Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi

Yeni yıla hızlı başlayan ilk firma Intel oldu ve geliştirme çalışmaları yıllardır devam eden Sandy Bridge işlemci ailesi bugün itibariyle resmiyete kavuşmuş oldu. Intel'in hazırlıklarına beş yıl önce, İsrail'in Haifa kentindeki araştırma merkezinde başladığı Sandy Bridge işlemci ailesi ilk olarak, İbranice'de köprü anlamına gelen Gesher kod adıyla anılmış ancak aynı isimde bir siyasi parti bulunduğu için 17 Nisan 2007 tarihinde değişikliğe giden firma, Sandy Bridge'de karar kılmıştı. Bu yazımızda, Sandy Bridge kod adlı yeni nesil işlemci mimarisinin detaylarına ineceğiz ve Intel mühendislerinin beş yıldır üzerinde çalıştığı geliştirmelere, mikroişlemci tasarımındaki inovatif yaklaşımlarla birlikte yakından bakmaya çalışacağız.

Tik-Tak...Tik-Tak...Tik-Tak: Yarıiletken Endüstrinin En Tutarlı İş Geliştirme Modeli

Sandy Bridge kod adlı yeni nesil mikroişlemci mimarisine ve bu mimarinin zemin oluşturduğu ikinci nesil Core işlemci ailesine geçmeden önce, Intel'in iş geliştirme modelini hatırlamakta fayda olduğunu düşünüyoruz. Intel'in kurcularından Gordon Moore, 19 Nisan 1965 tarihinde, o dönemin popüler yayınlarından Electronics Magazine dergisinde çıkan makalesinde, daha sonra Moore Yasası olarak teknoloji dünyasının geleceğini şekillendirecek önemli bir öngörüsünü açıklayacaktı. Teknoloji tutkunlarının yakından bildiği bu yasa çerçevesinde Gordon Moore, bir çip üzerindeki transistör sayısının her iki yılda bir ikiye katlanacağını, artan transistör sayısına rağmen üretim maliyetlerinin aynı kalacağını hatta düşme eğilimi göstereceğini öngörmüştü. Teknolojik ilerlemenin sembolü olan bu vizyonu Intel, tutarlı bir şekilde geleceğe taşımayı başardı.

Silikon entegrasyonu üzerine yapılan bu öngörüyü devam ettirmek için büyük bir efor sarf eden Intel'in, aynı zamanda sürdürülebilir teknolojik inovasyonlar için güçlü bir iş geliştirme modeline ihtiyaç duyduğu, 2000'lerin ortalarına doğru iyiden iyiye kendini hissettirmeye başlamıştı. Zira daha ileri üretim teknolojisine sahip bir çipin aynı zamanda en ucuz veya en hızlı çözüm olmayacağı, dönemin rekabet koşulları çerçevesinde etkisini göstermeye başlamıştı. Son olarak Pentium IV işlemcilerinde kullanılan Netburst mimarisi son demlerini yaşarken aynı zamanda yeni bir iş geliştirme modeli için kapalı kapılar ardında mesai harcayan Intel yöneticileri, Tik-Tak (İngilizce Thick-Tock) programının son detaylarını belirliyorlardı. 2006 yılı pek çok teknoloji firması gibi Intel adına önemli gelişmelere tanıklık etti ve Tik-Tak'ın ilk adımı atılmış oldu.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Intel'in Tik-Tak iş geliştirme modeli, iki yıllık döngüllerle önce nanometrik küçülmeyi ardından yeni mimariyi geçişi temsil ediyor.

Aslına bakılırsa Tik-Tak iş geliştirme modelinin, Intel tarafından ilk defa 2007 yılında dile getirilmişti ancak bu programın birinci ayağını oluşturan, nanometrik küçülme 2006 yılında yaşandığı için takvimi biraz daha geriden başlatmak mümkün. Presler, Cedar Mill ve Yonah kod adlarını taşıyan masaüstünde Pentium, mobilde ise Conroe işlemci ailesi ile birlikte Intel 65nm üretim teknolojisine geçiş yapmış ve ilk "Tik" başarıyla gerçekleştirilmiş oldu. Bu aşamadan sonra yaşanan gelişmelere pek çoğumuz yakından tanık olduk, zira "Tak" olarak Core mimarisi geldi, ardından bir başka tik olarak 45nm üretim teknolojisine geçilerek Penryn tabanlı işlemciler sunuldu. Düna kadar Intel işlemciler için en güncel mikroişlemci tasarımını oluşturan Nehalem mimarisi 2008 sonunda lanse edilmiş, geçtiğimiz yılın sonuna doğruysa 32nm üretim teknolojisine geçilmişti.

Bugün tanıtımı yapılan işlemciler Intel için bir başka "Tak" adımı sembolize ediyor yani üretim teknolojisi sabit kalırken, mikroişlemci tasarımında yeniliğe gidiliyor. Şimdiye kadar anlattıklarımız ışığında "Tik-Tak" modelini kısaca özetlemek gerekirse, dünyanın en büyük yarıiletken üreticisinin gelecek planlarını iki yıllık döngüler içerisinde gerçekleştirdiğini görüyoruz. Tik adımını oluşturan birinci yılda Intel, yeni bir silikon işleme sürecini devreye sokarak transistör yoğunluğunu dramatik bir şekilde arttırırken aynı zamanda hali hazırdaki mikroişlemci mimarisini, yeni nesil üretim teknolojisinden daha fazla istifade edecek kadar rafine bir hale getirerek performans ve enerji verimliliğini arttırıyor. Yeni nesil üretim teknolojilerine geçiş uzun ve zorlu bir süreç olsa da Intel, yol haritasına sadık kalabilmek için ar-ge çalışmalarına her yıl milyarlarca dolar kaynak aktarıyor.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Tik-Tak iş geliştirme modelinin son halkası Sandy Bridge oldu. Bundan sonraki adım 22nm Ivy Bridge ile yeni bir Tik olacak.

İkinci yıla baktığımızda ise mikroişlemci tasarımında yeniliğe gidildiğini ve kimi zaman devrimsel, kimi zamansa evrimsel sayılabilecek ölçüde tasarımların ortaya çıktığını görüyoruz. Tik-Tak modelindeki her adım, birbiriyle ciddi oranda ilişkili zira nanometrik küçülmenin sağladığı daha fazla transistör yeteneğinden efektif anlamda faydalanabilmek adına, kullanım amaçları ve hedeflenen güç/performans değerlerine göre optimize edilmiş yeni bir işlemci tasarımına ihtiyaç duyulur. İşte bunu karşılamayı hedefleyen Intel'in, bu noktadaki anahtar özelliği ise birden fazla sayıda tasarım ekibine (Kaliforniya ve İsrail'de) sahip olmasıdır. Örneğin Sandy Bridge işlemci tasarımı geliştirilirken, başka bir ekipse sonraki aşama olan Ivy Bridge mimarisi için araştırma-geliştirme çalışmalarına devam ediyordu. Yani sözün özü; Tik ile nanometrik küçülme,Tak ile de yeni mimari!

Sandy Bridge Mimarisinin Arkasındaki İsim: Ron Friedman ile Soru-Cevap

Sandy Bridge mimarisiyle ilgili olarak pek çok detayı daha önceki haberlerimizde sizlerle paylaştık. Bu yazımızda tüm o bilgilere ek olarak işlemci mimarisinin derinliklerine de ineceğiz ancak bu noktada bir farklılık yapalım ve geliştirme çalışmalarına yön veren en yetkili ismin Sandy Bridge mimarisiyle ilgili düşüncelerini aktaralım istedik.

