Ecco Haswell, l'architettura Intel Core di quarta generazione

Ecco Haswell, l'architettura Intel Core di quarta generazione

Intel ha deciso di divulgare informazioni sui propri processori Haswell in modo alquanto strano. Pensa di distribuire più configurazioni dell'architettura con un numero di interfacce differenti. Le uniche soluzioni di cui vi possiamo parlare in questo articolo sono quelle quad-core. Quello che vi possiamo dire è che tre mesi fa circa abbiamo pubblicato un'anteprima sulle prestazioni del Core i7 4770K dove trovate qualche informazione in più sui piani di Intel.

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Per ora sappiamo che i processori quad-core Haswell sono distribuiti in due configurazioni, nei settori mobile e desktop: una con grafica GT2 (HD Graphics 4600) e una con GT3e (Iris Pro Graphics 5200). Iris Pro lo ritroviamo solo sulle CPU BGA, il che significa che sono saldate alle motherboard. Quindi gli appassionati che acquistano le motherboard LGA 1150 (un nuovo socket) dovranno scegliere tra CPU quad-core Core i7 e Core i5 con HD Graphics 4600 - tecnicamente, c'è anche un Core i5 da 35 watt con meno core, ma ancora non ne possiamo parlare.

Questa  implementazione di Haswell è composta di 1,6 miliardi di transistor, un numero in aumento rispetto ai 1,4 miliardi delle configurazioni Ivy Bridge. Ottimizzato espressamente per il processo a 22 nanometri, il die misura 177 millimetri quadrati, ed è leggermente più grande rispetto al quad-core Ivy Bridge da 160 mm quadrati.

Quad-core Haswell con GT2

Quad-core Ivy Bridge con GT2

Mettendo Ivy Bridge e Haswell uno accanto all'altro farete fatica a distinguerli. Dopotutto c'è una differenza di "soli" 200 milioni di transistor. L'aumento del 14% nel numero di transistor deriva in parte da un incremento del 25% delle risorse grafiche rispetto all'ultima generazione.

Questo non vuol dire che i core del processore non siano stati modificati. Intel afferma di avere riposto un'attenzione specifica all'accelerazione del vecchio codice che gira oggi e alle applicazioni che vedremo in futuro. A questo fine, buffer più grandi aumentano la finestra out-of-order, il che significa che le istruzioni che avrebbero precedentemente dovuto aspettare per essere eseguite possono essere processate prima. La finestra di Haswell è fatta di 192 istruzioni. Quella di Sandy Bridge era di 168, mentre quella di Nehalem era di 128.

Intel ha anche migliorato il branch predictor di Haswell. È qualcosa che Intel fa con ogni nuova generazione e a ragione, dato che consente di avere migliori prestazioni e impedisce di sprecare cicli di lavoro. In passato l'architettura di Intel era in grado di eseguire sei operazioni per ciclo di clock. Haswell ha tuttavia due porte aggiuntive - una ALU integer e una store - che permettono fino a otto operazioni per ciclo. I carichi di lavoro con un insieme di dati ampio dovrebbero evidenziare un beneficio dovuto ai TLB L2 più ampi.

Tutti questi cambiamenti permettono di avere un IPC decisamente migliore su Haswell che Ivy Bridge. È da qui che ci aspettiamo la maggior parte del miglioramento con le applicazioni generali rispetto alla precedente generazione, poichè il Core i7-4770K lavora alla stessa frequenza del 3770K.

Quando impostiamo cinque processori differenti - basati su altrettanti design - alla stessa frequenza costante di 4 GHz, vediamo quanto lavoro riescono a fare le CPU Intel e AMD, e in secondo luogo una progressione equilibrata delle prestazioni di Intel.

Oltre alle due "execution port" che Intel ha aggiunto ad Haswell, le porte uno e due hanno ora unità Fused Multiply-Add a 256 bit, che raddoppiano il numero di operazioni in virgola mobile teoriche di picco per ciclo. I calcoli integer migliorano grazie al supporto all'istruzione AVX2.

Moltiplicare il potenziale di calcolo dell'architettura significa poco se non potete fornire carichi ai core abbastanza rapidamente. Così Intel ha anche operato alcuni cambiamenti alle proprie cache. Le cache L1 e L2 di Haswell sono della medesima dimensione di quelle presenti su Ivy Bridge - 32 KB L1 data, 32 KB L1 instruction e 256 KB di cache L2 per core. Il bandwidth verso le cache è stato raddoppiato e vedremo nel nostro test sintetico che L1D è vistosamente più veloce. Intel afferma che può avere una lettura per ogni ciclo dalla cache L2 - contro una lettura ogni altro ciclo in Ivy Bridge - ma non siamo stati in grado di replicare tali dati nel nostro test.

Il Core i7-4770K offre 8 MB di cache L3 condivisa, in modo simile ai Core i7 che l'hanno preceduto. Mentre se le architetture Sandy e Ivy Bridge usavano un singolo dominio di frequenza che manteneva core e cache L3 condivisa alla stessa frequenza, Haswell le ha disaccoppiate. Il benchmark sul bandwidth della cache ci svela un leggero calo del throughput L3, anche se i miglioramenti in altre parti del System Agent consentono di avere risultati abbastanza omogenei.

Haswell offre 16 linee PCI Express 3.0 come Ivy Bridge e supporta memorie fino a 1600 MT/s. I target termici della gamma desktop sono abbastanza differenti come risultato della presenza di un regolatore di tensione integrato sul processore, ma 84 watt non sono estremi e i 35 watt di alcune CPU sono in linea con il passato.

Tutti i processori Haswell "aggiornabili" sono compatibili con l'interfaccia LGA 1150, il che significa che dovete acquistare una scheda madre nuova, perché quella che ha supportato CPU Sandy e Ivy Bridge non va più bene. Prima di spendere diverse centinaia di euro per una piattaforma tutta nuova, vediamo se il Core i7-4770K vale l'investimento.