Oggi, 14 novembre, assistiamo al debutto delle nuove CPU Intel Sandy Bridge-E basate sul nuovo Socket LGA 2011, che vanno a sostituire il precedente LGA 1366. L’architettura di queste CPU rispecchia quanto visto circa un anno fa per le CPU LGA 1155, che hanno segnato un’importante pietra miliare nell’evoluzione dei processori. Sandy Bridge per LGA 1155, seppure appartenente alla fascia media delle piattaforme Intel, ha in effetti decretato la scomparsa delle CPU LGA 1156 ma anche di quelle LGA 1366, andando a competere con CPU di fascia alta come gli esa-core i7 980X e 990X per via delle ottime prestazioni, sia a default che in overclock.

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Intel si appresta quindi a rinnovare anche la fascia alta delle sue piattaforme, aggiornando l’architettura Nehalem (Westmere/Bloomfield) con quella Sandy Bridge. Le CPU per LGA 2011 sono quindi chiamate Sandy Bridge-E per evidenziare la distinzione con le CPU LGA 1155, mentre le CPU per server che Intel lancerà ad inizio 2012 si chiameranno Sandy Bridge-EP.

Come annunciato le novità architetturali non sono molte. Sandy Bridge-E su piattaforma LGA 2011 rappresenta una evoluzione incrementale della precedente piattaforma LGA 1155. Troviamo quindi un maggior numero di core, cache L3 più grande (fino a 15 MB), un maggior numero di canali di memoria (4), un numero maggiore di linee PCI express (40), e qualche feature aggiuntiva come ad esempio un overclock più flessibile, frequenze delle memorie supportate fino a 2400 MHz e lo standard PCI Express 3.0. Il tutto beneficiando del comprovato processo produttivo a 32nm e di una maggiore area a disposizione nel die, considerata anche l’assenza (ovviamente) della grafica integrata in questa serie di CPU.

I sistemi LGA 2011 sono dedicati agli utenti enthusiast, ai gamer più incalliti, e a tutti i professionisti che desiderano prestazioni senza compromessi, soprattutto di prezzo.

 

Vedremo nelle prossime pagine le caratteristiche nel dettaglio analizzando in particolar modo le prestazioni della CPU top di gamma il Core i7 3690X appartenente alla serie Extreme Edition.

Nuove CPU Intel Core di seconda generazione 3xxx

La nomenclatura delle nuove CPU segue in parte l’approccio intrapreso con Sandy Bridge. Questa nuova serie di GPU, seppur sempre appartenente alla seconda generazione avrà una nomenclatura che prevede ancora le sigle Core i7 per distinguere le CPU appartenenti alla fascia enthusiast (in questo caso tutte), e il suffisso X e K per indicare rispettivamente le CPU Extreme Edition e le CPU con moltiplicatore sbloccato. La numerazione per ora prevede numerazioni 39xx per le CPU esa-core e 38xx per le CPU quad-core.

 

Intel ha annunciato tre nuove CPU per la piattaforma LGA 2011, di cui due esa-core, disponibili da oggi. Si tratta del Core i7 3960X analizzato in questa recensione e del Core i7 3930K, entrambe con moltiplicatore sbloccato, 6 core fisici e 12 logici e una cache L3 rispettivamente di 15 e 12 MB. La CPU 3820, quad-core con HT, e cache di 10 MB sarà disponibile nel prossimo trimestre. Tutte le CPU avranno un TDP di 130W, un controller di memoria DDR3 quad-channel con supporto ufficiale alla frequenza di 1600 MHz. Ovviamente sarà possibile incrementare facilmente questa frequenza tramite moltiplicatori, come già visto per le piattaforme LGA 2011. In questo caso però le CPU supportano agevolmente frequenze delle memorie fino a 2400 MHz, permettendo di ottenere bandwidth verso la memoria finora inimmaginabili.

