Clarkdale e o vídeo integrado

Podemos dividir o plano de integração da Intel para os processadores derivados do Nehalem em três fases:

a) A integração do controlador de memória (Bloomfield).
b) A integração do restante da ponte norte do chipset (Lynnfield).
c) Integração do chipset de vídeo (Clarkdale).

Vamos então à terceira etapa. Como pode notar pela sequência, a Intel começou a migração com os processadores de alto desempenho, depois passou para a linha mainstream (que na família anterior seria composta pelos PCs com os chipsets P35 e P45, onde é usada uma placa 3D dedicada) e finalmente chegou aos PCs de baixo custo, substituindo os PCs baseados nas placas com vídeo integrado.

Embora tecnicamente o Clarkdale ainda seja parte da família Nehalem, ele incorpora muitas mudanças, a começar pelo fato de ser um processador dual-core. Por ele ser menor e mais fácil de produzir, ele acabou sendo o primeiro processador da Intel a ser produzido usando a nova técnica de 32 nm, o que resultou em uma redução significativa no tamanho e no custo de produção do processador.

Em outras épocas, a redução seria acompanhada também de uma dramática redução no consumo elétrico e uma grande margem de overclock, mas infelizmente estes tempos já passaram. O Clarkdale é mais eficiente que os modelos de 45 nm, mas a diferença no consumo por núcleo não é tão dramática e as frequências em overclock continuam estacionadas na casa dos 4.0 GHz.

A característica marcante do Clarkdale é o fato de ele ser um processador dual-chip. Em vez de integrar todos os circuitos diretamente no núcleo do processador, a Intel optou por criar um chip separado, contendo o chipset de vídeo, as linhas PCI Express e o controlador de memória, que é ligado ao processador através de um link QPI.

Em outras palavras, a Intel regrediu para uma arquitetura baseada no uso de um chip separado para a ponte norte do chipset, similar ao que temos no Core 2 Duo. A única diferença é que agora a ponte norte do chipset está integrada diretamente ao processador:

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Core i3 baseado no Clarkdale e o processador com o spreader removido.

Ao contrário do que poderia parecer à primeira vista, o chip maior é o que inclui a GPU e não o processador principal, como mostra este diagrama a seguir, fornecido pela Intel. Você pode notar que a maior parte do espaço dentro do segundo chip é consumido pelo chipset gráfico propriamente dito, ilustrando as dificuldades em integrar GPUs dentro de processadores (já mesmo uma GPU de baixo desempenho acaba consumindo quase tantos transistores quanto o processador propriamente dito). O processador em si usa um layout convencional, com dois núcleos (256 KB de cache L2 em cada) e um cache L3 compartilhado:

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Essa combinação permitiu que a Intel combinasse a produção das fábricas de 45 e 32 nm, mas ao mesmo tempo trouxe uma limitação óbvia, que é o fato de que o controlador de memória voltou a ser separado, negando os ganhos obtidos anteriormente com o Bloomfield e o Lynnfield. A GPU passou a ficar com a primeira mordida e o processador passou a ficar com as sobras. Isso se traduziu em tempos de latência na casa dos 75ns, muito acima dos 51ns oferecidos pelo Lynnfield. Em processador com pouco cache esta desvantagem poderia ser catastrófica, mas o Clarkdale consegue sair mais ou menos impune devido ao cache L3 bem dimensionado.

Os modelos do Clarkdale se espalham entre séries do Core i5 e do Core i3, além do Pentium G:

Core i5-670: 3.46 GHz (turbo 3.76 GHz), GPU a 733 MHz, 2 cores+SMT, 4 MB, TDP de 73W.
Core i5-661: 3.33 GHz (turbo 3.6 GHz), GPU a 900 MHz, 2 cores+SMT, 4 MB, TDP de 87W.
Core i5-660: 3.33 GHz (turbo 3.6 GHz), GPU a 733 MHz, 2 cores+SMT, 4 MB, TDP de 73W.
Core i5-650: 3.2 GHz (turbo 3.46 GHz), GPU a 733 MHz, 2 cores+SMT, 4 MB, TDP de 73W.

Core i3-540: 3.06 GHz (sem turbo), GPU a 733 MHz, 2 cores + SMT, 4 MB, TDP de 73W.
Core i3-530: 2.93 GHz (sem turbo), GPU a 733 MHz, 2 cores + SMT, 4 MB, TDP de 73W.

Pentium G9650: 2.8 GHz, GPU a 533 MHz, 2 cores (sem SMT), 3 MB, TDP de 73W.

Todos os processadores oferecem o mesmo pacote básico, com dois núcleos (cada um com 256 KB de cache L2) e cache L3 compartilhado, uma espécie de meio Bloomfield. A diferença está nos detalhes.

Os modelos dentro da série i5 oferecem o pacote completo, com suporte ao Turbo Mode (embora bem menos agressivo que no Lynnfield), 4 MB de cache e suporte ao SMT, o que permite que o processador processe 4 threads simultaneamente, oferecendo parte dos benefícios de um processador quad-core. A diferença entre o i5-660 e o i5-661 é que o 661 oferece um clock mais alto para o chipset de vídeo, o que resulta em um desempenho 3D e também um TDP ligeiramente mais alto (de resto dos dois processadores são iguais e são vendidos pelo mesmo preço).

Descendo para a linha Core i3, os clocks são mais baixos e perde-se suporte ao Turbo Mode. Em troca eles são muito mais baratos e é possível cobrir a diferença de desempenho via overclock.

