Haswell (microarquitectura)

Microarquitectura del procesador Intel

Haswell es el nombre en clave de una microarquitectura de procesador desarrollada por Intel como el sucesor del "núcleo de cuarta generación" del Ivy Bridge (que es una reducción / tick de la microarquitectura Sandy Bridge ). ^[1] Intel anunció oficialmente CPU basadas en esta microarquitectura el 4 de junio de 2013, en Computex Taipei 2013, ^[2] mientras que se demostró un chip Haswell funcional en el Foro de desarrolladores Intel de 2011 . ^[3] Con Haswell, que utiliza un proceso de 22 nm , ^[4] Intel también introdujo procesadores de bajo consumo diseñados para ultrabooks convertibles o "híbridos" , designados por el sufijo "U".

Las CPU Haswell se utilizan junto con los conjuntos de chips Intel serie 8 , los conjuntos de chips Intel serie 9 y los conjuntos de chips Intel serie C220 .

En 2022 todavía se vendía al menos un procesador basado en Haswell :  el Pentium G3420. ^{[5] [6]} Windows 7 a Windows 10 se lanzaron para la microarquitectura Haswell.

Diseño

La arquitectura Haswell está diseñada específicamente ^[7] para optimizar los ahorros de energía y los beneficios de rendimiento del cambio a transistores FinFET (no planos, "3D") en el nodo de proceso mejorado de 22 nm. ^[8]

Haswell se ha lanzado en tres formas principales: ^[9]

• Versión de escritorio ( zócalo LGA 1150 y zócalo LGA 2011-v3 ): Haswell-DT
• Versión móvil/portátil ( zócalo PGA ): Haswell-MB
• Versión BGA :
  • Clases TDP de 47 W y 57 W : Haswell-H (para sistemas "todo en uno", placas base con factor de forma Mini-ITX y otros formatos de tamaño reducido)
  • Clases TDP ( MCP ) de 13,5 W y 15 W: Haswell-ULT (para la plataforma UltraBook de Intel)
  • Clase TDP (SoC) de 10 W: Haswell-ULX ​​(para tabletas y ciertas implementaciones de clase UltraBook)

Notas

• ULT = TDP ultrabajo ; ULX = TDP extremo ultrabajo
• Solo ciertas variantes de cuatro núcleos y unidades de mantenimiento de existencias (SKU) de la serie BGA R reciben gráficos integrados GT3e ( Intel Iris Pro 5200). Todos los demás modelos tienen gráficos integrados GT3 ( Intel HD 5000 o Intel Iris 5100), GT2 (Intel HD 4200, 4400, 4600, P4600 o P4700) o GT1 (Intel HD Graphics). ^[10] Consulte también Intel HD e Iris Graphics para obtener más detalles.
• Debido a los bajos requisitos de energía de las plataformas de tabletas y UltraBook, Haswell-ULT y Haswell-ULX ​​solo están disponibles en configuraciones de doble núcleo. Todas las demás versiones vienen como variantes de dos o cuatro núcleos.

Actuación

Comparado con Ivy Bridge :

• Procesamiento de vectores aproximadamente un 8 % más rápido ^[11]
• Hasta un 5 % más de rendimiento con un solo subproceso
• Un 6 % más de rendimiento multiproceso
• Las variantes de escritorio de Haswell consumen entre un 8% y un 23% más de energía bajo carga que Ivy Bridge. ^{[11] [12] [13]}
• Un aumento del 6 % en el rendimiento de la CPU secuencial (ocho puertos de ejecución por núcleo frente a seis) ^[11]
• Aumento de rendimiento de hasta un 20 % con respecto a la GPU HD4000 integrada (Haswell HD4600 frente al Intel HD4000 integrado de Ivy Bridge ) ^[11]
• La mejora total del rendimiento en promedio es de aproximadamente el 3% ^[11]
• Alrededor de 15 °C más que Ivy Bridge, mientras que se pueden alcanzar frecuencias de reloj de más de 4,6 GHz ^{[14] [15] [16] [17] [18] [19]}

