Sandy Bridge. Czym to się je?

W artykule:

• Cechy nowych procesorów
• Najciekawsze rozwiązania technologiczne
• Wydajność współczesnych układów
• Podkręcanie CPU i grafiki
• Opisy najciekawszych konstrukcji
• Tabele z wynikami testów

Technologia produkcji procesorów ewoluuje nieustannie, a od czasu do czasu zmiany są bardziej gruntowne. Ewolucję można obecnie zaobserwować w ofercie firmy AMD, która co jakiś czas wprowadza nowe układy zgodne ze starymi płytami głównymi. Znaczące zmiany zachodzą w procesorach mobilnych tego producenta, ale w tym artykule nie będziemy się na nich koncentrować.

Intel wprowadza zmiany bardziej radykalnie, bo odcina się od starszych platform. Najnowsze procesory do komputerów stacjonarnych pasują jedynie do podstawki LGA 1155 i choć mają tylko jeden styk mniej niż LGA 1156, to faktycznie są w nich zupełnie przeprojektowane sekcje zasilania. W efekcie przy wymianie procesora trzeba kupić również nową płytę główną (koszt 300–400 zł). Dlatego dla uzupełnienia w teście uwzględniliśmy także kilka układów pasujących do starszych płyt.

Rozpiętość cenowa współczesnych procesorów jest ogromna, bo ceny zaczynają się od 115 zł (AMD Sempron 140) do niemal 4000 zł (Intel Core i7 980X). Tych najtańszych nie opłaca się kupować, bo nie wystarczają do współczesnych zastosowań, z kolei najdroższe mają fatalny współczynnik wydajności do ceny. Uwzględniliśmy więc tylko układy w cenach od ok. 250 do 1000 zł.

Współczesne układy AMD do komputerów stacjonarnych można podzielić na dwie rodziny: Athlon II do codziennych zastosowań, a także Phenom II dla użytkowników wymagających lepszej wydajności: do gier, obliczeń, obróbki grafiki, filmów i dźwięku. Wszystkie mieszczą się w cenach do 1000 zł.

Dostępne procesory AMD mają wiele cech wspólnych, zaczynając od podstawki AM3, w której są montowane. Oznacza to, że w komputerze można zamontować procesor, np. za 300 zł, a wraz ze wzrostem wymagań można rozbudować komputer o wydajniejszy układ. Co więcej, nowe procesory mogą często działać w starszych podstawkach AM2+.

Oczywiście poszczególne układy AMD mają też mnóstwo różnic: liczba rdzeni, częstotliwość pracy, pojemność pamięci podręcznej, obsługa Turbo Core , czy też odblokowany mnożnik. Z tego wynikają kolejne cechy, przede wszystkim wydajność, ale też jego temperatura pracy i moc. Z technologii oferowanych przez AMD warto zwrócić uwagę na Turbo Core. Procesory z tym rozwiązaniem mają w swoim oznaczeniu literę „T”. Wydajne modele oznaczane jako Black Edition mają też odblokowany mnożnik, który pozwala ręcznie zwiększyć częstotliwość procesora o kilkaset MHz. Oczywiście oprócz tego wszystkie układy dają się podkręcać w wyniku podniesienia częstotliwości zegara bazowego (domyślnie 200 MHz).

Za kilka miesięcy w ofercie AMD ma nastąpić rewolucja. Procesory o kodowej nazwie Liano będą miały zintegrowany układ graficzny (tak jak niektóre z obecnych inteli), ale będzie to bardzo wydajna grafika bazująca na Radeonie HD 5670. Nowe układy będą też montowane w nowych podstawkach FM1, więc nie będą zgodne z poprzednimi płytami głównymi. Ma być za to wprowadzona obsługa szybkich pamięci DDR3 1600.

Drugą nowością ma być układ AMD znany obecnie pod nazwą Bulldozer, skierowany do entuzjastów i profesjonalistów. Jego podstawowe cechy to 4–16 rdzeni, kontroler pamięci DDR3 o częstotliwości do 1833 MHz, a także podstawka kompatybilna z obecną AM3. Tyle zapowiedzi AMD, a co z tego wyjdzie – zobaczymy.

