نگاهی به پردازنده‌ها و پلتفرم جدید اینتل

 ارتش کامل

پردازنده‌های جدید اینتل با نام Skylake شناخته شده و در رده‌های مختلف برای سیستم‌های دسکتاپ گرفته تا انواع لپ تاپ‌ها و همچنین نسخه جدید پردازنده Core M برای سیستم‌های با توان مصرفی کم‌طراحی و تولید شده است (تصویر 1).

 اینتل طراحی این سری از پردازنده‌ها را از سال 2012 آغاز کرده و طبق روالی که تا کنون پیش گرفته، در کنار رسیدگی به مساله افزایش کارآیی در مقایسه با نسل‌های پیشین، توجه ویژه‌ای به بهینه‌سازی پردازنده برای نسخه‌های موبایل نیز داشته تا کاربران لپ‌تاپ‌ها بتوانند بیشترین نفع را ببرند. همچنین همزمان با معرفی پرازنده‌های جدید، سیستم نام گذاری پردازنده‌های Core M نیز تغییر کرده و این بار به جای اعداد و ارقام پیچیده و نسبتا نامفهوم، از عبارات Core m3، Core m5 و Core m7 و یک نسخه پنتیوم برای معرفی مدل‌های مختلف استفاده شده است (تصویر 2).

 به گفته اینتل، استفاده از نسل نهم پردازنده گرافیکی مجتمع در این سری باعث شده تا کارآیی گرافیکی در مقایسه با قبل 40 درصد بهبود یابد. از همان ابتدای معرفی رسمی، اینتل سعی کرده تا همه زمینه‌های مختلف را پوشش دهد و به همین خاطر چهار رده بندی مختلف برای پردازنده‌ها بر حسب توان مصرفی در نظر گرفته است که با حروف Y، U، S و H مشخص می‌شوند (تصویر 3).

 سری S شامل پردازنده‌های دسکتاپ می‌شود که توان مصرفی بین 35 تا 91 وات دارند. در میان پردازنده‌های دسکتاپ، تنها دو مدل از سری K معرفی شده که دارای توان مصرفی 91 وات هستند (تصویر 4).

 پردازنده‌های دیگر دسکتاپ دارای توان مصرفی 65 وات هستند (تصاویر 5 و 6)

 و نسخه‌هایی که از پسوند T در نامگذاری آنها استفاده شده، از توان مصرفی 35 وات بهره می‌برند (تصویر 7 و 8).

 سری H پردازنده‌های لپ‌تاپ دو یا چهار هسته‌ای هستند که برای محصولات قدرتمند تولید خواهند شد و توان مصرفی 45 وات خواهند داشت (تصویر 9).

 همچنین دو مدل پردازنده از سری Xeon برای سیستم‌های موبایل در نظر گرفته شده است تا نیاز کاربران از هر جهت برآورده شود. این سری نیز دارای توان مصرفی 45 وات بوده و از چهار هسته پردازشی فیزیکی و قابلیت Hyper Threading بهره می‌برند (تصویر 10).

 سری U همانطور که انتظار می‌رود سری پردازنده‌های با توان مصرفی کم برای استفاده روی لپ‌تاپ‌های ساده تر یا نمونه‌های با وزن کم به کار می‌روند (با توان مصرفی 15 تا 28 وات). این گروه پرچمعیت‌ترین خانواده از پرازنده‌های موبایل اینتل را تشکیل می‌دهند و شامل پردازنده‌های دو هسته‌ای در رده‌های مختلف کاری می‌شوند (تصاویر 11، 12 و 13).

 در نهایت سری Y پردازنده‌های با توان مصرفی تنها 4,5 وات هستند که برای لپ تاپ‌های فوق سبک یا تبلت‌ها و مدل‌های تبدیل شونده تولید شده‌اند. تمامی پردازنده‌های فوق‌الذکر از حافظه‌های DDR4 پشتیبانی می‌کنند، اما در پردازنده‌های Core M، کنترلر حافظه با پشتیبانی از حافظه‌های LPDDR3/DDR3L ذکر شده اند.

