Mikroprosesor Keluarga Intel Core i7 (Bag 2)

Mikroprosesor Keluarga Intel Core i7 (Bag 2)

Selengkapnya , berikut ini disajikan sebagian fitur yang merupakan fitur baru yang diimplementasikan pada generasi awal mikroprosesor Intel Core i7.
A. Penggunaan soket B atau soket LGA 1366 (Land Grid Array 1366)
Tipe soket ini merupakan tipe soket baru yang belum ada dan belum pernah digunakan pada prosesor-prosesor sebelumnya. Soket LGA 1366 tidak kompatibel dengan prosesor-prosesor Intel Core2 atau prosesor versi yang lebih lama.
Soket LGA 1366 merupakan generasi penerus dari soket-soket pendahulunya yaitu soket LGA 775 (soket T) di kelas prosesor desktop, dan soket LGA 771 (soket J) di kelas server. Tipe soket ini tepatnya adalah (FC-LGA Flip-chip Lan Grid Array). Soket tersebut tidak memiliki lubang-lubang, tetapi memiliki 1366 pin yang kontak langsung dengan permukaan bawah mikroprosesor. Ukuran pin pada soket LGA 1366 lebih kecil dibandingkan ukuran pin soket LGA 775. Mikroprosesor Intel Core i7 yang dirilis pada bulan November 2008 adalah mikroprosesor pertama yang didesain menggunakan soket LGA 1366. Sebenarnya, yang menggunakan soket LGA 1366 tidak hanya Intel Core i7 saja, mikroprosesor Intel Xeon seri 5500 (prosesor server) juga menggunakan soket ini.
Intel mendesain soket LGA 1366 dengan struktur yang lebih kuat dibandingkan soket-soket sebelumnya. Di permukaan bawah motherboard yang letaknya tepat di bawah soket, dilengkapi plat metal yang terhubung dan mengikat kuat soket yang ada di permukaan atas motherboard. Dengan demikian, motherboard maupun soket tidak akan mudah rusak akibat beban dan getaran kuat dari pendingin atau kipas prosesor. Soket ini juga dirancang sedemikian rupa sehingga mekanisme pemasangan mikroprosesor ke soketnya dapat dilakukan lebih mudah. Soket LGA 1366 berukuran 60 mm x 82 mm.
Batas beban mekanik maksimum yang dapat ditoleransi oleh soket LGA 1366 disajikan pada tabel berikut.

Jika beban mekanik yang melebihi batas maksimum, dapat merusak prosesor, prosesor mati atau tidak dapat digunakan lagi. Beban yang melebih batas tersebut dapat terjadi pada saat pemasangan heatsink, kondisi pengepakan, ataupun pada saat digunakan. Oleh karena itu sebaiknya hindari penggunaan heatsink yang memiliki beban di luar standar normalnya, dan saat pemasang heatsink harus dilakukan dengan hati-hati.

B.Penerapan teknologi Integrated Memory Controller (IMC)
Intel mulai mengaplikasikan integrated memory controller (on-die) pada prosesor. Dengan demikian, memori terkoneksi langsung ke prosesor. Hal ini dapat mempersingkat waktu yang diperlukan untuk transmisi data/informasi dari memori ke prosesor atau sebaliknya. Pada prosesor pendahulunya (Intel Core2 atau versi sebelumnya), memori tidak terkoneksi langsung ke prosesor karena memory controller tidak diintegrasikan pada prosesor, tetapi diintegrasikan pada chipset (northbridge atau MCH, misalnya chipset X38, X48, P45 dan sebagainya), sehingga arus data/informasi harus melalui chipset dahulu sebelum ke prosesor, sehingga diperlukan waktu yang lebih lama untuk transmisi data dari memori ke prosesor atau sebaliknya.
Perlu diketahui bahwa jika memory controller berada pada chipset, maka kemampuan tranmisi data/informasi dari memori ke prosesor sangat bergantung kepada kemampuan chipset. Sebaliknya, bila memory controller diintegrasikan pada prosesor (seperti pada mikroprosesor Intel Core i7), maka secara teoritis kerja chipset menjadi lebih ringan dan tranmisi data dari memori ke prosesor akan berlangsung lebih cepat karena tidak perlu lagi melalui chipset northbridge.

