Haswell (microarquitetura) - Haswell (microarchitecture)

Haswell

Um wafer Haswell com várias matrizes , com um pino para escala
Informação geral
Lançado	4 de junho de 2013 ; 8 anos atrás ( 4 de junho de 2013 )
Código CPUID	0306C3h
Código do produto
Cache
Cache L1	64  KB por núcleo
Cache L2	256 KB por núcleo
Cache L3	2–45  MB (compartilhado)
Cache L4	128 MB de eDRAM (apenas modelos Iris Pro)
Arquitetura e classificação
Min. tamanho do recurso	22 nm ( Tri-Gate )
Arquitetura	Haswell x86
Instruções	x86 , x86-64
Extensões
Especificações físicas
Núcleos
GPU (s)
Tomadas)
Produtos, modelos, variantes
Modelo (s)
Nomes de marcas)
História
Antecessor	Sandy Bridge (Tock) Ivy Bridge ( Tick )
Sucessor	Broadwell (Tick / Processo) Skylake (Tock)

Haswell é o codinome de uma microarquitetura de processador desenvolvida pela Intel como o sucessor de "núcleo de quarta geração" do Ivy Bridge (que é uma microarquitetura de redução / tique-taque da Sandy Bridge ). A Intel anunciou oficialmente CPUs baseadas nesta microarquitetura em 4 de junho de 2013, na Computex Taipei 2013, enquanto um chip Haswell funcional foi demonstrado no Intel Developer Forum 2011 . Com o Haswell, que usa um processo de 22 nm , a Intel também introduziu processadores de baixo consumo projetados para ultrabooks conversíveis ou "híbridos" , designados pelo sufixo "U".

As CPUs Haswell são usadas em conjunto com os chipsets Intel 8 Series , Intel 9 Series chipsets e Intel C220 series chipsets .

Pelo menos um processador baseado em Haswell ainda está sendo vendido em 2021, o Pentium G3420.

Projeto

A arquitetura Haswell é projetada especificamente para otimizar a economia de energia e os benefícios de desempenho da mudança para transistores FinFET (não planar, "3D") no nó de processo aprimorado de 22 nm.

Haswell foi lançado em três formas principais:

• Versão desktop ( soquete LGA 1150 e soquete LGA 2011-v3 ): Haswell-DT
• Versão móvel / laptop ( soquete PGA ): Haswell-MB
• Versão BGA :
  • Classes TDP 47 W e 57 W : Haswell-H (para sistemas "All-in-one", placas-mãe de fator de forma Mini-ITX e outros formatos de pegada pequena)
  • Classes de 13,5 W e 15 W TDP ( MCP ): Haswell-ULT (para a plataforma UltraBook da Intel)
  • Classe 10 W TDP (SoC): Haswell-ULX (para tablets e certas implementações da classe UltraBook)

Notas

• ULT = TDP ultrabaixo ; ULX = Ultra Low eXtreme TDP
• Apenas algumas variantes quad-core e unidades de manutenção de estoque (SKUs) da série BGA R recebem gráficos integrados GT3e ( Intel Iris Pro 5200). Todos os outros modelos possuem gráficos integrados GT3 ( Intel HD 5000 ou Intel Iris 5100), GT2 (Intel HD 4200, 4400, 4600, P4600 ou P4700) ou GT1 (Intel HD Graphics). Consulte também Intel HD e Iris Graphics para obter mais detalhes.
• Devido aos baixos requisitos de energia das plataformas de tablet e UltraBook, Haswell-ULT e Haswell-ULX ​​estão disponíveis apenas em configurações de núcleo duplo. Todas as outras versões vêm como variantes dual ou quad-core.

atuação

Comparado com Ivy Bridge :

• Processamento vetorial aproximadamente 8% mais rápido
• Desempenho de thread único até 5% maior
• 6% mais desempenho multi-threaded
• As variantes de desktop do Haswell consomem entre 8% e 23% mais energia sob carga do que o Ivy Bridge.
• Um aumento de 6% no desempenho sequencial da CPU (oito portas de execução por núcleo versus seis)
• Aumento de desempenho de até 20% sobre a GPU HD4000 integrada (Haswell HD4600 vs Ivy Bridge Intel HD4000 integrado )
• A melhoria de desempenho total em média é de cerca de 3%
• Cerca de 15 ° C mais quente do que Ivy Bridge, enquanto frequências de clock de mais de 4,6 GHz são alcançáveis

