Intel Core i5 750, Core i7 860/870 (Lynnfield) et P55

le 08 septembre 2009 à 06:00
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Au cœur des Core i5/i7: architecture Nehalem


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Avant de présenter la nouvelle offre milieu de gamme d'Intel, et les caractéristiques exactes des nouveaux processeurs, il nous faut vous rappeler les grandes lignes de l'architecture Nehalem. Attention, nous ne rentrerons pas dans les détails techniques déjà évoqués à l'occasion du lancement du Core i7, pour cela nous vous invitons à reprendre notre dossier.

Celle-ci est la première architecture quadruple-cœurs native d'Intel : sur un seul et même die, les ingénieurs d'Intel ont regroupé quatre cœurs d'exécution là où les anciens processeurs Core 2 Quad avaient recours à deux dies double-cœurs pour proposer in fine quatre cœurs d'exécution. Autre innovation liée à Nehalem : le retour de la technologie HyperThreading qui permet à chaque cœur d'exécution de traiter deux processus à la fois. Ainsi, un processeur quadruple-cœurs de la génération Core i7 est vu comme disposant de huit cœurs par Windows.

Outre ce changement architectural, et sans évoquer le passage à une finesse de gravure en 45 nm, Nehalem introduit, pour la première fois depuis bien longtemps chez Intel (on se souvient d'une variante d'un certain processeur i386), un contrôleur mémoire intégré. Alors que le contrôleur mémoire était jusqu'à présent intégré au chipset, il rejoint dorénavant le cœur du processeur. L'avantage pour Intel ? Des temps de latence réduit et des débits supérieurs puisque le contrôleur mémoire original des premiers processeurs Core i7 fonctionne sur trois canaux. Dans la variante de Nehalem proposée dans les nouveaux Core i5 et Core i7, Intel ne retient plus que deux canaux de mémoire DDR3. Mais pour nous consoler, le fondeur officialise la prise en charge de la mémoire DDR3-1333 quand les premiers Core i7 sont officiellement limités à 1066 MHz. Officiellement, car en pratique, tous acceptent de la DDR3-1333, 1600 ou même 2000 MHz. À noter que le contrôleur mémoire de l'architecture Nehalem est compatible avec les profils X.M.P. ou eXtreme Memory Profile : rappelons qu'il s'agit de stocker sur la barrette mémoire une configuration prédéterminée pour un fonctionnement optimal.

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Intel profitait également de l'architecture Nehalem pour revoir l'agencement de la mémoire cache. On le sait, celle-ci est déterminante dans les performances d'un processeur et ce n'est pas tant la quantité qui compte que les temps d'accès ou la structuration de cette dernière. Avec Nehalem, Intel réduit considérablement la quantité de mémoire cache de second niveau puisque chacun des cœurs ne comporte que 256 Ko de mémoire cache de second niveau. Dans la foulée, les ingénieurs d'Intel ont rajouté un troisième niveau de mémoire cache dont la quantité se monte à 8 Mo. Cette mémoire L3 est naturellement partagée entre chacun des cœurs.

On retrouve également dans l'architecture Nehalem la prise en charge de nouvelles instructions avec le support du SSE 4.2 et côté fréquences de fonctionnement, les choses évoluent elles aussi. Ainsi, on distinguera la partie « core » de la partie « uncore » : la fréquence de fonctionnement des cœurs d'exécution (la partie « core ») est différente de la fréquence de fonctionnement de la zone « uncore » regroupant le contrôleur mémoire et le contrôleur PCI-Express.

Un mode Turbo qui évolue



Du reste, Intel introduisait avec Nehalem la fonction Turbo Boost Technology. Celle-ci augmente automatiquement la fréquence de fonctionnement d'un ou plusieurs cœurs en fonction de la charge processeur et dans la limite de l'enveloppe thermique maximale admise par le processeur. Quelque peu limitée dans ses premières implémentations, la fonction Turbo Boost a été revue pour les Core i5 et nouveaux Core i7 afin d'être encore plus efficace et granulaire. Le gain en termes de fréquences de fonctionnement s'opère automatiquement quel que soit la charge processeur (un seul cœur utilisé, les deux ou même les quatre).

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Principe de fonctionnement de la technologie Intel Turbo Boost

Mais attention, le fonctionnement du mode Turbo change d'une génération de processeur à l'autre. Ainsi, sur le Core i7 870 la fréquence de fonctionnement peut augmenter d'un facteur de 5x par rapport à la fréquence de référence du bus (donc 5x133 MHz) sur un seul cœur, 4x sur deux cœurs et 2x sur les quatre cœurs. À titre de comparaison, le Core i5 750 ne propose pas d'augmentation de la fréquence de l'ordre de 5x sur un seul des cœurs.

Bus système QPI et contrôleur PCI-Express intégré



Les processeurs pourvus de l'architecture Nehalem signent la fin du FSB ou Front Side Bus. Au fil du temps, le bus système « Quad-Pumped » d'Intel a montré ses limites, tant en terme de bande passante qu'en termes d'évolutivité. Et puisque le contrôleur mémoire est déjà intégré au processeur avec architecture Nehalem, les besoins en la matière ont également évolué. C'est ainsi que Nehalem rime avec bus QPI ou QuickPath Interconnect. Il s'agit ici d'un bus point à point, proche de l'HyperTransport d'AMD.

Alors que les Core i7 en Socket LGA1366 utilisent le bus QPI pour leur liaison au chipset X58, ce n'est pas le cas des nouveaux processeurs Lynnfield. Sur ceux-ci, le bus QPI ne sert qu'à la communication entre les cœurs et le northbridge intégré au processeur. Du reste, là où les Core i7 Extreme disposent d'un bus QPI opérant à 6,4 GHz, les Lynnfield se contentent de 4,8 GHz pour leur bus QPI, tout comme le Core i7 920 par exemple.

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Diagramme du die des processeurs Lynnfield

À la différence des premiers Core i7, les nouveaux Core i7 en Socket LGA1156 disposent en effet d'un véritable northbridge intégré. On retrouve, en plus du contrôleur mémoire, un contrôleur PCI-Express de seconde génération. Celui-ci peut gérer un maximum de 16 lignes : c'est peu, mais suffisant pour tirer profit d'une carte graphique dernier cri, voire de même de deux cartes graphiques en fonction des cartes mères.
Modifié le 01/06/2018 à 15h36
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