Procesory tego producenta są znacznie bardziej zróżnicowane niż AMD. Starsze pasują do podstawki LGA 1156, a najwydajniejsze układy dla entuzjastów i profesjonalistów do podstawki LGA 1366. Układy Core drugiej generacji wymagają kolejnej, nowej podstawki LGA 1155. Rozwiązania te nie są między sobą zgodne.

Inną cechą różnicującą poszczególne układy Intela jest zintegrowany układ graficzny, który występuje we wszystkich układach Core i3, większości i5, a także niektórych i7. W najnowszych układach Sandy Bridge grafika została znacznie zmodyfikowana, bo znajduje się na tym samym kawałku krzemu co CPU, jest połączona z CPU i pamięcią cache L3 szybką magistralą pierścieniową. Standardowo pracuje z częstotliwością 850 MHz, ale bez problemu może działać szybciej. Dzięki temu jest to obecnie najwydajniejszy zintegrowany układ graficzny.

Warto też wiedzieć, że w nowych układach Intela są stosowane różne układy graficzne: w większości procesorów jest to HD Graphics 2000 (6 jednostek wykonawczych), a w procesorach przeznaczonych do podkręcania oraz do komputerów przenośnych to HD Graphics 3000 (12 jednostek).

Podobnie jak AMD, również Intel oferuje w niektórych procesorach funkcję automatycznie zwiększającą częstotliwość, która tu nosi nazwę Turbo Boost . Najnowsze procesory Sandy Bridge mają drugą wersję tego rozwiązania, które działa bardziej agresywnie niż pierwsza, jeszcze bardziej poprawiając wydajność. Wykorzystuje efekt magazynowania energii cieplnej i dopóki procesor i jego radiator jest chłodny, energia wydzielana przez procesor może nawet przekraczać maksymalną moc określaną parametrem TDP. Gdy radiator się rozgrzeje, częstotliwość jest zmniejszana.

Dodatkowo Turbo Boost 2.0 obejmuje nie tylko sam procesor, ale także zintegrowaną grafikę: jej częstotliwość automatycznie wzrasta z 850 MHz do 1,1 GHz.

W nowych procesorach Intela nie ma możliwości zmiany częstotliwości bazowej, bo podstawowe magistrale są na stałe powiązane z zegarem procesora. Próba niewielkiego podkręcenia powoduje, że komputer przestaje stabilnie działać. Jednak zamiast tego pojawiło się inne rozwiązanie: procesory z literą „K” mają odblokowany mnożnik. Dzięki temu można podnieść częstotliwość o kilkaset MHz (podobnie jak w układach AMD Black Edition).

• Bogatszą ofertę ma Intel, ponieważ jest wiele układów powyżej 1000 zł o wysokiej wydajności.
• Lepsze możliwości rozbudowy oferuje AMD, gdyż nowe procesory tej firmy są zgodne ze starszymi płytami głównymi i pamięciami.
• W przypadku AMD zintegrowana grafika może się znajdować na płycie głównej; w przypadku Intela może znajdować się w procesorze.
• W platformie AMD nóżki zawiera procesor, w plaformach Intela ma je gniazdo płyty głównej i to ono jest narażone na uszkodzenia.
• W najnowszych intelach podkręcanie procesora przez zwiększanie częstotliwości bazowej jest niemożliwe.
• Niektóre procesory AMD (Black Edition) oraz Intela (z literą „K”) można podkręcać, zwiększając mnożnik.
• Dynamiczne zwiększenie mnożnika jest dostępne w niektórych układach AMD (technologia Turbo Core) i w większości AMD (Turbo Boost).