Tecnologia

Recursos herdados de Ivy Bridge

• Processo de fabricação de 22 nm
• Transistores FinFET 3D Tri-Gate
• Cache de micro-operação (Uop Cache) capaz de armazenar 1,5 K micro-operações (aproximadamente 6 KB de tamanho)
• Pipeline de instrução de 14 a 19 estágios , dependendo do acerto ou erro do cache de micro-operação (uma abordagem usada na microarquitetura Sandy Bridge ainda anterior )
• Melhorar a janela OoO de 168 para 192
• Alocação de fila de 28 / threads a 56
• As variantes convencionais vão até quad-core.
• Suporte nativo para memória DDR3 / DDR3L de canal duplo , com até 32 GB de RAM em variantes LGA 1150
• Cache L1 de 64 KB (instrução de 32 KB + dados de 32 KB) e cache L2 de 256 KB por núcleo
• Um total de 16  pistas PCI Express 3.0 em variantes LGA 1150

Novas características

Haswell apresentou um regulador de tensão totalmente integrado .

CPU

• Núcleo mais amplo: quarta unidade de lógica aritmética (ALU), terceira unidade de geração de endereço (AGU), segunda unidade de execução de ramificação (BEU), buffers mais profundos, largura de banda de cache maior, front-end e controlador de memória aprimorados, largura de banda de armazenamento / carga maior.
• Novas instruções (HNI, inclui Advanced Vector Extensions 2 (AVX2), reúnem , BMI1, BMI2, ABM e suporte FMA3 ).
• A fila de decodificação de instruções, que contém instruções depois de serem decodificadas, não é mais particionada estaticamente entre os dois threads que cada núcleo pode atender.
• Intel Transactional Synchronization Extensions (TSX) para a variante Haswell-EX. Em agosto 2014 a Intel anunciou que existe um bug na implementação TSX sobre as atuais revisões de Haswell, Haswell-E, Haswell-EP e início de Broadwell CPUs, que resultou na desativação do recurso TSX em CPUs afetadas através de um microcódigo atualização.
• Regulador de tensão totalmente integrado (FIVR), movendo alguns dos componentes da placa - mãe para a CPU.
• Novo sistema avançado de economia de energia; devido aos novos estados de repouso C6 e C7 de baixo consumo de energia da Haswell, nem todas as unidades de fonte de alimentação (PSUs) são adequadas para computadores com CPUs Haswell.
• Processadores móveis de 37, 47, 57 W de potência de design térmico (TDP).
• Processadores de desktop TDP 35, 45, 65, 84, 88, 95 e 130–140 W (high-end, Haswell-E).
• Processadores TDP de 15 W ou 11,5 W para a plataforma Ultrabook (pacote multi-chip como Westmere ) levando a redução do calor, o que resulta em Ultrabooks mais finos e mais leves, mas o nível de desempenho é ligeiramente inferior ao da versão de 17 W.

Tampão Lookaside tradução tamanhos

Cache		Tamanho da página
Nome	Nível	4 KB	2 MB	1 GB
DTLB	1ª	64	32	4
ITLB	1ª	128	8 / núcleo lógico	Nenhum
STLB	2ª	1024		Nenhum

GPU

• Suporte gráfico de hardware para Direct3D 11.1 e OpenGL 4.3. O driver Intel 10.18.14.5180 é a última versão de driver planejada no Windows 7 / 8.1.
• Quatro versões da GPU integrada: GT1, GT2, GT3 e GT3e, onde a versão GT3 possui 40 unidades de execução (EUs). O predecessor de Haswell, Ivy Bridge, tem no máximo 16 EUs. A versão GT3e com 40 EUs e 128 MB de DRAM incorporada ( eDRAM ) no pacote , chamada Crystalwell , está disponível apenas em H- SKUs móveis e R-SKUs de desktop ( somente BGA ). Efetivamente, este eDRAM é um cache de Nível 4; ele é compartilhado dinamicamente entre a GPU e a CPU on-die e serve como um cache de vítima para o cache de Nível 3 da CPU.