Soru-Cevap kısmına geçmeden önce dilerseniz Ron Friedman'ı yakından tanıyalım. Intel'in Mikroişlemci ve Çipset Geliştirme Grubu'nun genel yöneticisi olan Ron Friedman aynı zamanda başkan yardımcısı görevini üstleniyor. Intel'in Kaliforniya ve İsrail'deki işlemci tasarım ekiplerini yöneten Friedman, Sandy Bridge'in arkasındaki baş kahraman olarak gösterilebilir. Intel'in yıllar önce piyasaya sürdüğü Pentium M işlemcilerinin tasarım müdürü olan Friedman, Core 2 Duo serisi mobil işlemcilerin tasarımında da yer almıştı.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Ron Friedman

Yarıiletlen endüstrisindeki en başarılı mühendis-yöneticilerden birisi olarak gösterilen Ron Friedman, İsrail Teknoloji Enstitüsü'de bilgisayar mühendisliği eğitimi aldı. Mezun olduktan hemen sonra 1984 yılında Intel'e katılan Friedman, sadece iki yıl sonra 1986'da Intel'deki en yüksel rütbe olan "Intel Başarı Ödülü"nü almaya hak kazandı.

Henüz genç bir mühendisken, devre parçalarının statik analizini gerçekleştiren CAD araçlarını geliştirdiği için Intel Başarı Ödülü'nü kazanan Friedman, kısa sürede yükselmeyi başardı. Merom kod adlı Pentium M işlemcilerinin tasarımındaki performansıyla sükse yaratan Friedman, bugün başkan yardımcısı olarak görevine devam ediyor.

• Soru: Siz ve tasarım ekipleriniz yeni nesil mikroişlemci mimarisi üzerinde çalışırken karşılaştığınız zorluklar nelerdi ?
  
  Sandy Bridge pek çok açıdan bizim için bir ilkti. Intel'de ilk defa grafik ve IA çekirdeklerini aynı zar içerisinde bir araya getirdik. Bir yandan bunu denerken, aynı zamanda en iyi maliet ve performans optimizasyonunan olanak tanıyan çok sayıda farklı permüyasyona önceden hazır olmamız gerekiyordu. Ve sonuç olarak takım, daha önce arabağlantısı olmayan gruplarla birlikte çalışmak zorundaydı. Bu iyi iş ilişkileri kurmak ve yakın iş birliği sağlamak için olmazsa olmazdı. İşte bunlar Sandy Bridge tasarımından karşılaştığımız temel zorluklardı.


• Soru: Ortaya çıkan beklenmedik teknik sorunlarla ilgili örnek verebilir misiniz?
  
  Grafik ve Intel Mimarisini aynı zar üzerinde entegre ettiğimizde, işlem çekirdeği ve grafik arasında daha önce görülmemiş etkileşimleri onaylayacak yollar bulmamız gerekiyordu çünkü önceki tasarımda onlar iki ayrı zar üzerindeydi. Hata ayıklama da çok daha karmaşıktı. Farklı zarlar üzerinde fonksiyonlara sahip olduğunuzda, silikonun dışında daha fazla arayüze de sahipsinizdir ve bu hata ayıklamayı kolaylaştırır. Herşeyi tek bir zar üzerinde entegre ettiğinizde ise maliyet ve güç tüketimini geliştirirsiniz ama hata ayıklama daha zorlaşır çünkü artık test için daha az alanınız vardır.


• Soru: Eğer silikonları bir araya getirmek bu kadar zorsa, İsrail, Amerika ve diğer yerlerdeki takımları bir araya getirme ne kadar zoru. Kültürel farklıkların üstesinden nasıl geliyorsunuz?
  
  Kesinlikle, Amerikan Kültürü ve İsrail Kültürü arasında bazı farklılıklar olduğunu düşünüyorum. Örneğin İsrail'de, biz her konuda ateşli tartışmalar yapmaya alışkınız. Burada, İsrail'de insanlar bunu şu şekilde açıklar, "Umursuyoruz ve bu nedenle düşüncelerimizi açık bir şekilde ifade ediyoruz." Tartıştığımızda hiç kimseyi kırmak istemeyiz, ve basitçe umursuyoruz. Ama Amerika'da, bu bazen "tartışma uğruna tartışmak" olarak yorumlanabiliyor. Dolayısıyla hem İsrail hem de Amerika'daki insanları eğitmek zorundasınız. Evet farklı davranışlara tanık oluyorlar ve bunları doğru yorumlamak zorundalar. İnsanlar farklı değerlendirmeler karşısında duyarlı olmalılar.


•  Soru: Amerikan takım üyelerinin yanlış anlaşılabileceği yönler var mı?
  
  Örneğin Amerika birine "X,Y,Z'ye bakmayı düşünmek isteyebilirsin" dendiğinde bu aslında "Ona bakmalısın çünkü bir problem olabilir" anlamına gelir. Ama İsrail'de bu basit bir tavsiye olarak algılanır, "Vaktim olursa üzerinde düşüneceğim" gibi.


• Soru: Peki bu farklılıklar yönetmeyi nasıl başardınız?
  
  Bazıları tabi ki farklı kültürler ile çalışma deneyimine sahip. Ancak çapraz kültür eğitimlerimiz var. Ve biz bu eğitimler sayesinde kültürel farklılıkların farkında olmalarını ve hazırlıklsız yakalanmamalarını garantiye aldık.


• Soru: Yönetim tarzını nasıl tanımlarsınız?
  
  Pek çok insanla birebir konuşurum, koridorlarda onların nasıl hissettiğini, hangi problemlerle karşılaştıklarını görmeye ve onlara nasıl yardımcı olabileceğimi anlamaya çalışırım. Tüm kademelerdeki yöneticilerin teknik insanlar olması gerektiğine inanıyorum. Birinci sıradaki yöneticimiz, ikinci sıradaki yöneticimiz, proje müdürümüz ve benim seviyemde, herkes yeterince teknik olma zorunda, doğru soruları sormalılar,
  doğru değiş-tokuşu yapmalılar ve problem çıkaran akımları tanımlayabilmeliler.
  Öğrenen organizasyona inanıyorum. İşte bu nedenle benim gruplarımda insanlar, iş sonrası toplantılar ve durum değerlendirmelerini
  bir tehdit değil bir yaşam tarzı olarak görürler.
  Bu kısaca grup öğrenimleri alma ve devamlı gelişimdir.


• Soru: Yönetim düşünceniz nereden geldi - Danışmanınız oldu mu ya da tüm bunlar sahip olduğunuz tecrübelerden mi geliyor?
  
  Çok sayıda yönetici ile çalıştım, farklı yöneticilerden farklı şeyler öğrendim. Yani yönetim tarzımı belirleyen tek bir yönetici olduğunu söyleyemem. Ancak kariyerimde beni derinden etkileyen ve ürün yönetim şeklimi belirkeyen iki önemli etkinlikten bahsedebilirim. Bunlardan ilki ben genç bir yöneticiyken, Pentium MMX Üzerinde çalışmaydı. Devrimsel nitelikteki yeni metodolojilere adapte olmaya çalışıyorduk. Ancak bazı nedenlerden dolayı metodoloji ilk başta herhangi bir geliştirmeye öncülük etmedi. Ancak çok uzun zaman dilimi içerisinde, metodolojinin kademeli olarak başarı yakalayacağına olan anlaşılmazı güç inancımızı koruduk. Gerçekten aynaya bakmıyorduk, ilerlemizi benzer projelerle karşılaştırdık ve geç kaldığımızı anladık. Günün sonunda projede 6 ay gecikmiştik. Pentium MMX pazarda çok başarılı oldu. Ben de ölçüm, diğer projelerle karşılatırma yapmadan birşeye körü körüne inanılmaması gerektiğini öğrendim. İkincisi, Timna kod adlı projede çalışırken oldu. Projenin ikinci yarısının tasarımından sorumluydum. Bu ürünü pazara sunmak için hazırdık ama pazarlama takımı bunu nasıl satacağını bilmiyordu. Bizi ürünü pazara getirdik ama üretimde olmasına rağmen iptal edildi. Bu gerçekten travmatik bir deneyimdi. Bu tecürbeden öğrendiğim, işimizin sadece ürün tasarlamak olmadığı aynı zamanda proje veya mühendislik yönetimi gibi olduğuydu. Ürün pazarlanmalı ve satılmalı çünkü eğer bunu yapmazsanız, ürün çok iyi bir mühendisliğe sahip olsa da pazarlama takımınız nasıl satacağını bilemez.


