در دل نسخه های متفاوت پردازنده های Core i7 چه میگذرد؟

​

شما در هر صنعتی که تخصص یا سررشته داشته ‌باشید به خوبی می‌دانید پس از معرفی یک محصول (خواه در صنعت IT یا حتی صنعت خودرو) تا عرضه رسمی آن در بازار تغییرات زیادی در جهت رفع ایرادهای باقی‌مانده شکل می‌گیرد.


در خصوص قطعات سیلیکونی تکیه‌کلام روی نسخه‌های متفاوت این قطعات است که به طور معمول هر یک شامل نوآوری و تغییرات زیادی هستند. زمانی که شرکت اینتل پردازنده Core i۷-۹۷۵ Extreme را معرفی و عرضه کرد، در برنامه این شرکت بود که این محصول جایگزین پردازنده ۹۶۵ Extreme شود. این پردازنده سیلیکون C۰ را با نسخه پیشرفته‌تر D۰ جایگزین می‌کرد. حال اینکه پس از بررسی، تفاوت‌های معنی‌داری میان این دو پردازنده مشاهده شد.
استفاده از نسل یا نسخه‌های پیشرفته‌تر و جدیدتر به معنای کارایی بیشتر نیست.
ابتدا باید توضیح کوتاهی داد که منظور از تغییرات نسل در پردازنده‌های مورد بررسی برطرف کردن و بررسی ایرادها و باگ‌های شناخته شده‌ است که یک محصول را در نسلی متفاوت‌تر و جدیدتر قرار می‌دهد. برای مثال، در این‌جا ارتقا شامل بهینه‌سازی کارکرد ترانزیستورها می‌شود و می‌تواند باعث بهبود ثبات فرکانس کاری پردازنده، ولتاژ مصرفی کم‌تر برای انجام امور استاندارد و حتی برخی امکانات اضافی شود.
با توجه به نتایج به دست ‌آمده همواره پردازنده‌های جدیدتر، از بازده انرژی بیشتری به نسبت نسل‌های قبلی خود برخوردار بوده‌اند. برای مثال، می‌توانند با مصرف انرژی کم‌تر از نسخه‌های قبلی و اولیه خود فرکانس و قدرت پردازش مشابهی را فراهم کنند. این بهبود و ارتقا نسل یا همان Stepping همواره به همراه افزایش کارایی و قدرت پردازشی (که فروشنده‌ها روی قیمت آن‌ها اعمال می‌کنند) نیست.
نسخه‌های جدید به معنای امکانات بیشتر هستند.
در بررسی‌های منتشر شده در برخی از وب‌سایت‌های تخصصی، از کارایی مناسب و بالای پردازنده‌های نسل D۰ گزارش داده شده ‌است. در این بررسی که مطالعه خواهید کرد دو پردازنده نسل اول (C۰ Stepping) از سری Corei۷ (پردازنده ۹۶۵ با فرکانس ۲/۳ گیگاهرتز و پردازنده ۳۳/۳ گیگاهرتزی ۹۷۵ که جزو نسل (D۰ Stepping) محسوب می‌شود) با یکدیگر مقایسه شده‌اند. جالب اینکه در این قیاس نتایج جالبی به خصوص در مبحث اورکلاک آن‌ها به دست ‌آمد.
در این بررسی از مادربرد MSI مجهز به چیپ‌ست فاخر X۵۸‌ اینتل برای هر دو پردازنده استفاده شده ‌است.
● آغاز مبارزه...
پیش از شروع مقایسه باید اطلاعاتی راجع به پردازنده‌های Corei۷ داشته باشیم. تمامی پردازنده‌های این سری دارای ۲۵۶ کیلوبایت حافظه موقت کش لایه دوم برای هر هسته هستند. این پردازنده‌ها از مجموع ۸ مگابایت حافظه موقت کش لایه سوم به صورت اشتراکی بهره می‌برند و از تکنولوژی Hyper-Threading پشتیبانی می‌کنند. تکنولوژی مذکور به سیستم‌عامل امکان استفاده از هر هسته واقعی به عنوان دو هسته مجازی را می‌دهد.
