Intel Core i7. El desafio del Core 2

Introducción

El nuevo Core i7 de Intel introduce notables cambios sobre generaciones anteriores. Cambios radicales que tendrán que competir con el exitoso Core 2 de la propia marca. Cambios muy interesantes donde destaca la primera integración de Intel del controlador de memoria en el propio procesador y la vuelta del Hyperthreading como sistema para ampliar la capacidad SMP de estos procesadores.

Prestaciones principales del Core i7.

El Core i7 ha supuesto un cambio completo de diseño para los procesadores de Intel. El bus Quadpumped introducido en los primeros Pentium 4 y existente también hasta los Core 2 desaparece para dar paso a un bus mucho más eficiente y potente como es el QuickPath. De este modo este procesador multiplica notablemente su capacidad de comunicación con el chipset de la placa base pero también reduce las competencias de este mediante la integración de la controladora de memoria en el propio Die del procesador. La controladora de memoria del Core i7 disfruta de este nuevo interfaz conocido como QPI y de un sistema de triple canal para memoria DDR3.

El QuickPath permite conexiones punto a punto con el chipset de la placa base con una capacidad de 42 señales con un ancho de banda teórico de 32GB/s por enlace. Este sistema conseguirá que los sistemas multiprocesador de Intel, para procesadores Xeon, mejoren notablemente su eficiencia de trabajo en paralelo. El Core i7 solo dispone de un interfaz QPI por lo que no es válido para sistemas de multiprocesador.

En resumidas cuentas el QPI integrado en los nuevos procesadores Core i7 permite el doble de ancho de banda logrado por el sistema Quadpumped de los procesadores Core 2 Quad de Intel con bus 1600MHz. El sistema de triple canal del Core i7 es escalable hasta 12GB de memoria distribuidos en un total de hasta 6 slots Dimm para memoria DDR3. Cada canal es independiente, y por supuesto, podemos hacer uso de un solo canal o de dos según nuestras necesidades.

En nuestras pruebas reales podemos ver que esta nueva controladora es capaz de sacar hasta 20GB/s de ancho de banda con módulos de memoria DDR3 1333MHz. El Core i7 tiene una arquitectura de cuatro núcleos nativos realizados mediante un proceso de fabricación de 45nm y un total de 731 millones de transistores. Cada núcleo dispone de un total de 64KB de cache de primer nivel distribuida en dos apartados (instrucciones y datos), 256KB de cache de segundo nivel y comparten entre los cuatro un total de 8MB de cache de tercer nivel. Todas estas caches corren a la misma velocidad que el procesador. El bus interno real es de 133MHz usando multiplicadores elevados de 20x en el modelo más básico y de 24x en el modelo más potente.

Cada núcleo del Core i7 es capaz de procesar dos “threads” por ciclo por lo que su capacidad de proceso es de 8 Threads por ciclo aunque dentro de un año esta cifra se multiplicara por dos con la entrada en juego de los primeros procesadores de ocho núcleos basados también en esta arquitectura. Con el Core i7 se han introducido siete nuevas instrucciones multimedia dentro del estándar SSE 4 formando la especificación 4.2. Estas nuevas especificaciones permiten procesos dedicados para operaciones multimedia.

Tamaño y socket

Cuando se introducen nuevos sistemas de comunicación con mayor capacidad normalmente también se tiene que aumentar el número de pines de los sockets a modo de puertos de comunicación. Lo mismo ocurre cuando dedicamos el control de la memoria al procesador de ahí que los nuevos procesadores Core i7 tengan un tamaño notablemente más grande que sus antecesores y que Intel haya tenido que introducir un nuevo socket que mantiene el estándar LGA donde los “pinchos” los dispone el socket y no el procesador.

Las nuevas prestaciones del Core i7 han llevado al uso de un nuevo socket de mayor tamaño, casi un 50% más de superficie, y por tanto a unas nuevas especificaciones mecánicas que ya no permiten la soldadura del socket sobre la placa. Ahora será común, muy común, ver como las nuevas placas base montan un soporte metálico, por la parte trasera de la placa, que soporta la mayor masa y fuerza ejercida por el cierre del socket para asegurar el procesador en su sitio.

 

Este nuevo sistema también facilitará y dará soporte a sistemas de refrigeración más elaborados (mas grandes y pesados) que puedan contener el ímpetu de estos nuevos procesadores que superan notablemente el consumo de los actuales Quad Core de Intel con un consumo medio TDP de 130W frente a los 90W de los modelos más potentes de la generación actual de núcleos Core 2. Es normal, por tanto, que veamos en próximos meses sistemas de disipación más grandes y pesados sobretodo orientados a los que amamos el overclocking.