تازه وارد‌های دسکتاپ

در اولین قدم، اینتل دو مدل Core i7-6700K و Core i5-6600K را به بازار کامپیوتر‌های دسکتاپ معرفی کرده است. پردازنده‌های جدید از بسته‌بندی جدید با تمرکز بر گیمرها بهره برده و همان‌طور که از بسته‌بندی جدید و باریک این پردازنده‌ها می‌توان حدس زد، در این سری دیگر فن و خنک‌کننده به همراه پردازنده ارائه نشده و کاربر خود باید یک سیستم خنک کننده مناسب و برحسب نیازش برای پردازنده خریداری کند (تصویر 14).

 این سری از معماری ساخت 14 نانومتری بهره می‌برند. جدول یک مشخصات فنی هر دو پردازنده را نمایش می‌دهد. تصاویر 15 و 16 نیز مشخصات هر یک از پردازنده‌های جدید در نرم افزار CPU-Z را نشان می دهد.

 این سری از پردازنده‌ها دارای کنترلر حافظه جدید برای پشتیبانی از حافظه‌های DDR4 هستند و به نظر می‌رسد وقت آن رسیده که با حافظه‌های DDR3 (که از سال 2007 در بازار حضور داشته‌اند) خداحافظی کنیم. حافظه‌های DDR4 تاکنون گزینه‌ای گرانقیمت برای پلتفرم‌های پیشرفته و حرفه‌ای X99 به شمار می‌آمدند و حالا باید شاهد حضور آنها در دنیای محصولات میان رده‌تر باشیم. به این‌ترتیب حتی با داشتن ضعیف‌ترین حافظه DDR4، می‌توان از پهنا باند قابل‌قبولی برای حافظه روی یک سیستم با قیمتی معقول بهره برد. در ضمن این سری از ماژول‌های حافظه از ولتاژ 1,2 ولت استفاده می‌کنند که باعث می‌شود گرمای ناشی از کارکرد آنها کمتر از قبل نیز باشد. با این حال اینتل تصمیم گرفته تا در این سری از حافظه‌ها، قابلیت پشتیبانی از حافظه‌های DDR3L را نیز در نظر بگیرد تا کاربران در زمان ارتقا با مشکلات کمتری روبه‌رو شوند. البته این راهکار را نمی‌توان چندان هم هوشمندانه دانست. زیرا تقریبا تمامی مادربردهای عرضه شده برای پردازنده‌های جدید، از حافظه DDR4 پشتتیبانی کرده و مادربردی نیز در‌حال‌حاضر وجود ندارد که هم از حافظه‌های DDR4 و DDR3L استفاده کند. همچنین اغلب کاربران فعلی پلتفرم‌های قبلی از حافظه‌های DDR3 به جای DDR3L بهره گرفته‌اند و به علت ساختاری که اینتل در پلتفرم جدید تعبیه کرده، امکان استفاده از حافظه DDR3 به جای DDR3L وجود ندارد. زیرا حافظه‌های DDR3L از ولتاژ 1,35 ولت پشتیبانی کرده و امکان استفاده از حافظه‌های DDR3 با ولتاژ پایه 1,5 ولت روی آنها وجود ندارد. توان مصرفی پردازنده‌های Haswell برابر با 84 وات است. این میزان در دو پردازنده جدید به 91 وات رسیده است. شاید بتوان این میزان اندک افزایش توان مصرفی را به گردن کنترلر جدید حافظه با قابلیت پشتیبانی از دو نوع حافظه انداخت! از ویژگی‌های مثبت دیگر که می‌توان برای حافظه‌های DDR4 برشمرد، بالا بودن فرکانس حافظه (حداقل 2133 مگاهرتز و در صورت پشتیبانی مادربرد و تا 3200 مگاهرتز و بیشتر!) و همچنین ارائه انواع ماژول‌ها با ظرفیت بالا در بازار است. البته هنوز قیمت این حافظه‌ها از انواع DDR3 بالاتر است، اما می‌توان انتظار داشت که قیمت‌ها به سرعت کاهش یابد.