Per quanto riguarda i prezzi, come era lecito aspettarsi, il processore top di gamma si posiziona intorno ai 1000$, mentre il Core i7 3930K si posizione al prezzo di 550$, molto simile a quello del Core i7 980, che va a rimpiazzare. Il prezzo del Core i7 3820 non è stato ancora definito.

Le frequenze di partenza di queste CPU si posizionano poco al di sotto del 2600K e 2500K ma questa volta la tecnologia Turbo Boost 2.0 permette incrementi di frequenza fino a 600MHz (con due soli core attivi) per via del maggior margine di TDP. Con tutti i core attivi, il Turbo Boost può incrementare la frequenza fino a 300MHz.

Ovviamente valgono tutte le considerazioni già fatte per le CPU Sandy Bridge LGA 1155, non solo in merito al funzionamento del Turbo Boost, ma anche relativamente a tutti i miglioramenti architetturali introdotti nelle CPU Intel Core di seconda generazione. Vi rimandiamo all’articolo per un rapido refresh di alcuni concetti, che riprenderemo senza entrare nel dettaglio nelle prossime pagine: http://www.xtremehardware.com/recensioni/processori/intel-core-i5-2500k-e-i7-2600k-su-piattaforme-lga-1155-e-chipset-p67-analisi-e-prestazioni-delle-cpu-sandy-bridge-201101094621/2/

Sandy Bridge-E: un die con dimensioni da record

20.8 *20.9mm, un’area di 434.72 mm2 che ospita 2.2 Miliardi di transistor. Questi i numeri di Sandy Bridge-E. Di fatto è il die più grande mai commercializzato per una CPU desktop. A titolo comparativo Sandy Bridge LGA 1155 ha un’area di 216mm2 (con tanto di grafica integrata) e le CPU esa-core Gulftown (i7 990X) un’area di 239mm2. Cosa ne ha fatto Intel di ben 200mm2 in più rispetto agli esa-core di prevedente generazione? Dalle specifiche notiamo 3MB di cache L3 in più e una sezione di I/O più ampia: controller di memoria a 4 canali invece di 3 e le ben 40 linee PCI Express gestite sulle piattaforme LGA 1366 dal chipset X58. Ciò non basta a giustificare un die di dimensioni quasi doppie.

 

L’immagine del die fornita da Intel è abbastanza illuminante. Queste CPU sono dotate di 8 core (comprensivi di relativa cache L2), di cui due sono disattivati. Considerando l’immagine del die di un 2700K, Sandy Bridge-E sembra ottenuto dall’affiancamento di due CPU Sandy Bridge, in cui la parte grafica è stata rimpiazzata dal più ampio memory controller. La modularità di questa soluzione è garantita dal bus token ring per l’accesso alla cache L3 condivisa, presentato circa un anno fa e in cui erano stati già evidenziati gli evidenti vantaggi per le CPU dotate di un maggior numero di core.

 

Abbiamo provato a schematizzare in un’immagine un ipotetico funzionamento del ring bus in Sandy Bridge-E seppure con qualche incertezza per quanto riguarda l’acceso diretto alla cache da parte dell’Uncore e della memoria. Ciò è infatti gestito in Sandy Bridge dal System Agent, scomparso nelle piattaforme LGA 2011.

Ma proviamo a far luce sul motivo della disattivazione dei due core. Il primo motivo è sicuramente il TDP, il processo a 32nm è davvero al limite per poter garantire un TDP di 130W ad una CPU 8-core. Ciò sarebbe possibile limitando la frequenza e la tensione operativa, ma a scapito delle prestazioni nella applicazioni single-threaded. Vista ancora la scarsa ottimizzazione di molti software e anche di alcuni giochi, sarebbe una mossa controproducente per il target principali di queste CPU, gli utenti enthusiast e i gamer più esigenti. Un altro motivo della disattivazione di due core (e forse anche di 1MB di cache L3, rispetto ai 16MB teorici di due Sandy Bridge affiancati) è sicuramente dovuto al problema delle rese di produzione di un chip così grande. In un chip di 435mm2 è facile riscontrare errori o problemi di fabbricazione di qualche transistor che potrebbero compromettere il funzionamento di tutta la CPU. Intel recupera in questo modo CPU non funzionanti disattivando quei core con problemi di fabbricazione. Allo stesso modo possono essere selezionati i core più propensi all’overclock, garantendo agli utenti CPU di alta qualità.