I / O

• Novos soquetes e chipsets:
  • LGA 1150 para desktops e rPGA947 e BGA1364 para o mercado móvel.
  • Chipsets Z97 (desempenho) e H97 (mainstream) para Haswell Refresh e Broadwell , no segundo trimestre de 2014.
  • LGA 2011-v3 com chipset X99 para a plataforma de desktop Haswell-E para entusiastas .
• DDR4 para segmentos de empresa / servidor e para a plataforma de desktop de classe Enthusiast Haswell-E
• Relógio de base variável (BClk) como LGA 2011 .
• Suporte opcional para Thunderbolt tecnologia e Thunderbolt 2.0
• Encolhimento do Hub do controlador da plataforma (PCH), de 65 nm a 32 nm .

Recursos de processadores de servidor

• Variante Haswell-EP , lançada em setembro de 2014, com até 18 núcleos e comercializada como Xeon E5-1600 v3 e Xeon E5-2600 v3 series.
• Variante Haswell-EX, lançada em maio de 2015, com 18 núcleos e TSX funcionando.
• Um novo design de cache .
• Cache unificado total de até 35 MB (cache de último nível , LLC) para Haswell-EP e até 40 MB para Haswell-EX.
• O soquete LGA 2011-v3 substitui o LGA 2011 pelo Haswell EP; o novo soquete tem o mesmo número de pinos, mas é codificado de forma diferente devido à incompatibilidade elétrica.
• O já lançado Xeon E3 v3 Haswells terá uma atualização na primavera de 2014, junto com um chipset PCH da série Intel C220 atualizado .
• TDP de até 160 W para Haswell-EP.
• Os modelos Haswell-EP com dez ou mais núcleos suportam o modo de operação cluster on die (COD), permitindo que múltiplas colunas de núcleos e fatias de cache de último nível (LLC) da CPU sejam logicamente divididas no que é apresentado como dois acessos de memória não uniformes (NUMA ) CPUs para o sistema operacional. Ao manter dados e instruções locais para a "partição" da CPU que os está processando, diminuindo, portanto, a latência de acesso LLC, o COD traz melhorias de desempenho para sistemas operacionais e aplicativos compatíveis com NUMA.

Haswell Refresh

Em meados de 2014, a Intel lançou uma atualização do Haswell, simplesmente intitulado Haswell Refresh . Quando comparadas com a linha de CPUs Haswell original, as CPUs Haswell Refresh oferecem um aumento modesto nas frequências de clock, geralmente de 100 MHz. As CPUs Haswell Refresh são suportadas pelos chipsets da Intel Série 9 (Z97 e H97, codinome Wildcat Point ), enquanto as placas-mãe com chipsets da Série 8 (codinome Lynx Point ) geralmente requerem uma atualização de BIOS para suportar CPUs Haswell Refresh.

As CPUs com o codinome Devil's Canyon , cobrindo os SKUs das séries i5 e i7 K , empregam um novo e aprimorado material de interface térmica (TIM) denominado material de interface térmica de polímero de próxima geração ( NGPTIM ). Este TIM aprimorado reduz as temperaturas operacionais do CPU e melhora o potencial de overclock, como algo que tinha sido problemático desde a introdução do Ivy Bridge. Outras mudanças para as CPUs Devil's Canyon incluem um aumento de TDP para 88 W, capacitores de desacoplamento adicionais para ajudar a suavizar as saídas do regulador de tensão totalmente integrado (FIVR) e suporte para o VT-d que antes era limitado a não-K- série SKUs. TSX foi outro recurso trazido dos SKUs não-série K, até agosto de 2014, quando uma atualização de microcódigo desabilitou o TSX devido a um bug que foi descoberto em sua implementação.

Suporte para Windows XP e Vista

Embora o Ivy Bridge seja o último processador Intel a oferecer suporte total a todas as versões do Windows XP, o Haswell inclui suporte de driver limitado para certas edições do XP, como POSReady2009. As pessoas modificaram o driver gráfico para essas versões para se adaptar ao Windows XP normal com vários graus de sucesso.