پردازنده گرافیکی مجتمع

اینتل اعلام کرده که پردازنده گرافیکی مجتمع استفاده شده در این سری (که نهمین سری از پردازنده‌های گرافیکی مجتمع اینتل به شمار می‌آید)، برای جلوگیری از گیج شدن کاربران از نامگذاری متفاوتی بهره می‌برد (حالا این تغییر نامگذاری واقعا تاثیری در کاهش گیج شدن داشته یا خیر را ما نمیدانیم!). ساختار پردازنده‌های گرافیکی جدید که حالا با نامگذاری HD 5xx شناخته می‌شوند، تقریبا مشابه با قبل است، اما بهینه‌سازی‌هایی در ساختار آن صورت گرفته و در نسخه‌های رده بالا از حافظه eDRAM در ساختار آن استفاده شده است (تصویر 17).

 در پردازنده‌های رده بالای معرفی‌شده برای سیستم‌های دسکتاپ، از پردازنده گرافیکی مجتمع HD 530 استفاده شده است که مانند پردازنده گرافیکی HD 4600 در پردازنده‌های Haswell از نسل قبل، دارای 24 واحد اجرایی است. پردازنده‌های گرافیکی سری Iris و Iris Pro که در پردازنده‌های سری U رده بالا یافت می‌شوند، از 48 یا 72 واحد اجرایی بهره برده و بر‌حسب مدل ممکن است دارای 64 یا 128 مگابایت حافظه eDRAM داخلی نیز باشند که به بهبود عملکرد آنها در پردازش‌های گرافیکی مختلف کمک خواهد کرد. با آنکه ساختار پردازنده گرافیکی مشابه قبل است، اما اینتل بهینه‌سازی‌هایی در این نسل از پردازنده گرافیکی مجتمع انجام داده است تا نحوه کارکرد آن و استفاده از منابع سیستم را بهبود ببخشد. این ساختار جدید که Multi Plane Overlay نام دارد، به نحوی طراحی شده تا میزان درگیری حافظه RAM سیستم در زمان پردازش سه‌بعدی تصاویر و انتقال آن به خروجی تصویر را کمتر می‌کند (تصویر 18).

سیستم فشرده‌سازی رنگ‌ها در زمان انتقال نیز به کاهش استفاده از حافظه RAM کمک خواهد کرد. بهینه‌سازی دیگری که روی پردازنده‌های گرافیکی مجتمع نسل نهم صورت گرفته، قابلیتی به نام Camera Pipe است که باعث می‌شود عملیات مختلف ویرایش تصویر به شکلی بهینه تر و ساده تر صورت گیرد. البته این مساله زمانی رخ می‌دهد که توسعه‌دهندگان نرم‌افزار از API‌های معرفی شده توسط اینتل در نرم افزار خود بهره بگیرند. در زمینه کد‌گشایی از فایل‌های ویدئویی، پردازنده گرافیکی مجتمع HD 530 نقش پررنگ‌تری نسبت به قبل داشته و به شکل بهتری می‌تواند به پردازنده کمک کند.

ساختار مادربردها

یک نکته جالب درباره این نسل از محصولات اینتل این است که سازندگان مادربرد مدت‌ها قبل از معرفی رسمی پردازنده‌های Skylake، مجموعه بسیار متنوعی از مادربردها را برای ورود به بازار آماده کرده بودند. تقریبا تمامی سازندگان مادربرد محصولات جدید خود را در نمایشگاه Computex 2015 به نمایش گذاشته، اما از آنجا که خبری از عرضه رسمی پردازنده نبود، بازدیدکنندگان تنها می‌توانستند با ظاهر مادربرد‌ها آشنا شوند. مانند قبل، مادربردهای مجهز به چیپ ست سری Z (که این‌بار با نام Z170 شناخته می‌شود) توانایی اورکلاک پردازنده‌های Skylake با پسوند K را خواهند داشت و حداکثر امکانات موجود را به خریدار ارائه می‌کنند (تصویر 19).

 یک رده پایین‌تر چیپ ست H170 برای مادربردهای میان قیمت در نظر گرفته شده و نمونه‌های ارزان‌قیمت از چیپست H110 بهره خواهند برد. همچنین برای کاربردهای تجاری و سازمانی نیز چیپ ست‌های B150، Q150 و Q170 در نظر گرفته شده‌اند (تصویر 20).