Opciones de procesadores

No se saben fechas concretas pero lo que sí es seguro es que estos nuevos procesadores entraran en las tiendas antes de que acabe este mes de Noviembre. Sera incluso más fácil ver los modelos más costosos que los modelos más bajos de gama que posiblemente se usarán inicialmente para dar cobertura a la integración de nuevos PCs por parte de los principales fabricantes de PCs. Para empezar solo encontraremos tres procesadores dentro de la gama Core i7. Sus precios rondaran entre los 300€ del modelo más básico y los 1000€ del modelo más caro. Todos usan el socket 1366 y sus prestaciones se resumen en esta tabla:

 

Este último modelo, el i965, es el primero de la gama Extreme con núcleo Core I7. Este procesador permite mayores ajustes de frecuencia, y no solo la liberación del multiplicador, sino que permite controles independientes de la velocidad de otros buses como el QPI, o el control por núcleo del multiplicador. Podemos hacer que el primer núcleo trabaje a frecuencias más elevadas que el resto de forma independiente por núcleo. Esta nueva generación de procesadores Extreme darán vida a las nuevas gamas Gamer de fabricantes como Dell, HP, Asus, etc.

Sea cual sea nuestra opción todos estos procesadores disponen de las mismas prestaciones y más o menos de la misma capacidad de overclocking. Hay que tener en cuenta que estos procesadores usan buses internos reducidos y mucho multiplicador así que en teoría es fácil alcanzar altas frecuencias aun no disponiendo de un multiplicador liberado. También hay que añadir que seguramente las gamas bajas de procesadores Core i7 no usen este mismo socket ya que podrán reducir el número de patillas al usar enlaces QPI más reducidos o controladoras de memoria externas. También encontraremos sockets con más patillas para las gamas profesionales Xeon al dejar sitio para más enlaces QPI que permitan la comunicación entre múltiples procesadores.

Chipset

Solo hay un chipset en el mercado que pueda dar soporte a los nuevos procesadores de Intel y este es el X58 de Intel. Este chipset es el único que tiene el soporte que requiere este nuevo procesador para su recién estrenado bus QuickPath. Se trata de un chipset de gama alta que dispone de las últimas tecnologías, en parte, heredadas del exitoso P45.

Decimos que tiene funciones heredadas del P45 ya que con una menor dependencia del puente norte, que ahora hace de mero punto de comunicaciones al haber perdido su función principal que era el control de la memoria RAM, el puente sur cobra importancia renovada y este chipset usa el mismo ICH10 en versiones Raid que ya presento el P45 hace unos meses.

Pero lo que si introduce el X58, aparte del bus QPI de 26GB/s, es la incorporación de un mayor número de líneas PCI Express dedicadas al uso de múltiples tarjetas graficas. Dispone de un total de 36 líneas PCI Express que se pueden combinar hasta en un total de cuatro bancos del tipo grafico. El X58 se comunica con un bus DMI de 2GB/s con el puente sur ICH10R. En este puente sur encontramos soporte para 12 puertos USB 2.0 de alta velocidad, hasta seis puertos PCI Express 1x con una capacidad de transferencia de hasta 500MB/s por canal, una tarjeta de sonido HD Audio y soporte para modos RAID del tipo 0, 1, 0+1 y 5. Tiene un total de seis conectores SATA.

Asus P6T Deluxe

Asus P6T Deluxe. Hemos escogido esta nueva placa base de Asus como referente de lo que podremos encontrar en placas base preparadas para el nuevo Core i7. La nueva P6T Deluxe combina prestaciones de overclocking con la integración de excelentes sistemas de almacenamiento y un diseño y disposición perfectas que dan interesantes oportunidades a esta nueva plataforma.

La nueva P6T dispone de todas las prestaciones que podemos esperar de las nuevas placas X58 como puede ser el disponer de 6 bancos de memoria para montar hasta 12GB de memoria en triple canal, y no se olvida de las nuevas capacidades de sistemas gráficos múltiples de que dispondrá este chipset de Intel. Las placas que monten el X58 y estén certificadas por Nvidia podrán hacer uso de sistemas Crossfire de ATI o SLI de Nvidia a placer. Ahora los usuarios de Intel pueden optar por la plataforma grafica que más les convenga sin tener que abandonar la estabilidad y seguridad que han demostrado los chipsets Intel en los últimos años. La P6T Deluxe es una de esas placas certificadas por Nvidia así que podremos montar sistemas gráficos de ambos fabricantes según nuestros gustos o necesidades. Nosotros lo haremos en un próximo artículo ya que todavía quedan muchas cosas de las que hablar de esta nueva plataforma antes de centrarnos en prestaciones mas centradas en chipset y placa que en el propio procesador.

