Intel Core i7
Ziyaretçi
Giriş
Bu yazı yayınlandığında Bert Toepelt'in elinde sadece Intel'in sağladığı platform vardı. Yazı yayınlandıktan sonra merkez sitemiz X58 yongasetli diğer anakartlarla yeni işlemci üzerinden biraz daha zaman harcamışlar ve yazıya bazı eklentilerin yapılmasının iyi olacağını düşünmüşler. Bu eklemeleri yazının içinde kalın yazılmış veya belirtilmiş olarak bulabilirsiniz.
Hyper-Threading İle Sekiz Çekirdek
Core 2'nin pazarda kendine sağlam bir yer edindiği bu günlerde tamamen yeni bir mimari hayatımıza giriyor. Pentium 4 / Pentium D modellerinden Core 2'ye geçerken kullanıcılar eski anakartlarını kullanabildiler çünkü işlemciler arasında yuva uyumluluğu vardı. Ancak Intel'in yeni nesil işlemcileri tamamen yeni bir ekosisteme gerek duyuyorlar. Bu dönüşüm Intel için bir kilometre taşı olarak gösterilebilir.
Kısaca söylemek gerekirse: Intel Core 2'nin yerine geçecek ve daha yüksek başarımı daha verimli şekilde sunacak olan yeni nesil işlemcilerini sunuyor Core i7. Yaptığımız denemelerde aynı saat hızında Core i7'nin Core 2'ye göre %25 daha hızlı olduğunu gördük. Bütün standart modeller hızaşırtma kilidine sahip olsalar da anakartların büyük çoğunluğu bu kısıtlamayı aşacak yöntemlere sahip olacaklar. Intel bu kısıtlamaları sıcaklığa özellikle duyarlı dizüstü, sunucu ve diğer ortamlar için kullanmayı düşünüyor. Intel yeni nesil işlemcileriyle birlikte Hyper-Threading'i yeniden masaüstü işlemcilerinde kullanırken özellikle çoklu-işparçası destekleyen uygulamalarda ciddi başarım artışları vaat ediyor. Ancak iş güç tüketimine geldiğinde Nehalem'in pek fazla bir şey sunduğunu söyleyemeyiz.
Aynı anda Soket 1366, X58 yongaseti ve üç kanal DDR3 arayüzünü hayatımıza sokarak Intel bir kez daha başarım çıtasını yükseklere çıkartıyor. En son böylesi bir başarım artışını Intel, Pentium 4 / Pentium D modellerinden Core 2 mimarisine geçtiğinde yaşamıştık. Yeni tümleşik bellek arayüzü yüksek aktarım hızları sunuyor ve AMD'nin masaüstleri için bir süredir kullandığı çözümü geride bırakıyor.
Core i7, Intel'in en önemli rakibi AMD'nin yarışta biraz daha geriye düşmesine neden olacak. Kabaca söylemek gerekirse Intel'in en güçlü Core i7 modeliyle baş edebilmek için AMD'nin iki buçuk Phenom X4 işlemcisi gerekiyor.
Soket 1366
Bellek denetleyicisinin işlemciye dahil edilmesinin bir sonucu olarak Intel Core i7 bellek birimlerine veri bağlantılarını doğrudan kuruyor. Diğer bağlantılarsa Intel'in FSB (Front Side Bus) arayüzünü QuickPath Interconnect (QPI) arayüzüyle değiştirmesi sonucu işlemciye ekleniyor. Sonuç olarak Intel 775 olan iğne sayısını 1366'ya çıkarmak zorunda kalmış ki bu da LGA 1366 olarak isimlendirilen yeni bir yuva yapısı demek. Ancak sabitleme mekanizması yine aynı yöntemle çalışıyor. Bir çerçeve işlemciyi kaplıyor ve yuvaya doğru itiyor, küçük bir kol yardımıyla yerine kilitleniyor. Normal olarak yeni tasarım Soket 775'e göre daha fazla yer kaplıyor ve iğnelerin dizilişi farklı.
Yeni Soket 1366 yapısının bir eksisi var: Soğutucu sabitleme delikleri arasındaki uzaklık artırılmak zorunda kalınmış. Yani Nehalem'e geçmek için daha geniş bir soğutucuya ve yeni soğutucu sabitleme aparatına ihtiyacınız var. Ancak işlemcinin kutulu sürümlerinde uygun bir soğutucu kutudan çıkıyor.
