همه‌ چیز درباره سندی بریج

چرا Sandy Bridge؟
اجازه دهید قبل از این‌كه به بررسی جزئیات كامل معماری پردازنده‌های مبتنی بر Sandy Bridge بپردازیم، این موضوع را بررسی کنیم كه چرا اینتل تصمیم به تعویض معماری پردازنده‌هایش گرفت. همان‌طور كه می‌دانید، پردازنده‌های مبتنی بر معماری Nehalem، هم از كارایی بالایی برخوردار هستند، هم این‌كه مورد استقبال بازار واقع شده‌اند. علاوه بر این، رقیب اصلی اینتل یعنی AMD نیز نتوانسته محصولی ارائه كند كه رقیبی جدی برای پردازنده‌های اینتل به شمار آید و بیشتر پردازنده‌های رایج این شركت از پردازنده‌های مبتنی بر معماری Nehalem ضعیف‌تر هستند. اما دلیلی كه موجب شده تا اینتل معماری جدیدی معرفی كند، نقایص معماری Nehalem است كه مهندسان اینتل را مجبور كرده تا با وجود تمام مشكلاتی كه بر سر راه معرفی یك معماری جدید وجود دارد، معماری جدیدی برای پردازنده‌های خود معرفی كنند. شاید از موارد زیر بتوان به‌عنوان ضعف‌های معماری Nehalem نام برد. اولین ضعفی که در این میان وجود دارد، این است که آخرین نسل از پردازنده‌های مبتنی بر معماری Nehalem یعنی پردازنده‌‌های مبتنی بر خانواده Westerme، فرآیند ساخت پیچیده‌ا‌‌ی داشتند. آن‌ها دارای دو هسته مجزا با دو فرآیند ساخت متفاوت بودند (هسته پردازنده فرآیند ساخت 32 نانومتری داشت و پردازنده‌گرافیكی 45 نانومتری بود). دوم این‌که، پردازنده‌های مبتنی بر معماری Nehalem به حداكثر میزان فركانس رسیده‌بودند یا به عبارت دیگر، اینتل با این معماری دیگر قادر به افزایش فركانس پردازنده‌های خود نبود، بنابراین تنها روش برای افزایش كارایی پردازنده، تغییر در ساختار معماری پردازنده بود. 

مشخصات كلی
از دو سال پیش تاكنون اینتل سعی كرده عملكردهای مربوط به چیپ‌ست‌ها را به تدریج به درون پردازنده انتقال دهد. در اولین پردازنده مبتنی بر معماری Nehalem (یعنی Bloomfield) وظیفه كنترل حافظه از چیپ‌ست مادربورد به درون پردازنده انتقال یافت. به عبارت دیگر، كنترلر حافظه به جای چیپ‌ست مادربورد در پردازنده گنجانده شد. در خانواده بعدی پردازنده‌های اینتل یعنی Lynnfield، علاوه بر كنترلر حافظه، كنترلر رابط PCI-Express نیز به درون پردازنده منتقل شد. بعد از این موضوع، در پردازنده‌های Clarkdale، پردازنده‌گرافیكی نیز در پردازنده‌مرکزی گنجانده شد. اگرچه این هسته به‌طور مستقیم، داخل خود هسته پردازنده گنجانده نشد اما به هرحال وظیفه پردازش گرافیكی سیستم، به جای چیپ‌ست‌های گرافیك مجتمع به پردازنده منتقل شد. اما اكنون در Sandy Bridge همه‌چیز درون پردازنده گنجانده شده‌است. به عبارتی، در این معماری هسته گرافیكی، كنترلر حافظه و كنترلر رابط PCI-Express درون هسته پردازنده گنجانده شده‌اند.

