Полупроводниковые устройства прочно вошли в повседневную жизнь общества - ни одна сфера человеческой жизни уже не обходится без применения электронных вычислительных устройств в том или ином виде, а персональный компьютер стал необходимой бытовой техникой. Но если массовый покупатель не гонится за последними достижениями инженеров-схемотехников, то для энтузиастов крайне необходимо держаться на вершине прогресса, а значит, для них прошедшая неделя станет весьма интересной благодаря появлению значительной порции официальной информации о центральных процессорах компании Intel нового поколения. Разумеется, речь шла о семействе интегральных микросхем, известных под кодовым обозначением Nehalem, которые появятся на мировом рынке ближе к концу этого года, а широкую популярность должны получить в 2009 году, задав при этом новые стандарты в плане производительности и потребляемой мощности - основных параметров для современного ЦП. Прописку микрочипы Nehalem получат в серверных вычислительных системах, настольных и мобильных персональных компьютерах. Необходимо сказать, что главным достижением сотрудников Intel станет не переход на новый техпроцесс, а разработка новой, более эффективной в плане вычислений, архитектуры. Сразу же отметим основные отличительные особенности процессоров Nehalem: возможность выпуска целого спектра продуктов - от двухъядерных до восьмиядерных решений, возможность обработки двух потоков команд в параллельном режиме одним ядром (технология Simultaneous Multi-Threading), интегрированный контроллер оперативной памяти, использование шины QuickPath, наличие разделяемой кэш-памяти третьего уровня, система динамического управления энергопотреблением, поддержка набора инструкций SSE 4.2.
Особенности архитектуры Nehalem
В наших еженедельных новостных обзорах мы не ставим целью доскональное изучение всех особенностей новой архитектуры, поэтому сразу перейдем к информации, которая позволяет заочно оценить рост производительности процессоров Nehalem. Согласно официальным данным, инженеры Intel сосредоточились на трех составляющих, позволяющих повысить скорость обработки данных: более эффективная параллельная обработка команд, в том числе и благодаря технологии распараллелизации потоков данных и команд, улучшение алгоритмов вычислений и дальнейшая оптимизация блоков предсказания переходов. Согласно приведенным данным, только улучшенная параллельная обработка информации позволит увеличить производительность процессоров, по сравнению с предшественниками, на 33%. Одновременно с этим повышается эффективность работы самой микросхемы и интерфейса процессор-память. Все это будет особенно заметно при работе с целым рядом приложений, наилучшим образом подходящих для распараллелизации потоков данных: обработка мультимедиа, работа с базами данных, поисковыми "движками", оптимизированным программным обеспечением и пр. Значительную роль в повышении производительности, но уже всей вычислительной системы, будет играть и использование таких инноваций (инноваций для компании Intel), как использование шины QPI и наличие интегрированного контроллера оперативной памяти, позволяющего работать и с "оперативкой" стандарта DDR3. Главным результатом, который получит потребитель при использовании процессоров Nehalem, а значит, и QPI, - повышение пропускной способности интерфейсов логика-процессор, процессор-процессор (для мультисокетных систем). Так, нам обещают общую пропускную способность до 25,6 Гбит/с. Что же касается интегрированного контроллера оперативной памяти, то его использование приведет к повышению поддерживаемого объема системной памяти, а также к значительному снижению задержек. Общая же пропускная способность подсистемы процессор-память должна возрасти сразу в четыре раза, что резко повысит производительность компьютера.
Следующий, 2009 год будет посвящен переходу на использование 32-нм техпроцесса, а вот уже в 2010 году общественность ожидает появление очередной архитектурной новинки, которая призвана заменить еще не представленные официально Nehalem. Речь идет о процессорах с кодовым обозначением Sandy Bridge, главными козырями которых должны стать увеличенный вдвое объем регистров, использование нового набора векторных команд (AVX) и возможность работы с командами, включающими три операнда.
Но на процессорах Sandy Bridge новинки Intel не заканчиваются - представители компании познакомили общественность и с процессорами Larrabee. Под этим обозначением скрывается графический многоядерный процессор, поддерживающий DirectX 10 и Open GL, но при этом основанный на архитектуре x86. Пока подробных технических характеристик разработчики не предоставили, но уже сегодня понятно, что компания Intel планирует составить конкуренцию AMD и NVIDIA на рынке дискретной графики.