Core 2 gibi Core i7 (Kod Adı Bloomfield) high-K dielektrik ve metal kapı teknolojileri kullanılarak 45 nm üretim süreciyle üretilecek. Intel'in iki çift çekirdekli modelin aynı işlemciye konmasından oluşan önceki tasarım dört çekirdeklerinden farklı olarak Core i7'de dört çekirdek de doğuştan tümleşik olarak geliyor. İşlemcinin tasarımına bakıldığında Intel'in çift çekirdekli olarak da çalışabilecek bir tasarım yaptığını görüyoruz. İleri zamanlarda daha alınabilir fiyatlara çift çekirdekli Nehalem işlemciler görülebilir.
Dört çekirdeği de aynı yere koymak işlemcinin tümü üzerinden pek bir yer kazancı sağlamıyor; 214 mm² (2 x 107 mm²) alana sığan Core 2'ye göre Core i7 263 mm² yer kaplıyor. İşlemcilerin 32 nm sürümlerinin çoktan üretilmeye başladığını bildiğimizden daha geniş bir ısı yayıcıya sahip olan Core i7'ler altı veya sekiz çekirdeğe sahip olabilecekler. Belki de büyük işlemci yuvasının altında yatan neden de budur.
Yeni tasarımda transistör sayısı 810 milyondan 731 milyona düşürülüyor. Ayrıca Core i7 işlemcilerde işlemci çekirdeğinin üzerinde de bazı iğneler yer alıyor ancak Intel bunları sadece üretim esnasında kullanıyor.
Core I7 Modelleri
Intel ilk olarak üç farklı Core i7 modeli sunuyor: 2.66 GHz hızında çalışan Core i7 920, 2.93 GHz hızında çalışan Core i7 940 ve 3.20 GHz hızında çalışan Core i7 965 Extreme.
QuickPath Interconnect (Çabuk Bağlantı Arayolu)
Nehalem mimarisiyle birlikte Intel en sonunda yıllardır tanıdığımız klasik ön yüz veriyoluna (fsb - front side bus) veda ediyor. Bunun yerine Core i7 işlemciler kuzeyköprüsüyle haberleşmek için yeni QuickPath Interconnect'i (QPI - Çabuk Bağlantı Arayolu) kullanıyorlar.
Düşük seviye Core i7 modellerde (920 ve 940) bu arayüz 4.8 GT/s veriyolu aktarımı sunuyor ki bu da çift yönlü 9 GB/s veri aktarımı demek. Diğer taraftan Core i7 965 Extreme daha hızlı bir QPI ara yüzüne sahip 6.4 GT/s veya 12.8 GB/s. Bu klasik Core 2'lerde kullanılan FSB'nin 400 MHz hızla sunduğu değerin aynısı.
AMD'nin HyperTransport arayüzü 3.20 GHz'de 25.6 GB/s hızında veri aktarabiliyor. Ancak veriyolunu ciddi şekilde dolduran bellek arayüzü kuzeyköprüsünde yer almadığından (doğrudan işlemcinin içinde) QPI'ya geçilmesi masaüstlerinde çok fazla bir fark yaratmayacak. QuickPath Interconnect sadece PCI Express bağlantılarından ve yine kuzeyköprüsüne PCI Express ile bağlı güneyköprüsünden gelen verileri taşımakta kullanılacak.
FSB'nin tersine QPI arayüzü başak bir işlemciyle doğrudan iletişim kurmaya da izin veriyor. Sonuç olarak bu tür bağlantılara sadece yavaş olan kuzeyköprüsü üzerinden izin veren FSB'ye göre ciddi başarım artışı sağlanıyor.
QPI sayesinde masaya ilginç bir ihtimal geliyor: Çift işlemcili bir anakart yapmak için bir anakart üreticisinin sadece ikinci bir işlemci yuvasını anakarta lehimlemesi yetiyor. İşlemciler doğrudan birbirleriyle bağlantıya geçebildiklerinden bu seçenek yongasetinden bağımsız hale gelmiş. Günümüzdeki yazılımların bir kısmı HyperThreading sayesinde sağlanan dört sanal işlemciyle bile başarım artışı sunuyorlar. Bir de gerçekten ikinci bir işlemci daha eklendiğini düşünsenize.
