Sandy Bridge: Intels Mobile Revolution

I de seneste år har skiftet fra stationære computere til mobile platforme været umiskendeligt. Notebooks har overhalet desktops med en ratio på 2 til 1, og denne tendens forventes kun at vokse. Intel har tydeligvis anerkendt dette skift, da over halvdelen af de processorer, de lancerede den 3. januar, var designet til mobile platforme – hele 15 ud af 29 CPU'er var beregnet til notebooks. Dette fokus understreger Intels engagement i at levere banebrydende teknologi til brugere på farten. Med introduktionen af Sandy Bridge-arkitekturen til det mobile marked er spørgsmålet ikke længere, om Intel kan levere, men snarere hvor stor en revolution denne nye arkitektur vil bringe.

Designændringer i Sandy Bridge-arkitekturen

Sandy Bridge repræsenterer et betydeligt skridt fremad i processorarkitektur, og Intel har introduceret flere nøgleændringer for at optimere ydeevne og effektivitet. En af de første bemærkelsesværdige tilføjelser er den såkaldte “L0 instruktionscache” til afkodningsstien. Denne cache lagrer instruktioner, efterhånden som de afkodes, og opnår en imponerende hitrate på 80% for de fleste applikationer. Det betyder, at hver gang chippen modtager en instruktion, kontrollerer den først, om den findes i denne mikro-op-cache, hvilket effektivt reducerer strømforbruget og øger ydeevnen, hvis instruktionen findes.

Ud over L0 instruktionscachen har Intel også redesignet sin branch prediction unit. Den nye enhed kan ramme dobbelt så mange mål og har en langt mere effektiv lagring af sin historie, hvilket forbedrer den forudsigende nøjagtighed og dermed strømliner instruktionsudførelsen. En anden væsentlig ændring er introduktionen af en fysisk registerfil. Dette reducerer behovet for Out-of-Order (OoO) behandlingshardware, da chippen kun skal flytte pointere sammen med de behandlede instruktioner. Dette mindsker effektivt den nødvendige die-størrelse for OoO-udførelseshardware og frigiver plads. Den frigjorte plads har blandt andet gjort det muligt for Intel at inkludere AVX-understøttelse i Sandy Bridge, hvilket effektivt fordobler chippens maksimale floating-point ydeevne.

Måske den mest interessante designændring er den såkaldte Ring Bus. Denne bus forbinder Level 3-cachen med alle processorkernerne, den integrerede grafik og System Agent (den tidligere Un-core). Som et resultat er cache-latenstiden reduceret, og hastigheden øget, da L3-cachen nu kører med samme frekvens som resten af CPU'en. Denne tætte integration er afgørende for den samlede systemydeevne.

Kraftfuld Integreret Grafik og Quick Sync

En af de mest revolutionerende aspekter ved Sandy Bridge-arkitekturen er den nyintegrerede grafikenhed. I modsætning til Westmere er denne nu bygget på samme die som CPU'en og får adgang til processorens L3-cache samt en individuel strøm- og clock-plan. Alle mobile Sandy Bridge-processorer får Intels HD 3000 on-die GPU'er, der indeholder 12 EUs (execution units). Dette betyder, at den integrerede grafik er markant hurtigere og i mange tilfælde kan matche eller endda overgå ydeevnen fra visse entry-level diskrete GPU'er.

Men det stopper ikke ved forbedret grafik. Intel har også introduceret Quick Sync-teknologien. Dette er en dedikeret hardwareaccelerator, der dramatisk fremskynder videotranskodning. Ved at udnytte den integrerede grafik og en specialiseret hardwareenhed kan Quick Sync konvertere videoer med en hidtil uset hastighed sammenlignet med CPU-baseret transkodning alene. Billedkvaliteten er desuden fuldt ud acceptabel, hvilket gør Quick Sync til en af de mest væsentlige funktioner i Sandy Bridge-arkitekturen, især for brugere, der ofte arbejder med video. Quick Sync er også yderst strømbesparende, da den kun bruger en lille del af chippen, i modsætning til de fire kerner, der typisk kræves til CPU-kodning.

Mobile Processorer og Funktioner

Intel har opdelt de mobile Sandy Bridge SKUs i to serier: regulære og lavspændings-/ultra-lavspændingsdele (LV og ULV). LV og ULV chips er designet til notebooks, hvor batterilevetid er afgørende. De har reducerede TDP'er (Thermal Design Power), færre kerner (typisk to sammenlignet med fire i de mere kraftfulde varianter) og lavere driftsfrekvenser for både kernen og den integrerede grafik.