Le versioni ad 8-core possono essere invece destinate all’ambito server, dove il multithreading è maggiormente sfruttato eventualmente anche a frequenze di esercizio inferiori. In rete sono già apparsi immagini di alcuni Xeon per LGA 2011 ad 8-core.

Infine, come vedremo, anche con soli 6 core le CPU Sandy Bridge-E garantiscono prestazioni comunque di alto livello, migliorando le performance in modo consistente rispetto a Sandy Bridge nelle applicazioni multi-threaded. Il divario rispetto a Gulftown è invece evidente in tutti i campi applicativi. D'altra parte la concorrenza sembra ben lontana dalle prestazioni delle top di gamma Intel, quindi non c'è grossa competizione in questo segmento di mercato tale da dover spingere ad ulteriori miglioramenti delle soluzioni "flagship".

La piattaforma LGA 2011 offre importanti novità rispetto a LGA 1366, le analizzeremo nel prossimo paragrafo.

LGA 2011 e X79, le feature della nuova piattaforma Enthusiast

Analizziamo le caratteristiche della nuova piattaforma Intel partendo dallo schema a blocchi.

 

Il principale cambiamento rispetto a LGA 1366 è lo spostamento del controller PCI Express direttamente nella CPU, come in tutte le altre piattaforme Intel LGA 1156 e 1155, il chipset X79 è anche in questo caso un Platform Controller Hub  (PCH) che di base riveste le funzioni del vecchio southbridge.

Le linee PCI Express salgono dedicate alla grafica salgono da 32 del chipset X58 a ben 40 delle CPU Sandy Bridge-E ciascuna operante ad 1GB/s. Le configurazioni possibili sono 2x16+1x8, 1x16+3x8, o 1x16 +2x8 +2x4.

In merito allo schema dobbiamo effettuare una immediata precisazione. Viene infatti riportato lo standard PCI Express 2.0, mentre il supporto allo standard PCI Express 3.0 sembra confermato sia nel datasheet Intel della CPU 3960X sia nelle specifiche della scheda madre, in merito alle caratteristiche dei processori supportati. Lo stesso schema a blocchi presente in una versione preliminare della motherboard DX79SI riporta il supporto al nuovo standard, che permette di raggiungere una bandwidth complessiva fino a 8GT/s pari a 1GB/s (come riportato in figura). Lo schema a blocchi è quindi corretto e la dicitura PCI Express 2.0 si riferisce probabilmente allo standard supportato dalle attuali schede grafiche.  Il PCI Express 3.0 usa un nuovo schema di codifica 128bit/130bit che riduce notevolmente l’overhead rispetto alle codifica 8bit/10bit delle precedenti versioni. La bandwidth effettiva è quindi comunque circa doppia rispetto a quella del PCI Express 2.0 a 5GT/s che garantivano un funzionamento a soltanto 500MB/s.

Praticamente tutte le nuove schede madri X79 implementano il nuovo standard, apparso già da tempo in alcune schede madri LGA 1155 per garantire compatibilità sulle future CPU Ivy Bridge. Ovviamente per sfruttare il nuovo standard sarà anche necessario avere una scheda video che implementi tale tecnologia. Il PCI Express 3.0 sarà introdotto sulle schede video a 28nm di prossima generazione previste per dicembre 2011 (AMD) e febbraio 2012 (Nvidia). L’incremento di capacità computazionale previsto è imponente, tuttavia la bandwidth messa a disposizione da un link PCI Express 2.0 x16 dovrebbe essere comunque più che sufficiente a garantire l’assenza di cali prestazionali anche con schede video top di gamma.

