Intels goede voornemen voor 2011 is Sandy Bridge. Dit is de codenaam van de nieuwe generatie Core iX-processors. Ten opzichte van hun voorgangers hebben deze een nieuw en verbeterd ontwerp. Helaas vereisen de nieuwe processors ook de nieuwe LGA1155-socket, waardoor een nieuw moederbord onvermijdelijk is.

Officieel volgt Intel de zogenaamde ‘tick-tock’-strategie. Dit houdt in dat het bedrijf elk jaar een nieuwe serie processors introduceert: het ene jaar verandert Intel een bestaande architectuur met een vernieuwd procedé (de ‘tick’) en het jaar daarop wordt een nieuwe architectuur gemaakt met een bestaand fabricageprocedé (de ‘tock’). Dit jaar staat Sandy Bridge op het programma. Deze representeert de ‘tock’ en biedt dus een vernieuwde architectuur.

© PXimport

Sandy Bridge is een ‘tock’ in Intels strategie.

Dit artikel bestaat uit vier pagina’s

Pagina 1: Video-integratie; Geheugencontroller;

Pagina 2: X86 vertalen naar μ-op; Branch prediction; AVX-instructies;

Pagina 3: Verwarrende naamgeving; Modelnummers Sandy Bridge processors;

Pagina 4: Overklokken; Chipsets; Processor upgraden; Conclusie.

Video-integratie

Het ontwerp van Sandy Bridge is in grote lijnen gebaseerd op dat van zijn voorganger Clarkdale, maar met veel verbeteringen. De Clarkdale-processor bestond uit twee chips in één behuizing: één voor de processor zelf en een videochip. Bij Sandy Bridge zijn beide componenten op één chip gebakken. De ingebouwde videochip van Sandy Bridge is sterk verbeterd. De processor beschouwt de videocore als een volwaardige buurman van de processorcores. Door een combinatie van hogere kloksnelheid, veelzijdigere en extra verwerkingseenheden zijn de prestaties even goed als die van een goedkope videokaart. Quick Sync is de merknaam voor een speciaal stukje hardware in Sandy Bridge dat video kan coderen/decoderen. Dit betekent dat u met een Sandy Bridge-processor HD-video kunt kijken of een video op topsnelheid naar een ander formaat kunt omzetten, zonder dat de processor-cores worden belast. Quick Sync doet al het werk. Helaas heeft de Quick Sync-hardware ook DRM-beveiliging ingebouwd, met Sandy Bridge kunt u dus niet zonder meer alle videocontent rippen.

© PXimport

Bij Sandy Bridge zijn alle onderdelen op één chip gebakken.

Geheugencontroller

Nehalem was Intels eerste processor met ingebouwde geheugencontroller, terwijl Clarkdale de eerste met een ingebouwde grafische chip was. Bij Sandy Bridge zijn zowel de geheugencontroller als de grafische chip beter geïntegreerd dankzij de ringbus. In plaats van een directe verbinding tussen componenten heeft elke component een eigen halte aan de ringbus. Zodoende is het veel gemakkelijker extra componenten in te bouwen. Elke processorcore heeft een halte, de L3-cache heeft evenveel haltes als het aantal processorcores. De videochip, de System Agent en Quick Sync hebben elk ook een eigen halte. In tegenstelling tot Clarkdale werkt de L3-cache nu op dezelfde kloksnelheid als de processorcores, in plaats van langzamer. De System Agent is Intels benaming voor de klassieke northbridge van de chipset. Deze werkt op een lagere kloksnelheid dan de rest van de processor. De System Agent zorgt voor de communicatie met de chipset (alleen southbridge), de geheugencontroller en videokaart via PCI Express.

© PXimport

Alle onderdelen in de processor zijn via de ringbus verbonden (lijn met rode blokken).