 با نگاهی به دیاگرام ساختاری چیپ ست Z170 به خوبی می‌توان مشاهده کرد که این چیپ ست از ساختاری تازه و متفاوت از قبل بهره می‌برد. چیپ ست Z170 می‌تواند 16 مسیر PCI-E نسل سوم را روی رابط‌های PCI-E مادربرد به صورت یکجا (یعنی کل مسیر برای یک کارت گرافیک) یا ترکیب x8x8 (حالت SLI یا CrossfireX) یا x8x4x4 تقسیم کند. نکته ویژه دیگر در مورد چیپ ست Z170، افزایش تعداد مسیرهای معروف به Flex-IO (مسیرهای مورد استفاده توسط چیپ ست برای انتقال اطلاعات از پورت‌ها و رابط‌های مختلف مادربرد) به 26 عدد است که این مساله باعث افزایش تعداد پورت ها و رابط‌های قابل استفاده روی هر مادربرد (مانند پورت‌های SATA III و USB 3. 0 و رابط‌های PCI-E اضافی روی مادربرد) خواهد بود (تصویر 21).

 همچنین پشتیبانی از نسل تازه فناوری اینتلRapid Storage Technology باعث شده تا سازدگان مادربرد بتوانند سه پورت M.2 (که هر یک چهار مسیر اختصاصی برای خود دارند!) روی مادربرد نصب کرده و امکان فعال‌سازی حالت RAID نیز برای آنها وجود داشته باشد (فقط تصور کنید که در این حالت سرعت انتقال اطلاعات تا چه حد می‌تواند افزایش پیدا کند!). ارتباط بین پردازنده و چیپست از طریق رابط DMI 3.0 امکان‌پذیر شده است. سرعت این رابط 8 GT/s است که در مقایسه با سرعت 5 GT/s در رابط قبلی DMI 2.0، ارتقایی قابل توجه به شمار می‌آید. استفاده از این رابط باعث شده تا فاصله بین پردازنده و چیپست از 8 اینچ به هفت اینچ کاهش یابد تا افزایش سرعت انتقال اطلاعات و کیفیت سیگنال‌ها تضمین شود. تا پیش از پردازنده‌های سری Haswell، وظیفه مدیریت توان و انتقال آن به پردازنده، برعهده مادربرد بود. با معرفی پردازنده‌های سری Haswell، اینتل تصمیم گرفت تا برای بهینه‌سازی انتقال توان و همچنین کاهش هزینه ساخت مادربرد، از سیستم مجتمع مدیریت توان در خود پردازنده بهره بگیرد. انجام این کار برای پردازنده‌های لپ‌تاپ و مدل‌های رده میانی دسکتاپ مثبت بود، اما در پردازنده‌های رده بالا، باعث افزایش دما شده و محدودیت‌هایی برای اورکلاک ایجاد کرد. همچنین این مساله باعث شد تا سطح اورکلاک بین پردازنده‌های مشابه بسیار متفاوت و متغیر باشد. در پردازنده‌های دسکتاپ Skylake، این سیستم مجتمع از پردازنده حذف شده و دوباره سازندگان مادربرد وظیفه مدیریت و انتقال توان موردنیاز پردازنده را برعهده خواهند داشت. این راهکار می‌تواند باعث کاهش دمای پردازنده شود، اما در‌عین‌حال قطعا باعث افزایش قیمت مادربردها نیز خواهد شد. این یعنی دوباره شاهد جنگ مادربرد‌سازان و رقابت آنها بر سر تعداد فازهای هر مادربرد خواهیم بود. با این حال می‌دانیم تعداد فاز بیشتر به معنای بهتر بودن نیست و تاثیر این عامل روی کیفیت و نتیجه نهایی در اولویت نیست! خبر خوب دیگر برای اورکلاکر‌ها و کاربران حرفه‌ای‌تر این است که محل بسته شدن خنک‌کننده پردازنده روی مادربرد، همانند نسل‌های پیشین مادربردهای اینتل بوده و به همین خاطر اگر یک خنک‌کننده عالی از نسل پیشین دارید، می‌توانید همچنان از آن در نسل جدید نیز بهره ببرید.