• Soru: Dengeli yaşamınızı nasıl koruyorsunuz?
  
  Bunun basit bir tarifi olduğunu söyleyemem. Nerede takımımı varsa oraya seyahat ediyor, Amerika'ya gidiyorum. Bunun elbette bir sayısı var. Bence sınırlarını belirlemelisin. Haftasonumda iki saatlik görüşmelerim olur ama daha fazlası değil. Ayda bir kere Amerika'ya giderim ama üç haftada bir değil. Gerçekten sınırlarınızı belirlemelisiniz, çünkü her zaman hazırda bulunan daha fazla iş ve daha fazla toplantı vardır. Eğer aileniz de varsa bu gerçekten destekleyici ve tabi ki yardımcı oluyor.


• Soru: Çalışmadığın zamanlarda ailenle birlikte neler yapmaktan hoşlanırsınız ?
  
  Çok sık uçmama ve havaalanlarından nefret etmeme rağmen seyahat etmekten hoşlanıyoruz. Birlikte farklı sporlar - su sporları, tenis, aktif tatiller - yapmaktan keyif alırız. Çocuklarım küçükken bu dengeyi korumak daha zordu. Ancak şimdi liseyi bitirdiler ve bugün bu artık daha kolay. Açık olmak gerekirse ben işime bağımlıyım. Her zaman dizüstü bilgisayarımla seyahat ederim ve çalışmadığım zamanlar, elektronik posta sunucusunun çalışmadığı zamanlardır.

Herşey P6 mimarisiyle başladı; Takvim yaprakları 1995'i gösteriyordu...

Mikroişlemci tasarımında uzman pek çok profesyonel tarafından Intel tarihinin en önemli kilometretaşı olarak gösterilen Pentium Pro işlemcileri yani P6 mimarisi (x86 mimarisinin 6. versiyonu), firmanın OoOE (Out of Order) yapısındaki ilk mikroişlemci tasarımıydı. Superscalar işlemci tasarımlarının hızlı bir şekilde gelişmesine olanak tanıyan P6 mimarisinde, komutların program sırası dışında işlenmesi sağlanarak, bugün büyük önem arz eden paralel işlem yetenekleri arttırılmış oluyordu. Intel'in Oregon, Amerika'da tasarım merkezi tarafından geliştirilen mimari, aynı zamanda firmanın sunucuları hedef aldığı ilk işlemci ailesinin temellerini oluşturuyordu. SMP yani Eş zamanlı çoklu işlemci yeteneği ile 4 soketli yapılara olanak tanıyan Pentium Pro işlemciler, ilgili pazarda için dönemin en güçlüsü oyuncusu olan RISC tabanlı çözümlere karşı, güçlü özellikleri sayesinde egemenlik kurmayı başarmıştı. PPC ve SPARC gibi bazı RISC mimarileri hayatta kalmayı sürdürse de pazarın geneline x86 ekosisteminin hakimiyet kurduğunu görmekteyiz.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Intel'in P6 mimarisi, Pentium II ve sonrasında firmanın bütün yol haritasını şekillendirecektir.

Intel'in P6 mimarisi ilk defa 1995 yılında 0.5um ve 0.35um BiCMOS üretim teknolojileriyle hazırlan ve akabinde tüketici odaklı Pentium II ve Pentium III işlemcileri için rafine edilmişti. P6 mimarisi ile büyük başarılara imza atan Intel, yeni bir mikroişlemci tasarımına ihtiyaç duyduğu dönemde sunucular için IA64, son kullanıcılar içinse Pentium 4 jenerasyonunu hazırlamaya başlamıştı. Çok sayıda inovasyon barındıran Pentium 4 mimarisi, yerini aldığı tasarım ile karşılaştırıldığında radikal değişiklikler sunuyor hatta P6 mimarisi ile başlayan Out of Order yapısını daha da agresif bir forma büründürüyordu. Yüksek saat hızlarına ulaşma noktasında agresif olan Pentium 4 jenerasyonundaki yenilikçi tasarım yaklaşımlarının başında Trace Cache geliyordu. Bu arada fark yaratan en önemli nokta, geleneksel komutların saklanmasından ziyade işlenmiş minik kodların saklanması ve işlem birimi ihtiyaç duyduğu takdirde çok daha hızlı bir şekilde hesaplama ünitelerine komutların gönderilmesinin hedeflenmesi ve ayrıca Netburst mimarisindeki büyük iş hatlarının özellikle de yanlış dal tahminine yönelik handikapların en aza indirilmesiydi zira komutların tekrar parçalanmasına ihtiyaç duyulmuyor, hazırdaki ufak parçalar kullanılıyordu.

Eş zamanlı çoklu izlek desteği (Hyper-Threading) ve SSE2 ile SIMD desteği de yine mimarinin önemli özellikleri arasında yer alıyordu. Prescott kod adlı ikinci nesil Pentium 4 mimarisi ile birlikte Intel, 90nm fabrikasyon sürecindeki 3.73GHz'e ulaşmayı başardı ancak 4GHz barajı aşılamadı. Aslına bakılırsa 4GHz aşılması zor bir hedef değildi. Hatta Intel'in şu anda EMC'de çalışan Pat Gelsinger, belli bir zaman dilimi içerisinde 10GHz hızının aşılacağını öne sürerken takvim yaprakları 2002'yi gösteriyordu. Ancak değişen piyasa koşulları, paralel işlemin önem kazanması, enerji verimliliği ve "çekirdek meydan savaşları" gibi nedenlerden ötürü, frekans yarışı bir süre sonra durmak zorunda kaldı ve üreticiler "multi-core" tasarımlara yoğunlaşmaya başladılar. Tabi yüksek frekans hedefleri karşısında geri adım atılmasının çok önemli bir başka faktörü daha bulunuyor. Açıkçası Intel'in agresif frekans arttırımı stratejisinde geri adım atmasının kuşkusuz en önemli nedeni saat hızıyla birlikte güç tüketiminin de ciddi oranda artmasıydı. Zira bugün artık üst limit olan 130 Watt seviyesinde, basit çözümlerle yani stock dediğimiz işlemciyle birlikte gelen standart fan ile ağır yük altında işlemciyi kabul edilebilir termal değerlerde tutmak mümkün. Öte taraftan işlemcinin 250 Watt - 300 Watt seviyesinde çalışmasını sağlamakta mümkündü ancak bu işlemciler soğutmak bir hayli masraflı olacaktı.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Pentium 4 önemli inovasyonlara sahipti ancak endüstride farklı ihtiyaçlar baş gösteriyordu: Daha yüksek performans/enerji verimliliği!