O suporte ao Windows Vista também foi eliminado com este processador. Pessoas que instalaram o Vista relataram vários problemas, como serviços que não são iniciados automaticamente. Esse mesmo bug afetou o Windows 7, mas foi corrigido pela Microsoft com uma atualização que não era retroativa para o Vista. O XP não é afetado por esse bug.

Lista de processadores Haswell

Processadores desktop

CPU Intel Haswell i7-4771, sobre sua embalagem original que contém um dissipador de calor refrigerado por ventilador OEM

• Todos os modelos suportam: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , F16C , Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), Intel 64 , XD bit (uma implementação de bit NX ), Intel VT-x , e Cache inteligente .
  • Core i3, i5 e i7 apoio AVX , AVX2 , BMI1 , BMI2 , FMA3 , e AES-NI .
  • Os Core i3 e i7, bem como os Core i5-4570T e i5-4570TE, suportam Hyper-Threading (HT) .
  • Core i5 e i7 suportam Turbo Boost 2.0.
  • Embora fosse inicialmente suportado em modelos selecionados, desde agosto de 2014 as variantes de desktop não suportam mais o TSX devido a um bug que foi descoberto em sua implementação; como solução alternativa, uma atualização de microcódigo desabilitou o recurso TSX.
  • SKUs abaixo de 45xx, bem como SKUs das séries R e K não são compatíveis com Trusted Execution Technology ou vPro .
  • Intel VT-d , que é o IOMMU da Intel, é compatível com todos os SKUs i5 e i7, exceto i5-4670K e i7-4770K. O suporte para VT-d requer que o chipset e a placa-mãe também suportem VT-d.
  • Os modelos i5-4690K e i7-4790K, codinome Devil's Canyon, têm uma graxa térmica interna melhor para ajudar a escapar do calor e um regulador de tensão interno aprimorado ("FIVR"), para ajudar a fornecer energia mais limpa em situações como overclock.
• Transistores: 1,4 bilhão
• Die tamanho: 177 milímetros ²
• Gráficos Intel HD e Iris nas seguintes variantes:
  • Os processadores para desktop da série R apresentam gráficos Intel Iris Pro 5200 (GT3e).
  • Todos os outros processadores de desktop i3, i5 e i7 conhecidos atualmente incluem gráficos Intel HD 4600 (GT2).
  • As exceções são os processadores 41xxx, que incluem gráficos HD 4400 (GT2).
  • Os processadores Celeron e Pentium contêm Intel HD Graphics (GT1).
• Pentium G3258, também conhecido como Pentium Anniversary Edition , tem um multiplicador desbloqueado. Seu lançamento marca 20 anos de "Pentium" como marca.

A tabela a seguir lista os processadores de desktop disponíveis.

^a Algumas dessas configurações podem ser desabilitadas pelo chipset. Por exemplo, os chipsets da série H desabilitam todas as configurações de pista PCIe 3.0, exceto 1 × 16.

^b Este recurso também requer um chipset que suporte VT-d, como o chipset Q87 ou o chipset X99.

^c Isso é chamado de Edição do 20º aniversário e tem um multiplicador desbloqueado.

Sufixos SKU para denotar:

• K - desbloqueado (multiplicador de CPU ajustável até 63x)
  • O Pentium G3258 CPU é desbloqueado apesar de não ter o sufixo K.
• S - estilo de vida com desempenho otimizado (baixo consumo de energia com 65 W TDP)
• T - estilo de vida otimizado para energia (energia ultrabaixa com 35–45 W TDP)
• R - Pacote BGA / GPU de alto desempenho (atualmente Iris Pro 5200 (GT3e))
• X - edição extrema (proporção de CPU ajustável sem limite de proporção)

Processadores de servidor

CPU Intel Xeon E3-1241 v3, em cima de sua embalagem original com um dissipador de calor refrigerado por ventilador OEM

CPU Intel Xeon E5-1650 v3; sua caixa de varejo não contém dissipador de calor OEM