Komponen memory controller yang terintegrasi dalam prosesor ini disebut dengan istilah ‘bagian uncore’ yang bekerja dengan kecepatan yang berbeda dengan bagian core-nya. Frekuensi (kecepatan clock) pada bagian uncore ini disebut dengan istilah uncore clock. Sedangkan kecepatan clock dari bagian core-nya sendiri disebut core clock.
Perubahan besar yang mencolok pada mikroprosesor berbasis mikroarsitektur Nehalem ini dibandingkan generasi mikroprosesor sebelumnya memang terletak pada integrated memory controller (IMC) tadi. Dengan mengaplikasikan arsitektur seperti ini, dapat memperkecil resiko terjadinya ‘bottleneck’ atau kemacetan komunikasi antara prosesor dengan QPI. Sebenarnya, arsitektur semacam ini bukanlah hal yang baru. Intel bukanlah perusahaan pertama yang menerapkan teknologi tadi, karena setahun sebelumnya (tahun 2007) AMD telah mendahului menerapkan arsitektur tersebut pada mikroprosesor produksinya, yaitu AMD Athlon dan Phenom.
Dukungan prosesor Intel Core i7 terhadap penggunaan memori, antara lain:

• Prosesor Intel Core i7 hanya mendukung penggunaan memori DDR3 dan tidak mendukung penggunaan memori tipe ECC

• Menyediakan fitur three channel memory (3 channel DDR3 1066/1333 MHz memory). Setiap channel dapat mendukung satu atau dua DIMM DDR3. Motherboard-motherboard untuk prosesor Intel Core i7 umumnya memiliki tiga slot DIMM, empat (3+1) slot DIMM, atau enam slot DIMM. Pada sebagian motherboard, bandwidth channel dapat diatur melalui menu yang tersedia pada BIOS dengan cara memilih atau mengatur (setting) besarnya nilai multiplier memori. Sebenarnya, penerapan teknologi memori triple channel pada mikroprosesor Intel Core i7 masih belum memberikan efek yang signikan pada peningkatan kinerja atau performa komputer.