Intel'in yüksek frekans uygulamasında geri adım atmasının bir diğer önemli nedeni de AMD'nin elde ettiği başarı oldu. Zira 64-bit x86 uzantısı ile Athlon64 işlemci ailesini sunucular da dahil olmak üzere her kulvarda zirveye yerleştirmeyi başaran AMD'ye karşı, Intel de artık Pentium 4 ile güdülen yüksek frekans ve yüksek tüketim anlayışının devam etmeyeceğini anlamış oldu. Bu noktada stratejik bir karar alan Intel, yıllar öncesinin P6 tasarımına dönmeye karar verecekti. Israil'deki ekip tarafından düşük güç tüketimli dizüstü bilgisayar uygulamaları için tam üç jenerasyon boyunca (130nm Banias, 90nm Dothan ve 65nm Yonah) başarılı bir şekilde uygulanan mimari, Intel'in yeni yol haritası için belirleyici özellikler sunacaktı. Intel'in 65nm üretim teknolojisiyle hazırladığı Merom işlemciler, 2000 yılından sonra P6 mimarisinden türetilmiş ilk tasarım olacaktı. Son kullanıcılardan sunuculara kadar geniş bir yelpazede kullanılacak Merom işlemci tasarımı için günün sonunda yapılacak tanım, ağırlıklı olarak P6 mimarisinden olmak üzere aynı zamanda P4 mimarisinin güçlü özellklerinin bir araya getirilmesi olacaktı. Intel'in bu girişimi aslında kumar gibi görünebilir. Zira firma elindeki en güncel mikroişlemci tasarımını devam ettirmek yerine yıllar önce bıraktığı bir mimariyi tekrar gündemine alıyordu. Ancak bu Intel mühendisleri için doğru bir adımdı çünkü Netburst mimarisinde neyi yanlış yaptıklarını çok iyi anlamışlardı; artık daha fazla ölçeklenebilir, daha fazla performansı daha az güç tüketim seviyesinde sunabilen bir mimari gerekiyordu ve tarif, P6'nın genlerinde saklıydı.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Conroe ile Intel, P6 mimarisindeki tasarım esaslarına dönüyor, Core 2 Duo jenerasyonuyla performans/enerji konusunda liderliğ eline alıyordu.

Bir Hücrenin Yaşamları isimli kitabında ünlü edebiyatçı ve bilimadamı Lewis Thomas aynen şöyle diyordu; "Hatalar insan düşüncesinin en temelinde yer alır ve tıpkı kök yumrusu gibi yapıyı besler. Yanılma becerimiz olmasa, yararlı hiçbir şey yapamazdık." Netburst mimarisi ekseninde Intel'in takip ettiği geliştirme stratejisini belli açılardan bu tanımın içerisine sokmak mümkün. Ancak değişen strateji ve P6'nın yıllar sonra güçlü avantajlara sahip olan tasarımsal özellikleri etkisini gösterecek ve Core mimarisi ile birlikte firma yeniden yükselişe geçecekti. 2006 yılında lanse edilen Core mimarisi ve heme akabinde piyasaya sürülen Core 2 Duo işlemci ailesi ile Intel, o günden bu yana performans liderliğini elinde tutuyor. Hızlı adımlarla hareket eden Intel, IPC (intructions per clock) döngü başına komut yeteneğindeki agresif gelişimiyle birlikte aynı saat hızında ciddi bir performans sıçraması gerçekleştirmiş, ardından çekirdek savaşlarını başlatacak olan dört çekirdekli Core 2 Quad işlemcilerini kullanıma sunarak, pazar payını daha da yukarılara taşımayı başarmıştı. Bu hamlelerden sonra gelen radikal adım, 45nm Nehalem mimarisi olmuştu. Tik-Tak iş geliştirme modelinin firma adına doğru bir yön olduğunu gösteren yeni mimari ile Intel, Core jenerasyonunda benimsediği ana tasarım özelliğini sürdürecekti ve o da şuydu; kullanılan mimarinin en güçlü yanlarını, üretim teknolojisine daha iyi uyarla, yeni teknolojiler ekle ve verimliliği arttır. Nehalem mimarisini masaya yatırdığımızda karşımıza çıkan şuydu, Merom üzerine eş zamanlı çoklu izlek desteği (Netburst mimarisinde HT "Hyper Threading", Nehalem'de ise SMT "Simultaneous Hyper Threading") ekseninde çok daha verimli yeni bir sistem mimarisi oluşturuluyordu. Nehalem mimarisinin yeni bellek kontrolcüsü ve zar üst QPI içbağlantı teknolojisi gibi detaylar ise özellikle profesyonel marketler için düşünülmüş, örnekleri AMD'de de olan tasarım özellikleriydi. Tik-Tak kapsamında Intel'in Nehalem'den sonraki adımı Westmere tasarımı oldu ki bu aslında Nehalem mimarisinin 32nm fabrikasyon sürecine uyarlanmış versiyonuydu.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Westmere tasarımı, entegrasyon konusunda önemli bir adım olacaktı ve grafik birimi de işlemcinin içerisine alınacaktı.

Westmere mimarisinin Intel adına çok önemli bir özelliği bulunuyor zira bu mimari, P6 tasarımının bir türevi olan son mikroişlemci mimarisi olma özelliğini taşıyor. 15 yıllık uzun bir serüven sonunda Intel artık yeni bir mikroişlemci tasarımına geçiş yapıyor; Sandy Bridge. Sandy Bridge Intel adına yepyeni, gıcır gıcır bir mikroişlemci tasarımı olarak yorumlanabilir. Aslına bakılırsa Sandy Bridge'de belli açılardan P6'nın bir sentezi ve P4'ten izler taşıyor. Hatta P6 çizgisini ciddi şekilde anımsatmasına rağmen tamamiyle yeni bir mimari. Çekirdeğin hemen her açıdan bir önceki jenerasyona yani Nehalem'e göre ciddi oranda geliştirildiğini görüyoruz. Özellikle uop bellek ve fiziksel kayıt dosyalarıyla ilgili radikal bir şekilde geliştirildiğini görüyoruz. Özellikle P4 mimarisinin arkasındaki bazı konseptlerin Sandy Bridge'de etkili olduğunu, hatta P4'te yanlış uyarlanan bazı iyi fikirlerinin Sandy Bridge'de etkin bir şekilde kullanılmaya başlandığı ifade ediliyor. Intel'in işlemci tasarımındaki ana yaklaşımı olan çekirdek performansını ve verimliliği en yükseğe çıkarma fikri, etkisini burada da gösteriyor. Tüm bu gelişmeler ışığında gelin şimdi hep birlikte Intel'in Sandy Bridge mimarisine daha yakından bakalım.