X86 vertalen naar μ-op

Een computerprogramma is niets anders dan een serie instructies voor de processor om te rekenen met ingevoerde data. De volgorde van die instructies hangt af van de uitkomsten. Als u andere data invoert, bijvoorbeeld door een andere optie in het menu te kiezen, doet het programma ook iets anders. Die instructies zijn bij pc-programma’s geschreven in een variant van de x86-taal, bijvoorbeeld IA-32 of x64. Het grote voordeel van de x86-taalfamilie is dat een moderne x86-processor elk x86-programma ooit geschreven kan lezen. Nadeel is dat de x86-taal totaal achterhaald is. Het is simpelweg onmogelijk een processor te bouwen die fatsoenlijk presteert bij het uitvoeren van x86-instructies. Daarom hebben alle moderne x86-processors een ‘front end’, die de x86-instructies vertaalt naar een interne ‘μ-op’-taal (micro-operations) waar de processor wel snel mee rekent. Dit is een complex proces, dat ongeveer evenveel tijd kost als de berekening zelf. Toch gaat het veel sneller dan wanneer de processor de x86-instructies rechtstreeks zou verwerken. Bij Sandy Bridge heeft Intel voor meer snelheid een ‘μ-op’-cache ingebouwd. De 1500 laatst vertaalde ‘μ-op’-instructies worden daarin opgeslagen. Voor elke nieuw te vertalen instructie controleert de processor eerst of deze al in de cache zit, volgens Intel is de kans daarop gemiddeld ongeveer tachtig procent. Dit spaart energie en tijd, omdat veel instructies niet opnieuw vertaald hoeven te worden.

Branch prediction

Een moderne processor verwerkt instructies als een lopende band, dus met verscheidene instructies in verschillende stadia van verwerking tegelijk. Helaas is de volgorde daarvan vaak afhankelijk van een nog niet-verwerkte instructie, waarvan de uitkomst vooraf niet met zekerheid bekend is. In plaats van op het resultaat te wachten en tot die tijd niets te doen, probeert een processor de uitkomst te voorspellen en daarop vooruit te werken. Mocht de voorspelling verkeerd blijken, dan is het werk voor niets, maar een moderne processor voorspelt in meer dan 95 procent van de gevallen goed. Deze ‘branch predictor’ werkt als een grote tabel. Bij elke branch hoort een veld met de voorspelling (genomen/niet genomen), een veld met de waarschijnlijkheid (sterk/zwak) en het geheugenadres. Sandy Bridge’s branch predictor is slimmer dan zijn voorgangers. In plaats van een waarschijnlijkheidsbit per branch, groepeert de processor branches met dezelfde waarschijnlijkheid bij elkaar, zodat 1 bit genoeg is om de waarschijnlijkheid aan te geven. Op dezelfde manier groepeert de processor branches met een vergelijkbaar geheugenadres bij elkaar, waardoor de adressen minder ruimte innemen. In plaats van (bijvoorbeeld) ‘ComputerTotaalstraat 23’ en ‘ComputerTotaalstraat 47’ onthoudt de processor dan ‘ComputerTotaalstraat 23, 47’. Tot slot maakt Sandy Bridge onderscheid tussen branches die wel en die geen duidelijk patroon volgen. Voor die laatste is het zinloos een lange geschiedenis te bewaren, dus doet de processor dat niet. Het resultaat van dit alles is dat de branch predictor met dezelfde opslagruimte veel meer nuttige gegevens onthoud en daardoor beter voorspelt ten opzichte van de vorige generatie processors.

AVX-instructies

Met Sandy Bridge introduceert Intel AVX, dat is een uitbreiding van de SSE-instructies.

Zonder SSE kan een moderne x86-processor met slechts zestien getallen tegelijk werken, dat kunnen hele of decimale getallen zijn. Een zeventiende getal moet eerst in de plaats van een van de eerste zestien in het register worden geladen. Met SSE2 heeft de processor zestien extra 128bit-registers, deze kunnen elk twee getallen van 64 bit of een evenredig groter aantal 32-, 16- of 8bit-getallen bevatten. AVX verdubbelt de afmetingen van de SSE-registers tot 256 bit. Maar het opvallendste is dat een AVX-instructie getallen uit maximaal vijf verschillende registers mag gebruiken. Tot nog toe waren x86/SSE-instructies bijna altijd beperkt tot getallen uit maximaal twee registers. Dit betekent dat de processor met een AVX-instructie het werk van verscheidene SSE-instructies kan doen.

Verwarrende naamgeving

Intel opent het nieuwe jaar met de introductie van welgeteld 29 nieuwe processors, 14 voor de desktop en 15 voor de laptop. Met de nieuwe generatie processors introduceert Intel ook een nieuwe opbouw van typenummers voor de processors. Uiteindelijk is de naam van een processor bijvoorbeeld ‘Intel Core i5-2500K’. De belangrijkste kenmerken van een Sandy Bridge processor zijn het aantal fysieke cores, de kloksnelheid en ondersteuning voor Hyper-Threading of turbomodus. Bij een duidelijke naamgeving zou u die vier gegevens moeten kunnen aflezen uit de naam, maar dat blijkt niet het geval. Een hoger typenummer betekent niet altijd dat een processor sneller is. Het beste wat we over dit naamgevingsysteem kunnen zeggen, is dat Intel erin geslaagd is elk type processor uniek aan te duiden.

