2010 Core -tekniikkakatsaus, 2010 Core -prosessorit & Intel Core i5-661

Intelin vuotta 2009 hallitsivat suuremmissa määrin edelleen Core 2 -tuoteperheen prosessorit, sillä uudempien Core i7- ja Core i5 -prosessoreiden käyttöönotto on ollut odotettua hitaampaa. Näkyvimpiä esteitä ovat olleet prosessoreiden korkea hintataso ja Core i7 -prosessoreiden kolmikanavaisesta muistiohjaimesta huolimatta ei niin merkittävästi parempi suorituskyky. Core i7 -prosessorit ovat edustaneet Intelin kaikkein suorituskykyisintä huippua ja viime vuoden viimeisellä neljänneksellä yritys julkaisi Lynnfield-koodinimelliset Core i7- ja Core i5 -tuoteperheiden prosessorit, jotka asettuvat keskikastiin. Vielä tuolloin Intel tarjosi edullisimpana vaihtoehtoina kaksiytimisiä Core 2 Duo -tuoteperheen prosessoreita.

Vuosi 2010 tuo tullessaan uudet tuulet ja Core 2 Duoja ajetaan pois markkinoilta 32 nanometrin prosessilla valmistetuilla Clarkdale-koodinimellisillä prosessoreilla. Clarkdale-prosessoreissa on integroitu grafiikkaohjain ja niitä on julkaistu Core i5-, Core i3- ja Pentium-tuoteperheisiin. Clarkdalea suorituskykyisempinä vaihtoehtoina pysyvät 45 nanometrin Lynnfieldit ja suorituskykyisimpinä 45 nanometrin Bloomfieldit. Intel tulee päivittämään suorituskykyisimmän antinsa 32 nanometriin vasta keväällä kuusiytimisen Gulftownin myötä.

Westmere-prosessorit tukevat Intelin Turbo Boost -teknologiaa, joka korottaa rasituksen mukaan prosessorin kellotaajuutta dynaamisesti yli vakiokellotaajuuden. Turbo on Sean Maloneyn, joka julkaisi uudet prosessorit CES 2010 -tapahtumassa, mukaan Intelin vuoden 2010 tärkein ominaisuus. Tuettuna on myös Hyper-Threading-teknologia, jonka ansiosta käyttöjärjestelmä näkee kaksiytimiset Clarkdale-prosessorit neljällä ytimellä.

Clarkdalessa on uutuutena prosessoriin integroitu grafiikkaohjain, jolla Intel pyrkii tarjoamaan entistä enemmän suorituskykyä entistä alhaisemmalla tehonkulutuksella. Kyseessä on kahden erillisen piisirun ratkaisu ja yhden fyysisen piisirun ratkaisuun Intel siirtyy Sandy Bridge -arkkitehtuurin myötä, joka on näillä näkymin luvassa vasta ensi vuonna.

32 nanometrin valmistusprosessi on uusien prosessoreiden yksi merkittävimmistä, ellei merkittävin uudistus. Uudella valmistusprosessilla prosessoreiden tuotantokustannuksia kyetään laskemaan, kun transistoreita saadaan ahdettua suurempi määrä pienemmälle alalle. Transistoreiden koon pienenemisen ohella niiden kytkentänopeus on parantunut ja virtavuoto vähentynyt, mikä on osaltaan edes auttanut tehonkulutuksen laskuun.

Ylemmässä kuvassa näkyy vasemmalla puolella 45 nanometrin prosessilla valmistettava piisiru, joka on vastuussa pääasiassa muisti-, PCI Express- ja grafiikkaohjaimen toiminnoista, ja oikealla puolella 32 nanometrin varsinainen prosessoriydin. 45 nanometrin piisirussa on 177 miljoonaa transistoria 114 neliömillimetrin alueella ja puolestaan 32 nanometrin sirussa 383 miljoonaa transistoria 81 neliömillimetrin alueella. Pelkästään nämä lukemat selventänevät sitä tilannetta, miksi valmistajat pyrkivät kehittämään valmistusprosessejaan entistä pienemmiksi.

Clarkdale-prosessorit ovat kaksiytimisiä ja molemmilla ytimillä on oma 256 kilotavun L2-välimuisti sekä lisäksi käytössä on ytimien kesken jaettu neljän megatavun L3-välimuisti. Intel on laajentanut käskykantaa kuudella uudella SSE-käskyllä, jotka on kehitetty AES-algoritmin (Advanced Encryption Standard) pakkaus- ja purkuoperaatioiden nopeuttamiseen. Seitsemäs uusi PCLMULDQ-käsky on kohdistettu muun muassa kryptografiaoperaatioiden kiihdyttämiseen.

Grafiikkaohjaimena toimiva erillinen piiri on yhteydessä varsinaiseen prosessoriin nopealla QPI-väylällä (QuickPath Interconnect). Ydin käsittää grafiikkaohjaimen ohella myös PCI Express -linjojen ohjaamisen sekä muistiohjaimen, joista kaksi jälkimmäisenä mainittua toiminnallisuutta ovat aiemmin olleet varsinaisen prosessorin kontolla. PCI Express -linjojen osalta piiri tukee 16-linjaa, jotka voidaan tarvittaessa jakaa kahdeksi kahdeksan linjan nipuksi kahdelle näytönohjaimelle, ja kaksikanavainen muistiohjain DDR3-1333-muisteja.