Tecnología

Funciones trasladadas de Ivy Bridge

• Proceso de fabricación de 22 nm ^[4]
• Transistores FinFET 3D Tri-Gate ^[20]
• Caché de microoperaciones (Uop Cache) capaz de almacenar 1,5 K de microoperaciones (aproximadamente 6 KB de tamaño) ^[21]
• Canal de instrucciones de 14 a 19 etapas , dependiendo del acierto o error de la memoria caché de la microoperación (un enfoque utilizado en la microarquitectura Sandy Bridge incluso anterior) ^[21]
• Mejorar la ventana OoO de 168 a 192 ^[22]
• Asignación de cola de 28/hilos a 56
• Las variantes principales son de hasta cuatro núcleos. ^[23]
• Soporte nativo para memoria DDR3/DDR3L de doble canal , ^[24] con hasta 32 GB de RAM en variantes LGA 1150
• Caché L1 de 64 KB (32 KB de instrucción + 32 KB de datos) y caché L2 de 256 KB por núcleo ^[25]
• Un total de 16 carriles PCI Express  3.0 en variantes LGA 1150 ^[26]

Nuevas características

Haswell presentó un regulador de voltaje totalmente integrado .

UPC

• Núcleo más amplio: ^[27] cuarta unidad aritmética lógica (ALU), tercera unidad de generación de direcciones (AGU), ^{[28] [29] [30]} segunda unidad de ejecución de rama (BEU), buffers más profundos, mayor ancho de banda de caché, front-end mejorado y controlador de memoria , mayor ancho de banda de carga/almacenamiento.
• Nuevas instrucciones ^[31] (HNI, incluye soporte Advanced Vector Extensions 2 (AVX2), recopilación , BMI1, BMI2, ABM y FMA3 ). ^[32]
• La cola de decodificación de instrucciones, que contiene instrucciones después de haberlas decodificado, ya no está dividida estáticamente entre los dos subprocesos que cada núcleo puede atender. ^[21]
• Extensiones de sincronización transaccional Intel (TSX) para la variante Haswell-EX. En agosto de 2014, Intel anunció que existe un error en la implementación de TSX en las versiones actuales de Haswell, Haswell-E, Haswell-EP y las primeras CPU Broadwell, lo que resultó en la desactivación de la función TSX en las CPU afectadas mediante una actualización de microcódigo . ^{[33] [34] [35] [36]}
• Regulador de voltaje totalmente integrado (FIVR), moviendo así algunos de los componentes de la placa base a la CPU. ^{[37] [38] [39]}
• Nuevo sistema avanzado de ahorro de energía; Debido a los nuevos estados de suspensión de bajo consumo C6 y C7 de Haswell, no todas las unidades de fuente de alimentación (PSU) son adecuadas para computadoras con CPU Haswell. ^{[40] [41]}
• Procesadores móviles con potencia de diseño térmico (TDP) de 37, 47 y 57 W. ^[23]
• Procesadores de escritorio TDP de 35, 45, 65, 84, 88, 95 y 130-140 W (gama alta, Haswell-E). ^[23]
• Procesadores TDP de 15 W o 11,5 W para la plataforma Ultrabook (paquete multichip como Westmere ) ^[42] que reducen el calor, lo que resulta en Ultrabooks más delgados y livianos, pero el nivel de rendimiento es ligeramente inferior al de la versión de 17 W. ^[43]

GPU

• Soporte de gráficos de hardware para Direct3D 11.1 y OpenGL 4.3. ^{[46] [47] [48]} El controlador Intel 10.18.14.5180 es la última versión planificada del controlador en Windows 7/8.1. ^[49]
• Cuatro versiones de la GPU integrada: GT1, GT2, GT3 y GT3e, donde la versión GT3 tiene 40 unidades de ejecución (EU). El predecesor de Haswell, Ivy Bridge, tiene un máximo de 16 UE. La versión GT3e con 40 EU y 128 MB en el paquete de DRAM integrada ( eDRAM ), llamada Crystalwell , está disponible solo en SKU H móviles y SKU R de escritorio ( solo BGA ). Efectivamente, esta eDRAM es una caché de nivel 4; se comparte dinámicamente entre la GPU integrada y la CPU, y sirve como caché de víctima para el caché de nivel 3 de la CPU. ^{[50] [51] [52] [53] [54]}