پردازنده‌های اولیه (C۰ Stepping) این سری با سیستم‌های خنک‌کننده حرفه‌ای هوا تا کمی بیش از ۴ گیگاهرتز و با سیستم خنک‌کننده نیتروژن مایع تا سقف ۵ گیگاهرتز اورکلاک می‌شدند.
اینتل کمی بعد پردازنده‌های بر مبنای نسل D۰ (D۰ Stepping) را با ادعای قابلیت افزایش سرعت بالا معرفی کرد.
پردازنده‌های مدل Corei۷-۹۵۰ فقط با نسل جدیدتر یعنی D۰‌ تولید شده‌اند و یکی از جدیدترین محصولات معرفی شده این سری به شمار می‌روند. هنگام انتخاب و خرید پردازنده‌های مدل ۹۲۰ این سری کمی احتیاط کنید، زیرا این پردازنده‌ها با نسل قدیمی‌تر C۰‌ و جدیدتر D۰ تولید شده‌اند و هر دو نسخه در بازار وجود دارند. البته به طور قطع اطلاعات زیادی از اینتل درباره این دو نسل و پردازنده‌های تولید شده با هرکدام به صورت رسمی به دست نخواهید آورد.
در مقایسه پردازنده‌های Core i۷-۹۶۵ (C۰) و Core i۷-۹۷۵ (D۰) در فرکانس مشابه ۳۳/۳ گیگاهرتز اگرچه پردازنده مدل ۹۶۵ با فرکانس پیش‌فرض ۲/۳ گیگاهرتز تولید می‌شود، اما برای به دست آوردن نتایج دقیق‌تر فرکانس آن‌ را به ۳۳/۳ گیگاهرتز -که فرکانس پیش‌فرض مدل ۹۷۵ است- اورکلاک کردیم. از آن‌جایی که پردازنده‌های سری Corei۷ به راحتی با افزایش ضریب فرکانس قابل اورکلاک هستند و در اورکلاک انعطاف زیادی از خود نشان می‌دهند، این افزایش فرکانس باعث ایجاد مشکلی در کارکرد پردازنده نخواهد شد.
اولین نکته قابل توجه در خصوص بررسی این دو پردازنده ولتاژهای آن‌هاست. پردازنده ۹۶۵ که بر پایه نسل C۰ Stepping است با کمی افزایش ولتاژ به ۲۳۲/۱ ولت، فرکانس آن به ۳۳/۳ گیگاهرتز می‌رسد. این در حالی است که پردازنده مدل ۹۷۵ که بر پایه نسل D۰ Stepping ‌است به صورت پیش فرض با ولتاژ کم‌تر ۱۳۶/۱ ولت همان فرکانس خروجی را دارد. میزان ولتاژ ورودی ۴۵/۸ درصد تفاوت دارد که می‌تواند تاثیر بسزایی در توان مصرفی سیستم داشته باشد. البته ولتاژ و توان مصرفی در حالت آماده به کار (Idle) چندان تفاوتی ندارد.
افزایش فرکانس (اورکلاک) پردازنده Core i۷-۹۶۵ (C۰) تا مرز ۴ گیگاهرتز: اورکلاک این پردازنده در چند مرحله انجام گرفت و نمونه مورد استفاده در این بررسی همان پردازنده‌های اولیه این سری است که در سال ۲۰۰۸ معرفی و عرضه شد. فرکانس این پردازنده با افزایش ضریب آن (Multiplier) از ۲۴x به ۲۶x در ۱۳۳ مگاهرتز به راحتی به مرز ۴۷/۳ گیگاهرتز رسید.
در گام بعدی با افزایش ضریب به ۲۷x فرکانس این پردازنده به مرز ۶۱/۳ گیگاهرتز رسید که در این مرحله نیز هنور نیازی به افزایش ولتاژ ورودی به هسته نیست.
برای ارتقای فرکانس پردازنده به ۷۴/۳ گیگاهرتز نیاز است تا کمی ولتاژ ورودی را از طریق BIOS افزایش دهیم و آن را به ۱۹۲/۱ ولت برسانیم. این افزایش ولتاژ ورودی در BIOS باعث افزایش ولتاژ پردازنده ۲۸۰/۱ ولت می‌شود. این ولتاژ در حالت تنظیمات خودکار BIOS ۱۷۶/۱ ولت است که باعث فراهم شدن ولتاژ ۲۶۴/۱ ولت در پردازنده می‌شود.