Si entramos en detalles la P6T Deluxe continua la buena tradición de placas base de gama alta de Asus sin entrar en los modelos ROG. Dispone de capacidad para montar hasta tres tarjetas graficas aunque Asus ha cometido un error al juntar dos de los slots PEG haciendo inútil el segundo si montamos en el primero una grafica de doble slot. La P6T Deluxe dispone de un sistema de refrigeración completamente pasivo, sin opción a sistemas de refrigeración líquida. Dispone también de un ventilador extra por si somos de los que usamos sistemas de refrigeración para el procesador que no generan flujos de aire alrededor del procesador como pueden ser sistema de refrigeración líquida, intercambio de fase, etc.

La disposición de la placa es excelente, mantiene el estándar ATX, y nos ofrece seis bancos de memoria, con buena separación del socket para dejar sitio a disipadores de grandes dimensiones, y un conjunto de slots excelente salvo el detalle del tercer slot PEG. Gracias a este pequeño fallo podemos disponer de un slot PCI normal aunque usemos una grafica principal de doble slot, además nos queda libre un slot PCI Express 4x libre en la parte superior que es ideal para liberar a una tarjeta de sonido dedicada del calor producido por las tarjetas graficas instaladas.

P6T almacenamiento y detalles

Uno de los puntos fuertes de esta placa base es su capacidad conectiva y de almacenamiento. Integra tres controladoras de almacenamiento. La integrada en el puente sur, un chipset PATA+SATA para añadir conectores External SATA y Parallel ATA y una tercera controladora SAS (Serial Attached Storage) que permite el control de dos series de dispositivos de almacenamiento SAS. Esta placa combina todos los sistemas de almacenamiento existentes añadiendo prestaciones profesionales a una placa base doméstica.

Es también una placa base pensada para gestionar niveles de overclocking medios y altos con un soporte nativo para overclocking fácil para no iniciados así como potencial suficiente para los usuarios más entendidos. Podemos acceder a niveles de voltajes superelevados mediante el cambio de algunos jumpers que también dan seguridad para que los usuarios menos entendidos no metan la pata con niveles de overclocking desaconsejables. También dispone de botones de acceso rápido al encendido y reseteo de la placa para que hacer nuestras pruebas diferenciales sea algo cómodo y exento de tener que usar herramientas extrañas como destornilladores.

Esta placa también dispone de una versión que viene con el accesorio OC Palm. Este pequeño dispositivo Sideshow permite el control por software de diferentes prestaciones de overclocking en tiempo real y desde el propio sistema operativo. Será útil para pequeños retoques o para cambios no muy arriesgados o bruscos de voltajes y frecuencias. Es en definitiva una placa espectacular, muy cuidada, con la que disfrutar de estos nuevos procesadores en una plataforma capacitada para buenos niveles de overclocking y con todos los medios y conectores que esperamos de una placa base de alto nivel.

Overclocking

Este va a ser uno de los temas más candentes en las próximas semanas, os lo puedo asegurar. El Nehalem o Core i7 es un procesador con buenos niveles de overclocking pero no es un Core 2 Duo de las últimos steps. Es más caliente y más complejo, integra la controladora de memoria en el die y es un cambio drástico de forma de hacer overclocking. Hay que cuidar más buses secundarios y el proceso se hace más complejo.

Nuestra experiencia con procesadores i920 y i965 ha sido un poco decepcionante sobretodo porque vemos que aun las bios de las placas base X58 están dando un poco palos de ciego para conseguir equilibrar y estabilizar el procesador cuando aumentamos los buses frontales. Hemos tenido la oportunidad de probar nuestros procesadores con tres placas base de fabricantes diferentes y los resultados son similares. Podemos alcanzar niveles de overclocking interesantes con facilidad pero llegado a un punto ni los mejores sistemas de refrigeración parecen hacer mucho efecto en la capacidad de overclocking de estos procesadores.

 

Nosotros hemos dedicado nuestra vapochill LS al overclocking de un i965 al que, ya sea usando multiplicadores más elevados, o aumentos de buses no conseguimos que supere la barrera de los 4GHz. Es fácil postear en Windows a niveles más elevados, 4.2-4.3GHz, sin necesidad de voltajes elevados pero la estabilidad en aplicaciones SMP, las que usan tantos threads como tenga capacidad el procesador, es cero.  El overclocking extremo necesitara de mejores bios y de mucho trabajo de análisis de los efectos de los diferentes buses y el control de la memoria para alcanzar niveles que, aunque nunca serán los de los últimos Core 2 con este proceso de fabricación, podrían acercarse.  

En nuestros dos procesadores de muestra hemos conseguido 4GHz en el modelo de gama más alta (i965 a 3.2GHz de serie) y 3.33GHz (2.67GHz de serie) con buses frontales muy similares de 173MHz en el i965 y 166MHz en el i920. Son niveles que rondan un 25% de overclocking que no es nada despreciable y a estas frecuencias se consiguen resultados muy interesantes como veréis más adelante.