E/S

• Nuevos sockets y chipsets:
  • LGA 1150 para computadoras de escritorio y rPGA947 y BGA1364 para el mercado móvil. ^[55]
  • Conjuntos de chips Z97 (rendimiento) y H97 (convencional) para Haswell Refresh y Broadwell , en el segundo trimestre de 2014. ^[56]
  • LGA 2011-v3 con chipset X99 para la plataforma de escritorio de clase entusiasta Haswell-E . ^[57]
• DDR4 para segmentos empresariales/servidores ^[58] y para la plataforma de escritorio de clase entusiasta Haswell-E ^[59]
• Reloj base variable (BClk) ^[60] como LGA 2011 . ^[61]
• Soporte opcional para la tecnología Thunderbolt y Thunderbolt 2.0 ^{[62] [63]}
• Reducción del Platform Controller Hub (PCH), de 65 nm a 32 nm . ^[64]

Características de los procesadores de servidor

• Variante Haswell-EP , lanzada en septiembre de 2014, con hasta 18 núcleos y comercializada como las series Xeon E5-1600 v3 y Xeon E5-2600 v3. ^{[sesenta y cinco]}
• Variante Haswell-EX, lanzada en mayo de 2015, con 18 núcleos y TSX en funcionamiento. ^{[35] [66] [67]}
• Un nuevo diseño de caché .
• Hasta 35 MB de caché unificada total ( caché de último nivel , LLC) para Haswell-EP ^[68] y hasta 40 MB para Haswell-EX.
• El zócalo LGA 2011-v3 reemplaza al LGA 2011 para Haswell EP; El nuevo enchufe tiene la misma cantidad de clavijas, pero tiene una clave diferente debido a una incompatibilidad eléctrica. ^{[69] [70] [71]}
• El Xeon E3 v3 Haswells ya lanzado se actualizará en la primavera de 2014, ^[72] junto con un chipset PCH de la serie Intel C220 actualizado. ^[73]
• TDP hasta 160 W para Haswell-EP. ^[74]
• Los modelos Haswell-EP con diez y más núcleos admiten el modo de operación cluster on die (COD), ^[75] permitiendo que las múltiples columnas de núcleos y los segmentos de caché de último nivel (LLC) de la CPU se dividan lógicamente en lo que se presenta como dos memorias no uniformes. acceder a las CPU (NUMA) al sistema operativo. Al mantener los datos y las instrucciones locales en la "partición" de la CPU que los procesa y, por lo tanto, disminuir la latencia de acceso LLC, COD aporta mejoras de rendimiento a los sistemas operativos y aplicaciones compatibles con NUMA. ^[76]

Actualización de Haswell

A mediados de 2014, Intel lanzó una actualización de Haswell, titulada simplemente Haswell Refresh . En comparación con la línea de CPU Haswell original, las CPU Haswell Refresh ofrecen un modesto aumento en las frecuencias de reloj, generalmente de 100 MHz. ^[77] Las CPU Haswell Refresh son compatibles con los conjuntos de chips de la serie 9 de Intel (Z97 y H97, con nombre en código Wildcat Point ), mientras que las placas base con conjuntos de chips de la serie 8 (con nombre en código Lynx Point ) generalmente requieren una actualización del BIOS para admitir las CPU Haswell Refresh. ^[78]

Las CPU con nombre en código Devil's Canyon , que cubren las SKU de las series i5 e i7 K , emplean un material de interfaz térmica (TIM) nuevo y mejorado llamado material de interfaz térmica de polímero de próxima generación ( NGPTIM ). Este TIM mejorado reduce las temperaturas de funcionamiento de la CPU y mejora el potencial de overclocking, algo que había sido problemático desde la introducción de Ivy Bridge. ^[79] Otros cambios para las CPU de Devil's Canyon incluyen un aumento de TDP a 88 W, condensadores de desacoplamiento adicionales para ayudar a suavizar las salidas del regulador de voltaje totalmente integrado (FIVR) y soporte para el VT-d que anteriormente estaba limitado a no -SKU de la serie K. ^[80] TSX fue otra característica incorporada de los SKU que no pertenecen a la serie K, hasta agosto de 2014, cuando una actualización de microcódigo deshabilitó TSX debido a un error descubierto en su implementación. ^{[35] [36]}

Soporte para Windows XP y Vista

Si bien Ivy Bridge es el último procesador Intel que es totalmente compatible con todas las versiones de Windows XP, Haswell incluye compatibilidad limitada con controladores para ciertas ediciones de XP, como POSReady2009. La gente ha modificado el controlador de gráficos de estas versiones para adaptarlo al Windows XP normal con distintos grados de éxito.