• Todos os modelos são compatíveis com: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , AVX (Extensões de vetor avançadas), AVX2 , FMA3 , F16C , BMI (Instruções de manipulação de bits 1) + BMI2, Tecnologia Intel SpeedStep aprimorada ( EIST), Intel 64 , XD bit (uma implementação de NX bit ), TXT , Intel vPro , Intel VT-x , Intel VT-d , hyper-threading (exceto E3-1220 v3 e E3-1225 v3), Turbo Boost 2.0, AES-NI e Smart Cache.
• Os modelos Haswell-EX (E7-48xx / 88xx v3) são compatíveis com TSX , enquanto os modelos Haswell-E, Haswell-WS (E3-12xx v3) e Haswell-EP (E5-16xx / 26xx v3) foram desativados por meio de uma atualização de microcódigo em agosto de 2014, devido a um bug que foi descoberto na implementação do TSX.
• Transistores: 5,56 bilhões
• Tamanho da matriz: 661 mm ²

O primeiro dígito do número do modelo designa a maior configuração de vários soquetes suportada; portanto, os modelos E5-26xx v3 suportam configurações de até dois soquetes, enquanto os modelos E7-48xx v3 e E7-88xx v3 suportam configurações de até quatro e oito soquetes, respectivamente. Além disso, os modelos E5-16xx / 26xx v3 e E7-48xx / 88xx v3 não têm GPU integrada.

Listas de processadores de servidor lançados estão abaixo, divididos entre os modelos Haswell E3-12xx v3, E5-16xx / 26xx v3 e E7-48xx / 88xx v3.

Sufixos SKU para denotar:

• L - baixa potência

Processadores móveis

• Todos os modelos suportam: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , F16C, Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), Intel VT-x , Intel 64 , XD bit (uma implementação de bit NX ) e Cache inteligente.
  • Os Core i3, i5 e i7 são compatíveis com AVX , AVX2 , BMI1, BMI2, FMA3 e hyper-threading (HT) .
  • Os Core i3, i5 e i7, exceto o Core i3-4000M, são compatíveis com AES-NI .
  • Os Core i5 e i7, exceto o Core i5-4410E, i5-4402EC, i7-4700EC e i7-4702EC, oferecem suporte ao Turbo Boost 2.0.
• Platform Controller Hub (PCH) integrado ao pacote da CPU, reduzindo ligeiramente a quantidade de espaço usado nas placas-mãe.
• Transistores: 1,3 bilhão
• Tamanho da matriz: 181 mm ²

A tabela a seguir lista os processadores móveis disponíveis.

1. Quando um modo de operação mais frio ou mais silencioso é desejado, este modo especifica um TDP mais baixo e uma frequência garantida mais baixa em relação ao modo nominal.
2. Esta é a frequência nominal do processador e TDP.
3. Quando o resfriamento extra está disponível, este modo especifica um TDP mais alto e uma frequência garantida mais alta em relação ao modo nominal.

Sufixos SKU para denotar:

• M - processador móvel ( soquete G3 )
• Q - quad-core
• U - ultra-baixo consumo de energia (embalagem BGA1168)
• X - "extremo"
• Y - consumo de energia extremamente baixo (embalagem BGA1168)
• E / H - embalagem BGA1364

Veja também

• LGA 1150: chipsets Haswell originais
• Lista de chipsets Intel
• Lista de microarquiteturas de CPU Intel

Notas

Referências

links externos

• "Divulgação da arquitetura Intel Haswell: blog ao vivo" . AnandTech. 11 de setembro de 2012.
• "4ª Geração da Microarquitetura Core: Intel Haswell" . Laboratórios X-bit. 12 de setembro de 2012. Arquivado do original em 3 de janeiro de 2017 . Recuperado em 17 de setembro de 2012 .
• Compilado o preço da caixa do processador para desktop "Intel Core" Haswell " . TechPowerUp. 23 de abril de 2013.
• "Exemplos de XtremeSystems OC" . Charles Wirth. 1 ° de junho de 2013.
• "Análise da CPU Intel Core i7-4770K. Intel Haswell para desktops: ruína de nossas esperanças?" . Laboratórios X-bit. 1 ° de junho de 2013. Arquivado do original em 3 de janeiro de 2017 . Recuperado em 19 de junho de 2013 .
• "Visão geral do gerenciamento de energia para a plataforma Ultrabook de 3ª geração, Haswell" . Fóruns AnandTech. 15/10/2013. Arquivado do original em 05-12-2014 . Página visitada em 2013-10-15 .