پورت‌های دوست‌داشتنی کجا هستند؟

در دیاگرام چیپ ست Z170 خبری از رابط‌های جدید و فوق سریع از جمله USB 3.1 و Thunderbolt نیست، اما این امکان وجود دارد که سازندگان مادربردها به کمک کنترلرهای دیگر، این امکانات را به مجموعه خود اضافه کنند (بسیاری از مادربردهای معرفی شده از نسل جدید از پورت USB 3.1 بهره مند هستند). ساده‌ترین روش برای رسیدن به پورت USB 3.1، استفاده از کنترلر ASMedia ASM1142 است که با اشغال دو رابط PCI-E مادربرد، دو پورت USB 3.1 را به مجموعه پورت‌های مادربرد اضافه می‌کند. روش دیگر برای انجام این کار، استفاده از کنترلر Thunderbolt اینتل است که با نام Alpine Ridge شناخته می‌شود (تصویر 22).

 این کنترلر از چهار رابط اختصاصی در نظر گرفته شده برای خروجی تصویر DisplayPort و چهار مسیر PCI-E نسل سوم بهره گرفته و پورت Thunderbolt 3.0، پورت USB 3.1 و خروجی تصویر DisplayPort را ارائه می‌دهد. همچنین مبدل داخلی این کنترلر این امکان را با سازندگان مادربرد می‌دهد تا خروجی تصویر HDMI 2.0 پورت USB 3.1 Type-C را نیز برای محصولات‌شان در نظر بگیرند. این روش هنوز در مدل‌های اولیه مادربرد‌های موجود چندان عمومیت نیافته، اما قطعا در مدل‌های بعدی می‌توان شاهد افزایش میزان استفاده از آن باشیم. اینتل یک کنترلر جدید برای اتصال شبکه با نام I219 معرفی کرده است. این کنترلر در دو نسخه I219v (برای کاربردهای مصرفی عمومی) و I219-LM برای امور اداری و سازمانی ارائه شده و مدیری توان مصرفی یکی از نکات اصلی رعایت شده در این کنترلر به شمار می‌آید. همچنین در مادربردهای Z170 خبری از خروجی تصویری آنالوگ D-Sub نبوده و خروجی HDMI 2.0 نیز از طریق مبدل (یا همان طور که گفته شد از طریق کنترلر Alpine Ridge) قابل دستیابی است.

چه کسانی باید ارتقا دهند؟

در همین شماره از ماهنامه سخت‌افزار تستی گروهی از مادربردهای مختلف مجهز به چیپ ست Z170 منتشر شده است. با نگاهی به نتایج تست به دست آمده و مقایسه آن با دیگر پردازنده اینتل از نسل‌های پیشین، به خوبی می‌توان دید اختلاف کارآیی در مقایسه با پردازنده‌های هم رده از Haswell آنچنان زیاد نیست. در واقع پردازنده‌های Skylake را نمی‌توان زمین لرزه‌ای در دنیای پردازش و ابزارهایی قدرتمند برای تکان دادن بازار دانست. این مساله وقتی بیشتر خود را نشان می‌دهد که نتایج را پردازنده‌های Haswell از گروه Devil`s Canyon مقایسه کنید. با این حال اگر شما دارای پدازنده‌ای قدیمی‌تر همچون سری Sandy Bridge هستید و تصمیم به ارتقای سیستم خود دارید، باید بدانید که Skylake‌ها افزایش کارآیی به شکلی کاملا محسوس خواهند داشت. این افزایش کارآیی چیزی در‌حدود 20 تا 30 درصد خواهد بود. در مورد پردازنده‌های لپ‌تاپ در‌حال‌حاضر نمیتوان نظری قطعی اعلام کرد. زیرا در زمان نوشتن این مقاله هنوز محصولات مجهز به نسل جدید پردازنده‌ها به طور گسترده وارد بازار نشده اند. با این‌حال از آنجا که استراتژی کلی اینتل در‌حال‌حاضر بهینه‌سازی توان مصرفی است، شاید بتوان گفت که از بابت کارآیی در پردازنده‌های موبایل نیز با افزایش چشمگیر در مقایسه با پردازنده‌های Haswell روبه‌رو نخواهیم بود (البته باز هم باید این مساله را در عمل و در تست‌های مختلف مشاهده کرد).