Nuestro i920 a 3.3GHz aumentando bus a 166MHz Control exhaustivo gracias al v-turbo de Asus. Control de multiplicadores por núcleo.

Temperaturas y consumos

Los Core i7 tienen un TDP o un consumo medio más elevado que sus antecesores de última generación. Tienen un consumo medio de 130W y esto los hace mucho más calientes que los últimos Core 2. Aun así tampoco hemos visto que las temperaturas de trabajo se disparen. Lo mejor es que el poco overclocking que podamos sacar se logra sin voltajes elevados, 1.3v en ambos casos, así que las temperaturas no se disparan.

Usando un disipador Noctua NH-U12P y un Thermalright Ultra 12 Extreme logramos resultados similares que colocan las temperaturas de trabajo con overclocking forzando los cuatro núcleos a la vez en unos 60º. No es una temperatura elevada si tenemos en cuenta que el ventilador del procesador siempre ha estado en frecuencias que rondan las 1500rpm.

 

Las temperaturas en reposo bajan hasta unos más que aceptables 45 grados centígrados lo que nos permite decir que cualquier disipador actual de medianas prestaciones podrá sacar unos niveles de overclocking que ronden el 25% sin ningún tipo de problema.

Rendimiento

Hemos realizado algunas pruebas de rendimiento a nuestro i920 a 3.3GHz para mostrar las capacidades de multiproceso de los nuevos procesadores Core i7 de Intel. Todas estas pruebas utilizadas son capaces de usar dos o mas núcleos para su beneficio y demuestran el potencial de este procesador. Dentro de unos días podréis ver aquí una completa comparativa de un Core i7 a 4GHz frente a frente con un Core 2 Quad, sirva este pequeño resumen para tener una muestra de lo que podemos encontrar.

Rendimiento muy superior al QX9770 de 3.2GHz En multimedia las diferencias se liman bastante El ancho de banda de los Core i7 quita el hipo. 20GB/s!!   Cinebench ofrece unos resultados impresionantes. Gracias al Hyperthreading la eficiencia de cada núcleo llega al 100% en esta aplicación. Buen resultado en 3DMark 2006... ...y espectacular en 3DMark Vantage. 20000 puntos de CPU.   Como ya hemos visto en Sandra. Las aplicaciones de coma flotante como PMCore, se le atraviesan al Core i7. La prueba específica de CPU de Crysis también ofrece resultados muy interesantes.  

Los resultados nos hablan de un procesador que lo pasara mal de tu a tu en muchas pruebas de rendimiento sobretodo teniendo en cuenta la mayor capacidad de overclocking de muchos Core 2 Quad que pueden hacer 400-500Mhz mas de frecuencia con facilidad. Lo que mas fascina es la eficiencia por núcleo gracias el uso del Hyperthreading y el ancho de banda de memoria que alcanza con facilidad los 20GB/s. Sin duda datos sorprendentes que ayudaran al Core i7, tarde o temprano, a situarse con clara ventaja al Core 2 Quad en todo tipo de aplicaciones.

Análisis y conclusión

Del Core i7 todavía queda mucho que hablar. Son muchos cambios, muchas novedades y mucho análisis comparativo que hay que hacer con modelos anteriores. Oiremos decir que el Hyperthreading puede ser más perjudicial que beneficioso, y seguramente no les falte razón en algunos casos o formas de análisis, también oiremos decir que el Core 2 Duo es más rápido en relación a su capacidad de overclocking y rendimiento por MHz en aplicaciones no capacitadas para el uso de varios procesadores, oiremos decir que es un procesador caliente, que su coste de aplicación es más elevado,…pero también oiremos decir que es un cambio notable en la fabricación  de los procesadores Intel, que les queda mucho que evolucionar a nivel de proceso de fabricación y producción de bios y placas base, y que no estamos viendo más que la punta del iceberg de su capacidad de evolución.

Sea como fuere el Core i7 ya está aquí y se presenta como un procesador pensando para el escalado de núcleos tanto a nivel de hardware como de software. Un procesador que deja atrás las limitaciones del bus Quadpumped y que abre nuevas vías de desarrollo que sobretodo agradecerán profesionales en un primer estadio y todos en próximas evoluciones de esta arquitectura. Nosotros seguiremos analizando en detalles aspectos interesantes de esta nueva plataforma como es el uso de sistemas SLI, comparativas con procesadores Core 2 y seguiremos analizando e intentando superar las limitaciones de overclocking que hemos podido detectar. Os emplazo para nuestros nuevos artículos que no tardaran en llegar.

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