La compatibilidad con Windows Vista también se elimina con este procesador. Las personas que han instalado la versión x64 de Vista han informado de varios problemas, como que los servicios no se inician automáticamente. La actualización KB4493471 (oficialmente destinada sólo a Windows Server 2008 , pero puede instalarse en Vista) contiene un controlador HAL que supuestamente soluciona estos problemas; sin embargo, tras varias pruebas se confirmó que no soluciona ninguno de los problemas. Windows XP y versiones anteriores, y todas las versiones y ediciones x86 de Vista, no se ven afectadas por este error. ^{[ cita necesaria ]}

Lista de procesadores Haswell

Procesadores de escritorio

CPU Intel Haswell i7-4771, colocada encima de su embalaje original que contiene un disipador de calor OEM refrigerado por ventilador

• Todos los modelos admiten: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , F16C , tecnología Intel SpeedStep mejorada (EIST), Intel 64 , XD bit (una implementación de NX bit ), Intel VT-x y Caché inteligente .
  • Core i3 , i5 e i7 admiten AVX , AVX2 , BMI1 , BMI2 , FMA3 y AES-NI . ^[81]
  • Core i3 e i7, así como Core i5-4570T e i5-4570TE, admiten Hyper-Threading (HT) . ^[81]
  • Core i5 e i7 son compatibles con Turbo Boost 2.0. ^[81]
  • Aunque inicialmente fue compatible con modelos seleccionados, desde agosto de 2014 las variantes de escritorio ya no son compatibles con TSX debido a un error descubierto en su implementación; Como solución alternativa, una actualización de microcódigo deshabilitó la función TSX. ^{[33] [35] [36] [81]}
  • Los SKU inferiores a 45xx, así como los SKU de las series R y K, no son compatibles con Trusted Execution Technology ni vPro . ^[81]
  • Intel VT-d , que es IOMMU de Intel, es compatible con todos los modelos i5 e i7, excepto i5-4670K e i7-4770K. ^{[81] [82] [83]} La compatibilidad con VT-d requiere que el chipset y la placa base también admitan VT-d.
  • Los modelos i5-4690K e i7-4790K, con nombre en código Devil's Canyon, tienen una mejor grasa térmica interna para ayudar a escapar el calor y un regulador de voltaje interno mejorado ("FIVR"), para ayudar a brindar energía más limpia en situaciones como el overclocking.
• Transistores: 1.400 millones ^{[84] [85]}
• Tamaño del troquel : 177 mm ^{2 [84]}
• Gráficos Intel HD e Iris en las siguientes variantes:
  • Los procesadores de escritorio de la serie R cuentan con gráficos Intel Iris Pro 5200 (GT3e). ^[86]
  • Los procesadores i3-41xxx incluyen gráficos HD 4400 (GT2).
  • Todos los demás procesadores de escritorio i3, i5 e i7 incluyen gráficos Intel HD 4600 (GT2). ^[87]
  • Los procesadores Celeron y Pentium contienen Intel HD Graphics (GT1).
• Pentium G3258, también conocido como Pentium Anniversary Edition , tiene un multiplicador desbloqueado. Su lanzamiento marca los 20 años de "Pentium" como marca. ^[88]

La siguiente tabla enumera los procesadores de escritorio disponibles.

^a Algunas de estas configuraciones podrían ser deshabilitadas por el chipset. Por ejemplo, los conjuntos de chips de la serie H desactivan todas las configuraciones de carriles PCIe 3.0 excepto 1×16.

^b Esta característica también requiere un chipset que admita VT-d como el chipset Q87 o el chipset X99.

^c Esto se llama Edición del 20 aniversario y tiene un multiplicador desbloqueado.

