Fino ad oggi si sono rincorse voci più o meno ufficiali riguardo la nuova futura CPU di Intel. Seguirne la pubblicazione e rimanere aggiornati sulle caratteristiche di Haswell potrebbe rivelarsi difficoltoso, soprattutto se si deve fare una cernita su quelle stesse notizie, spesso in contrasto tra loro.
Per venire incontro a coloro che sono interessati ad Haswell, ma anche a chi è solo curioso di conoscere la genesi di questa CPU, abbiamo deciso di scrivere questo articolo, in cui riassumeremo nel modo più articolato, ma al tempo stesso semplice, possibile quanto finora è emerso.
Haswell sta attirando su di sé un interesse straordinario, forse interpretabile come morboso, non solo perché sarà la nuova architettura Intel, ma anche perché l’utenza PC ha trovato abbastanza deludente Ivy Bridge; atteso, forse esageratamente, come un obliteratore di Sandy Bridge, si è rivelato in realtà una semplice ottimizzazione a 22nm dello stesso.
Vediamo dunque cosa ci riserverà Haswell nel 2013.
Haswell utilizzerà il medesimo processo produttivo a 22nm già utilizzato da Ivy bridge. Secondo la strategia Intel chiamata Tick – Tock, il passaggio ad un nuovo nodo produttivo avviene prima utilizzando un’architettura conosciuta (Tick, in questo caso Sandy Bridge), quindi viene utilizzata su un’architettura realizzata ex-novo (Tock). Questo modus operandi permette di ridurre al minimo i problemi di rese produttive e le incognite relative alle specificità del nuovo nodo (ad esempio se vi sono problemi di correnti di leackage, se il consumo è superiore al previsto, ecc.).
Nonostante l'esperienza accumulata con Ivy Bridge, sembra che la nuova architettura abbia dei seri problemi relativamente ai consumi.
Il sito cinese Vr-Zone ha avuto modo di osservare in prima persona un prototipo di Haswell per il mercato Server ed ha reso noto come le richieste energetiche siano su livelli ben superiori a quelle di Ivy Bridge. In particolare si pronostica che i processori Haswell-EP avranno TDP dichiarati di 120W, 135W, 145W e 160W, decisamente superiori ai 65W, 95W e 130W delle attuali CPU Xeon top di gamma. A supportare queste voci vi è la CPU “testata” dai ragazzi di Vr-Zone: questa attualmente assorbe 100A di corrente, 120A in modalità Turbo, e la versione più potente dovrebbe arrivare ad assorbirne 190 in full load in modalità Turbo.
Non solo le versioni Server saranno interessate da questo aumento di TDP, ma anche quelle Desktop. Secondo alcune fonti asiatiche i processori di fascia alta destinati al mercato consumer avranno un TDP compreso tra i 95 e i 105 Watt. Un aumento notevole se raffrontato ai 77W di TDP dell’attuale Top di gamma per Socket 1155, l’i7 3770K.
La storia di Nehalem potrebbe quindi ripetersi. Nehalem, nella declinazione Bloomfield, nato per Socket 1366, utilizzava il nodo a 45nm, lo stesso delle CPU Penryn che sarebbe andato a sostituire (sempre secondo la strategia del Tick-Tock). Le nuove CPU ebbero dei problemi relativamente al TDP, tanto che almeno inizialmente la frequenza di funzionamento fu limitata a 2,66 GHz per il modello i7 920 (La versione Extreme i7 965 operava a 3,2 GHz). In tutte le recensioni si puntualizzò come la piattaforma Socket 1366 consumasse decisamente più della piattaforma Socket 775.