Resten af den mobile Sandy Bridge-serie består af ti processorer, der enten har to eller fire kerner og spænder i hastighed fra 2GHz til 2.7GHz. Bemærkelsesværdigt er, at kun én chip – entry-level Core i3-2310M – leveres uden Turbo Boost-understøttelse. Alle andre modeller nyder godt af den forbedrede Turbo Boost 2.0-teknologi, der dynamisk øger clockhastigheden for at maksimere ydeevne, når det er nødvendigt. Ud over Quick Sync og den forbedrede grafik inkluderer de mobile processorer også AVX-instruktionssættet, AES-kryptering og virtualiseringsunderstøttelse. Desuden har den mobile platform fået understøttelse af Intels anden generation af WiDi-teknologi (Wireless Display), som muliggør trådløs streaming af 1080p-indhold til en HDTV. Selvom streaming stadig er komprimeret, og der er en vis forsinkelse, er det en praktisk funktion for mediebrug.

Ydeevne i Den Virkelige Verden

For at demonstrere den mobile Sandy Bridge-arkitekturs potentiale blev der udført omfattende tests på et Compal-bygget notebook-system, udstyret med en Intel Core i7-2820QM-processor. Denne processor er Intels næsthurtigste i den mobile serie og indeholder fire processorkerner, 8 MB L3-cache og en 45W TDP. Dens driftsfrekvens er 2.3GHz, men den kan nå op til 3.4GHz med Turbo Boost, og den integrerede GPU kører ved 650MHz (med en maksimal dynamisk frekvens på 1300MHz).

Testresultaterne var intet mindre end imponerende. I CineBench R11.5, en stærkt flertrådet renderingstest, viste Core i7-2820QM sig som en sand "monster chip". Den formåede endda at slå den high-end stationære Core i7 960-processor. I den enkelttrådede version af benchmarken var 2820QM ligeledes den hurtigste CPU, hvilket tydeligt demonstrerede de enorme IPC-gevinster (instruktioner pr. clock) som Sandy Bridge leverer i forhold til sine forgængere. Generelle CPU-benchmarks bekræftede den mobile Sandy Bridge's evne til at overgå selv nogle tidligere testede stationære chips, især inden for rendering og medie-kodning, områder der drager stor fordel af flere kerner.

Quick Sync-teknologien beviste sit værd i videotranskodning. Ved at konvertere en 10Mbps, 720p H.264 MOV-videofil til en 3Mbps MP4-fil med ArcSoft's Media Encoder 7, blev der målt en trefoldig stigning i ydeevne sammenlignet med at bruge CPU'en alene. Dette, kombineret med den gode billedkvalitet, gør Quick Sync til en yderst attraktiv funktion for videobearbejdning på farten. En yderligere fordel er det reducerede strømforbrug under transkodning, da kun en lille del af chippen bruges.

Den integrerede HD 3000-grafik leverede også solid spilydeevne. Den viste sig at være næsten dobbelt så hurtig som grafikken i de tidligere Arrandale-processorer. Dette gjorde det muligt for 2820QM at køre en anstændig række spil ved 1280x720 opløsning, herunder titler som Resident Evil 5 og Tom Clancy's H.A.W.X. Selvom det krævede justering af kvalitetsindstillingerne (f.eks. DirectX 9-tilstand for H.A.W.X.), var spiloplevelsen flydende og tilfredsstillende for integreret grafik. 3DMark Vantage returnerede en "Entry level" score på 10694, hvilket er et mere end anstændigt resultat for en integreret grafikkerne.

Batterilevetid og Strømforbrug

For mobile computere er batterilevetid lige så vigtig som ydeevne. Til trods for den højtydende Core i7-2820QM-processor formåede den testede laptop at overgå forventningerne til batterilevetid. Det store 71Wh batteri spillede naturligvis en rolle, men de fleste forbedringer stammer fra de strømbesparende teknologier, Intel har implementeret i sin Sandy Bridge-arkitektur. Dette gør Sandy Bridge til en ægte win-win-situation for brugere, der ønsker både kraft og mobilitet. Temperaturerne under test var også inden for et acceptabelt område, varierende mellem 53 grader Celsius i dvaletilstand og 81 grader Celsius ved 100% belastning af alle kerner.

Cougar Point SATA-fejlen: En Midlertidig Udfordring

Kort efter lanceringen af Sandy Bridge opdagede Intel en fejl i sine 6-serie chipsets, kendt som Cougar Point SATA-fejlen. Denne fejl påvirkede SATA 3Gbps-portene og medførte bekymring i branchen. For notebooks var situationen dog ofte mindre kritisk end for desktops. Hvis et system kun anvendte de to SATA 6Gbps-porte, der ikke var påvirket af fejlen, kunne det sælges uden problemer. De fleste laptops behøver sjældent mere end to interne SATA-porte til lagringsenheder (typisk en HDD og et optisk drev). Dog kunne eksterne eSATA-porte eller notebooks med dobbelte harddiske, der anvendte de berørte 3Gbps-porte, potentielt blive påvirket.