© PXimport

De logo’s zijn voor Sandy Bridge aangepast.

Modelnummers Sandy Bridge-processors

Er is wel een aantal algemene regels die gelden voor respectievelijk Core i3-, i5- of i7-processors. Kenmerk van Core i3-processors is dat ze slechts twee fysieke cores hebben, en geen turbomodus ondersteunen. Core i5 en i7 doen dat laatste wel. De Core i7-modellen ondersteunen bovendien altijd Hyper-Threading, Core i5-processors alleen als ze slechts twee fysieke cores hebben. Deze basisregels zorgen echter niet voor duidelijkheid. Core i5- en i7-processors kunnen twee of vier fysieke cores hebben en van het processornummer wordt u ook niet wijzer. Een i5-2400S heeft vier cores, een i5-2410M slechts twee. Een i7-2630QM heeft vier cores, maar een i7-2629M slechts twee. De betekenis van het processornummer varieert dus per achtervoegsel.

Ook de kloksnelheid is niet af te leiden uit het typenummer. Neem de Core i5-2500, 2500K, 2500S en 2500T. Deze hebben alle vier ondersteuning voor turbomodus. De 2500 en 2500K werken standaard op 3,3 GHz, met turbo op 3,7 GHz. De turbo van de 2500S werkt ook op 3,7 GHz, maar de standaardkloksnelheid is slechts 2,7 GHz. De 2500T gooit elk verband tussen nummer en kloksnelheid overboord: de processor werkt standaard op 2,3 GHz, met turbo op 3,3 GHz. Het achtervoegsel is dus van groot belang om de processor te identificeren. Zonder achtervoegsel betreft het een ‘gewone’ processor. ‘S’- en ‘T’-processors zijn energiezuinig, met een lagere kloksnelheid. Wij vrezen dat veel mensen dat laatste niet door zullen hebben en aannemen dat processors met hetzelfde processornummer ook dezelfde kloksnelheid hebben. Als u geïnteresseerd bent in overklokken, hebt u een ‘K’-processor nodig, omdat de andere modellen daartegen beveiligd zijn.

Voorbeeld modelnaam

Voorbeeld processornaam: Intel Core i5-2500K

Merknaam: Intel Core

Kwalificatie: i3, i5 of i7

Generatie: 2 voor Sandy Bridge, ontbreekt bij oudere modellen

Processornummer: een getal tussen de 100 en 990

Achtervoegsel: ‘M’ voor laptops, ‘K’ voor overklokprocessors, ‘S’ voor energiezuinig, ‘T’ voor extra energiezuinig. Een achtervoegsel ontbreekt voor gewone modellen.

Overklokken

De kloksnelheid van een processor is het product van de basisklok en een instelbare multiplier. Vaak stelt de fabrikant deze in, en kunt u die als gebruiker niet wijzigen. Bij processors die hun kloksnelheid variëren afhankelijk van de belasting is het de multiplier die verandert. Sandy Bridge verschilt van andere processors, doordat de basisklokgenerator in de chipset is ingebouwd, in plaats van los op het moederbord. Daarmee is Intel erin geslaagd de basisklok vast te zetten. Voor processors zonder turbo, de Core i3-modellen, betekent dit qua overklokken einde verhaal. U kunt de multiplier niet aanpassen, dus overklokken is onmogelijk. Processors met turbo zijn nog beperkt overklokbaar. U kunt de multiplier maximaal vier stappen verhogen, dat is 400 MHz. Ter compensatie introduceert Intel ‘K’-varianten van een aantal processormodellen. Deze processors verschillen van de rest van het assortiment, doordat u de multiplier wel zelf bijna onbeperkt kunt instellen. Het zijn speciale ‘overklok’-processors voor de hobbyist. Helaas is het hoogst onwaarschijnlijk dat Intel ‘K’-varianten zal introduceren van processors die u eenvoudig vijftig procent kunt overklokken, zoals bepaalde budget-processors dat vroeger konden.

Nieuwe socket

Met de Sandy Bridge-processors introduceert Intel ook een nieuwe serie chipsets, compleet met nieuwe socket: LGA1155 in plaats van LGA1156. De twee sockets zijn volledig incompatibel. Dat is spijtig, maar behalve dat Intel nooit veel moeite heeft gedaan compatibiliteit te handhaven, is er ook een technische verklaring. Clarkdale en Sandy Bridge zijn heel verschillend opgebouwd. Hoewel de nieuwe socket slechts één pin minder heeft, is de functionaliteit van de pinnen totaal anders gerangschikt.