Sandy Bridge Mimarinin Genel Özelliklerine Kısa Bakış

Moore Yasası'nın her jenerasyonda daha fazla transistör kullanımını öngördüğü gibi, mikroişlemci tasarımı üzerinde uygulanabilir entegrasyon seviyesinin sürekli yükseldiğini görüyoruz. Fakat Intel'in entegrasyon yarışında bir miktar geç kaldığını söylemek mümkün zira firmanın entegrasyon açısından ilk büyük hamlesi, Nehalem mimarisi olmuştu. 2008 sonunda duyurduğu Nehalem mimarisi ile birlikte firma, AMD'nin yıllardır kullandığı mikroişlemci tasarımındakine benzer şekilde bellek kontrolcüsü ve koherent bağlantıları işlemci içerisine almıştı. Ancak Intel'in bu konudaki intikamı sert oldu ve Westmere (32nm Nehalem) tasarımıyla birlikte firma, entegrasyon seviyesini daha da yukarılara taşıyarak grafik birimini de işlemci üzerine aldı. Yani Westmere tabanlı işlemciler entegre grafik ve bellek kontrolcüsünü her ne kadar ayrı bir yapı şekilde aynı çatı altında buluşturmayı başarmış ve QPI veri yolu ile bağlı kılmayı başarmıştı. Sandy Bridge mimarisi ile Nehalem ile başlayan entegrasyon sürecini mantıksal bir sonuca bağlıyor ve neredeyse tüm birimleri aynı zar içerisine, üstelik QPI hattını elimine ederek doğal bir yapı olarak sunuyor. Sandy Bridge tasarımı genel olarak üç büyük sektöre ayrılabilir ki bunlar, CPU çekirdekleri ve L3 bellek, GPU ve daha önce Uncore olarak bilinen System Agent ya da en kısa tanımla CPU çekirdeklerine doğrudan bağlanmayan diğer tüm yapıtaşları. Dinamik Voltaj ve Frekans Ölçeklendirme DVFS sistemine sahip olan tasarım ile birlikte CPU çekirdekleri ve GPU'nun çok daha yüksek hızlarda çalışması mümkün kılınıyor ki, piyasaya sunulacak Sandy Bridge tabanlı modellere baktığımızda, her ne kadar Turbo Boost 2.0'la da olsa CPU'nun 3.8GHz'e, GPU'nun ise 1350MHz seviyesine çıkabildiğini görüyoruz. Sandy Bridge mimarisiyle birlikte Intel, soket yapısında değişikliğe gidiyor ve LGA1155 formuna geçiş yapıyor. Arrandale ve Clarkdale işlemcileriyle uyumlu olmayan bu tasarımın arkasındaki en önemli nedenlerden birisi olarak Clock Generator'da (Saat Üreteci) değişikliğe gidilmiş olması. Genel olarak bilgisayardaki tüm zamanlamaları etkileyen ana saat sinyalini üreten bu devre en basit, simetrik düzenlemelerden en karmaşığına kadar sistem üzerindeki tüm zamanlayıcıları etkilemekte ve bu tasarım Sandy Bridge'le birlikte değişmekte. Anakart üzreinde ayrık bir saat üreteci kullanmak yerine, 6 serisi çipset işlemciyi DMI üzerinden tek bir temel saat ile besleyiyor ve bu zar boyunca çoğaltılabiliyor. Saat üreteci, GPU veya bellek kontrolcüsü ile kıyaslandığında ana sistemin küçük bir parçası olarak görünse de, sistem mimarisindeki entegrasyonun bir başka örneği.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Sandy Bridge mimarisinde, bellek kontrolcüsünün güncellendiğini görüyoruz. Westmere mimarisini temel alan Arrandale kod adlı mobil işlemcilerde bellek hızı 1.066GT/sn ilen Clarkdale kod adlı masaüstü işlemcilerde ise bu değer, 1.33GT/saniye idi. Verimliliğe yönelik çeşitli iyileştirmelerin yapıldığı Sandy Bridge bellek kontrolcüsünün en dikkat çekici yanı ise mobile yönelik güncelleme. Zira standart DDR3 spesifikasyonuna kıyasla 1.5v yerine 1.35v'de çalışan dolayısıyla daha az güç tüketen LP-DDR3 desteği artık 1.33GT/sn seviyesinde gerçekleşiyor. Çalışma verimliliği ve frekans uyumluluğuna yönelik geliştirmelerin dışında ana veri yolunun aynı kaldığı söylenebilir. Yaygın satışına birkaç gün içerisinde başlanacak Sandy Bridge işlemci ailesi ile Intel, yol haritası açısından rakibi AMD'nin 6 ay kadar önüne geçmeyi başarıyor. Zira AMD, bugün yaptığı bir açıklama ile Fusion teknolojisini temel alan yani CPU+GPU tasarımını benimseyen Zacate ve Ontario işlemcilerini duyursa da o işlemciler daha çok Atom ve Pentium işlemcilerinin rakibi olacaklar. AMD cephesinde Sandy Bridge ile aynı segmentte yer alacak L1ano kod adlı Fusion işlemcilerinin çıkışı ise üçüncü çeyreği bulacak gibi görünüyor zira firmanın şu anki takvimine göre bu işlemcilerin üretimi Haziran ayında başlayacak, lansmanları ise Temmuz ayında gerçekleştirilecek. Takvimle ilgili detayları bir kenara bırakırsak, AMD'nin L1ano işlemcileri için performans açısından şu öngörü yapılmakta. İşlemci mimarisi açısından Phenom II'lerde kullanılan K10.5 mimarisinin güncellenmiş bir versiyonunu kullanacak olan L1ano ailesinin işlem performansı açısından Sandy Bridge ile rekabet etmesi beklenmezken, AMD'nin grafik konusundaki üstünlüğü, iGPU olarak tanımlanan entegre grafik açısından, L1ano'daki DirectX 11 destekli çözümü, Sandy Bridge'deki 6 jenerasyon HD G3000 grafik biriminin ciddi şekilde önüne taşıyacak.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Sandy Bridge mimarisi, masaüstü ve mobil versiyonlarının yanı sıra sunucu pazarında da boy gösterecek. Intel'in güncel yol haritasına göre üçüncü çeyrekte satışa sunulması beklenen Sandy Bridge-EP işlemcileri, diğer versiyonlar ile aynı yapıya sahip olacak ancak farklı bir Uncore ile gelecek. 8 çekirdekli ve 16MB L3 bellekli versiyonları olması beklenen Sandy Bridge-EP işlemcilerinde 4 yollu DDR3 bellek kontrolcüsüne yer verileceği de gelen haberler arasında yer alıyor. Aynı zamanda 2x QPI 1.1 veri yolu desteği ve 32 yollu PCIe 3.0 gibi detaylar da yeni sunucu platformunun detayları arasında yer alıyor. Ancak tüm bu yenilikleri, ekstra I/O ile birlikte yeni bir soket yapısını da zorunlu kılacak ve iş o noktada devreye LGA2011 platformu gibi girecek. Daha fazla güç ve alan için daha fazla sayıda pin barındırması beklenen bu platform kapsamında, Sandy Bridge mimarisinin sunucu versiyonları, masaüstü ve mobil versiyonlardan farklı olarak daha fazla sayıda çekirdeğe, bellek kontrolcüsüne ve I/O birimine yer açabilmek adına entegre grafik birimine sahip olmayacaklar. Sandy Bridge mimarisinin sunucu versiyonları, masaüstü versiyonlarından farklı olarak güçlü bir rakiple karşılacak gibi görünüyor. Zira aynı tarihlerde AMD de, Bulldozer mimarisini temel alan ve daha fazla sayıda çekirdek barındıran Interlagos kod adlı yeni nesil Opteron işlemcilerini pazara sunacak. Özellikle AMD cephesinde performansla ilgili çok fazla sayıda bilinmeyen olduğu için şu anda iki platform arasında mukayese yapabilmek açıkçası pek mümkün değil. Sandy Bridge mimarisinde dallanma öngörüsüyle ilgili de ciddi güncellemeler olduğunu hatta daha iyi performans ve verimlilik için dallanma öngörüsünün aynı miktarda kaynak kullanılarak yeniden inşa edildiğini görüyoruz. Nehalem ile benzer şekilde dört adet bölüm yönlendiricisine (Branch Predictors) sahip olan Sandy Bridge tasarımında, tek bir dal hedef tamponu, Nehalem'deki L1 ve L1 BTB'sinin iki katı kadar dal hedefi tutabilir ayrıca verimlilikte dal tahmin verimliliği de artmış olur.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Sandy Bridge mimarisinde tahmin edilebileceği üzere uygulama ünitesinde de ciddi güncellemeler yapılmış durumda. Hatta FP yani kayar nokta performansını vektörize edilebilir iş yüklerinde 256-bit AVX komut setlerini verimli bir şekilde uygulayabilmek adına iki kat arttırmak için uygulama ünitesinin yeniden ele alındığını görüyoruz. Sandy Bridge'de hemen hemen tüm 256-bit AVX komutları , tek bir uop içerisinde çözümleneyip uygulanır. AMD'nin Bulldozer tasarımından farklı olarak Intel 256-bit komutları iki 128-bit operasyonunda çözmek yerine iki 64-bit uops ile konfigüre ediyor. Sandy Bridge mimarisi 16 tek hassasiyetli FLOP/döngü veya 8 çift hassasiyetli FLOP/döngü sunuyor yani Nehalem ile kıyaslandığında ham işlem gücünü dramatik bir şekilde arttırıyor. Bu da şunu gösteriyor, yazılım geliştiriciler, AVX ile uyumlu yazılımlar geliştirdiğinde veya mevcut yazılımlarını AVX ile adapte etmeyi başardığında Sandy Bridge üzrinde ciddi performans sıçramaları yaşanacak ancak pek tabii ki geliştiricilerin bu konuda nasıl bir tutum izleyeceği henüz bilinmiyor. Ancak Intel'in bu sefer dersini çok daha iyi çalıştığı ve AVX komut setinin hızlı bir şekilde yaygınlaşacağı da ifade edilmiyor değil. Sandy Bridge tasarımı her döngüde çoklu 256-bit FP uygulayabilse de kayar nokta data planının 128-bit genişliğinde olmaya devam ettiğini görüyoruz. Ancak öte taraftan SIMD tam sayı data yolları, AVX operasyonlarını destekleyici bir unsur olarak yazılıyorlar. Mimarideki veri yollarını 256-bit'e genişletmek yerine farklı bir strateji izleyen Intel, tamsayı SIMD kümesini farklı bir porta taşıyarak, akıllı bir hamle ile var olan 128-bit SIMD ve 128-bit FP veri yollarını, 256-bit uops'ları uygulamak için kullanıyor. Yüksek seviyede değerlendirdiğimizde ise tamsayı uygulama biriminde çeşitli güncellemeler olduğu açıkça ortada. SIMD ünitelerinine etrafında şekillenen bu güncellemeler ile özellikle kayar nokta ünitelerinin performans ve verimliliğine yönelik çeşitli kazanımlardan bahsetmek mümkün. Tabi özellikle kayar nokta performansında yapılan dramatik artışı destekleyici unsur olarak bellek alt sisteminde ciddi iyileştirmeler yapıldığın ve özellikle Seviye 3 (L3) belleğin, yapısal anlamda Sandy Bridge ile birlikte daha aktif bir rol üstlenmeye başladığı söylenebilir.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Yukarıda bahsettiğimiz tüm detaylar aslında doğrudan performansla ilintili güncellemelerdi. Ancak bunların yanı sıra Sandy Bridge mimarisinde, System Agent ya da eski tabile Uncore ya da IBM'in tanımlamasıyla Nest olarak ifade edilen kısım da artık büyük önem taşıyor. İşlemc çekirdekleri, L3 bellek ve grafik dışındaki diğer tüm görevleri içeren bu kısmı aslında klasik anakart tasarımlarında kuzey köprüsü olarak ta biliyorduk. Sandy Bridge mimarisinin kullanıldığı tüketici odaklı işlemci çözümlerinde System Agent, bellek kontrolcüsü, güç kontrol ünitesi, PCIe 2.0, DMI ve görüntü motorunu içeriyor. System Agent'ın belkide en önemli yanı, kısaca PCU olarak ifade edilen güç kontrol ünitesi. Onarılabilir bir yapıda olan bu mikrokontrolcü ile çip genelinde güç ve termal karakteristiği yönetiyor. İşte bu çok önemli bir detay zira Sandy Bridge işlemcilerin performansına önemli katkı sağlayan Turbo Boost 2.0 teknolojisi de bilindiği üzere doğrudan güç ve termal değerler ekseninde çalıştırılıyor. Ayrıca yeni tasarım kapsamında artık GPU'nun karakteristik özelliklerinin de kontrol edilmesi gerekiyor. Westmere tasarımında, GPU ayrı bir zarda olduğunda termal değerler sürücü ile kontrol ediliyordu ancak Sandy Bridge ile birlikte bu durum da değişti. Pek çok uygulama için daha fazla performans vaad eden Sandy Bridge işlemci tasarımında, CPU ve GPU, daha fazla sayıda termal ve güç kaynağını paylaşıyorlar. Statik olarak ayrılmış termal ve güç kaynakları yerine dinamik olarak kontrol edilebilen kaynak kullanımı ve PCU üzerinden yapılan aktif kaynak yönetimi sayesinde, Sandy Bridge işlemcilerindeki GPU, 1.35GHz'e, işlemci çekirdekleri ise 3.8GHz'e kadar otomatik olarak çıkabiliyor üstelik bunu iş yüküne göre sıralandırabiliyorlar.