A parere di alcuni studiosi e ingegneri questo avverrà non perché effettivamente vi sarà un passaggio rivoluzionario nella progettazione della CPU (ricordiamo che Intel, con Nehalem, per la prima volta nella sua storia, integrò il controller delle memorie On Die e realizzò un Quad Core monolitico), quanto perché il nodo a 22nm della casa di Santa Clara non è effettivamente buono quanto sperato. Lasciando da parte le discussioni riguardo il minor margine di overclock delle CPU Ivy Bridge rispetto a quelle Sandy Bridge che si sono scatenate online, possiamo citare a supporto di queste affermazioni una ricerca effettuata dalla Gold Standard Simulations, un’azienda che si occupa di analizzare in dettaglio i nuovi processi produttivi così da prevenire eventuali problemi nelle fasi di produzione iniziali.
Asen Asenov della Glasgow University, CEO di GSS, ha pubblicato uno studio in cui ha analizzato in dettaglio i processi produttivi FinFET di IBM (SOI) e di Intel (Bulk), ed ha affermato che quello di quest’ultima è di un livello decisamente inferiore. A parere di Asenov il processo produttivo di IBM riesce a sviluppare le medesime prestazioni velocistiche di quello Intel a fronte di una diminuzione notevole dei consumi e del calore generato: il processo FinFET SOI produce una corrente di leakage circa 2,5 volte inferiore rispetto al processo Bulk. Questo permetterà agli utilizzatori del processo produttivo FinFET SOI di realizzare chip più facili da produrre e più efficienti. Inoltre, con il progressivo aggiornamento dei nodi produttivi (20nm -> 18nm -> 12nm), questo vantaggio aumenterà esponenzialmente. In altre parole, il processo SOI sarà in grado di adattarsi in modo migliore alla miniaturizzazione dei transistor.
Intel, a quanto pare, dovrà lavorare sodo per colmare questo gap.
Ad ogni nuova architettura Intel giunge con un nuovo Socket, ed anche Haswell non farà eccezione. Le future proposte della casa di Santa Clara non saranno installabili sul Socket 1155 attualmente utilizzato dai processori Ivy Bridge e si dovrà forzatamente acquistare una nuova scheda madre basata sul Socket 1150 (nome in codice H3).
Tale cambiamento, secondo la stessa Intel, si è reso necessario per poter supportare al meglio le nuove caratteristiche di Haswell: una funzione Turbo migliorata, un maggior numero di linee PCI-E 3.0 e un nuovo sistema di gestione dell’alimentazione (FIVR).
Quest’ultima caratteristica sembra la più interessante, e permetterà di gestire in maniera più precisa i voltaggi della CPU, della GPU, della memoria, del bus PCI-E e di quello DMI. Questo avverrà poiché i voltaggi non saranno più gestiti attraverso i regolatori di tensione installati sulla scheda madre, in quanto saranno integrati direttamente nella CPU permettendo così di passare ai diversi stati (Idle, Full load ed intermedi) in modo più veloce e prestazionalmente indolore, di conseguire velocità di clock superiori e di utilizzare in modo più efficiente la modalità Turbo. In ultimo, sempre secondo Intel, permetterà agli overclocker di raggiungere risultati migliori. Sfortunatamente le RAM utilizzate saranno le solite DDR3. Per le DDR4 bisognerà attendere il 2014.
Conseguentemente a queste novità, verrà introdotto un nuovo chipset in grado di supportarle. La piattaforma dedicata ad Haswell è stata chiamata Lynx Point ed utilizzerà i chipset della serie 8. Rispetto a quelli precedenti, dedicati alla piattaforma Panther Point (realizzati a 65nm), i nuovi della serie 8 saranno realizzati con un processo produttivo a 45nm permettendo ad Intel di giungere al primo obiettivo prefissato con la nuova generazione di chipset, ovvero la diminuzione del TDP.
Altri obiettivi che si è data Intel sono: il miglioramento delle funzioni di I/O, una maggiore sicurezza ed un aumento delle prestazioni velocistiche.