• Czterocyfrowe oznaczenia z dwójką na początku (druga generacja), np. Core i5 2500K
• Podstawka LGA1155, przez co układy wymagają nowych płyt głównych
• Technologia Hyper-Threading 2.0 oraz Intel Turbo Boost Technology 2.0
• Praktycznie zablokowany zegar FSB na wartości 100 MHz, co uniemożliwia podkręcanie – nadają się do tego tylko procesory w wersji „K”, w których można swobodnie manipulować mnożnikiem
• Wydajniejsza zintegrowana grafika Intel HD Graphics 2000/3000, która znajduje się na tym samym kawałku krzemu co CPU, działa z wyższą częstotliwością
• Kontroler pamięci zintegrowany z CPU, a nie GPU, jak to miało miejsce w starszych procesorach ze zintegrowaną grafiką
• Liczne poprawki w architekturze CPU, m.in. magistrala pierścieniowa (Ring Bus)

Testowane procesory podzieliliśmy na dwie grupy: do codziennych zastosowań oraz dla osób o bardziej wygórowanych wymaganiach. Do pierwszej grupy zaliczyliśmy układy AMD Athlon II oraz Intel Core i3, do drugiej AMD Phenom II oraz Intel Core i5. Wyjątkiem jest Phenom II X2 565 BE, który z powodu swojej niskiej ceny i słabej wydajności trafił do pierwszej grupy.

Każdy producent chce, by jego procesory były dobre w tych zastosowaniach. Przegrywanie płyty CD do odtwarzacza muzycznego, konwersja filmu w celu przegrania go na YouTube albo tworzenie panoramy zdjęć to częste zastosowania współczesnych pecetów. Dlatego też w pierwszej kolejności sprawdziliśmy możliwości układów w takich zastosowaniach. Programy służące do takich prac nie zawsze są nowoczesne i nie zawsze potrafią w pełni wykorzystać np. wiele rdzeni. Przykładem jest np. nie najnowszy już program Windows Media Encoder, który lepiej działa na czterech szybkich rdzeniach niż na sześciu o nieco niższej częstotliwości. Podobnie jest w większości gier, dzięki czemu 4-rdzeniowy Phenom II X4 975 uzyskał lepszy ogólny wynik w grach niż 6-rdzeniowy Phenom II X6 1100T.

Inaczej jest w przypadku zastosowań bardziej „ambitnych”. Sprawdziliśmy to na przykładzie kompresji danych, szyfrowania AES oraz tworzenia grafiki 3D. W takich operacjach wykorzystywany jest oczywiście potencjał wszystkich rdzeni procesora, ale także pewne specyficzne funkcje, jak obsługa nowych instrukcji wspierających szyfrowanie AES czy obsługa rozszerzeń AVX w nowych procesorach Intela. Między innymi dzięki temu nowe układy Sandy Bridge znalazły się w czołówkach obu tabel.

Testowane procesory, wszystkie bez wyjątku, są konstrukcjami energooszczędnymi. Komputer testowy w stanie spoczynku miał łączną moc 100–120 W, wliczając w to kartę graficzną ATI Radeon HD 4850, której spoczynkowa moc wynosi ok. 50 W. Temperatura poszczególnych układów mieściła się w granicach 20–30 stopni, co zależy od wielu czynników.

Obciążenie procesora skomplikowanymi obliczeniami powoduje, że pobierają one wielokrotnie więcej energii. Najbardziej widać to w najszybszych procesorach firmy AMD: Phenom II X4 975 oraz Phenom II X6 1100T – ich moc wzrasta odpowiednio o 140 i 150 W. Dla porównania, najwydajniejsze układy Intela zwiększają swoją moc pod wpływem obciążenia jedynie o 70–80 W. Pobrana moc jest przetwarzana na energię cieplną, dlatego najwydajniejsze procesory osiągają temperaturę 55–65 stopni.

Częstotliwość pracy procesorów można obecnie zwiększać na kilka sposobów. Najbardziej tradycyjną metodą jest zwiększanie częstotliwości zegara bazowego. Niektóre modele oferują także rozwiązania Turbo Core (AMD) albo Turbo Boost (Intel), które automatycznie podnoszą mnożnik. Nieliczne układy pozwalają także na ręczne zwiększanie mnożnika. Jakby tego było mało, można podkręcać także zintegrowane z procesorami układy graficzne.

