Ivy bridge:i nuovi processori Intel

Ivy Bridge è il nome in codice dell’evoluzione dell’architettura Sandy Bridge sviluppata da Intel per i propri processori, a differenza della prima generazione che è basata sul processo produttivo a32 nm, Ivy Bridge è un die-shrink a 22 nm.

I primi processori basati su tale evoluzione sono arrivati sul mercato il 23 aprile 2012[1] e nei prossimi mesi progressivamente andranno a occupare tutti i settori di mercato, desktop, mobile e server.

Intel ha inoltre annunciato l’intenzione di investire tra i 6 e gli 8 miliardi di dollari nell’adeguamento degli stabilimenti produttivi destinati alla realizzazione delle future CPU basate su architettura Ivy Bridge[2]. Nello specifico verranno potenziati i due stabilimenti in Arizona e ne verrà costruito uno nuovo in Oregon.

Trattandosi di un “ridimensionamento” dell’architettura Sandy Bridge e non di un suo successore, Ivy Bridge vedrà il suo progetto molto simile a quello di quest’ultima, ma introducendo anche alcune revisioni interne, tra le quali il nuovo processo produttivo a 22 nm, reso possibile grazie ai Transistor 3D.Caratteristiche tecniche

Per il momento Intel ha rilasciato poche informazioni (a parte il processo produttivo) riguardo a questo progetto, e infatti non si conoscono nemmeno quali saranno i processori basati su questa architettura, ma considerando il processo produttivo molto avanzato è lecito aspettarsi frequenze oltre i 4 GHz e configurazioni multi core fino a 8 core, o forse anche maggiori. Sembra che le prestazioni in particolari ambiti potranno essere superiori anche del 20% rispetto alla prima generazione Sandy Bridge[3][4].

Le maggiori innovazioni dovrebbero invece riguardare il comparto grafico integrato grazie anche agli ampi margini di affinamento che tale progetto ancora consente in virtù della sua relativa “gioventù”. Dovrebbe offrire supporto alle DirectX 11,[5] e dotato di almeno 16 unità shader[4] e OpenCL 1.1[3] o forse addirittura 24, per lo meno in alcuni modelli[6] (ovvero il doppio di quanto integrato nel comparto grafico precedente) e verrà integrato anche il supporto al PCI Express 3.0[7] offrendo quindi un raddoppio di banda fino a 1 GB/s per ogni linea; è previsto il supporto fino a 16 linee, probabilmente divisibili anche in due segnali 8x per poter sfruttare configurazioni a doppia scheda video grazie alle tecnologie CrossFireX e SLI rispettivamente di AMD/ATI e nVidia[7]. Tali innovazioni dovrebbero consentire un aumento di prestazioni in ambito grafico fino al 30%[3][4].

Verranno rilasciati senz’altro processori da 4 o più core basati su Ivy Bridge, e questo potrebbe quindi sancire l’abbandono dei processori dual core anche per la fascia più bassa del mercato.[8]

Il socket rimarrà l’LGA 1155[6], già introdotto con i prodotti di fascia media basati su Sandy Bridge.
Nell’ultima roadmap diffusa da Intel, per il 2012 non è previsto il rilascio della versione per la fascia più alta del settore desktop che utilizzerà l’LGA 2011, già introdotto con i prodotti di fascia alta basati su Sandy Bridge[3], perciò si prevede che verrà rilasciata all’inizio del 2013, purtroppo attualmente non si conoscono informazioni più precise riguardo alla data di rilascio.
Una caratteristica veramente innovativa, annunciata da Intel, riguarda il tipo di transistor che verrà impiegato per la realizzazione dei processori Ivy Bridge. Per il processo a 22 nm Intel ha deciso di utilizzare transistor tri-gate. Tradizionalmente i transistor hanno una struttura strettamente planare, mentre i transistor tri-gate hanno un gate tridimensionale che avvolge il canale in cui scorrono gli elettroni su ben tre lati (invece che su uno solo come nei transistor planari). Stando a quanto pubblicato da intel[9], questo tipo di struttura permette di diminuire la corrente di dispersione (corrente che continua a scorrere nel transistor anche quando dovrebbe essere ‘spento’) e migliora i tempi di reazione, permettendo quindi di realizzare processori più veloci e con consumi minori.Nuovo tipo di transistor