Il miglioramento delle funzioni di I/O sarà raggiunto accrescendo la disponibilità di porte ed interfacce: Lynx Point integrerà un controller nativo USB 3.0, per un totale di 6 porte, e il controller SATA sarà upgradato completamente così che tutte le porte siano compatibili SATA III, dopo anni di chipset dotati di una configurazione anacronistica con “4 porte SATA II + 2 porte SATA III”. Lynx Point sarà inoltre in grado di gestire 18 linee PCI-E 3.0.
Intel comunque non perde il vizio di rendere il tutto un po’ troppo caotico, per quanto riguarda la gestione delle linee. Ben otto di esse sono condivise con le porte USB 3.0, con le porte SATA III e con il controller Ethernet, quindi nel caso si voglia realizzare una configurazione SLI o CrossFire ed al contempo utilizzare appieno le feature del chipset si potrebbero incontrare dei colli di bottiglia.
La maggiore sicurezza verrà conseguita con una versione aggiornata di Intel vPro e da altre tecnologie proprietarie Intel (Identity Protection Technology e SIPP).
L’aumento delle prestazioni velocistiche verterà soprattutto nel comparto dischi. Intel con Lynx Point rilascerà una nuova versione del software Rapid Storage Technology, la 12.0 (oggi è giunta alla 11.5), così da migliorare il supporto alle configurazioni RAID con gli SSD e le prestazioni assolute degli stessi.
Le schede video di Intel si sono sempre rivelate inadatte ai sistemi da gioco, e poco più che sufficienti per sistemi multimediali di fascia media, medio-alta. Questa situazione non è certo figlia dei giorni nostri, ma nasce nel lontano 1998, con la commercializzazione della i740 su bus AGP, quando tentò di introdursi nel mondo delle schede da gioco. Intel non si è mai distinta né per le architetture delle proprie GPU, né per i driver delle stesse. Riuscirà a cambiare strada con Haswell?
Secondo i proclami della stessa casa di Santa Clara sembra di si. Intel afferma che la iGPU di Haswell sarà decisamente più prestante di quella presente in Sandy Bridge ed Ivy Bridge, soprattutto in ambito gaming. Sarà compatibile con le DirectX 11.1, con le OpenGL 3.2 e con le OpenCL 1.2.
Guardando più nel dettaglio quanto mostrato fino ad ora, però, la situazione non sembra così rosea. Come affermato da Alessio Tommasini della nostra redazione, le attuali iGPU Intel che supportano le DirectX 1x.x non sono in grado di gestire due dei tre down_level 9 di Direct3D, precisamente il 9.2 e il 9.3, i quali corrispondono a varianti di D3D 9.0a/b e in minima parte D3D 9.0c senza SM 3.0.
In relazione a questo, Goto Hiroshige, editorialista del sito giapponese PC Watch ed esperto di architetture CPU e GPU, ha affermato che Haswell avrà ben tre tipi di iGPU, così da differenziare ancora di più le tre linee di processori: bassa, media e alta. La notizia interessante, però, è che sebbene la GT1, che (forse) equipaggerà la fascia bassa, rimarrà identica a quelle viste in SB e IB e la GT2 subirà un lieve miglioramento (20EU/80ALU/1Tex), la GT3, chiamata ad equipaggiare le CPU più votate alla multimedialità, sarà un mero raddoppio fisico della GT2 (40EU/160ALU/4Tex). Intel non integrerà nessuna novità architetturale, non migliorerà il disegno della propria iGPU. Semplicemente, afferma Goto, Intel giocherà la partita sulla mera forza bruta, grazie al vantaggio del proprio processo produttivo rispetto a quello di AMD.
Alla luce di questi dati, come possiamo prendere per veritieri i proclami di Intel? Attualmente nulla gioca a favore delle affermazioni della casa di Santa Clara, se non le sue stesse slide.