Intel mainostaa prosessoriin integroitua grafiikkaohjainta neljällä pääkohdalla: HD-tuella, videotoiston laadulla, digitaalisten näyttölaitteiden tuella sekä ääniominaisuuksilla. Grafiikkaohjain tukee Blu-ray-medioiden toistoa, 24 hertsin virkistystaajuutta sekä rautakiihdytystä muun muassa AVC:lle/H.264:lle, VC1:lle ja MPEG-2:lle. HDMI:n osalta tuettuna on 1.3a-standardi ja DisplayPortin osalta 1.1-standardi. Lähinnä Blu-ray-toistoa varten tuettuna on lisäksi Dolby TrueHD- ja DTS HD Master Audio -ääniformaatteja, ja ääniohjain kykenee toistamaan maksimissaan kahdeksaa LPCM-äänikanavaa 24-bittisenä 96 kHz:n näytteenottotaajuudella.

Intelin G45-piirisarjan GMA X4500HD -grafiikkaohjaimeen verrattuna Clarkdalen ohjaimessa on 10 Shader-prosessorin sijaan 12 prosessoria ja 768 megatavun muistikapasiteetti sijaan tuettuna on maksimissaan 1,7 gigatavua muistia. DirectX 10 on tuettuna molemmissa, mutta OpenGL:n suhteen 2.0-tuki on päivitetty 2.1:ksi. Lisäksi tuettuna on hierarkkinen Z-puskuri ja Z-puskurin nopea tyhjennys, jotka molemmat ovat olleet tuettuina erillisnäytönohjaimissa jo vuosia DirectX 8 -ajoista lähtien, mutta ovat puuttuneet integroiduista grafiikkaohjaimista. Teknologiat keventävät grafiikkaohjaimen työmäärää poistamalla aikaisessa vaiheessa renderöintilistalta pikselit, joita ei tarvita, ja tyhjentämällä Z-puskuri nopeammin luku- ja kirjoitusoperaatioita varten.

Intelin Graphics and Media Control Panel tarjoaa kohtuulliset asetukset integroidun grafiikkaohjaimen säätämiseen. Ylimmästä Display-valikosta voi säätää nimensä mukaisesti näyttöön liittyviä asetuksia, kuten resoluutiota, virkistystaajuutta, kääntämistä, usean näytön asetuksia, väriasetuksia sekä TV-ulostulon asetuksia.

Alemman 3D-valikon ylimpänä on liukupalkki, jolla voi painottaa joko suorituskykyä tai kuvanlaatua. Rastittamalla Custom Settingsin, avautuvat mahdollisuudet tekstuurien laadun, anisotrooppisen suodatuksen, vertex-käsittelyn ja pystytahdistuksen säätöihin.

Media-valikon Color Enhancement -alavalikosta löytyvät säädöt kirkkaudelle, kontrastille, värisävylle ja värikylläisyydelle ja muista alavalikoista voi säätää kuvan asetuksia ja skaalausta.

2010 Core -prosessorit

Intel julkaisi CES-tapahtumassa yhteensä 18 prosessoria ja seitsemän piirisarjaa, joista työpöytäpuoli käsittää seitsemän prosessoria ja kolme piirisarjaa. Core-prosessoreita on kuusi kappaletta ja ylemmän kuvan listasta uupuva Clarkdale-prosessori on Pentium-tuoteperheen malli. Q57-, H57- ja H55-piirisarjoihin paneudutaan tarkemmin helmikuussa julkaistavassa piirisarjoja ja niihin perustuvia emolevyjä käsittelevässä artikkelissa.

Kaikki julkaistut työpöytäpuolen prosessorit ovat Clarkdaleen perustuvia ja tästä syystä kaksiytimisiä. Pentium G6950 -mallia lukuun ottamatta kaikki julkaistut prosessorit tukevat Hyper-Threading-teknologiaa ja kellotaajuudet vaihtelevat 2,8 GHz:stä 3,46 GHz:iin. Core i5 -tuoteperheen prosessorit ovat ainoita, jotka tukevat kellotaajuutta rasituksessa kertoimen avulla nostavaa Turbo Boost -teknologiaa. Ytimien yhteistä L3-välimuistia on Core-prosessoreissa neljä ja Pentiumissa kolme megatavua, ja Core-prosessorit tukevat DDR3-1333-muisteja ja Pentium DDR3-1066-muisteja. Kaikki prosessorit on varustettu integroidulla grafiikkaohjaimella, joka toimii Core i5-661 -mallissa korkeimpana 900 MHz:n kellotaajuudella. Muissa Core-prosessoreissa kellotaajuus on 733 MHz ja Pentiumissa 533 MHz.

