Intel Sandy Bridge: analisi dell'architettura

Introduzione

Dopo aver valutato le capacità prestazionali dei processori della famiglia Sandy Bridge destinati all'utilizzo in sistemi desktop è ora il momento di analizzarne le peculiarità architetturali. Questi processori si caratterizzano, come abbiamo visto, per prestazioni velocistiche molto elevate, al punto da distanziare in modo netto i concorrenti diretti per prezzo oltre che avvicinare in numerosi ambiti applicativi le soluzioni Intel Core i7-900 basate su architettura a 6 core.

Alla base di queste prestazioni velocistiche troviamo numerose novità architetturali, che portano le proposte Sandy Bridge a differire sensibilmente da quelle Nehalem e Westmere sino ad ora disponibili sul mercato.

Sandy Bridge desktop, senza placca di protezione, sulla sinistra
Sandy Bridge per notebook sulla destra

Iniziamo da un elemento distintivo molto importante, quello legato al branding. Con Sandy Bridge, seconda generazione di processori della famiglia Core, Intel ha mantenuto i nomi Core i7, Core i5 e Core i3 introducendo sigle numeriche a 4 cifre per meglio identificare i prodotti. Vediamo in dettaglio come si sia giunti a questa tipologia mostrando come sia costruito il nome Intel Core i7-2600K, la proposta desktop più veloce tra quelle della famiglia Sandy Bridge presentate in questi giorni:

• Intel Core: brand dei processori;
• i7: è il cosiddetto modifier, a identificare la classe del processore;
• 2600: il numero 2 indica la generazione di architettura, mentre i 3 numeri indicano la SKU (Stock Keep Unit);
• K: è la lettera di suffisso che indica la presenza di alcune specifiche funzionalità. In questo caso la lettera K identifica il moltiplicatore di frequenza sbloccato verso l'alto.

Al pari di quanto sviluppato da Intel da alcuni anni a questa parte, a una indicazione numerica più elevata per la SKU corrisponde un processore che vanta migliori caratteristiche complessive, volendo con questo includere sia la parte prestazionale sia altri elementi importanti quali il livello di TDP oppure funzionalità accessorie implementate.

Mettiamo a confronto le soluzioni Sandy Bridge con le altre architetture di processore Intel di pari posizionamento di mercato, riportando per ciascuna tecnologia produttiva, superficie in millimetri quadrati e numero totale di transistor integrati:

L'integrazione della GPU ha portato ad un aumento nel numero di transistor, che nella declinazione quad core sfiora il numero di 1 miliardo; la superficie complessiva rimane tuttavia contenuta in 216 millimetri quadrati contro i 296 delle architetture Lynnfield sempre quad core, costruite con tecnologia a 45 nanometri e sprovviste di GPU integrata.

Per ogni core integrato nei processori Sandy Bridge Intel ha utilizzato circa 55 milioni di transistor, che si vanno ad abbinare ai 114 milioni riservati alla GPU integrata. La tecnologia produttiva è a 32 nanometri, con transistor Hi-K metal gate di seconda generazione, mentre la cache L3 può giungere sino a un quantitativo massimo di 8 Mbytes, per la prima volta unificata tra CPU e GPU

Osservando il die del processore Sandy Bridge in versione quad core evidenziamo, oltre ovviamente ai 4 core, la presenza della componente GPU integrata all'interno del die stesso e non più in un componente di silicio esterno, la cache L3 unificata tra parte CPU e parte GPU, l'area indicata come System Agent e controller memoria DDR3 oltre alla parte finale per la gestione dell'input/output con i componenti esterni montati sulla scheda madre.