Sandy Bridge Tabanlı İşlemcilerin Genel Özellikleri

Tüketici odaklı işlemcilerde, 1 milyar transistör sınırı orta segmentte de aşılmak üzere. Her ne kadar bunun gerçekleşmesi 2012'de lanse edilecek 22nm Ivy Bridge işlemcileriyle gerçekleşecek olsa bile, 995 milyon transistör içeren dört çekirdekli Sandy Bridge işlemcileri bu alanda şu an için rakipsiz görünüyorlar. Sandy Bridge tasarımında yer alan iGPU ya da İşlemci Grafiği olarak tanımlanan entegre grafik birimi ise 114 milyon transistör içeriyor. Yukarıda da belirttiğimiz gibi, Intel'in Gen 6.0'a karşılık gelen GT (Graphic Controller) grafik birimi DirectX 10 desteği sunuyor ve pek çok açıdan yerini aldığı birim ile benzerliker taşıyor ancak önemli güncellemeler ile geliyor. Döngü başına komut performansını arttırabilmek için çekirdek mimarisinde güncellemeler yapılan entegre grafik birimi ile Intel, 90'ların sonunda sunduğı i740'tan bu yana ilk defa 3D grafik alanına bu kadar ciddi yatırım yapıyor ve şimdiye kadar hazırladığı en güçlü entegre grafik birimini kullanıcıların beğenisine sunuyor. Entegre grafik birimindeki detaylara yazımızın ilerleyen kısımlarında yer vereceğiz ancak ondan önce yukarıda bahsettiğimiz mimari güncellemeler ışığında, Sandy Bridge ile sunulan performansa yönelik gelişimden de bahsetmekte fayda var. Zar üstü GPU performansında önemli bir aşama kaydeden Intel, işlemci performansını da önemli ölçüde arttırmış durumda. Her işlemci çekirdeği 55 milyon transistör içerirken, dört çekirdekli Sandy Bridge işlemcilerinde zar alanının 216mm2 olduğunu ve bu açıdan Core 2 Quad 9000 serisinden 2mm2 daha büyük olmasına rağmen çok ama çok daha hızlı olduğu olduğunu görüyoruz ki bu da performans verimliliği açısından mimarinin sahip olduğu en güçlü özelliklerin başında geliyor diyebiliriz.

