Gulftown e a era dos 6 núcleos

Com a popularização dos processadores dual-core e quad-core, o caminho evolutivo natural são os processadores hexa-core e octo-core, que já começam a roubar a cena. Os dois principais motivos para a existência deles são os mesmos que iniciaram a corrida em torno dos processadores dual-core em 2005:

a) O limite viável para o clock dos processadores continua estacionado na casa dos 3 a 4 GHz, sem grandes mudanças desde o Pentium 4.

b) Projetar processadores com mais unidades de execução é dispendioso e eles exigiriam profundas modificações nos softwares. Criar processadores com múltiplos núcleos é muito mais simples.

Lançado em março de 2010, o Gulftown é o sucessor do Bloomfield como processador doméstico de alto desempenho da Intel, oferecendo 6 núcleos em um único die.

Em vez de criar um novo encaixe e uma nova família de processadores, a Intel manteve o Gulftown de 6 núcleos compatível com as placas soquete LGA-1366 baseadas no chipset X58. Desde que você atualize o BIOS, é possível usar mesmo as primeiras placas, lançadas em 2008. Isso posiciona o Gulftown como um upgrade direto para quem anteriormente investiu em um Core i7 baseado no Bloomfield.

Em termos de transistores, o Gulftown é o maior processador já fabricado pela Intel, com brutais 1.17 bilhões de transistores. Para colocar as coisas em perspectiva, tenha em mente que o Core 2 Duo original possui 291 milhões e o Pentium III Coppermine apenas 21 milhões.

Apesar disso, graças à nova técnica de produção de 32 nm, o Gulftown é menor que os antecessores, medindo apenas 240 mm², contra os 263 mm² do Bloomfield e os 296 mm² do Lynnfield.

Além de possuir 6 núcleos, o Gulftown é compatível com o Hyper Threading, o que permite o processamento de nada menos que 12 threads simultaneamente (como os monitores de sistema fazem questão de lembrar), entretanto, com tantos núcleos físicos o benefício é bem menor do que temos nos processadores dual-core:

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Inicialmente, o Gulftown deu origem a uma única versão, o Core i7 980X, de 3.33 GHz. Assim como outros processadores da série Extreme ele vem com o multiplicador destravado, permitindo que você explore livremente as possibilidades de overclock (desativando o Turbo Mode é possível superar facilmente os 4.0 GHz). O grande problema é que ele herdou também o preço de US$ 999, anteriormente envergado por outros processadores da série.

Core i7 980X: 6 núcleos (12 threads), 3.33 GHz, 12 MB, TDP de 130W.

Assim como nos demais Core i7, o 980X é capaz de usar o Turbo Mode, elevando a frequência para 3.6 GHz com um único núcleo ativo, ou 3.46 GHz com dois ou mais núcleos.

O Gulftown é uma expansão direta da arquitetura do Bloomfield, com 256 KB de cache L2 por núcleo e um grande cache L3 compartilhado entre todos:

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Para manter a mesma proporção de espaço por núcleo, a Intel expandiu o L3 de 8 para 12 MB. O grande problema é que a expansão aumentou o tempo de acesso de 44 para 48 ciclos, o que elimina uma fatia considerável do ganho em muitas tarefas. Outro limitante é o fato de o controlador de memória triple-channel suportar (oficialmente) apenas memórias DDR3-1066, assim como no Bloomfield.

Como você pode notar no diagrama, o Gulftown não inclui as linhas PCI Express (como no Lynnfield) e nem o controlador de vídeo integrado, como no Clarkdale, relegando estes recursos às linhas de processadores intermediários. Embora a integração no processador ajude a reduzir os custos de produção (custo de produção mais baixo + preço de venda constante = lucro), ela não é necessariamente benéfica do ponto de vista do desempenho, já que os circuitos continuam sendo fundamentalmente os mesmos.

Como o Gulftown é a arquitetura destinada aos PCs de alto desempenho, faz mais sentido para a Intel empregar os transistores nos núcleos e cache, deixando para incluir as linhas PCI Express no chipset. a desvantagem da abordagem é que ela mantém a existência de duas plataformas independentes, com o LGA1366 para a linha de alto desempenho e o LGA1156 para os demais processadores.