W przypadku najnowszych inteli z rodziny Sandy Bridge tradycyjna metoda podkręcania poprzez zwiększanie częstotliwości magistrali nie funkcjonuje. Za to w modelu z odblokowanym mnożnikiem (Core i5 2500K) udało się go zwiększyć z 33x do 44x, a więc o 1/3 (włączając w to działanie Turbo Boost).

Niestety, w Core i5 2400 ręczne manipulowanie mnożnikiem nie wchodzi w grę, można jedynie liczyć na Turbo Boost. W trzecim nowym układzie, Core i3 2100, nawet ta funkcja nie występuje, więc szanse jakiegokolwiek zwiększenia częstotliwości są zerowe.

Natomiast w najlepszych procesorach AMD funkcjonują wszystkie dostępne metody podkręcania. Częstotliwość bazową można zwiększyć zwykle z 200 do 230 MHz. Dodatkowo Phenom II X6 1100T udostępnia technologię Turbo Core, która automatycznie zwiększa mnożnik z 16,5x do 18,5x, a ponadto mnożnikiem można ręcznie manipulować i bez problemu zwiększyć go do 19,5x.

Współczesne procesory są coraz bardziej wydajne i energooszczędne. AMD wprowadza nowości, ale zachowuje zgodność ze swoimi starszymi platformami. Intel oferuje procesory wydajniejsze, ale zmusza użytkowników do zakupu nowych płyt.

Dobrym benchmarkiem, który można uruchomić na pojedynczym rdzeniu procesora, a także na wszystkich dostępnych rdzeniach, jest Cinebench 10. Pozwala to sprawdzić, jak na danym układzie będą pracować programy jednowątkowe, a jak programy przystosowane do pracy ma wielu rdzeniach. Na poniższym wykresie widać, że dwa rdzenie nigdy nie dają 2-krotnego przyrostu wydajności, bo np. w przypadku najsłabszego Athlona II X2 265 przyrost wydajności wynosi 1,93x (czyli 93 proc.), a w przypadku 6-rdzeniowego Phenoma II około 4,57x (dodatkowe 5 rdzeni daje „tylko” 357% dodatkowej mocy). Drugim spostrzeżeniem jest to, że testowane procesory, niezależnie od ceny i stopnia zaawansowania technologicznego, w prostych programach jednowątkowych (w tym także w wielu grach!) mogą prawie wcale nie różnić się wydajnością (np. Phenom II X6 1100T i Athlon II X2 265). Dopiero odpowiednie aplikacje, które potrafią z nich wydobyć pełną moc, pokazują korzyści z posiadania wielordzeniowego układu. W teście wielowątkowym ten pierwszy procesor jest szybszy od drugiego o ok. 150 proc.

Turbo Core
rozwiązanie stosowane w procesorach firmy AMD (obecnie w układach 6-rdzeniowych), automatycznie zwiększające częstotliwość pracy, gdy działająca aplikacja nie wykorzystuje wszystkich rdzeni procesora

zegar bazowy
zegar, który wyznacza częstotliwość pracy wielu elementów komputera, wśród nich procesora; częstotliwość zegara bazowego pomnożona przez tzw. mnożnik daje realną częstotliwość pracy procesora

Turbo Boost
rozwiązanie analogiczne jak Turbo Core, jednak pojawiło się wcześniej i obecnie ma większe możliwości, m.in. pozwala na zwiększanie częstotliwości nie tylko CPU, ale i zintegrowanego układu graficznego

TDP
ang. Thermal Design Power, maksymalna moc osiągana przez procesor podczas pracy (wg definicji Intela) albo maksymalna teoretyczna moc, jaką może mieć procesor, ale w rzeczywistości jej nie osiągnie (wg AMD)