Intel udtalte, at problemet kun ville påvirke omkring 5% af brugerne over en periode på tre år, og mange computerproducenter implementerede udskiftningsprogrammer. Brugere, der havde købt berørte produkter, kunne gratis ombytte dem til modeller med den reviderede B3-version af Cougar Point-chipsettet, som ikke var påvirket af fejlen. Dette betød, at markedet hurtigt genoptog salget af Sandy Bridge-notebooks, men det var vigtigt for forbrugerne at kontrollere producentens politik vedrørende denne fejl, eller at vente på produkter med B3-step.

Pris og Tilgængelighed

Selvom Sandy Bridge leverer enestående ydeevne og forbedret batterilevetid, var prisen for de high-end SKUs en faktor ved lanceringen. Ved den oprindelige annoncering blev kun seks ud af de 15 mobile processorer officielt lanceret. Den billigste model, dual-core Core i5-2520M, havde en pris på omkring 225 USD. Den testede Core i7-2820QM lå på 568 USD, hvilket skubbede prisen på den testede notebook op omkring 1500 USD. For mange brugere var dette en betydelig investering. Et bedre valg med hensyn til værdi for pengene kunne være Core i7-2720QM, der bød på næsten samme funktionssæt og kun var 100MHz langsommere, men næsten 200 USD billigere. Dette understreger vigtigheden af at vælge en model, der passer til budgettet, da de højeste ydeevnevarianter kom med en mærkbar prisforskel.

Konklusion

Ligesom med desktop-versionen er de mobile Sandy Bridge-processorer en ubetinget succes. De leverer markant bedre ydeevne til den mobile verden, samtidig med at de forbedrer batterilevetid – en ægte win-win-situation for brugeren. Intels seneste serie af notebook-processorer forbedrer også den integrerede grafik til et niveau, der tidligere var forbundet med low-end diskrete GPU'er, samtidig med at de implementerer WiDi 2.0 og den banebrydende Quick Sync-understøttelse. Af disse to er Quick Sync uden tvivl den mest interessante teknologi, da den tager en af nutidens mest udbredte opgaver – videotranskodning – og fremskynder den betydeligt uden væsentlige ulemper. Dette er især vigtigt for notebooks og andre mobile computere, da teknologien fjerner processorens hastighed fra ligningen, hvilket teoretisk set gør, at alle mobile Sandy Bridge-processorer yder det samme, når Quick Sync er aktiveret. Tilføj hertil den forbedrede batteriydelse, som vil være endnu bedre i LV/ULV-versionerne af processoren, og det står klart, at Intel har en vinder i hånden. Sandy Bridge er en så markant forbedring i forhold til Intels tidligere generation af mobile processorer, at det ville være svært at anbefale noget andet til en ny bærbar computer, forudsat at den passer til budgettet. Indtil introduktionen af Ivy Bridge-arkitekturen i 2012 forventes disse CPU'er at være uden rivaler i højtydende sektoren.

Ofte Stillede Spørgsmål (FAQ)

• Hvad er Sandy Bridge?
  Sandy Bridge er kodenavnet for Intels anden generation af Core-arkitekturen. Den introducerede væsentlige forbedringer i processor- og grafikydelse samt strømeffektivitet, især for mobile enheder, ved at integrere CPU og GPU på samme die.
• Hvad er Quick Sync?
  Quick Sync er en hardwareaccelereret teknologi fra Intel, der er indbygget i Sandy Bridge-processorerne. Den er designet til at fremskynde videotranskodning (konvertering af videoformater) dramatisk, ofte med en markant hastighedsforbedring sammenlignet med softwarebaseret transkodning.
• Hvordan forbedrer Sandy Bridge batterilevetiden i notebooks?
  Sandy Bridge forbedrer batterilevetiden gennem flere strømbesparende teknologier, herunder en mere effektiv integration af CPU og GPU på samme die, den effektive "Ring Bus" til dataoverførsel, og specifikt design af lavspændings (LV/ULV) processorer med lavere TDP og frekvenser, optimeret til mobilitet.
• Hvilken mobil Sandy Bridge-processor skal jeg vælge?
  Valget afhænger af dit budget og dine ydeevnebehov. High-end modeller som Core i7-2820QM tilbyder maksimal ydeevne, men er dyre. Core i7-2720QM kan være et bedre kompromis for avanceret brug, da den er næsten lige så kraftig, men billigere. For almindelig brug og god batterilevetid er LV/ULV Core i5 eller i3 modeller gode valg.
• Hvad med Cougar Point SATA-fejlen?
  Cougar Point SATA-fejlen var en fejl i Intels 6-serie chipsets, der påvirkede SATA 3Gbps-portene. For de fleste notebooks var det ikke et stort problem, da de ofte kun brugte de upåvirkede SATA 6Gbps-porte. Intel og producenter tilbød udskiftningsprogrammer til berørte enheder med en revideret, fejlfri B3-version af chippen. Ved køb af ældre Sandy Bridge-modeller er det altid en god idé at tjekke producentens politik.

Hvis du vil læse andre artikler, der ligner Sandy Bridge: Intels Mobile Revolution, kan du besøge kategorien Mobilteknologi.