCI-Express 3.0 zapewni jakikolwiek zauważalny wzrost wydajności kart rozszerzeń względem standardu PCI-Express 2.0).

Pozostałe cechy układu pokrywają się z tym co oferuje Sandy Bridge dla LGA1155 - mamy tą samą architekturę, ten sam wymiar technologiczny 32 nanometrów oraz obsługę tych samych zestawów instrukcji (AES-NI, AVX, SSE4.2) oraz technologii (Hyper-Threading, Turbo Boost 2.0).

W ofercie Intela pojawiły się dwa procesory wykorzystujące układ Sandy Bridge-E, Core i7 3960X oraz Core i7 3930K. W obu przypadkach mamy do czynienia z procesorami w pełni odblokowanymi, wyposażonymi w sześć rdzeni z obsługa technologii Hyper-Threading. Różnica sprowadza się do taktowania (różnica 100 MHz), ilości pamięci podręcznej poziomu trzeciego (15 MB dla Core i7 3960X, 12 MB dla modelu 3930K) oraz ceny. Procesor Core i7 3960X jest układem z rodziny Extreme Edition i tradycyjnie dostępny będzie w cenie 999$ (cena dla klientów Intela przy zakupie 1000 sztuk), która to obowiązuje dla każdego z procesorów Extreme Editon od kilku lat. W Polsce jest on dostępny w cenie 4200~4300 PLN. Core i7 3930K to układ wyraźnie tańszy, cena podawana przez Intela to 555$ (ponownie, cena dla klientów Intela przy zakupie 1000 sztuk), cena w rodzimych sklepach zaczyna to 2400~2500 PLN.  

Ponadto w pierwszym kwartale przyszłego roku ofertę procesorów Core i7 dla podstawki LGA2011 uzupełni model Core i7 3820. Będzie on posiadał cztery rdzenie z obsługą technologii Hyper-Threading i 10 MB pamięci podręcznej poziomu trzeciego. Procesor będzie posiadał odblokowany mnożnik w ograniczonym zakresie. Cena Core i7 3820 nie została jeszcze ustalona, Intel sugeruje jednak że docelowo układ ten ma być tańszy niż Core i7 2600K.  

LGA2011 I X79 EXPRESS

Z myślą o procesorach Sandy Bridge-EP (rozwiązania serwerowe) zaprojektowana została nowa podstawka, LGA2011. Z oczywistych względów ta sama podstawka wykorzystywana jest w przypadku układów Sandy Bridge-E. Sama podstawka jest zdecydowanie większa aniżeli dotychczas stosowane przez Intela (LGA775, 1155, 1156 i 1366) i różni się od nich zarówno systemem mocowania procesora jak i samego chłodzenia. 

Podstawka LGA2011 w porównaniu z poprzednimi rozwiązaniami Intela wyposażona jest w podwójny mechanizm blokady - na dwóch bokach znajdziemy dwie dźwignie zwalniające/blokujące górną część podstawki, na której oznaczono pierwszą z dźwigni, którą należy otworzyć lub też zamknąć. Ponadto podstawka ze względu na swoje rozmiary posiada metalową płytkę usztywniającą całą konstrukcję umieszczoną z drugiej strony PCB - analogicznie jak w przypadku LGA 1155, 1156 i 1366. Nowością jest jednak fakt, że płytka ta (backplate) została jednocześnie wyposażona w gwintowane otwory, które umożliwiają montaż chłodzenia. Koniec więc z plastikowymi kołkami wciskanymi w otwory montażowe w PCB płyty głównej, każde chłodzenie dla LGA2011 jest przykręcane do konstrukcji podstawki. Takie rozwiązanie ma wiele plusów - po pierwsze zapewnia dobry docisk w praktycznie każdej sytuacji, nawet po wielu cyklach montażu i demontażu chłodzenia (plastikowe kołki czesto się po prostu wyrabiały). Po drugie jest to rozwiązanie bezpieczniejsze i zarazem wygodniejsze (zarówno w porównaniu do standardowego zapięcia znanego z poprzednich podstawek jak i w przypadku układów chłodzących firm trzecich - tu backplate jest już bowiem na stałe przytwierdzony do płyty).

Nowa podstawka okazuje się jednocześnie wymagająca względem producentów płyt głównych, którzy płytom pod LGA2011 muszą poświęcić więcej uwagi przy projektowaniu, głównie ze względu na jej rozmiary oraz obecność czterokanałowego kontrolera pamięci. Procesory Sandy Bridge-E obsługują maksymalne osiem gniazd pamięci, po dwa na każdy z kanałów kontrolera pamięci DDR3. Płyty wyposażone będą więc przeważnie w taką właśnie liczbę gniazd - to z kolei wymaga rozmieszczenia ich po obu stronach podstawki i w konsekwencji utrudnia życie producentom płyt głównych. W takiej konfiguracji z lewej strony podstawki brak jest bowiem miejsca na sekcję zasilania (która tam zwyczajowo się znajduje), do wykorzystania pozostaje więc jedynie ograniczona ilość miejsca nad i pod podstawką LGA2011. Jako, że Sandy Bridge-E do układów konsumujących niewielkie ilości energii nie należy (ponad dwukrotnie większa liczba tranzystorów w porównaniu z Sandy Bridge musi pobierać wyraźnie więcej energii) to sama sekcja zasilania musi być odpowiednio rozbudowana. To jednak przeszkody, jakim stawić czoła muszą producenci - dla końcowych użytkowników ma to niewielkie znaczenie. 

Schemat blokowy układu X79 Express (wraz z Sandy Bridge-E)

Podstawą płyt z LGA2011 dedykowanych procesorom Sandy Bridge-E jest nowy układ logiki - Intel X79 Express. Komunikuje się on z procesorem za pomocą złącza DMI o przepustowości 20 Gb/s i na chwilę obecną nie zachwyca możliwościami. Odpowiada on za obsługę do 14 portów USB2.0 oraz 6 portów SATA (dwóch w standardzie SATA 6 Gbps i czterech SATA 3 Gbps) i udostępnia zintegrowany gigabitowy kontroler sieciowy, oraz 8 linii PCI Express 2.0. Zabrakło więc natywnej obsługi USB3.0 oraz większej ilości portów SATA 6 Gbps obsługiwanych przez X79 Express (taką samą liczbę SATA 6 Gbps oferują układy dla podstawki LGA1155).