Walaupun mikroprosesor Intel Core i7 tidak mendukung penggunaan memori tipe ECC, kenyataannya beberapa motherboard kelas atas (high end) tetap memberikan dukungan terhadap penggunaan memori tipe ECC. Namun, hal ini tidaklah menjadi masalah karena dukungan terhadap memori ECC tersebut hanya dapat aktif berfungsi bila prosesornya dilengkapi fitur dukungan terhadap memori tipe ECC.
C. Teknologi Intel QuickPath Interconnect
Pada komputer tradisional, komunikasi antara prosesor dengan memori dilakukan melalui Front Side Bus (FSB) eksternal yang bekerja secara bi-directional. Seluruh tranmisi atau transfer data dan instruksi dilakukan melalui bus ini. FSB tersebut menjadi titik koneksi pusat yang menghubungkan prosesor dengan chipset yang mengandung memory controller hub, dan bus-bus lain seperti misalnya PCI, AGP atau lainnya Pada komputer tradisional, peristiwa bottleneck tak jarang terjadi. Peristiwa ini seringkali disebabkan karena prosesor atau salah satu core dari prosesor, tidak cepat memperoleh data dalam jumlah yang mencukupi. Yang dimaksud dalam kasus ini tentulah data atau instruksi yang berasal dari memori. Dengan demikian, peran memori menjadi sangat penting, secara teoritis dapat dikatakan bahwa semakin cepat prosesor mendapatkan transfer data dan instruksi dari memori, semakin bagus performa komputer.
Intel, tampaknya menyadari hal ini dan mengetahui cara menciptakan prosesor yang lebih bertenaga dan mampu memberikan performa tinggi, perlu ada jaminan bahwa aliran data antar komponen yang berbeda harus berlangsung lebih lancar dan cepat. Untuk mendapatkan prosesor semacam ini, Intel mulai meng-upgrade arsitektur prosesornya, hingga akhirnya lahirlah teknologi QuickPath Interconnect.
Pada arsitektur QuickPath, memory controller tidak lagi terdapat di dalam chipset, tetapi menyatu (integrated) di dalam mikroprosesor. Setiap prosesor memiliki memory controller. Setiap core dapat langsung mengambil data dari memory controller. Arsitektur ini menyediakan sistem koneksi berkecepatan tinggi (high speed connection) antar seluruh komponen. Itulah sebabnya teknologi ini disebut QuickPath Interconnect (kurang lebih bermakna interkoneksi dengan megunakan jalur berkecepatan tinggi).
Keberadaan memory controller yang menyatu di dalam prosesor dan koneksi berkecepatan tinggi inilah yang menjadi perbedaan utama antara arsitektur QuickPath dengan arsitektur prosesor pendahulunya. Dengan alasan itu pula yang mengakibatkan prosesor yang menggunakan arsitektur QuickPath tidak kompatibel dipasangkan pada motherboard tipe lama. Prosesor ini hanya dapat dipasangkan pada motherboard yang mendukung teknologi QuickPath Interconnect.
Mikroprosesor Intel Core i7 tidak menggunakan Front Side Bus lagi, sebagai gantinya menggunakan interface Intel QuickPath Interconnect. Oleh karena itu, motherboard yang digunakan untuk pasangan mikroprosesor Intel Core i7 haruslah motherboard yang menggunakan chipset yang memiliki dukungan fitur QuickPath Interconnect. Hal inilah yang juga menjadi salah satu sebab yang mengakibatkan mikroprosesor Intel Core i7 tidak kompatibel dengan motherboard lama yang biasa digunakan untuk mikroprosesor Intel Core2. Faktor lain penyebab ketidakkompatibelan ini adalah tipe soket yang digunakan. Desain soket untuk mikroprosesor Intel Core2 berbeda dengan desain soket untuk mikroprosesor Intel Core i7.
Jika Front Side Bus (FSB) adalah jalur tranmisi data antara prosesor, chipset, kemudian diteruskan ke memori, maka QuickPath Interconnet adalah jalur data antara prosesor dengan IO Hub (Input-Output Hub). IO Hub ini bertugas sebagai jalur input dan output data dari seluruh sistem. Dengan kata lain dapat dijelaskan bahwa Intel QuickPath Interconnect adalah teknologi interkoneksi antara prosesor dengan IO Hub. Contoh sederhananya adalah interkoneksi antara Intel Core i7 dengan chipset X58 yang terpasang pada motherboard berkonfigurasi single prosesor. Contoh lain yang lebih komplek (pada motherboard berkonfigurasi multiprosesor), QuickPath Interconnect akan menghubungkan komponen-komponen misalnya beberapa prosesor, beberapa IO Hub, atau routing Hub, serta mengijinkan komponen-komponen tersebut saling mengakses satu dengan lainnya via jaringan kerja (network) dalam sebuah motherboard. Teknologi tersebut mulai diaplikasikan pada mikroprosesor berarsitektur Nehalem. Seperti telah disinggung sebelumnya bahwa Intel tidak menggunakan lagi teknologi Front Side Bus seperti yang diterapkan pada mikroprosesor Intel Core 2 atau generasi mikroprosesor sebelumnya. Sebagai penggantinya digunakan teknologi QuickPath Interconnect (QPI). Teknologi ini dikembangkan oleh Intel untuk bersaing dengan teknologi HyperTransport. Prosesor pertama yang menggunakan teknologi ini adalah keluarga mikroprosesor Intel Core i7 yang terdiri dari Intel Core i7 Bloomfield dan Intel Core i7 Extreme Edition Bloomfield XE yang dirilis pada bulan November 2008. Sebelum nama ‘Intel QuickPath Interconnect’ diumumkan, Intel menyebutnya dengan nama ‘Common System Interface’ atau ‘CSI.’
Kecepatan transmisi data QuickPath Interconnect berkisar antara 4800 MT/s (Mega Transfer per second – Juta Transfer per detik) sampai 6400 MT/s, jauh lebih tinggi dibandingkan teknologi Front Side Bus yang memiliki kecepatan tranmisi maksimum 1600 MT/s. Perbedaan kecepatan tersebut dikarenakan kecepatan memory controller yang terintegrasi pada prosesor (berbasis mikroarsitektur Nehalem) lebih efektif dibandingkan memory controller yang terintegrasi pada nortbridge (berbasis mikroarsitektur Intel Core atau sebelumnya).
Kecepatan tranmisi data yang ditampilkan oleh teknologi QuickPath Interconnect ini juga lebih tinggi dibandingkan teknologi HyperTransport yang biasa dipakai pada mikroprosesor AMD. Kecepatan HyperTransport yang menggunakan teknologi DDR, maksimum 2600 MHz yang setara dengan 5200 MT/s.
Hingga kini (Maret 2009), mikroprosesor Intel Core i7 diketahui tidak didesain untuk motherboard yang memiliki konfigurasi multiprosesor, karena mikroprosesor ini hanya memiliki satu interface QuickPath.
D. Penggunaan tiga level cache memory (L1 Cache, L2 Cache dan L3 Cache)
Kapasitas cache memory yang diaplikasikan pada mikroprosesor Intel Core i7 berbeda dengan mikroprosesor Intel generasi sebelumnya. Mikroprosesor Intel Core i7 mempunyai 3 level cache memory. Berikut ini kapasitas masing-masing level cache memory:

• L1 Cache sebesar 64 KB per core yang terdiri dari 32 KB untuk cache instruksi dan 32 KB untuk cache data.

• Kapasitas L2 Cache sebesar 256 KB per core (gabungan untuk cache instruksi dan data).

• Serta L3 Cache (Intel Smart Cache) sebesar 8 MB (gabungan untuk cache instruksi dan data) yang dapat digunakan bersama untuk semua core (berlaku ‘share’ untuk semua core).

Dibandingkan dengan mikroprosesor pendahulunya, misalnya Core 2 Quad Yorkfield, terdapat perbedaan yang mencolok pada L2 cache-nya. Core 2 Quad Yorkfield memiliki L2 cache hingga 12 MB yang berlaku ‘share’ (bisa dipakai bersama untuk semua core). Sedangkan Intel Core i7 memiliki L2 cache sebesar 256 KB untuk setiap core yang hanya dapat dipakai sendiri oleh core yang bersangkutan. Untuk menutupi kecilnya L2 cache ini Intel menambahkan L3 cache sebesar 8 MB yang berlaku ‘share.’ Kondisi ini mirip dengan prosesor server AMD Opteron Barcelona.
E. Komponen prosesor dikemas dalam satu kemasan (single die device)
Bagian-bagian mikroprosesor yang terdiri dari keempat core prosesor, memory controller, dan seluruh cache dikemas dalam satu kemasan (single-die device). Bagian-bagian prosesor tadi tidak dikemas terpisah satu dengan lainnya, tetapi dikemas menyatu dalam satu kemasan (satu die) di dalam mikroprosesor.
F. Teknologi Hyper-Threading
Setiap core dilengkapi fitur teknologi Hyper-threading. Dengan adanya teknologi ini setiap core-nya dapat memproses dua thread instruksi sekaligus dalam waktu yang bersamaan secara simultan. Mikroprosesor Intel Core i7 merupakan prosesor quad core, dengan demikian sebuah prosesor Intel Core i7 memiliki 8 thread yang mampu bekerja secara simultan. Keadaan ini dapat meningkatkan kinerja aplikasi dan multitasking. Dengan demikian, jika mikroprosesor ini diperiksa menggunakan OS (Operating System, misalnya Windows Vista), akan memberikan informasi bahwa mikroprosesor ini memiliki 8 core logic atau 8 CPU walaupun sebenarnya secara fisik hanya memiliki 4 core. Tambahan 4 core tadi diperoleh akibat dari penerapan teknologi Hyper-threading.
Sebenarnya, teknologi Hyper-Threading bukanlah teknologi baru. Teknologi ini pernah diaplikasikan pada mikroprosesor yang berbasis mikroarsitektur NetBurst, yaitu mikroprosesor single core Intel Pentium 4 (Intel Pentium 4 HT dan Intel Pentium 4 Extreme Edition) dan mikroprosesor dual core Intel Pentium Extreme Edition. Namun, teknologi Hyper-threading ini tidak digunakan lagi pada mikroprosesor generasi selanjutnya, yaitu pada mikroprosesor berbasis mikroarsitektur Intel Core, dan baru diterapkan kembali pada mikroprosesor Intel Core i7 yang berbasis pada mikroarsitektur Nehalem. Teknologi Hyper-Threading dikenal pula dengan nama simultaneous Multi Threading (SMT).
G. Teknologi proses produksi 45 nm
Mikroprosesor Intel Core i7 diproduksi menggunakan teknologi fabrikasi 45 nm, dan Hi-K metal-gate, mempunyai ukuran luasan core (die size) 263 mm2, mengandung 731 juta transistor, mampu mendukung set instruksi SSE4.1 dan SSE4.2. Keberadaan SSE4 ini mampu meningkatkan kinerja prosesor, terutama aspek multimedia dapat menjadi lebih baik.
H. Power Management
Mikroprosesor Intel Core i7 dilengkapi fitur pengaturan daya (power management) yang cukup bagus, mampu mengkondisikan core yang sedang tidak digunakan pada mode ‘zero power.’