Suorituskykyisimmän Core i5-670:n hinta 1000 kappaleen erissä on 284 dollaria ja hieman erikoisesti sekä Core i5-661 että Core i5-660 on hinnoiteltu 196 dollariin. Muiden Core-tuoteperheiden prosessoreiden hinnat ovat asettuneet 113-176 dollarin välimaastoon ja Pentium on joukon ainoa, jolla on hintaa alle 100 dollaria, tarkalleen ottaen 87 dollaria.

Kuvassa vasemmalla Core 2 Duo E8600, keskellä Core i5-750 ja oikealla Core i5-661

Artikkelissa käytetään vertailuna kaksiytimistä Core 2 Duo E8600 -prosessoria, joka perustuu 45 nanometrin prosessilla valmistettavaan Wolfdale-ytimeen. Prosessorin kellotaajuus on 3,33 GHz, L2-välimuistia on kuusi megatavua, prosessorikantana toimii LGA 775 ja hintaa on 266 dollaria. Tuettuna ei ole Hyper-Threading- eikä Turbo Boost -teknologia.

Vertailussa mukana oleva keskimmäinen Core i5-750 valmistetaan niin ikään 45 nanometrin prosessilla, mutta se perustuu Lynnfield-ytimeen ja käyttää LGA 1156 -prosessorikantaa. Prosessori on neliytiminen ja tukee lisäksi Turbo Boost -teknologiaa. Sen kellotaajuus on 2,67 GHz, L3-välimuistia on kahdeksan megatavua ja hintaa 196 dollaria.

Päältä päin Core i5-750 ja Core i5-661 eivät eroa toisistaan kuin heatspreaderin päällä olevista merkinnöistä. Niiden sijaan Core 2 Duo E8600 perustuu eri kotelointiin, mistä syystä se on fyysisiltä mitoita hieman pienempi, heatspreader on yksinkertaistetumpi ja koteloinnin päällä ei ole liitäntäpintoja.

Kuvassa vasemmalla Core 2 Duo E8600, keskellä Core i5-750 ja oikealla Core i5-661

Alapuolelta tutkittuna kaikki prosessorit eroavat toisistaan. Vasemmanpuoleisessa Core 2 Duo E8600:ssa liitäntäpintoja on 775 kappaletta ja keskeltä löytyy suurikokoisia pintaliitoskomponentteja. Keskimmäisessä Core i5-750:ssä ja oikeanpuoleisessa Core i5-661:ssä on 1156 liitäntäpintaa, mutta keskelle jäävät pintaliitoskomponentit eroavat toisistaan merkittävästi.

Intel Core i5-661

Muropaketin testipenkkiin saapunut Clarkdale-prosessori on Core i5-661, joka toimii 3,33 GHz:n kellotaajuudella ja Turbo Boostilla sen kellotaajuus nousee maksimissaan 3,6 GHz:iin. Molemmilla ytimillä on käytössä 256 kilotavua L2-välimuistia ja lisäksi niillä on yhteinen neljän megatavun L3-välimuisti. Prosessorissa on joukon tehokkain grafiikkaohjain ja se on asetettu toimimaan vakiona 900 MHz:n kellotaajuudella. Toisaalta prosessori on joukon ainoa, jossa on kyllä Intelin VT-x-virtualisointituki, mutta VT-d uupuu ominaisuuslistalta.

Core i5-661:n hinta 1000 kappaleen erissä on 196 dollaria, joka muunnettuna nykykurssilla euroihin olisi 135 euroa. Aivan näin halvalla prosessoreita on kuitenkin turha etsiä suomalaisista kaupoista, sillä halvimmillaan hinta pyörii 185 eurossa.

32 nanometrin prosessilla valmistettavissa Clarkdale-prosessoreissa on sama LGA 1156 -kanta kuin 45 nanometrin Lynnfield-prosessoreissa, mutta kaikki emolevyt eivät suoraan tue uutuusprosessoreita. Suurimmalla osaa emolevyjä tuen saa käyttöön päivittämällä emolevyn BIOSin uusimpaan versioon.

Valitettavasti Muropaketin testipenkkiin ei saatu myyntiversiosta prosessorista, mutta Engineering Sample -version mukana toimitettiin Clarkdale-prossesoreiden vakiocooleri. Cooleri on vastaavanlainen kuin aiempien Core i5 -prosessoreiden ja reilun senttimetrin paksuiset alumiinisiilin päällä on hiljainen tuuletin.

CPU-Z tunnistaa Core i5-661 -prosessorin oikein ja tiedoista näkyy muun muassa Clarkdale-koodinimi, Socket 1156 -kanta, 32 nanometrin valmistusprosessi, tuetut käskykannat, 3,47 GHz:n kellotaajuus käyttäessä Turbo Boost -teknologiaa ja rasittaessa kaikkia ytimiä, ytimien oma 256 kilotavun L2-välimuisti sekä yhteinen neljän megatavun L3-välimuisti.

Memory-välilehdeltä näkyy käytössä olevien DDR3-muistien olevan kaksikanavaisen muistiohjaimen jatkona, muistia olevan yhteensä neljä gigatavua ja niiden toimivan 668,8 MHz:n kellotaajuudella ja 7-7-7-20-74 1T -asetuksilla.