La compatibilità di queste CPU con il PCI Express 3.0 dovrebbe essere quindi garantita, come è lecito aspettarsi da una CPU di fascia enthusiast destinata ai gamer più esigenti.

La CPU, come ormai noto, dispone inoltre di controller di memoria a 4 canali, ciascuno con una bandwidth di 12.8GB/s.

 

Il chipset X79 è collegato alla CPU tramite un bus DMI operante a 20Gb/s, che gestisce porte Sata, 14 USB 2.0, Audio High Definition, un ulteriore Link PCI Express, Gigabit Ethernet e un link SPI verso il BIOS.

 

DX79SI Siler, la proposta Intel per le schede madri LGA 2011

Nel press kit giunto in redazione è presente la scheda madre "Siler" DX79SI, la proposta Intel per socket LGA 2011. Nonostante l’ampia offerta di schede madri X79 presentate oggi dai partner Intel, l’azienda di Santa Clara non ha rinunciato a proporre un proprio modello, dedicato sia al mercato enthusiast che ai professionisti.

   

La confezione è accattivante e presenta una finestra che appare aprendo la scatola a mo’ di libro. Il bundle non è completo, in redazione è giunto soltanto la mascherina per il pannello I/O posteriore, degli SLI bridge, una sonda di temperatura e un mousepad Intel.

Il layout è contraddistinto dai caratteristici colori nero e blu e dal teschio che accompagna le schede madri top di gamma Intel sin dall’uscita della piattaforma Skulltrail.

Sopra al socket troviamo il sistema di alimentazione, ricoperto da un dissipatore con la scritta DX79SI. Le CPU LGA 2011 necessitano di un sistema di alimentazione molto efficiente, per via delle potenze  richieste in oveclock e del ridotto spazio a disposizione, occupato su due lati dai moduli di memoria. Troveremo quindi quasi sempre fasi di tipo Driver MOSFET (DrMOS) accompagnati da condensatori di tipo Hi-C cap.

 
 

Come slot di espansione troviamo 3 PCI Express 3.0 x16, di cui due x16 elettrici e uno x8. E’ presente inoltre uno slot PCI e due slot PCI Express 2.0 x1.

 

Dal lato connettività per lo storage troviamo due porte Sata 6Gb/s (blu) e 4 Sata 3 Gb/s (nere), gestite dal chipset X79 che è raffreddato da un corpo in alluminio con stampato il teschio simbolo delle Extreme Desktop board, e da una heatpipe collegata ad un altro corpo dissipante passivo.

 

Interessante notare come tutti i 4 connettori per le ventole presenti sulla scheda madre siano di tipo PWM.

Per quanto riguarda il BIOS l’interfaccia è di tipo classico. Le opzioni e le modalità di overclock sono simili a quelle di Sandy Bridge, ma di questo parleremo nel dettaglio nelle prossime pagine. Per ora ci limitiamo a segnalare una feature di questa scheda madre chiamata Fast Boot in grado di velocizzare il boot del sistema saltando la fase di POST, qualora il sistema non presenti cambiamenti rispetto all’ultima versione funzionante.

Core i7 3960X e RST2011 LC: dettagli

      

Le CPU LGA 2011 presentano alla base 645 contatti in più di LGA 1366, per via delle 40 linee PCI Express e del controller di memoria quad channel. Il sistema di montaggio del dissipatore nel socket è stato modificato anche per ovviare a possibili distorsioni dei pin nel socket.

 
 

CPUz 1.58 rileva correttamente i dati relativi al 3960X e alla scheda madre DX79SI, anche se non riesce a rilevare i dati inerenti alle RAM installate su questa piattaforma. Ci aspettiamo una nuova versione con miglior supporto alle nuove piattaforme.