I. Intel Turbo Boost Technology
Mikroprosesor berbasis mikroarsitektur Nehalem ini, dilengkapi fitur Intel Turbo Boost Technology. Intel Turbo Boost adalah teknologi yang memungkinkan setiap core secara otomatis berjalan pada clock yang lebih tinggi dari spesifikasinya apabila sedang bekerja menjalankan program aplikasi single-thread, sehingga prosesor akan menampilkan kinerja yang sama baiknya dengan aplikasi yang telah multithread. Clock dasar mikroprosesor keluarga Intel Core i7 adalah 133 MHz. Dengan dukungan teknologi Turbo Boost, seluruh core yang aktif mampu memacu atau meningkatkan clocknya sendiri melebihi desain clock rate normalnya. Kondisi seperti ini memang sangat bagus untuk aplikasi single thread.
Lebih jelasnya, dapat dikatakan bahwa teknologi ini membuat core prosesor secara otomatis mampu bekerja lebih cepat dari kecepatan (frekuensi clock) standarnya selama daya, tegangan, dan temperatur prosesor tetap berada di bawah batas maksimumnya. Peningkatan frekuensi clock ini berlangsung terus secara dinamis dengan interval kenaikan 133 MHz sampai mencapai nilai maksimumnya. Frekuensi clock maksimum yang mampu dicapai akibat penerapan teknologi Intel Turbo Boost bergantung pada banyaknya core yang aktif saat itu. Namun, jika daya, tegangan atau temperatur prosesor melebihi batas toleransi maksimumnya, frekuensi clock prosesor berangsur-angsur menurun dengan interval 133 MHz sampai daya, tegangan atau temperatur prosesor kembali berada di bawah batas maksimumnya.
Dapat pula dikatakan bahwa secara implisit Turbo Boost adalah kemampuan prosesor untuk meningkatkan multiplier frekuensinya hingga di atas nilai nominalnya (nilai standarnya) selama kebutuhan atau konsumsi energinya tidak melebihi 130 Watt. Bila bekerja menggunakan single core, interval peningkatan multiplier mikroprosesor Intel Core i7 adalah 2. Bila bekerja menggunakan semua core, interval peningkatan multipliernya adalah 1.
Dalam aktivitasnya, teknologi Turbo Boost berhubungan langsung dengan multiplier frekuensi clock prosesor dan teknologi Enhanced Intel SpeedStep (EIST). Teknologi Turbo Boost (mode Turbo) hanya dapat diaktifkan bila teknologi Enhanced Intel SpeedStep sedang dalam kondisi aktif. Kedua teknologi ini dapat diaktifkan (di-enable) atau di-non-aktifkan (di-disable) melalui setup BIOS yang ada pada motherboard. Perlu pula dicatat bahwa teknologi Hyper-Threading dan teknologi Turbo Boost, keduanya bersama-sama meningkatkan performa/kinerja multi-thread dan single thread.
J. Intel HD Boost
Teknologi Intel HD Boost berfungsi memperbaiki atau meningkatkan kinerja prosesor yang berkaitan dengan aspek aplikasi multimedia dan perhitungan-perhitungan yang bersifat intensif.
K. Thermal Design Power (TDP)
Thermal Design Power (TDP) mikroprosesor Intel Core i7 adalah 130 Watt. Bila prosesor mengkonsumsi daya melebihi batas ini (130 Watt), maka prosesor dengan sendirinya akan menurunkan konsumsi daya listriknya hingga tidak melebih batas tersebut. Menu BIOS pada motherboard-motherboard baru banyak yang menyediakan opsi (pilihan) untuk fitur ini, apakah fitur tersebut perlu diaktifkan (enable) atau di-non-aktifkan (disable).