Maggiore controllo delle frequenze operative

Con le CPU basate su Sandy Bridge-E, ovvero le soluzioni pensate per il nuovo socket LGA 2011, Intel introdurrà alcune specifiche revisioni per poter semplificare il processo di overclock. Con Ivy Bridge tale funzionalità verrà estesa a tutta la gamma di processori, quindi a tutti i settori del mercato. Sarà quindi possibile aumentare la frequenza della CPU e della memoria RAM in maniera indipendente dai restanti BUS di sistema, andando quindi a superare quel limite proprio delle precendeti architetture Sandy Bridge, nelle quali il clock dei componenti dell’intero sistema erano correlati al “Base Clock” della CPU, caratteristica che limitava fortemente le capacità di overclock nei processori con moltiplicatore bloccato in quanto un aumento del Base Clock comportava anche un aumento di frequenza dei BUS PCI Express e delle periferiche di I/O.[10][11] A tale flessibilità si aggiungerà inoltre una maggiore stabilità dell’energia erogata per il funzionamento del processore (facilitando a sua volta l’overclock), dato che il circuito preposto a tale regolazione verrà integrato direttamente nella CPU.[11]

Chipset supportati

Sebbene sia prevista la compatibilità delle CPU Ivy Bridge con alcuni modelli del chipset Cougar Point sviluppato per i processori basati su Sandy Bridge[6] (nello specifico solo le varianti P67 eH67), Intel rilascerà anche una nuova famiglia di chipset, conosciuta come Panther Point[12], specificatamente disegnata per questa architettura. Tra le sue innovazioni si possono evidenziare il controller USB 3.0 e SATA 3 più sofisticato rispetto al precedente[6][7].

Considerazioni sull’abbinamento “Processo produttivo/Architettura” di Intel

A partire dall’introduzione dell’architettura Core, successiva alla NetBurst e avvenuta a metà 2006, Intel ha dichiarato l’intenzione di presentare una nuova architettura ogni 2 anni, in modo da poter tenere il passo con la famosa Legge di Moore. Per aumentare le prestazioni di una CPU mantenendone sotto controllo anche il consumo energetico è necessario non solo ottimizzarne l’architettura, ma anche realizzare i nuovi dispositivi con processi produttivi sempre più raffinati.

Per limitare gli imprevisti delle innovazioni tecnologiche necessarie al rinnovamento generazionale dei propri processori, a partire dagli inizi del 2006 Intel ha iniziato a seguire una strategia denominata “Tick-Tock“: prima viene introdotta una nuova tecnologia produttiva sulla base di un’architettura già collaudata (la fase “Tick“) e in seguito, quando tale tecnologia è in grado di fornirerese elevate, la si adotta per produrre una nuova architettura (la fase “Tock“). I primi risultati di questa nuova strategia industriale sono stati i processori Pentium D Presler (che avevano praticamente la stessa architettura dei precedenti Smithfield) con cui è stato introdotto il processo produttivo a 65 nm (fase “Tick“). Dopo aver collaudato la nuova tecnologia costruttiva con queste CPU, Intel è passata alla nuova architettura “Core” dei Core 2 Duo, prodotta sempre a 65 nm (fase “Tock“).

In maniera analoga, tra la fine del 2007 e l’inizio del 2008 Intel ha presentato i processori Penryn e Wolfdale, che sono in sostanza dei die-shrink a 45 nm del Core 2 Duo (fase “Tick”). A fine2008, quando anche questo processo produttivo era ormai a punto, è arrivata la nuova architettura, Nehalem (fase “Tock“). La sua evoluzione, Westmere, viene realizzata a 32 nm dall’inizio del2010, in modo da collaudare anche questa tecnologia in vista dell’architettura successiva Sandy Bridge.

Questa metodologia di sviluppo, nelle intenzioni di Intel, minimizza i rischi propri dell’adozione di una nuova tecnologia produttiva con un’architettura a sua volta completamente nuova, consentendo ai progettisti di concentrarsi, ad anni alterni, sulla risoluzione di una sola classe di problemi.
Non essendo una vera e propria architettura ma solo un’evoluzione della precedente Sandy Bridge, si può identificare il successore di Ivy Bridge in Haswell, prodotta anch’essa a 22 nm e prevista per il 2013, e che sarà un’architettura completamente rinnovata che andrà a succedere quella introdotta da Sandy Bridge e continuata da Ivy Bridge.Il successore

L’arrivo di Ivy Bridge prima, e Haswell poi, prolungherà quindi la vita dell’approccio “Tick-Tock” descritto poco sopra per l’innovazione delle CPU Intel.

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