Na base da pirâmide temos o Pentium G, que assume o papel de processador de baixo custo, como sucessor do Pentium E. Além de não oferecer o Turbo Mode, ele exclui o suporte ao SMT e oferece apenas 3 MB de cache L3. Ele pode ainda oferecer um desempenho bastante respeitável em overclock, mas as margens tendem a ser mais baixas que nos outros modelos, já que eles representam as sobras de produção, depois do processo de binning. Outra desvantagem do Pentium G é que o chipset de vídeo opera a apenas 533 MHz.

Embora seja um processador dual-core, o Clarkdale é capaz de dar combate aos processadores quad-core em muitas situações devido ao suporte a SMT. No caso dos Core i5 isso acaba não sendo tão significativo (já que de qualquer forma eles custam o mesmo que muitos processadores quad-core), mas isso fortalece bastante a posição dos Core i3, que são capazes de superar versões com clock consideravelmente superior do Phenom II X4, além de ganharem por uma boa margem dos antigos Core 2 Duo. Você pode ver alguns benchmarks no:

http://www.tomshardware.com/reviews/intel-clarkdale-core-i5-661,2514-8.html
http://techreport.com/articles.x/18216/6

http://www.anandtech.com/cpuchipsets/showdoc.aspx?i=3704&p=7
http://hothardware.com/Articles/Intel-Clarkdale-Core-i5-Desktop-Processor-Debuts/?page=7
http://www.neoseeker.com/Articles/Hardware/Reviews/intel_core_i5_661/4.html

Todos os modelos do Clarkdale usam placas soquete LGA1156 mas existem algumas particularidades. A mais óbvia é que as placas baseadas no chipset P55 não são capazes de usar o vídeo integrado, já que elas carecem da interface e dos conectores necessários. Os processadores com o vídeo integrado possuem um pino a menos (ou seja, possuem apenas 1155 pinos), o que sinaliza a presença do vídeo integrado para a placa-mãe.

O sinal de vídeo é transportado do processador para a placa-mãe através de um link FDI (Flexible Display Interface), um barramento simples, destinado a transportar o sinal digital até os circuitos de saída. Ele é suportado pelos chipsets H55, H57 e Q57, lançados em conjunto com os novos processadores.

Com exceção da inclusão do link FDI, estes três chipsets são muito similares ao P55. As diferenças são tão poucas que a própria necessidade de existirem 4 chipsets, em vez de um único modelo é contestável. De fato, o principal motivo para a segmentação não é técnico e sim a segmentação da Intel entre produtos para estação de trabalho, mainstream e business.

O H55 é a versão base, com 12 portas USB 2.0, 6 portas SATA-300 e suporte a um único slot PCIe x16. O H57 inclui duas portas USB adicionais (14 no total) e suporte ao Rapid Storage (RAID), enquanto o Q57 adiciona suporte ao AMT (Intel Active Management Technology), com suporte ao vPro e às funções de gerenciamento remoto oferecidas por ele, similar ao que temos no caso dos chipsets Q35 e Q45. Excluindo estas diferenciações artificiais, os três chipsets são versões glorificadas do velho chip ICH10, assim como o P55.

O suporte a dois slots está disponível oficialmente apenas no P55, muito embora os fabricantes de placas tenham logo aprendido a burlar a limitação, lançando placas baseadas no H57 com dois slots x16 (8 linhas de dados cada), como no caso da Asus P7H57D-V EVO.

Temos aqui o tradicional diagrama de blocos da plataforma. Assim como no Lynnfield, o processador utiliza um controlador de memória DDR3-1333 dual-channel, com 16 linhas PCI Express. A ligação com o chipset é feita através do tradicional barramento DMI, combinado com o FDI, que transporta o sinal de vídeo. Além das linhas PCIe integradas ao processador (que são dedicadas aos slots de vídeo), o chipset oferece mais 6 (no H55) ou 8 linhas (nos demais modelos) que são usadas pelos slots x1 ou x4 da placa-mãe e pelos demais periféricos.

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A principal evolução em relação aos chipsets para a família Core 2 Duo está no chipset de vídeo integrado (chamado agora de “HD Graphics”), que recebeu uma boa retífica. Mesmo os mais otimistas não conseguirão afirmar que ele é “rápido”, mas pelo menos o desempenho passou a ser competitivo em relação aos chipsets integrados da nVidia e da AMD, oferecendo uma plataforma para jogadores ocasionais.

O HD Graphics recebeu duas unidades de processamento, elevando o total para 12 (contra as 10 do GMA X4500HD). Combinado com outras pequenas melhorias, isso resultou em um ganho clock por clock na casa dos 20%.

O clock varia de acordo com o modelo, sendo de 900 MHz no Core i5-661, 733 MHz nas demais versões do i5 e i3 e 533 MHz no Pentium G, mas em todos existe a possibilidade de fazer overclock, através do Setup, elevando a frequência para 1.0 GHz ou mais.

A boa margem de overclock acaba sendo o principal argumento a favor do HD Graphics, já que permite que você obtenha um desempenho consideravelmente superior ao oferecido por um 790GX. É possível por exemplo jogar o Left4Dead 2 a 1280×800 na casa dos 30 FPS, com as configurações gráficas no mínimo, sem falar de jogos mais antigos. Embora poucos jogadores regulares se contentem com um desempenho tão baixo, temos um número muito maiores de jogadores ocasionais, que raramente vão além do oferecido pelo vídeo integrado. Para eles o HD Graphics é sem dúvidas uma evolução bem-vinda.

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