Sufijos de SKU para indicar:

• K – desbloqueado (multiplicador de CPU ajustable hasta 63x)
  • La CPU Pentium G3258 está desbloqueada a pesar de no tener el sufijo K.
• S: estilo de vida con rendimiento optimizado (baja potencia con TDP de 65 W)
• T: estilo de vida con energía optimizada (potencia ultrabaja con TDP de 35 a 45 W)
• R – Embalaje BGA / GPU de alto rendimiento (actualmente Iris Pro 5200 (GT3e))
• X – edición extrema (proporción de CPU ajustable sin límite de proporción)

Procesadores de servidor

• Todos los modelos admiten: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , AVX (Extensiones vectoriales avanzadas), AVX2 , FMA3 , F16C , BMI (Instrucciones de manipulación de bits 1)+BMI2, tecnología Intel SpeedStep mejorada ( EIST), Intel 64 , XD bit (una implementación de NX bit ), TXT , Intel vPro , Intel VT-x , Intel VT-d , hyper-threading (excepto E3-1220 v3 y E3-1225 v3), Turbo Boost 2.0, AES-NI y caché inteligente.
• Los modelos Haswell-EX (E7-48xx/88xx v3) son compatibles con TSX , mientras que para los modelos Haswell-E, Haswell-WS (E3-12xx v3) y Haswell-EP (E5-16xx/26xx v3) se deshabilitó mediante una actualización de microcódigo. en agosto de 2014, debido a un error descubierto en la implementación de TSX. ^{[35] [36]}
• Transistores: 5,56 mil millones ^[93]
• Tamaño del troquel: 661 mm ^{2 [93]}

El primer dígito del número de modelo designa la configuración de múltiples enchufes admitida más grande; por lo tanto, los modelos E5-26xx v3 admiten configuraciones de hasta dos enchufes, mientras que los modelos E7-48xx v3 y E7-88xx v3 admiten configuraciones de hasta cuatro y ocho enchufes, respectivamente. Además, los modelos E5-16xx/26xx v3 y E7-48xx/88xx v3 no tienen GPU integrada.

A continuación se muestran listas de procesadores de servidor lanzados, divididas entre los modelos Haswell E3-12xx v3, E5-16xx/26xx v3 y E7-48xx/88xx v3.

Sufijos de SKU para indicar:

• L – baja potencia

Procesadores móviles

• Todos los modelos admiten: MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 , SSE4.1 , SSE4.2 , F16C, tecnología Intel SpeedStep mejorada (EIST), Intel VT-x , Intel 64 , XD bit (una implementación de NX bit ) y Caché inteligente.
  • Core i3, i5 e i7 admiten AVX , AVX2 , BMI1, BMI2, FMA3 e hyper-threading (HT) .
  • Core i3, i5 e i7, excepto Core i3-4000M, admiten AES-NI . ^[98]
  • Core i5 e i7, excepto Core i5-4410E, i5-4402EC, i7-4700EC e i7-4702EC, admiten Turbo Boost 2.0.
• Platform Controller Hub (PCH) integrado en el paquete de la CPU, lo que reduce ligeramente la cantidad de espacio utilizado en las placas base. ^[99]
• Transistores: 1.300 millones ^[100]
• Tamaño del troquel: 181 mm ^{2 [100]}

La siguiente tabla enumera los procesadores móviles disponibles.

1. Cuando se desea un modo de funcionamiento más frío o silencioso, este modo especifica un TDP más bajo y una frecuencia garantizada más baja en comparación con el modo nominal. ^{[101] : 71–72}
2. Esta es la frecuencia nominal y el TDP del procesador. ^{[101] : 71–72}
3. Cuando hay refrigeración adicional disponible, este modo especifica un TDP más alto y una frecuencia garantizada más alta en comparación con el modo nominal. ^{[101] : 71–72}

Sufijos de SKU para indicar:

• M – procesador móvil ( Socket G3 )
• Q – cuatro núcleos
• U – potencia ultrabaja (embalaje BGA1168)
• X – "extremo"
• Y – potencia extremadamente baja (embalaje BGA1168)
• E/H – Embalaje BGA1364

Ver también

• LGA 1150: conjuntos de chips Haswell originales
• Lista de conjuntos de chips Intel
• Lista de microarquitecturas de CPU Intel

Notas

1. Implementado como eDRAM y que sirve principalmente para aumentar el rendimiento de la GPU integrada , mientras se comparte con la CPU.
2. La velocidad máxima de QPI depende del modelo de CPU.
3. Los detalles no confirmados pueden diferir de los modelos circundantes.

Referencias

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enlaces externos

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