برای رسیدن به فرکانس ۸۷/۳ گیگاهرتز فرکانس پردازنده را به ۲۱۶/۱ ولت در BIOS رساندیم که ولتاژ موثر ۲۹۶/۱ ولت را برای پردازنده فراهم می‌کند. نتایج به دست ‌آمده با این افزایش ولتاژ از ثبات چندانی برخوردار نبودند، اما با افزایش ولتاژ ورودی در BIOS به ۲۳۲/۱ ولت به حداکثر سرعت فرکانس پردازنده در حدود ۴ گیگاهرتز رسیدیم که از حالت پایداری نیز برخوردار بود.
در نتیجه، حداکثر فرکانس به دست آمده در پردازنده Core i۷-۹۶۵ فرکانس ۰/۴ گیگاهرتز با ولتاژ موثر ۳۲/۱ ولت بود که این ولتاژ بر پایه ولتاژ ورودی ۲۳۲/۱ ولت در تنظیمات BIOS بود. البته پردازنده‌های سری C۰ توان ارتقای فرکانس در حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰ مگاهرتز با سیستم خنک‌کننده هوا را با کمی خوش شانسی دارند.
افزایش فرکانس (اورکلاک) پردازنده Core i۷-۹۷۵ (D۰) تا مرز ۱۴/۴ گیگاهرتز:
ولتاژ ورودی این پردازنده که در حالت پیش‌فرض فرکانس ۳۳/۳ گیگاهرتز با ولتاژ ۱۳۶/۱ است در مقایسه با مدل قبلی که ۲۳۲/۱ ولت بود کم‌تر است.
بدون تغییر ولتاژ ورودی در BIOS با تغییر ضریب این پردازنده از ۲۵x به ۲۷x به راحتی فرکانس آن به ۶/۳ گیگاهرتز رسید، اما میزان ولتاژ موثر ورودی در آن به ۲۳۲/۱ ولت رسید.
با همان شرایط قبلی و بدون تغییر ولتاژ ورودی BIOS، فرکانس پردازنده را این‌بار به ۷۴/۳ گیگاهرتز رساندیم. به خاطر آورید که در چنین مرحله‌ای برای پردازنده قبلی به چه میزان ولتاژی رسیده بودیم.
در گام بعدی با افزایش ضریب به ۲۸x و بدون ایجاد تغییر در ولتاژ ورودی، فرکانس پردازنده را تا ۸۷/۳ گیگاهرتز رساندیم که البته بر اساس اطلاعات نرم‌افزار CPU-Z ولتاژ موثر مانند مرحله قبلی در حدود ۲۴۰/۱ ولت باقی ماند. باید دید که آیا ممکن است این روال تا فرکانس ۰/۴ گیگاهرتز ادامه یابد؟!
البته در واقع نیز همین‌گونه است. برای رسیدن به فرکانس ۰/۴ گیگاهرتز نیز کماکان نیازی به افزایش ولتاژ ورودی نیست، در حالی که در چنین مرحله‌ای در پردازنده ۹۶۵ نیاز به افزایش ولتاژ داشتیم. همچنین ولتاژ موثر در این حالت طبق نرم‌افزار CPU-Z در همان میزان ۲۳۲/۱ ولت باقی مانده است. این مساله نشان از قابلیت بالای نسل D۰ در افزایش فرکانس پردازنده بدون نیاز به اعمال ولتاژ اضافی دارد.
برای رسیدن به فرکانس ۱۴/۴ گیگاهرتز به کمی افزایش ولتاژ نیاز است، البته ولتاژ موثر در همان میزان قبلی مانده‌ است.
با افزایش ضریب به ۳۲x و رساندن فرکانس به ۲۷/۴ گیگاهرتز با تغییرات متفاوت ولتاژ مورد آزمایش قرار گرفت که نتایج پایداری به دست نیامد. نتیجه این آزمایش‌ها نشان داد که فرکانس پایدار برای پردازنده Core i۷-۹۷۵ Extreme D۰ با سیستم خنک‌کننده هوا کمتر از ۲۰/۴ گیگاهرتز است.