معماری Sandy Bridge از نظر مشخصات كلی تفاوت چندانی با نسل قبل نداشته‌است. پردازنده‌های مبتنی بر این معماری 32 نانومتری هستند و  مانند پردازنده‌های نسل قبل، دو یا چهارهسته‌ا‌ی خواهند بود كه از فناوری Hyper Threading نیز پشتیبانی می‌كنند و دارای حداكثر هشت مگابایت حافظه نهان سطح سه، كنترلر حافظه دوكاناله DDR3، كنترلر رابط PCI-Express نسخه دو با پشتیبانی از شانزده مسیر و در نهایت، دارای یك واحد پردازش‌گرافیكی با قابلیت پشتیبانی از رابط DirectX 10.1 هستند.
پیشرفت‌های انجام‌شده در معماری Sandy Bridge بیشتر در ریزمعماری و واحد‌های اجرایی درون هسته است. به‌طوری كه ریزمعماری هسته‌های محاسباتی تغییرات جدی داشته و این موضوع موجب شده تا پردازنده‌های جدید به‌طور قابل توجهی سریع‌تر از پردازنده‌های نسل قبل در فركانس یكسان عمل كنند. مهندسان اینتل همچنین برای كاهش حرارت پردازنده، كارهای متعددی انجام داد‌ه‌اند، بنابراین پردازنده‌های مبتنی بر Sandy Bridge قادر خواهند بود به سادگی در ضریب كلاك‌های بالاتر عمل كنند. علاوه بر این، پردازنده‌های جدید از دستور‌العمل‌های AVX يا Advanced Vector Extension جدیدی نیز پشتیبانی می‌كنند كه برای تعدادی از الگوریتم‌های چندرسانه‌ای، مالی یا علمی موردنیاز خواهد‌بود. AVX با مجموعه دستورالعمل‌های قبل SSE تفاوت دارد. این دستورالعمل‌ها دارای عرض باند بالاتری هستند (265 بیت به جای 128 بیت) و بنابراین اجازه خواهند داد، میزان داده‌های وسیع‌تری پردازش شوند. در ادامه مقاله، به بررسی جزئیات تحولات انجام‌شده در معماری جدید خواهیم پرداخت.

اینتل انتظار دارد، پردازند‌ه‌های مبتنی بر Sandy Bridge به سرعت مورد استقبال بیشتر خریداران قرار گیرد. آن‌ها قصد دارند، گستره وسیعی از پردازنده‌های Core i5 ،Core i3 و Core i7 مبتنی بر این معماری جدید را با قیمتی بین صد تا سیصد دلار در همین آغاز كار به بازار عرضه كنند و در انتهای سال 2011 نیز قصد دارند، پردازنده‌های گران‌قیمت‌تر مبتنی بر این معماری عرضه كنند.

پردازنده‌های معرفی‌شده در تصویر بالا، برای كامپیوترهای خانگی هستند اما پردازنده‌های 65 و 45 واتی تصویر زیر برای كامپیوترهای همراه در نظر گرفته شده‌اند.

این پردازند‌ها در حقیقت جایگزین پردازند‌های مبتنی بر سوكت 1156 خواهندشد و اینتل قصد ندارد تا اواخر سال 2011 میلادی جایگزینی برای پردازند‌ه‌های مبتنی بر سوكت 1366 معرفی كند. اینتل در حقیقت قصد دارد پردازنده‌های حرفه‌ا‌ی مبتنی بر معماری Sandy Bridge را در اواخر سال 2011 میلادی معرفی كند. این پردازنده‌ها مبتنی بر سوكت 2011 خواهندبود و دارای هشت هسته پردازشی، شانزده مگابایت حافظه نهان سطح سه، كنترل‌كننده حافظه چهاركاناله، 32 مسیر PCI Express نسخه سه و به احتمال چند فناوری جذاب دیگر هستند.
پردازند‌ه‌های مبتنی بر Sandy Bridge با سوكت 1155 سازگار هستند و این سوكت با پردازنده‌های مبتنی بر معماری Nehalem سوكت 1156 سازگاری ندارد. اینتل همچنین برای این نسل از پردازند‌های خود چیپ‌ست‌های جدید معرفی كرده‌است. با توجه به این‌كه تمامی وظایف مرتبط با پل‌شمالی به پردازنده محول شده، چیپ‌ست‌های ‌P67 و H67 بسیار ساده هستند. این چیپ‌ست‌ها مانند نسل قبل تك‌چیپ‌ست هستند اما تفاوت عمده آن‌ها نسبت به چیپ‌ست‌های نسل قبل پشتیبانی از دو پورت SATA نسخه سه و عدم  پشتیبانی از رابط‌‌های PCI سنتی است. متأسفانه این چیپ‌ست‌های جدید مشابه نسل ماقبل خود فاقد قابلیت پشتیبانی از پورت USB 3.0 هستند.