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Assim como no Lynnfield, o Gulftown é capaz de desativar o cache L3 nos momentos de inatividade, o que reduz consideravelmente o consumo quando o processador está ocioso. Graças a isso, ele oferece um consumo de apenas 6 watts quando ocioso (similar ao do Bloomfield), mesmo com mais núcleos (naturalmente, o consumo total do PC é muito mais alto, em torno dos 100 watts, já que as funções avançadas de gerenciamento não se estendem ao chipset, módulos de memória e outros componentes).

Apesar disso, o consumo em full-load é de respeitáveis 138 watts, o que torna o cooler e a ventilação um fator importante, uma vez que a temperatura de operação é um dos fatores que o controlador PCU leva em conta ao decidir entre ativar ou não o Turbo Mode. Isso fica claro pela preocupação da Intel em incluir um cooler em formato de torre, inédito entre os processadores boxed. Ele utiliza uma base de retenção (que torna necessário remover a placa-mãe para instalar o cooler) e inclui um switch para a velocidade de rotação (“Quiet” e “Performance”).

O Gulftown é também compatível com o AES-NI, o novo conjunto de instruções destinado melhorar o desempenho em operações de encriptação e desencriptação usando algoritmos baseados no AES, reduzindo a perda de desempenho ao encriptar o HD usando o Bitlocker do Windows 7 ou ao gerar arquivos encriptados no WinRAR. Este recurso foi inicialmente disponibilizado no Clarkdale (Core i3 e i5).

Com relação aos aplicativos, a posição do Gulftown é bem melhor que a dos primeiros processadores quad-core que chegaram ao mercado, já que atualmente a base de aplicativos otimizados é muito grande. Hoje em dia, mesmo jogos são capazes de tirar proveito de múltiplos núcleos e aplicativos de renderização oferecem ganhos de desempenho quase que lineares.

Se comparado ao Core i7 775 (também de 3.33 GHz, porém com 4 núcleos), o Core i7 980X é 16% mais rápido no Photoshop CS4, 32% mais rápido no Cinebench R10 e 46% mais rápido ao codificar vídeos em x264.

Os ganhos são mais modestos em outros aplicativos (9% no WinRar 3.8 e 6% no Left 4 Dead, por exemplo) e existem até alguns casos em que o desempenho é ligeiramente inferior devido aos tempos de latência mais altos do cache L3, mas é inegável que os 6 núcleos do Gulftown oferecem ganhos tangíveis na maioria dos aplicativos. Você pode ver benchmarks no:

http://www.anandtech.com/showdoc.aspx?i=3763&p=6
http://www.firingsquad.com/hardware/intel_core_i7-980x_extreme_edition/page4.asp

http://www.tomshardware.com/reviews/core-i7-980x-gulftown,2573-5.html
http://www.bit-tech.net/hardware/cpus/2010/03/11/intel-core-i7-980x-extreme-edition-review/4
http://www.bjorn3d.com/read.php?cID=1801&pageID=8542

A principal questão é, como sempre considerar se os ganhos são suficientes para justificar o custo. Esta é uma questão muito pessoal, já que varia de acordo com o cenário de uso. Para um designer ou engenheiro, o ganho de produtividade trazido pela redução nos tempos de renderização dos projetos pode justificar com folga o investimento, enquanto que um gamer vai chegar à conclusão de que os 141 FPS a 1680×1050 no Left4Dead não fazem sentido, já que estão bem acima dos 60 Hz de refresh do monitor.

Com 6 cores, o velho argumento do desempenho em multitarefa também começa a deixar de fazer tanto sentido, pois não é comum que alguém execute mais do que duas ou três tarefas pesadas simultaneamente. No dia a dia, é comum que você queira jogar ou assistir um filme enquanto o PC renderiza um projeto ou converte vídeos em segundo plano por exemplo. Este é um cenário onde tivemos um grande ganho ao migrar de processadores single-core para dual-core e mais um ganho considerável ao migrar para os quad-core. A partir daí, entretanto, o ganho começa a se tornar cada vez mais incremental.

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