 
 

Notare il moltiplicatore abbassato da 33x a 12x in modalità idle in modo da ridurre la consumazione di energia durante il non utilizzo della CPU. Senza impostare manualmente la frequenza nel BIOS, difficilmente vederemo in CPUz la frequenza di 3,3 GHz. In full load su tutti i core il moltiplicatore viene infatti innalzato a 36x.

 

Piattaforma e metodologia di test

Abbiamo effettuato i consueti test sulla CPU Core i7 3960X. A questa abbiamo affiancato ulteriori processori  in nostro possesso, su tutti questi abbiamo effettuato test comparativi alla frequenza default e per ulteriore comparazione abbiamo altresì effettuato un test ‘clock to clock’ alla frequenza di 4.0Ghz in modo da avere un miglior raffronto prestazionale delle diverse architetture analizzate. L'overclock a 4GHz è stato effettuato solo tramite moltiplicatore, cercando di mantenere invariato il base clock, in modo da poter valutare meglio le potenzialità intrinseche dell'architettura.

Tutti i test si sono svolti sulle seguenti piattaforme:

Quindi, in questa recensione abbiamo focalizzato i nostri test per quantificare le potenzialità delle CPU testate sui seguenti strumenti di benchmark:

SINTETICI

• 3DMark Vantage: prodotto dalla Futuremark, 3Dmark Vantage è uno strumento utile per testare le prestazioni del proprio sistema. Principalmente ideato per rilevare le prestazioni del comparto grafico il 3DMark Vantage si rivela adatto anche per il testing delle CPU che sempre più spesso fanno da collo di bottiglia nei sistemi quando si parla di applicazioni grafiche. Il test è stato effettuato solamente per quanto riguarda la CPU, disabilitando i 2 steps relativi esclusivamente alla vga.

• AIDA64: Aida64 è un software prodotto dalla FinalWire che consente di monitorare il sistema fornendoci informazioni dettagliate sulla componentistica hardware. Il software comprende al suo interno un’utility di bench in grado di testare memoria e le cache presenti all’interno del processore.

COMPRESSIONE DATI E MULTIMEDIA

• 7zip 9.20: questo noto software di gestione degli archivi contiene al suo interno un tool in grado di analizzare le prestazioni di sistema, riportando un valore espresso in MIPS (million istruction per second). Il test comprende compressione, decompressione e valore generale.

• Winrar 4 beta 3: altro famoso software di compressione e decompressione di archivi di dati. Al suo interno è presente una utility di benchmark che comprime un file standard atto a tale scopo; il software provvede a restituire il valore di compressione espresso in KB/s.

• Cinebench 11.5 e 10: software prodotti dalla Maxon che permettono, tramite l’elaborazione di immagini e di contenuti tridimensionali, di testare le performance della CPU. Entrambe le release permettono il test della CPU utilizzando un core singolo oppure tutti i core presenti all’interno del processore.

• X264 Benchmark HD 3.0: software in grado di misurare le performance della CPU mediante la codifica video x264.
• Handbrake 0.9.5: software di transcodifica video multithread con il quale trasformeremo un file (un film) in MP4; il processo comprende codifica video x264, codifica audio FAAC e mux finale in contenitore MP4. Verrà preso in considerazione il tempo impiegato dalla CPU per svolgere questo compito.

3DMARK VANTAGE

Prestazioni di assoluto riferimento per la nuova piattaforma Intel Sandy Bridge-E, che con la sua cpu i7 3960X conquista il primato delle performance.

Esaminando la banda passante della memoria e delle varie cache, possiamo notare come la nuova cpu Intel ha quasi sempre il primato prestazionale.

Il grafico parla da solo, sia a default sia spinto alla frequenza di 4 GHz, la nuova cpu Intel top gamma non ha rivali con tutte le altre cpu.

Classico tool anch’esso dedicato alla compressione e decompressione dei files nella sua versione stabile.