Core i7'nin içinde doğru saat hızını belirlemek için hala saat çarpanı kullanılıyor. İşlemci temelde 133 MHz hızında çalışıyor bu da çarpanların Core 2 modellerinde olduğundan daha yüksek olduğu anlamına geliyor. Core i7 920 ve 940 modellerine sahip olan kullanıcılar bu modellerde çarpanlar kilitli olduğundan hızaşırtma (overclock) yapabilmek için sadece temel saat hızını yükseltebilecekler.
SSE 4 - En Sonunda Tamamlandı
45 nm üretim sürecine geçilmesiyle Intel SSE 4.1 yönergelerini Core 2 işlemcilere eklemişti. ".1" ekinden anlaşılacağı üzere bu sadece SSE4 yönerge setinin ilk sürümüydü ve tam olarak hazır değildi. Nehalem ise tam SSE4 desteğiyle birlikte geliyor. Ayrıntıya girmek gerekirse SSE4.2 yedi yeni komutla geliyor: CRC32, PCMPESTRI, PCMPESTRM, PCMPISTRI, PCMPISTRM, PCMPGTQ ve POPCNT.
256 KB L2 Önbellek Ve 8 MB L3 Önbellek
Intel'in Nehalem'le birlikte sunduğu pek çok değişikliğin içinde Core 2'ye karşı sağlanan başarım artışında en önemli etkiye sahip olan kısım yeni önbellek yapısıdır. L1 önbellek (cache) değiştirilmemiş, iki 32 kB veri ve yönerge parçasından oluşan 64 kB. Ancak Core 2 Duo işlemcilerde bulunan iki çekirdekle 6 MB'ye kadar çıkan L2 önbellekler Core i7'de her bir çekirdeğe 256 kB olacak şekilde küçültülmüş. Ancak ek olarak bütün çekirdeklerin ortak olarak eriştiği 8 MB L3 önbellek eklenmiş.
Bu yöntemi artısı tek işparçalı uygulamaların 8 MB L3 önbelleğin hepsini kullanabiliyor olmasında yatıyor. Core 2 Quad işlemcilerde bu söz konusu değildi. 12 MB L2 önbellek iki parçadan oluştuğundan her bir işlemci çifti kendi 6 MB'lik kısmına erişebiliyordu.
Geniş L3 önbelleğin bir artısı da farklı kopyalar yerine dört çekirdeğin de tek bir veri setiyle çalışabiliyor olması, bu sayede yerden kazanılıyor ve daha fazla veri önbellekte tutulabiliyor. Çekirdekler arasında veri alış verişi ayrı ayrı çalışan Core 2 işlemcilere göre ciddi başarım artışları sağlıyor.
Hyper-Threading
Hyper-Threading ilk olarak Pentium 4 / Pentium D serisinde NetBurst mimarisiyle hayatımıza girmişti ancak ciddi başarım artışları sağlayamamıştı. Masaüstü işlemcilerinden kalkmış olsa da (en son Pentium Extreme Edition 965'te kullanıldı) Atom gibi diğer pazarlara yönelik işlemcilerde kullanılıyordu.
Asıl amaç masaüstü sistemlerin çoklugörev yeteneğini geliştirmekti. Bir noktaya kadar bu işe yaradı ve günlük işlerde fark edilir etkiler yaratabildi. Günümüz dört çekirdekli işlemcilerde HyperThreading daha az etki gösteriyor çünkü bu işlemciler zaten çoklu-işparçasına uyumlu yapıdalar, birden fazla işi aynı anda yapabilecek birden fazla çekirdekleri zaten var. Ancak yine de birden fazla işparçasını aynı anda kullanabilen yazılımlar arttıkça ek olarak gelen sanal çekirdeklerin işlemci başarımı üzerindeki etkisi fark edilecektir.
Core 2 işlemciler pazara sürüldüğünde Intel HyperThreading teknolojisine veda etmiş gibi görünüyordu ancak Core i7 bunu değiştiriyor: Bütün Core i7 modelleri HyperThreading desteğine sahip olarak geliyorlar. Deneylerimiz sırasına sadece birkaç uygulama başarım açısından geriye gitti. Genel olarak sonuçlar Hyper-Threading'in yeniden gündeme getirilmesinin yerinde bir karar olduğunu gösteriyor. Ne kadar çok uygulamanın HyperThreading ile beklediğimizden iyi sonuç verdiğini görünce şaşırmadan edemedik.