Pressata dai produttori di SoC, e dalla stessa ARM, così arrembante nei confronti del mercato Notebook, Intel cercherà di sfruttare Haswell per limitare questo assalto. Grazie alle numerose novità architetturali descritte due capitoli addietro, Intel per il settore Ultramobile (Ultrabook e Tablet) prevede di realizzare una versione di Haswell molto simile ad un SoC, integrante il SouthBridge.
Haswell, secondo questa visione, integrerà parte delle funzioni di Lynx Point, e verrà prodotto con il processo produttivo Ultra Low Power di Intel. "Haswell SoC", chiamiamolo così, probabilmente non vedrà la luce prima dell’introduzione del processo produttivo a 14nm, in quanto la stessa Intel teme che produrlo con il processo a 22nm sia un rischio eccessivo, anche alla luce dei non entusiasmanti risultati relativi al TDP delle versioni Server e Desktop, come già accennato.
Il grande quesito che si stanno ponendo moltissimi utenti è proprio questo. Il passaggio da Sandy Bridge ad Ivy bridge ha lasciato con l’amaro in bocca tante persone, abituate a grandi salti prestazionali tra una generazione ed un’altra. Haswell, quindi, porta sulle spalle anche questo onere: far dimenticare il confronto tra Sandy Bridge ed Ivy Bridge.
Da questo punto di vista sembra che Intel stia operando nel modo giusto, se andiamo ad analizzare anche la situazione di mercato. Haswell integrerà un’evoluzione delle istruzioni AVX (Advanced Vector Extensions), chiamate AVX2, o più simpaticamente Haswell New Instructions, le quali, tra l’altro, estenderanno a 256-bit le SIMD. Inoltre verrà utilizzata la tecnologia Transactional Memory, così da migliorare notevolmente la gestione multi-threading della CPU.
Queste novità, secondo quanto affermato da Intel, renderanno Haswell almeno il doppio più veloce di Ivy Bridge a parità di frequenza e core nei calcoli in virgola mobile e con programmi pesantemente multi-threading. Un notevole boost che si è reso necessario per chiudere la breccia aperta da un nuovo concorrente (oltre ad ARM): nVidia.
Kepler, e nel 2014 Maxwell, sono architetture destinate ad avere un grande impatto nei server dedicati ad elaborare una gran mole di dati (server militari, di centri scientifici, geologici, ecc.) e nelle loro declinazioni Tesla potrebbero soverchiare, se non soppiantare completamente, le costose (e remunerative) CPU Xeon di Intel.
Per evitare questo Intel non solo ha presentato Xeon Phi, rispolverando Larrabee, ma in futuro dovrà cercare di rendere ancora appetibili le proprie CPU. Nvidia, con il “Project Denver”, sta cercando non solo di realizzare un completo ecosistema consumer, come molti credono, ma anche una piattaforma economica ed efficiente su cui poter montare le proprie schede Tesla: se a qualcuno interessano queste ultime, perché spendere tanti soldi per una piattaforma Xeon?
Gli utenti PC, quindi, possono dormire sonni tranquilli, Haswell detronizzerà Ivy Bridge, a meno di gravi problemi con il processo produttivo.
Tirando le somme, dopo questa breve panoramica su quello che sarà Haswell, non possiamo non notare come Intel, mettendo in cantiere la nuova CPU, dovrà cercare di coprire diverse fasce di mercato con lo stesso prodotto, molte di più rispetto al passato: mercato Desktop consumer, mercato Notebook consumer, mercato Server e mercato Ultramobile.
C'è poca attesa per Haswell, a quanto pare ...
Una sfida molto difficile, ma anche avvincente. Al prossimo IDF (Intel Developer Forum) Intel mostrerà senz’altro qualcosa di più sulla propria nuova creatura, forse anche relativamente al comparto video, oggi molto discusso, e non possiamo che dirci in trepidante attesa.
Haswell, dopo Conroe e Nehalem, è un altro punto di svolta per Intel e tutti si aspettano un grande successo: riuscirà a mantenere le attese?