Intel', Sandy Bridge mimarisini temel alan 29 yeni işlemci hazırlamış durumda. Bunların 15 tanesi mobil, 14 tanesi ise masaüstü sistemlerde kullanılacak. Geçtiğimiz yıl yapılan Westmere lansmanı ile kıyaslandığında, Intel'in çok daha agresif olduğunu söylemek mümkün. Zira geçen sene bu tarihlerde, Westmere tabanlı 11 mobil ve 7 masaüstü işlemci lanse eden Intel, özellikle masaüstünde ciddi bir Sandy Bridge fırtınası oluşturmuş duruma ve hedefi kısa zamanda, güncel ürün gamının önemli bir kısmını Sandy Bridge ile güncellemek. Lanse edilen toplam işlemci sayısı açısından, Intel'in en büyük lansmanı olarak gösterilen Sandy Bridge aynı zamanda en karmaşıklarından da bir tanesi. Zira Core i7 işlemci ailesinin hem yeni hem de eski (Nehalem/Wesmtere) modelleri olmakla birlikte bu seri hem dört hem de altı çekirdekli modellere karşılık gelirken, Core i5 ve Core i3 serisi için de hem yeni hem de eski modeller olduğunu ayrıca Core i3 için sadece çift çekirdekli, Core i5 içinse çift ve dört çekirdekli modelleri konumlandırıldığını görüyoruz. Intel, modellendirme konusundaki stratejisinin zamanla daha iyi anlaşılacağını düşünüyor ama en azından şu an için bir miktar kafa karıştırdığını kabul etmek gerekiyor zira her bir model de kendi için farklılık gösterebiliyor, örneği aynı seri altındaki bir model Turbo Boost desteklerken, diğerinde ise bu özellik olmayabiliyor. Sandy Bridge tabanlı yeni nesil işlemciler, Intel tarafından ikinci nesil Core işlemci ailesi olarak lanse ediliyorlar. 2006 yılından bu yana Conroe ile başlayan ardından Nehalem ve Westmere ile devam eden süreçte tüm işlemciler Core ile başlayan model isimlendirmesine sahip olmasına karşın, Sandy Bridge jenerasyonu firma tarafından ikinci nesil Core işlemci ailesi olarak lanse ediliyor. Görünen o ki Intel, Westmere tabanlı işlemcileri birinci nesil olarak kabul ediyor ve bu noktada entegrasyonu ön planda tutarak entegre grafik yeteneğini baz alıyor olabilir.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Sandy Bridge tabanlı işlemcileriyle birlikte Intel, model isimlendirmesi açısından Core iX serisinin dört haneli model numarasına sahip ilk işlemcilerini piyasaya sürmüş oluyor. Zira ikinci nesil Core işlemci ailesine gönderme yaparcasına, Sandy Bridge tabanlı işlemciler Core iX-2000 serisi olarak pazarlanıyorlar. Bu noktada model isimlendirmesi için üç farklı sembolden bahsetmek gerekiyor ki bunlardan ilki "K". Bilindiği üzere Intel'in, AMD'nin Black Edition serisine karşı düşük maliyetle yüksek hız aşırtma başarımı sunan daha doğrusu bunu açık çarpanla yapan bir model yoktu ve firma bu özelliği sadece 999$ seviyesinde Extreme Edition modelleriyle sunuyordu. Ancak AMD'nin Black Edition ile elde ettiği marka başarısından sonra K işlemci üretimine başlayan firma, Core i5-600 serisine ait ilk örnekle Çin'de pilot uygulama yapmış ve ardından Sandy Bridge jenerasyonunda bunu global anlamda yapmaya karar vermişti. Core i7-2600K ve Core i5-2500K olmak üzere çarpan kilidi açık iki yeni işlemci hazırlayan Intel, bu noktada AMD'nin 6 çekirdekli Black Edition modellerine rakip olacak gibi görünüyor. Intel ayrıca "T" ve "S" uzantılı modellerine de devam ediyor. T modellerini 45 Watt seviyesinde tutan Intel, S modellerini ise 65 Watt seviyesinde tutuyor ve bu sayede dört çekirdekli işlemci performansını, standart modellere kıyasla daha düşük güç tüketim seviyesinde sunuyor.

Intel 6 Serisi Çipset Platformu: Yeni Yonga Setleri...

Intel ikinci nesil Core işlemci ailesi için 6 serisi yeni yonga setlerini hazırladı. Haberimizin başında da belirttiğimiz gibi Sandy Bridge ile birlikte soket değişikliğine gidilerek LGA 1155 formuna geçildiğinden, yeni nesil işlemciler için 6 serisi çipsetli anakartlara ihtiyaç duyuluyor. Lynnfield platformuna benzer şekilde P ve H serisi olmak üzere iki ayrı çipset grubu hazırlanırken, çipsetler arasında önemli farklar olduğunu görüyoruz. Sandy Bridge işlemcilerin tamamında olan entegr grafik biriminden faydalanabilmek için H serisi bir çipsete sahip anakart kullanmak gerekiyor. Zira entegre grafik birimiyle bağlantı kuran FDI yani Esnek Grafik Arabirimi sadece H serisi çipsetler tarafından destekleniyor.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Performans isteyenler için P67 çipsetini geliştiren Intel, Sandy Bridge platformunda şu an sadece bu yonga seti üzerinden çoklu ekran kartı kurulumlarına olanak tanıyor. Zira P67 çipseti, resmi spesifikasyon çerçevesinde 2x PCIe 8x konfigürasyonuna destek sunuyor yani AMD veya Nvidia tabanlı aynı iki ekran kartını 8x konfigürasyonunda çalıştırmak mümkün. Ancak bu noktada önemli bir detayın altını çizmekte fayda var. Önde gelen anakart üreticileri, özel tasarımlı yeni modeller hazırladığından Lucid Hydra teknolojisi ile 4'lü ekran kartı kurulumuna olanak tanıyan, çiftli ekran kartı kurulumlarını 16x hızında gerçekleştiren modeller de olacak. Çipsetlerle ilgili farklar, sadece ekran kartlarıyla ilgili farklılıklardan ibaret değil. Zira hız aşırtma özellikleri açısından da P ve H serisi çipsetlerde bazı farklar olduğunu görüyoruz. H67 sadece bellek ve entegre grafik birimi için hız aşırtma olanağı tanırken, işlemci için hız aşırtma ise sadece P67 çipseti tarafından destekleniyor. Sandy Bridge tabanlı yeni nesil işlemcilerle birlikte çipset performansını da geliştiren Intel, özellikle I/O performansıyla ilgili önemli güncellemeler sunuyor. 6 serisi çipseti bir kenara bırakırsak, Intel'in güncel çipsetlerinin hiç birisi, USB 3.0 ve SATA-6Gbps teknolojilerini desteklemiyordu. AMD de desteklemediği için USB 3.0 teknolojisi firma adına çok ciddi problem teşkil etmese de, SATA-6Gbps önemliydi çünkü 8 serisi çipsetlerle birlikte firma bu desteği sunmaya başlamıştı. Intel, 6 serisi çipsetlerinde USB 3.0 teknolojisini sunmuyor ancak SATA-6Gbps için ilk adımı atıyor ve çift port desteği getiriyor.