Sponsorlu Bağlantılar
Hyper-Threading İle Sekiz Çekirdek
Core 2'nin pazarda kendine sağlam bir yer edindiği bu günlerde tamamen yeni bir mimari hayatımıza giriyor. Pentium 4 / Pentium D modellerinden Core 2'ye geçerken kullanıcılar eski anakartlarını kullanabildiler çünkü işlemciler arasında yuva uyumluluğu vardı. Ancak Intel'in yeni nesil işlemcileri tamamen yeni bir ekosisteme gerek duyuyorlar. Bu dönüşüm Intel için bir kilometre taşı olarak gösterilebilir.
Kısaca söylemek gerekirse: Intel Core 2'nin yerine geçecek ve daha yüksek başarımı daha verimli şekilde sunacak olan yeni nesil işlemcilerini sunuyor Core i7. Yaptığımız denemelerde aynı saat hızında Core i7'nin Core 2'ye göre %25 daha hızlı olduğunu gördük. Bütün standart modeller hızaşırtma kilidine sahip olsalar da anakartların büyük çoğunluğu bu kısıtlamayı aşacak yöntemlere sahip olacaklar. Intel bu kısıtlamaları sıcaklığa özellikle duyarlı dizüstü, sunucu ve diğer ortamlar için kullanmayı düşünüyor. Intel yeni nesil işlemcileriyle birlikte Hyper-Threading'i yeniden masaüstü işlemcilerinde kullanırken özellikle çoklu-işparçası destekleyen uygulamalarda ciddi başarım artışları vaat ediyor. Ancak iş güç tüketimine geldiğinde Nehalem'in pek fazla bir şey sunduğunu söyleyemeyiz.
Aynı anda Soket 1366, X58 yongaseti ve üç kanal DDR3 arayüzünü hayatımıza sokarak Intel bir kez daha başarım çıtasını yükseklere çıkartıyor. En son böylesi bir başarım artışını Intel, Pentium 4 / Pentium D modellerinden Core 2 mimarisine geçtiğinde yaşamıştık. Yeni tümleşik bellek arayüzü yüksek aktarım hızları sunuyor ve AMD'nin masaüstleri için bir süredir kullandığı çözümü geride bırakıyor.
Core i7, Intel'in en önemli rakibi AMD'nin yarışta biraz daha geriye düşmesine neden olacak. Kabaca söylemek gerekirse Intel'in en güçlü Core i7 modeliyle baş edebilmek için AMD'nin iki buçuk Phenom X4 işlemcisi gerekiyor.
Soket 1366
Bellek denetleyicisinin işlemciye dahil edilmesinin bir sonucu olarak Intel Core i7 bellek birimlerine veri bağlantılarını doğrudan kuruyor. Diğer bağlantılarsa Intel'in FSB (Front Side Bus) arayüzünü QuickPath Interconnect (QPI) arayüzüyle değiştirmesi sonucu işlemciye ekleniyor. Sonuç olarak Intel 775 olan iğne sayısını 1366'ya çıkarmak zorunda kalmış ki bu da LGA 1366 olarak isimlendirilen yeni bir yuva yapısı demek. Ancak sabitleme mekanizması yine aynı yöntemle çalışıyor. Bir çerçeve işlemciyi kaplıyor ve yuvaya doğru itiyor, küçük bir kol yardımıyla yerine kilitleniyor. Normal olarak yeni tasarım Soket 775'e göre daha fazla yer kaplıyor ve iğnelerin dizilişi farklı.
Yeni Soket 1366 yapısının bir eksisi var: Soğutucu sabitleme delikleri arasındaki uzaklık artırılmak zorunda kalınmış. Yani Nehalem'e geçmek için daha geniş bir soğutucuya ve yeni soğutucu sabitleme aparatına ihtiyacınız var. Ancak işlemcinin kutulu sürümlerinde uygun bir soğutucu kutudan çıkıyor.