Chipsets

In totaal introduceert Intel tien nieuwe chipsets: vijf voor laptops en vijf voor desktops.

Intel maakt onderscheid tussen ‘Corporate’, ‘Small Business’ en ‘Consumer’, die laatste categorie is bovendien onderverdeeld in varianten met en zonder ingebouwde videochip.

Voor de consument heeft Intel de P67 en H67. De P67-chipset is geschikt voor overklokken en ondersteunt CrossFire/SLI. De H67 kan dit niet, maar ondersteunt in tegenstelling tot de P67 wel ingebouwde video. Geen van beide ondersteunen PCI, moederbordfabrikanten moeten daarvoor een extra chip inbouwen.

De Q67 is bedoeld voor grote bedrijven. Deze is vergelijkbaar met de H67, maar met ondersteuning voor PCI en enkele managementfeatures voor systeembeheerders. Verder introduceert Intel de Q65. Deze heeft twee usb2.0-poorten minder dan de Q67, geen ondersteuning voor RAID en mist ook een SATA3-poort. De B65 is een Q65 zonder de managementfeatures. Minpunt van de nieuwe Intel-chipsets is dat ze geen usb 3.0 ondersteunen, en afhankelijk van het type slechts één of twee SATA3-aansluitingen hebben. Moederbordfabrikanten zullen dus een extra chip moeten gebruiken om bijvoorbeeld usb 3.0 aan te bieden.

Processor upgraden?

Intel heeft grote plannen voor online diensten aan zijn klanten. Het bedrijf experimenteert met aanbieden van online processor- en chipset-upgrades. Het idee is dat als u een Intel-product hebt aangeschaft u deze later online tegen betaling kunt laten upgraden naar een beter model. Het principe daarachter is dat bijvoorbeeld de Core i5-2500 en i7-2600 dezelfde chips gebruiken. In de fabriek programmeert Intel de processors met een stukje microcode om hun kloksnelheid, cache en ondersteuning voor Hyper-Threading in te stellen. Intels plan is dat als u bijvoorbeeld een i5-2500 hebt aangeschaft, u tegen betaling Intel via internet de microcode van uw processor laat opwaarderen naar een i7-2600.

Conclusie

De Sandy Bridge-architectuur vormt de basis van een geheel nieuwe generatie Intel-processors. De modellen die Intel introduceert, vervangen de bestaande LGA1156-processors en bieden betere prestaties voor vergelijkbare prijzen. De Core i7-2600K is in veel gevallen bijvoorbeeld een uitstekend alternatief voor de dure Core i7-980X op LGA1366. Die laatste heeft weliswaar zes cores, maar met 3,33 GHz is de kloksnelheid lager dan de 3,4 GHz van de i7-2600K. De 2600K heeft bovendien een superieure architectuur. Zo valt het voordeel van twee extra cores voor video encoderen weg dankzij Quick Sync. Wel is het belangrijk goed op te letten dat u niet per ongeluk de verkeerde processor aanschaft. Bent u bijvoorbeeld op zoek naar een i7-2600, dan dient u de i7-2600S te vermijden. Dat ene achtervoegsel maakt 600 MHz verschil en illustreert hoe verschrikkelijk verwarrend Intels nieuwe naamgeving is. Behalve ondersteuning voor Sandy Bridge voegen de nieuwe chipsets weinig toe. Geen usb3.0-ondersteuning en slechts één of twee SATA3-poorten. Laatste punt is dat Intel uw rechten als gebruiker afbreekt. Overklokken als hobby mag, overklokken als geldbesparing door een budgetprocessor op te voeren tot high-end-prestaties is niet langer mogelijk. Of dat echt erg is, valt te bezien, want de Sandy Bridge-processors presteren door de vernieuwingen in de opbouw erg goed in vergelijking met hun voorgangers.

Fout in chipsets

De P67- en H67-chipsets die gebruikt worden voor het Sandy Bridge-platform blijken een ontwerpfout in de SATA-controller te hebben die kan resulteren in dataverlies. Intel heeft aangekondigd dat de verbeterde revisie van de chipset in april goed leverbaar moet zijn. Meer informatie leest u in het nieuwsbericht over de foute chipsets.

Deel dit artikel
Voeg toe aan favorieten