Intel'in 3D Sevdası: i740, Larrabee ve Bugün Sandy Bridge iGPU

Sandy Bridge tabanlı yeni nesil işlemciler için üzerinde durulan en önemli detay, hiç kuşkusuz yeni grafik birimi. Gen 6. olarak isimlendirilen bu grafik birimi, sahip olduğu özelliklerle, firma tarafından piyasaya sunulan en güçlü grafik birimi olma özelliğini taşıyor. HD G2000 ve HD G3000 olarak isimlendirilen grafik biriminin detaylarına geçmeden önce Intel'in değişen stratejisi ve 3D'ye verdiği önemi kısa hatırlamakta fayda var. Intel bugün sahip olduğu pazar payı bile aynı zamanda grafik endüstrinin en büyük oyuncusu. Özellikle Atom işlemcileriyle birlikte yüksek satış başarısı elde eden firma, entegre grafik birimleri ile bugün tüm pazarın %50+ gibi yarıdan fazla bir kısmını kontrol ediyor. Ancak Intel'in şu an harici anlamda sattığı bir grafik çözümü ya da ekran kartı bulunmuyor. Firmanın bu konudaki son çözümü, 1998 yılında lanse edilen ve AGP ara birimini kullanan i740 idi. Aslına bakılırsa i740, kendi döneminin en güçlü çözümlerinden birisi olmasa da önemli yeteneklere sahipti. i740'ın hikayesini uzun uzadıya anlatmayacağız ancak bu noktada çok önemli bir detayın daha altını çizmekte fayda var. i740 aslında proje olarak %100 Intel'e ait olan bir çalışma değildi. i740'nın temelinde, GE Aerospace firması tarafından uçuş simülasyon sistemi için geliştirilen proje farklı aşamalardan geçtikten sonra en son Intel'in kontrolüne girmiş ve ortaya i740 çıkmıştı. Ancak daha sonra çeşitli nedenlerden dolayı proje iptal edilmiş, hatta projenin önemli bir kısmını üstlenen Real3D firmasının çekirdek kadrosundaki pek çok mühendis, ATi'a geçmişti. İşin ilginç yanı ise 1999 yılında gerçekleşen bu gelişmeden kısa bir süre sonra da ATi'ın yükseliş dönemin başlamıştı. i740'dan sonra uzun yıllar boyunca Intel'in harici ekran kartı gişimi oldu ve firma stratejisini entegre grafik çözümleri üzerine kurguladı. i810 gibi çözümlerle başlayan bu sürecin son ve en gelişmiş halkası ise Sandy Bridge'deki Gen 6. grafik birimi.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Sandy Bridge grafik biriminin tasarımına geçmeden önce Larrabee'den de bahsetmekte fayda var. Nvidia ve AMD'ye rakip olmak için yola çıkan Intel, Larrabee projesi ile harici ekran kartı pazarına girmenin planlarını yapıyordu. Ancak AMD ve Nvidia'nın güncel çözümlerine kıyasla bambaşka bir yol izlemeye karar veren firma, Larrabee projesinin melez bir yapı yani paralel işlem yetenekleri gelişmiş modern GPU tasarımları ve x86 mimarisinin yazılım tarafındaki geniş desteğini bir arada harmanlayan bir tasarım anlayışını benimsemişti. Ancak işler istediği gibi gitmeyince Intel bu projenin son kullanıcı ayağını rafa kaldırmış ve HPC pazarına yönelik çözümlere yönelmişti. Dolayısıyla daha önce piyasaya çıkmış, çıkmasa planlanmasına rağmen çıkamamış Intel çözümleri arasında Sandy Bridge çok rahat bir şekilde parlamayı başarıyor. Peki Sandy Bridge grafik birimini farklı kılan nedir ? Aslına bakılırsa Intel'in yeni grafik birimi temel tasarım olarak Lynnfield işlemci tasarımında GPU ile büyük benzerlikler taşıyor ancak bu noktada önemli bazı farklar göze çarpıyor. Bu farklardan ilki işlem birimlerinin çalışma verimliliğinin arttırılması. Yani Sandy Bridge'deki HD G2000 ve HD G3000'deki modeline göre 6 ve 12 işlem birimi, bir önceki tasarıma göre aynı saat hızında daha yüksek çalışma verimliliği sunuyorlar. Intel, yeni nesil Sandy Bridge işlemcileri için iki farklı grafik tasarımına sahip. Masaüstü işlemcileri ailesinin bazı modellerinde HD G2000, bazılarında ise HD G3000'i kullanan Intel, tüm mobil işlemcilerinde ise HD G3000'i kullanıyor. HD G2000'de 6x paralel işlem birimine yer veren Intel, HD G3000'de ise 12x paralel işlem birimine yer veriyor. Her iki tasarımda da paralel işlemcilerin 128-bit genişliğinde olduğunu belirtelim.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Sandy Bridge entegre grafik tasarımı için üzerinde duracağımı bir diğer önemli nokta ise Turbo Boost desteği. İlk defa Nehalem mimarisi ile lanse edilen Turbo Boost teknolojisi ile uygulama ihtiyacına ve işlemcinin termal karakteristiğine bağlı olarak Turbo Boot teknolojisi, çekirdek çalışma frekansını otomatik olarak arttırılabiliyordu ancak bu artış Intel'in belirlediği sınırlar çerçevesinde oluyordu. Turbo Boost teknolojisi ile birlikte işlemcilerini "akıllı işlemci" olarak tanımlamaya başlayan Intel, Sandy Bridge ile birlikte Turbo Boost 2.0 teknolojisini kullanıma sunuyor. Yeni teknolojinin en önemli farkı, işlemci çekirdekleriyle birlikte entegre grafik biriminin de hızını arttırabilmesi. Turbo Boost 2.0 için yoğun bir mesai harcayan Intel, dinamik anlamda gerçekleşen donanım kontrol özellikleriyle, tercih edilecek uygulamanın ihtiyaç duyduğu işlem özelliklerine göre grafik birimi veya işlemci çekirdeklerinin hızını arttırabiliyor. Entegre grafik birimi için belirlenen otomatik hız aşırtma sınırı, 1350MHz olarak belirlenmiş durumda. Ancak Sandy Bridge işlemci ailesinin tüm modelleri bu hıza "otomatik" olarak ulaşamıyorlar. Bazı modellerde GPU hızı üst hız limtinin 1100MHz olarak sınırlandırıldığını görüyoruz. Öte yandan Sandy Bridge tabanlı tüm işlemci modellerinde entegre grafik biriminin baz çalışma frekansı 850MHz olarak belirlenmiş durumda. Özellikle K serisi işlemcilerde, tüm parametreler açık geldiği için işlemciyle birlikte entegre grafik biriminin hızını da arttırabiliyorsunuz. Hatta genel olarak 1500-1600MHz entegre GPU hızına ulaşılmanın mümkün olduğu ifade ediliyor.Entegre grafik birimi için performans kazancı sağlayan en önemli detay ise, haberleşme için üçüncü seviye bellek birimini kullanması ve bu sayede işlemci çekirdeği ile efektif bir bağlantı kurabilmesi.

alt="Teknolojik derin dalış: Intel Sandy Bridge mimarisi"

Intel'in yeni nesil Sandy Bridge mimarisi için üzerinde duracağımız son detay, Quick Sync Teknolojisi olacak. Çoklu ortam içerikleri ve yüksek tanımlı videolar hayatımızın vazgeçilmesi olma yolunda emin adımlarla ilerlerken, cebimizde taşıdığımız akıllı telefonlar da dahil olmak üzere pek çok cihazın artık yüksek tanımlı video oynatma kabiliyetine sahip olduğunu görüyoruz. İşte bu noktada video dönüştürme büyük önem taşıyan bir uygulama halini alıyorlar. Yeni nesil grafik işlemci birimleri, sahip oldukları özel video motorları ile dönüştürme işlemini hızlı bir şekilde gerçekleştirirken, Intel'in Sandy Bridge tabanlı yeni nesil işlemcileri de video dönüştürme için özel fonskiyonlu bir motor kullanıyorlar. Firma tarafından yüksek tanımlı video çözümleyici tasarımı altında yapılan özel fonksiyonlu donanım bazı açılardan dikkat çekiyor. Clarkdale ve Arrandale kod adlı birinci nesil Core işlemci ailesinde, video çözümleme hızlandırması, özel fonksiyon donanımı ve grafik biriminin işlem birimleri arasında paylaştırılarak yapılıyordu. Sandy Bridge ise bu durumun değiştiğini görüyoruz. Zira yeni tasarımda, video dönüştürme işleminde tüm yükü özel fonksiyon donanımı üstleniyor. Bu değişiklik bazı açılardan kazanımlar sağlarken, bazı açılardansa sıkıntı yaratabilir. Sondan başlamak gerekirse, bilindiği üzere yeni çıkan kodekler, eski donanımlara destek konusunda yer yer sıkıntı yaşayabiliyorlar. Dolayısıyla Sandy Bridge'deki sabit video dönüştürücünün özellikle esneklik açısından bu durum ideali veremeyebilir ancak öte taraftan performans ve güç tüketimi noktasında en verimli yöntem olduğu da söylenebilir. Zira Core i5 2500K, aynı anda 5 farklı 1080p video akışını desteklerken, GTX 460'ta 3, HD 6870'te ise tek bir akış desteklenebiliyor.

Intel'in Sandy Bridge kod adlı yeni işlemci mimarisi pek çok açıdan önemli yenilikler sunuyor. Önümüzdeki birkaç yıl boyunca Intel'in ürünlerine temel teşkil etmesi beklenen tasarım, Intel tepe yöneticisi Paul Otellini'nin ifade ettiği "modern zamanların Pentium'u" açıklamasına da birebir uyuyor çünkü Intel tasarım anlamında ilk defa, P6 mimarisi ile kıyaslandığında radikal bir şekilde ayrılan veya onun üzerinde çok ciddi geliştirmeler içeren farklı bir mimari sunuyor. Intel'in yeni nesil Sandy Bridge tasarımıyla ilgili hem işlemci hem de anakart incelemelerimiz yakında sizlerle olacak.