Core 2 gibi Core i7 (Kod Adı Bloomfield) high-K dielektrik ve metal kapı teknolojileri kullanılarak 45 nm üretim süreciyle üretilecek. Intel'in iki çift çekirdekli modelin aynı işlemciye konmasından oluşan önceki tasarım dört çekirdeklerinden farklı olarak Core i7'de dört çekirdek de doğuştan tümleşik olarak geliyor. İşlemcinin tasarımına bakıldığında Intel'in çift çekirdekli olarak da çalışabilecek bir tasarım yaptığını görüyoruz. İleri zamanlarda daha alınabilir fiyatlara çift çekirdekli Nehalem işlemciler görülebilir.
Dört çekirdeği de aynı yere koymak işlemcinin tümü üzerinden pek bir yer kazancı sağlamıyor; 214 mm² (2 x 107 mm²) alana sığan Core 2'ye göre Core i7 263 mm² yer kaplıyor. İşlemcilerin 32 nm sürümlerinin çoktan üretilmeye başladığını bildiğimizden daha geniş bir ısı yayıcıya sahip olan Core i7'ler altı veya sekiz çekirdeğe sahip olabilecekler. Belki de büyük işlemci yuvasının altında yatan neden de budur.
Yeni tasarımda transistör sayısı 810 milyondan 731 milyona düşürülüyor. Ayrıca Core i7 işlemcilerde işlemci çekirdeğinin üzerinde de bazı iğneler yer alıyor ancak Intel bunları sadece üretim esnasında kullanıyor.
Core I7 Modelleri
Intel ilk olarak üç farklı Core i7 modeli sunuyor: 2.66 GHz hızında çalışan Core i7 920, 2.93 GHz hızında çalışan Core i7 940 ve 3.20 GHz hızında çalışan Core i7 965 Extreme.
QuickPath Interconnect (Çabuk Bağlantı Arayolu)
Nehalem mimarisiyle birlikte Intel en sonunda yıllardır tanıdığımız klasik ön yüz veriyoluna (fsb - front side bus) veda ediyor. Bunun yerine Core i7 işlemciler kuzeyköprüsüyle haberleşmek için yeni QuickPath Interconnect'i (QPI - Çabuk Bağlantı Arayolu) kullanıyorlar.
Düşük seviye Core i7 modellerde (920 ve 940) bu arayüz 4.8 GT/s veriyolu aktarımı sunuyor ki bu da çift yönlü 9 GB/s veri aktarımı demek. Diğer taraftan Core i7 965 Extreme daha hızlı bir QPI ara yüzüne sahip 6.4 GT/s veya 12.8 GB/s. Bu klasik Core 2'lerde kullanılan FSB'nin 400 MHz hızla sunduğu değerin aynısı.
AMD'nin HyperTransport arayüzü 3.20 GHz'de 25.6 GB/s hızında veri aktarabiliyor. Ancak veriyolunu ciddi şekilde dolduran bellek arayüzü kuzeyköprüsünde yer almadığından (doğrudan işlemcinin içinde) QPI'ya geçilmesi masaüstlerinde çok fazla bir fark yaratmayacak. QuickPath Interconnect sadece PCI Express bağlantılarından ve yine kuzeyköprüsüne PCI Express ile bağlı güneyköprüsünden gelen verileri taşımakta kullanılacak.
FSB'nin tersine QPI arayüzü başak bir işlemciyle doğrudan iletişim kurmaya da izin veriyor. Sonuç olarak bu tür bağlantılara sadece yavaş olan kuzeyköprüsü üzerinden izin veren FSB'ye göre ciddi başarım artışı sağlanıyor.
QPI sayesinde masaya ilginç bir ihtimal geliyor: Çift işlemcili bir anakart yapmak için bir anakart üreticisinin sadece ikinci bir işlemci yuvasını anakarta lehimlemesi yetiyor. İşlemciler doğrudan birbirleriyle bağlantıya geçebildiklerinden bu seçenek yongasetinden bağımsız hale gelmiş. Günümüzdeki yazılımların bir kısmı HyperThreading sayesinde sağlanan dört sanal işlemciyle bile başarım artışı sunuyorlar. Bir de gerçekten ikinci bir işlemci daha eklendiğini düşünsenize.