AES
ang. Advanced Encryption Standard, algorytm wykorzystujący do szyfrowania bloków danych klucz 128-, 192- lub 256-bitowy; jest szybszy, bezpieczniejszy i wymaga mniejszej mocy obliczeniowej niż jego poprzednik DES
AVX
ang. Advanced Vector Extensions, zestaw dodatkowych instrukcji x86, dzięki którym procesor może szybciej wykonywać operacje zmiennoprzecinkowe; działają wtedy, gdy wykorzysta je oprogramowanie

Opisy wybranych wydajnych procesorów

Ten model jest pierwszym układem spośród procesorów o kodowej nazwie Sandy Bridge. W stosunku do poprzednich układów Clarkdale (np. modele Core i5 6xx) poddano je wielu usprawnieniom, co przełożyło się przede wszystkim na wydajność. Dlatego w tej kategorii cenowej (do około 1000 zł) procesor Core i5 2500K jest układem bezkonkurencyjnym. Jego atutem jest też zintegrowana grafika, która nie dość, że ma dwukrotnie lepszą wydajność niż starsza, to jeszcze łatwo ją podkręcić o kilkadziesiąt procent. Dlatego da się uruchomić na niej wiele gier. Również sam procesor dobrze się podkręca, ale nie w wyniku zmiany częstotliwości zegara bazowego, lecz zwiększania mnożnika (nawet o 1/3). Producentowi udało się przy tym ograniczyć pobór energii, dzięki czemu cały komputer w stanie spoczynku ma moc ok. 100 W.

Phenom II X6 to licząca sześć modeli procesorów rodzina 6-rdzeniowych układów AMD, przeznaczona dla entuzjastów i profesjonalistów. Układ oznaczony symbolem 1100T jest najszybszym z całej serii (3,3 GHz). Wykorzystuje technologię Turbo Core, która automatycznie zwiększa zegar do maksymalnie 3,7 GHz, gdy potrzebna jest dodatkowa moc. Należy też do grupy układów Black Edition, a więc ma odblokowany mnożnik, dzięki czemu częstotliwość można bez problemu ręcznie zwiększyć do 3,9 GHz. Wszystkie te cechy pozwalają osiągnąć bardzo dobrą wydajność, ale tylko w aplikacjach, które potrafią wykorzystać moc wszystkich sześciu rdzeni. W pozostałych układ spisuje się znacznie gorzej. Poza tym zarówno w stanie spoczynku, jak i obciążenia, pobiera więcej energii niż konkurencyjne modele.

Core i5 to grupa procesorów idealnie się nadających do zastosowań domowych. Układy tańsze od nich, czyli Core i3, nie oferują np. technologii Turbo Boost. Z kolei droższe, czyli Core i7, w większości nie mają zintegrowanej grafiki, a spora część z nich pasuje tylko do drogich płyt głównych z gniazdem LGA 1366. Dlatego model taki jak Core i5 650 jest nadal dobrą propozycją, choć obecnie właściwie tylko dla posiadaczy niezbyt starych komputerów, wyposażonych w płyty z gniazdem LGA 1156. Wymiana procesora np. z Core i3 530 na i5 650 powinna dać ok. 10-procentowy przyrost wydajności, a także możliwość korzystania z Turbo Boost. Jednak w przypadku nowych komputerów zakup tego procesora już się nie opłaca – lepszy będzie np. model Core i5 2400, który jest o kilkadziesiąt złotych droższy, a zdecydowanie lepszy.

Jak na ofertę AMD, Phenom II X4 840 to nietypowy procesor. Nie ma pamięci podręcznej 3. poziomu, dlatego powinien się zaliczać do rodziny Athlon II. Trudno oprzeć się wrażeniu, że nadanie mu nazwy Phenom II ma na celu zmylenie potencjalnego nabywcy. Procesor ma dosyć wysoką częstotliwość pracy (3,2 GHz) oraz cztery rdzenie, dzięki czemu w wielu aplikacjach ma lepszą wydajność niż znacznie droższe układy Intel Core i5. Niestety, w wielu programach, szczególnie tych korzystających z pojedynczego rdzenia, jest słabszy. Pod względem ogólnej wydajności nie jest to więc żadna rewelacja. Podstawowym atutem ma być cena, która prawdopodobnie wyniesie ok. 400 zł, a także zgodność ze starszymi płytami głównymi, co pozwoli posiadaczom komputerów z sempronami czy athlonami tanio rozbudować sprzęt.