Но официальный релиз процессоров Larrabee - дело далекого будущего, а сегодня на рынке графических ускорителей наблюдается весьма интересная борьба пока еще двух основных игроков - AMD и NVIDIA. Последняя компания отметилась на этой неделе представлением публике своего нового флагмана модельного ряда - двухпроцессорного монстра GeForce 9800 GX2, основанного на двух видеочипах G92. Именно при помощи этого продукта NVIDIA планирует сражаться с AMD за рынок мощных двухпроцессорных видеокарт, и надо сказать, что ответ на более ранний выход Radeon HD 3870 X2 калифорнийская компания подготовила более чем достойный. Главным итогом можно считать переход титула "самая производительная видеокарт" именно к GeForce 9800 GX2, ведь она опережает по этому показателю своего главного конкурента на десятки процентов. Для тех же пользователей, которым нужна чрезвычайно мощная графическая подсистема, можно посоветовать организовать совместную работу двух видеокарт - в режиме Quad SLI производительность возрастает дополнительно на 50-80%. Таким образом, на сегодняшний день GeForce 9800 GX2 является единственным выбором для желающих собрать максимально мощный персональный компьютер. Однако с точки зрения производительность/цена новый продукт NVIDIA не выглядит явным лидером, ведь его стоимость составляет от $600 до $650, что заметно выше стоимости Radeon HD 3870 X2, а значит, по эффективности "капиталовложения" оба решения являются достойными соперниками на мировом рынке.
Первые результаты тестирования GeForce 9800 GX2
Отметим еще одну интересную особенность видеокарт GeForce 9800 GX2 - поддержка технологии Hybrid Power, что позволяет снизить общую потребляемую системой мощность благодаря переключению на использование интегрированного графического ядра при низкой нагрузке на видеосистему ПК.
Продолжаем разговор о графических адаптерах, и на этот раз переключим свое внимание на рынок менее дорогих решений, нежели "топовые" GeForce 9800 GX2. Для нетребовательных к уровню производительности покупателей обе стороны готовят свои новые предложения - компания AMD планирует уже в середине апреля выпустить Radeon HD 3830, а компания NVIDIA готовит выход адаптеров серии GeForce 9300 (в нее войдут модели GeForce 9300 GE и GS). О последних стало известно при внимательном изучении новых драйверов Forceware 174.xx, но сведений о характеристиках обоих продуктов пока нет. Более ясной выглядит ситуация с видеокартами Radeon HD 3830 - основой для устройств станет графический процессор RV670 с урезанной до 128 бит шиной памяти. Именно это решение позволит разработчикам снизить стоимость конечного продукта до весьма скромных цифр - $119-129. Более того, еще одним средством борьбы с конкурентом является и снижение цен на уже поставляемые в продажу решения. Естественно, речь идет о видеокартах Radeon HD 3870 и 3850. Согласно информации от специалистов сетевого ресурса The Inquirer, стоимость указанных продуктов будет снижена до $145 за модель 3850 с 512 Мб графической памяти и $160 - за решение 3870 с 512 Мб памяти. Невооруженным глазом видно, что с обеих сторон разворачивается целая кампания, целью которой является привлечение покупателя к собственным продуктам, и пока шансы и AMD и NVIDIA на успех выглядят равными.