Core i7'nin içinde doğru saat hızını belirlemek için hala saat çarpanı kullanılıyor. İşlemci temelde 133 MHz hızında çalışıyor bu da çarpanların Core 2 modellerinde olduğundan daha yüksek olduğu anlamına geliyor. Core i7 920 ve 940 modellerine sahip olan kullanıcılar bu modellerde çarpanlar kilitli olduğundan hızaşırtma (overclock) yapabilmek için sadece temel saat hızını yükseltebilecekler.
SSE 4 - En Sonunda Tamamlandı
45 nm üretim sürecine geçilmesiyle Intel SSE 4.1 yönergelerini Core 2 işlemcilere eklemişti. ".1" ekinden anlaşılacağı üzere bu sadece SSE4 yönerge setinin ilk sürümüydü ve tam olarak hazır değildi. Nehalem ise tam SSE4 desteğiyle birlikte geliyor. Ayrıntıya girmek gerekirse SSE4.2 yedi yeni komutla geliyor: CRC32, PCMPESTRI, PCMPESTRM, PCMPISTRI, PCMPISTRM, PCMPGTQ ve POPCNT.
256 KB L2 Önbellek Ve 8 MB L3 Önbellek
Intel'in Nehalem'le birlikte sunduğu pek çok değişikliğin içinde Core 2'ye karşı sağlanan başarım artışında en önemli etkiye sahip olan kısım yeni önbellek yapısıdır. L1 önbellek (cache) değiştirilmemiş, iki 32 kB veri ve yönerge parçasından oluşan 64 kB. Ancak Core 2 Duo işlemcilerde bulunan iki çekirdekle 6 MB'ye kadar çıkan L2 önbellekler Core i7'de her bir çekirdeğe 256 kB olacak şekilde küçültülmüş. Ancak ek olarak bütün çekirdeklerin ortak olarak eriştiği 8 MB L3 önbellek eklenmiş.
Bu yöntemi artısı tek işparçalı uygulamaların 8 MB L3 önbelleğin hepsini kullanabiliyor olmasında yatıyor. Core 2 Quad işlemcilerde bu söz konusu değildi. 12 MB L2 önbellek iki parçadan oluştuğundan her bir işlemci çifti kendi 6 MB'lik kısmına erişebiliyordu.
Geniş L3 önbelleğin bir artısı da farklı kopyalar yerine dört çekirdeğin de tek bir veri setiyle çalışabiliyor olması, bu sayede yerden kazanılıyor ve daha fazla veri önbellekte tutulabiliyor. Çekirdekler arasında veri alış verişi ayrı ayrı çalışan Core 2 işlemcilere göre ciddi başarım artışları sağlıyor.
Hyper-Threading
Hyper-Threading ilk olarak Pentium 4 / Pentium D serisinde NetBurst mimarisiyle hayatımıza girmişti ancak ciddi başarım artışları sağlayamamıştı. Masaüstü işlemcilerinden kalkmış olsa da (en son Pentium Extreme Edition 965'te kullanıldı) Atom gibi diğer pazarlara yönelik işlemcilerde kullanılıyordu.
Asıl amaç masaüstü sistemlerin çoklugörev yeteneğini geliştirmekti. Bir noktaya kadar bu işe yaradı ve günlük işlerde fark edilir etkiler yaratabildi. Günümüz dört çekirdekli işlemcilerde HyperThreading daha az etki gösteriyor çünkü bu işlemciler zaten çoklu-işparçasına uyumlu yapıdalar, birden fazla işi aynı anda yapabilecek birden fazla çekirdekleri zaten var. Ancak yine de birden fazla işparçasını aynı anda kullanabilen yazılımlar arttıkça ek olarak gelen sanal çekirdeklerin işlemci başarımı üzerindeki etkisi fark edilecektir.
Core 2 işlemciler pazara sürüldüğünde Intel HyperThreading teknolojisine veda etmiş gibi görünüyordu ancak Core i7 bunu değiştiriyor: Bütün Core i7 modelleri HyperThreading desteğine sahip olarak geliyorlar. Deneylerimiz sırasına sadece birkaç uygulama başarım açısından geriye gitti. Genel olarak sonuçlar Hyper-Threading'in yeniden gündeme getirilmesinin yerinde bir karar olduğunu gösteriyor. Ne kadar çok uygulamanın HyperThreading ile beklediğimizden iyi sonuç verdiğini görünce şaşırmadan edemedik.