Opisy wybranych tanich procesorów

W porównaniu do droższych modeli układów Intela o nazwie kodowej Sandy Bridge model Core i3 2100 został okrojony o kilka elementów. Przede wszystkim ma dwa, a nie cztery rdzenie, choć technologia Hyper-Threading umożliwia pracę 4-wątkową. Nie ma technologii Turbo Boost automatycznie zwiększającej częstotliwość. Ma też zablokowany mnożnik, więc częstotliwości nie da się również zwiększyć ręcznie. Ponadto ma o połowę mniejszą pojemność pamięci podręcznej cache L2 oraz L3. Z tych powodów jest oczywiście wolniejszy niż nowe układy Core i5, ale zdecydowanie szybszy niż starsze układy z serii Core i3, a także wszystkie z serii Athlon II. Wadą modelu Core i3 2100 jest oczywiście zgodność tylko z najnowszymi podstawkami LGA 1155, przez co do korzystania z układu konieczny jest zakup nowej płyty głównej.

Testowany model jest typowym przedstawicielem rodziny procesorów Athlon II, ponieważ, w odróżnieniu od „typowych” modeli Phenom II, nie jest wyposażony w pamięć cache L3. Przypomina jednak układ Phenom II X4 840, który został opisany na poprzedniej stronie. Jedyną zauważalną różnicą między tymi procesorami jest częstotliwość pracy, która w przypadku tego układu wynosi 3,1 GHz, a nie 3,2 GHz. Z tego powodu wydajność jest o kilka procent niższa. Jednak w porównaniu z innymi układami w swojej klasie, a więc innymi modelami Athlon II oraz Core i3 (z wyjątkiem i3 2100), jest to układ zdecydowanie najlepszy. Jego atutem są m.in. 4 rdzenie, dzięki którym zapewnia odpowiednią moc obliczeniową aplikacjom przygotowanym do pracy wielowątkowej. Oczywista zaleta to także zgodność ze starszymi płytami głównymi.

Procesory Core i3 to układy przeznaczone dla osób niewymagających dużej wydajności, dlatego brak technologii poprawiających osiągi (Turbo Boost, odblokowany mnożnik) nie jest dużą wadą. Układy z tej rodziny mają za to zintegrowany układ graficzny wystarczający do prostych zastosowań. Można jednak przypuszczać, że starsze układy z tej serii, jak choćby testowany model i3 550, szybko znikną z rynku. Powodem jest to, że do starych komputerów nie opłaca się ich montować, ponieważ np. w porównaniu z modelem i3 530 nie dadzą widocznego przyrostu wydajności, a w nowych komputerach też nie będą opłacalne – lepiej kupić praktycznie za tą samą cenę znacznie lepszy układ Core i3 2100. Jedynym argumentem przemawiającym za i3 550 jest możliwość podkręcania przez podwyższanie częstotliwości zegara bazowego.

Układ zawiera trzy rdzenie i pracuje z częstotliwością 3 GHz. Pod względem wydajności okazuje się jednak lepszy niż model Athlon II X2 265 taktowany zegarem 3,3 GHz. Widać więc, że ten trzeci rdzeń, choć wydaje się pomysłem dziwnym, na coś się jednak przydaje, tym bardziej że jest dostępny właściwie za darmo, bo średnia cena obu wymienionych układów jest praktycznie taka sama. Jednak ogólnie zakup tanich modeli procesorów Athlon II nie ma większego uzasadnienia. Zakup takiego układu w celu rozbudowy starszego komputera nie ma sensu, bo zysk wydajności będzie niewielki. Z kolei kupując nowy komputer wystarczyłoby dołożyć 200 zł, by zamiast słabego układu mieć np. nowoczesny Core i3 2100. Wyjątkiem są komputery, w których wydajność nie jest potrzebna, a jedynym istotnym parametrem jest cena.