مدیریت توان

همان‌طور که اشاره کردیم، اینتل تاکید ویژه‌ای بر توان مصرفی و مدیریت توان در پردازنده‌های Skylake داشته و قرار است در آینده از همین ساختار در پردازنده‌های نسل بعد Xeon (که در حال حاضر توان مصرفی 140 وات دارند) نیز استفاده شود. برای مدیریت بهینه توان، اینتل بخشی به نام Package Control Unit را در نظر گرفته است که اجزای مختلف در پردازنده مرکزی را تحت‌نظر داشته و بر‌حسب فشارکاری و شرایط سیستم، بخش‌هایی را غیر‌فعال کرده یا به سرعت و با اعمال تنظیماتی روی ولتاژ و فرکانس، واحد‌های معینی را برای انجام پردازش مورد نظر فعال می‌کند (تصویر 23).

 اینتل در پردازنده‌های Skylake قابلیتی به نام Speed Shift گنجانده است که وظیفه تغییر فرکانس با سرعتی بالا و بر حسب نیاز سیستم را برعهده دارد. پیش از این، وظیفه انجام این کار برعهده سیسم عامل بود که در مدت زمان حدود 30 میلی ثانیه تغییرات فرکانس را اعمال می‌کرد. این وظیفه حالا بر عهده سخت‌افزار است و می‌تواند عملیات تغییر فرکانس را در مدت زمان یک میلی ثانیه انجام دهد! البته سیستم‌عامل نیز همچنان در این بازی نقش دارد و می‌تواند روی فرکانس هسته‌های پردازنده اعمال نفوذ کند و بر‌حسب نیاز آن را تغییر دهد (در واقع کنترلر سخت‌افزاری بر حسب شرایط موجود برای سیستم عامل تعیین می کند که در چه بازه‌ای از فرکانس می‌تواند تغییرات خود را اعمال کند). این سیستم در پردازنده‌هایی همچون سری Core M که عوامل مختلف نقشی موثر در تعیین فرکانس پردازنده مرکزی داشته و باید عملیات تغییر فرکانس به سرعت صورت گیرد بسیار تاثیر‌گذار است و می‌تواند روی عملکرد کلی سیستم نقشی مهم و مثبت ایفا کند.

نتیجه گیری

پردازنده‌های Skylake دومین تجربه اینتل در ارائه پردازنده‌هایی با معماری ساخت 14 نانومتری است. این بار اینتل آب پاکی را روی دست کاربران ریخته و آنها را به مهاجرت به سوی حافظه‌های DDR4 دعوت کرده است تا بتوانند از پهنای باند بیشتر در انتقال اطلاعات بهره مند شوند. با آنکه افزایش کارآیی پردازنده‌های معرفی شده از این سری در مقایسه با نمونه‌های مشابه از Haswell چندان زیاد نیست، اما دارندگان پلتفرم‌های قبلی اینتل که به ارتقا می‌اندیشند، بدون شک باید به سراغ Skylake بروند تا از قابلیت‌های جدید آن سود ببرند. فقط به خاطر داشته باشید که خنک کننده سیستم قبلی خودتان را نگه دارید، زیرا پردازنده‌های Skylake بدون خنک کننده به فروش می رسند! در زمینه پردازنده‌های موبایل، اینتل تمامی تلاش خود را به کار برده تا بیش از پیش توان مصرفی را مدیریت کرده و عمر باتری بیشتری فراهم کند. این مساله برای پردازنده‌هایی همچون Core M بیشتر نمایان خواهد بود و کاربران دستگاه‌های جدید مجهز به Skylake به شکل بهتری از آن بهره خواهند جست. دیگر پردازنده‌های لپ‌تاپ معرفی شده نیز از بابت کارآیی نهایی ممکن است تفاوت عمده‌ای با نسل قبل نداشته باشند، اما اگر در‌حال‌حاضر لپ‌تاپی از سه یا چهار سال پیش در اختیار دارید، اکنون زمان خوبی برای ارتقا به شمار می‌آید.

منبع: سخت افزار