WINRAR 4.10 beta

Tool in versione beta del noto programma di compressione e decompressione file.

Come nella versione stabile, anche nella versione beta di WinRAR valgono le medesime considerazioni.

In cinebench notiamo come la nuova cpu di Intel totalizza un punteggio davvero elevato, specialmente nel punteggio totale, grazie alla forza dei suoi 6 core. E' interessante notare come nel confronto a 4 GHZ per testare l'efficienza dell'architettura delle varie cpu, nel punteggio per singolo core, il 3960X ottiene il medesimo punteggio della cpu Intel i7 2600k: 1.62 punti

Anche in questo caso, come nel precedente cinebench in versione 11.5, valgono considerazioni del tutto simili.

E' possibile notare ampiamente con nel 1st Pass la differenza con tutte le altre cpu, diventa davvero sostanzioso. La presenza dei 6 core all'interno della nuova cpu uniti alla nuova architettura Sandy Bridge-E permette di ottenere il primato delle prestazioni.

In questo test, la forza dei 6 core di Intel con il debutto di questa nuova cpu si fa sentire senza ombra di dubbio. La differenza con le altre cpu è davvero elevatissima.

Overclock Core i7 3960X

L'overclock delle piattaforme Sandy Bridge-E riprende molti dei fattori già introdotti dalle piattaforme LGA 1155, ma introduce nuove variabili in gioco. Il modo più semplice di overclockare rimane tramite i moltiplicatori del Turbo. Aumentiamo quindi i limite di corrente della tecnologia Turbo Boost per superare il TDP di 130W ed evitre cali di frequenza in full load, ed impostiamo il moltiplicatore del turbo alla frequenza desiderata diviso 100, che costituisce ancora il base clock di base. Nella precedente generazione molti utenti "old school" si sono lamentati dell'impossibilità di aumentare il base clock (corrispondente al vecchio FSB). Il motivo pricipale era stato attribuito al generatore di clock esterno adottato dalle piattaforme LGA 1155. Sebbene in LGA 2011 il generatore di clock sia stato integrato nel chipset X79, le modifiche del base clock possibili senza incappare in instabilità in modo diretto rimangono in un range massimo di +/- 10 MHz. Ciononostante Intel ha introdotto un nuovo margine di libertà che consiste in un moltiplicatore dell'FSB, impostabile ai valori di 1,25x e 1,66x. L'effetto è quello di modificare effettivamente il base clock portandolo a 125 MHz e 166 MHz rispettivamente, che può essere ulteriormente modificato con aggiustamenti del baseclock tramite il generatore. Ricordiamo che l'incremento di baseclock comporta l'inevitabile innalzamento anche della frequenza delle RAM, ciò porta solitamente ad un incremento delle prestazioni generali del sistema, ma anche ad una instabilità dei componenti del sistema legati al base clock. Per evitare ciò sono stati introdotti dei fix sia per il PCI Express (PEG Link), sia per il bus di comunicazione al chipset (DMI Link). Tramite questi fix è possibile stabilizzare la frequenza di esercizio a quella definita dallo standard evitando possibili malfunzionamenti, e possibili danni specialmente nel caso di overclock del base clock. Non abbiamo avuto modo di provare la CPU 3830K, ma considerando la classificazione come partially unlocked, ci possiamo aspettare la mancanza dei moltiplicatori di base clock e dei relativi fix. Nei prossimi giorni effettueremo dei test approfonditi per capire l'impatto dell'incremento di base clock sulle prestazioni, a parità di frequenza della CPU e delle RAM.

A causa dello scarso tempo a disposizione (la piattaforma è giunta in redazione pochi giorni fa) abbiamo effettuato soltanto un veloce test di overclock, raffreddando il Core i7 3960X con un impianto a liquido dedicato. Abbiamo raggiunto abbastanza agevolmente la frequenza di 4.8GHz, modificando il moltiplicatore Turbo ed il vcore.

 

 

Conclusioni