Если в секторе графических адаптеров главным соперником NVIDIA является AMD, то вот на рынке системной логики калифорнийской компании противостоит уже Intel. И здесь особо интересным выглядит борьба обоих разработчиков за сектор высокопроизводительных компьютеров - компании полностью готовы вывести на мировой рынок "тяжелую артиллерию". Со стороны Intel главным козырем является чипсет X48, тогда как NVIDIA подготовила не менее производительный вариант - системная логика серии nForce 790i, официальный релиз которой и состоялся на прошедшей неделе. Калифорнийские разработчики акцентировали свое внимание на следующих моментах: поддержка оперативной памяти стандарта DDR3, оптимизация работы памяти с процессорами Penryn и возможность организации высокопроизводительной графической системы. Официальный релиз этой системной логики практически сразу привел к массовым анонсам новых модулей оперативной памяти стандарта DDR3: отметились компании OCZ, Corsair и Crucial. На основании этого можно сделать вывод об окончательном переходе энтузиастов на использование "оперативки" следующего поколения, ознаменованном именно релизом логики nForce 790i. Что касается возможностей, предоставленных пользователям для сборки мощной графической подсистемы, то они реализованы благодаря поддержке технологий 3-Way SLI и Quad SLI, а также Posted-Write Shortcut и Broadcast. Два последних решения призваны повысить производительность графики при одновременной работе нескольких видеокарт, а значит, являются весьма востребованными именно среди пользователей-энтузиастов.
Блок-схема nForce 790i
Подводя промежуточный итог релизов от компании NVIDIA, скажем, что калифорнийцы теперь предлагают покупателям полный комплект устройств для возможности сборки мощнейшего персонального компьютера, основой для которого станет материнская плата на основе системной логики nForce 790i, а графическая система может быть представлена одной или несколькими двухпроцессорными видеокартами GeForce 9800 GX2. Единственным недостатком такого решения является его высочайшая стоимость, но эта черта присуща всем решениям для отъявленных геймеров, оверклокеров и пр.
Конструкция ионного кулера RSD5
Напоследок мы хотим рассказать о двух интересных научных проектах, которые могут найти широкое применение в компьютерах будущего, в частности, в системах охлаждения интегральных микросхем. Сперва поговорим о разработке бесшумного "твердотельного" кулера RSD5, использующего так называемый ионный ветер для отвода тепла от микрочипов. Конструкция устройства выглядит следующим образом. Имеется массив проводников, на которые подается напряжение, создающий небольшие "облачка" газа, насыщенные ионами. Проводники находятся внутри незаряженных проводящих пластин полуцилиндрической формы, что приводит к возникновению электрического поля, порождающего движение ионов газа. Последние в свою очередь "толкают" незаряженные молекулы воздуха, создавая таким образом направленное воздушное движение, которое и охлаждает микросхему. Как заявляют разработчики, такое решение в несколько раз эффективнее традиционных механических кулеров, да и гораздо компактнее последних, что позволяет применять RSD5 для отвода тепла от ИС в портативной электронике.
Вторым интересным проектом исследователей является создание материала с рекордной на сегодняшний день термоэлектрической эффективностью. Напомним, что феномен заключается в следующем: при нагревании одного конца проводника наблюдается направленное движение электронов в область с пониженной температурой. Но более интересным оказывается обратный эффект, когда электрический ток приводит к передаче тепловой энергии. Главной проблемой при этом становится самопроизвольное выравнивание температуры, ведь хорошая электрическая проводимость означает и высокую "самопроизвольную" проводимость тепла. Наиболее известен и наиболее широко применяется в качестве материала с высокой термоэлектрической эффективностью твердый трехкомпонентный полупроводниковый раствор висмут-сурьма-теллур. Именно над его "оптимизацией" и работали сотрудники Бостонского колледжа (Boston College) и Массачусетского технологического института (MIT). Оказывается, если измельчить состав висмут-сурьма-теллур, а затем восстановить его первоначальную форму, например, прессованием, то образуется материал с большим количеством микрозерен и микронеоднородностей, которые снижают скорость самопроизвольного выравнивания температуры, тем самым повышая термоэлектрическую эффективность. Отметим, что термоэлектрический материал используется сегодня в элементах Пельтье для охлаждения и интегральных микросхем, а это означает, в свою очередь, и возможность повышения эффективности так называемых TEC-модулей, которые входят в конструкцию некоторых "топовых" процессорных кулеров. Разумеется, появление систем охлаждения нового поколения на мировом рынке - дело относительно далекого будущего, однако потенциальная возможность дальнейшей оптимизации современных кулеров не может не радовать и конечных пользователей ПК, до которых прогресс, зачастую, доходит в последнюю очередь.
На этом наш еженедельный, двадцать пятый по счету выпуск главных итогов недели объявляем закрытым, встретимся ровно через семь дней.
