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1. Architettura Intel Broadwell-E

La cadenza di uscita delle piattaforme HEDT (High-End DeskTop) di Intel è andata lentamente rallentando nel tempo in virtù dell'introduzione di architetture sempre meno articolate a livello di offerta.

Questa sostanziale incertezza si è venuta a creare solo marginalmente a causa di implicazioni a livello tecnologico, in quanto è stata la risposta del mercato stesso a produrne gli effetti da quando l'ambito HEDT è divenuto fondamentalmente più un'estensione della parte bassa del segmento enterprise/server che una nicchia evoluta di quello mainstream.

Ciò premesso, la relativa lentezza nell'evoluzione delle piattaforme HEDT è divenuta una conseguenza diretta delle esigenze proprie del settore server.

Le peculiari richieste da parte dei clienti enterprise sono, infatti, principalmente focalizzate sulla stabilità operativa delle piattaforme, nonché sulla fornitura di aggiornamenti ad intervalli regolari e sufficientemente dilatati nel tempo, con il solo sostanziale fine di garantire la necessaria longevità a sistemi che vanno sostituiti solo per motivi di necessità.

Nell'ambito prettamente enterprise la nuova micro-architettura Intel è stata definita "Broadwell-EP" ed è costituita da tre planimetrie di silicio, differenziate a seconda del numero dei core fisici presenti nel prodotto finale.

L'insieme delle CPU HEDT Broadwell-E prende spunto proprio dal più piccolo dei disegni Broadwell-EP, quello a 10 core, suddividendosi a propria volta su quattro SKU da utilizzare a bordo delle mainboard consumer con chipset X99.

L'evoluzione delle piattaforme Intel di fascia alta, come già accaduto in passato, segue in genere un percorso differente rispetto a quello delle soluzioni di tipo tradizionale, portando di fatto il produttore californiano all'adozione di accorgimenti tecnologici maggiormente evoluti e, spesso, mutuati direttamente dagli ecosistemi server delle analoghe famiglie Xeon.

Le nuove CPU Core i7 basate sull'architettura Broadwell-E non fanno certo eccezione e portano in dote fino a 10 core fisici abbinati ad un controller di memoria DDR4 quad channel e 40 linee PCIe 3.0, queste ultime limitate a 28 per il solo i7-6800K, meno prestazionale ma decisamente più economico.

Al pari delle CPU Broadwell con socket LGA 1150, anche quelle Broadwell-E supportano la tecnologia Hyper-Threading in modo da raddoppiare il numero di core logici a disposizione del sistema operativo e, analogamente al passato, tutti nuovi i modelli sono dotati di moltiplicatore di frequenza sbloccato verso l'alto.

Nel dettaglio sono stati messi a disposizione quattro nuovi SKU: il deca-core i7-6950X, l'octa-core i7-6900K e i due esa-core i7-6850K e i7-6800K, come riportato nella tabella seguente.

Differenze del package con Haswell-E

Quando Intel lanciò la piattaforma mainstream Skylake fu possibile notare come il package della CPU ed il suo substrato fossero più sottili di quelli della precedente generazione e, anche ora, appare chiaro come il produttore di Santa Clara abbia utilizzato la stessa metodologia per Broadwell-E.

A sinistra dell'immagine in alto possiamo vedere la struttura esterna del Core i7-6950X "Broadwell-E" mentre a destra quella del Core i7-5960X Haswell-E.

E' utile rammentare che entrambe le CPU utilizzano al proprio interno un FIVR (Fully Integrated Voltage Regulator), la cui presenza richiede in genere alcuni layer addizionali nel PCB al fine di meglio predisporre la completa gestione dell'alimentazione all'interno del medesimo package.

Dal confronto sembra che Intel sia riuscita ad ottimizzare il disegno molto efficacemente a livello costruttivo, quasi fosse addirittura riuscita a ridurre il numero complessivo degli strati del PCB, sebbene non se ne possa avere la completa certezza senza un'analisi più approfondita che esula dagli obiettivi di questa recensione.

Linee PCIe

Ricordiamo come al momento di introdurre Haswell-E, Intel giunse anche a sperimentare un nuovo tipo di separazione dei prodotti per prestazioni ed ambiti più ristretti di utilizzo: in quella circostanza optò infatti per differenziare il numero complessivo di linee PCIe messe a disposizione tra i differenti SKU.

Tale pratica continua in Broadwell-E seguendo il medesimo schema: la CPU più economica può sfruttare infatti solo 28 linee PCIe 3.0 ed è in grado di pilotare configurazioni GPU a tre vie, mentre gli altri tre modelli disponibili hanno a disposizione tutte e 40 le linee PCIe 3.0 del progetto 10core, consentendo configurazioni GPU a quattro vie o combinazioni differenti tra esse.

Il supporto di memoria esteso alle DDR4-2400

Nell'ambito di un'unica tipologia di socket, di solito non è stato mai possibile riscontrare un sostanziale cambiamento nel supporto di memoria per le generazioni di processori man mano avvicendatesi, in particolare per Intel.

Il supporto ufficiale di memoria per una CPU definisce di fatto la frequenza base del relativo standard JEDEC e tale frequenza ufficiale è l'unica ad essere garantita per la famiglia di appartenenza anche se, come ben sappiamo, la realtà è ben diversa.

Nel nostro caso specifico il socket LGA2011-v3 supporta appieno sia le CPU Haswell-E che le nuove Broadwell-E con una frequenza ufficiale DDR4-2133 per le prime e DDR4-2400 per le seconde.

Intel Turbo Boost Max Technology 3.0

Quando Intel ha rilasciato non molto tempo fa le CPU di classe Xeon con architettura Broadwell-EP di classe Enterprise, ha deciso di aggiungere un paio di caratteristiche alla sua nuova piattaforma.

Una delle nuove funzionalità è quella di rendere possibile la regolazione della frequenza operativa di ogni core in modalità indipendente, a seconda che i carichi di lavoro eseguiti siano di tipo AVX o non AVX.

In precedenza, con Haswell-EP, al momento di rilevare esecuzioni AVX accadeva che tutti i core riducessero omogeneamente la frequenza di funzionamento, mentre ora, con Broadwell-EP, i core hanno invece la possibilità di agire in maniera del tutto indipendente tra di essi.

Per le nuove CPU, quindi, Intel ha pertanto preso spunto da una funzionalità tipicamente Enterprise ampliandone ulteriormente le caratteristiche e denominandone la tecnologia risultante "Turbo Boost Max 3.0".

Attenzione, la precedente tecnologia "Turbo Boost 2" non è stata accantonata e viene ancora utilizzata su Broadwell-E essendo definita da Intel come "Maximum Turbo" o "Frequenza di Picco": nel caso del nuovo i7-6950X la frequenza base si attesta a 3GHz mentre la frequenza Turbo Boost 2.0 raggiunge i 3.5GHz.

La CPU utilizza tale frequenza massima nei momenti di minor carico e la va autonomamente a diminuire con l'aumentare del carico per mantenere il consumo di energia quanto più costante ed efficiente possibile.

"Turbo Boost Max 3.0" agisce in maniera del tutto simile nella gestione della frequenza, ma interviene con una modalità sostanzialmente differente: giunge ad incrementare la frequenza operativa, a livello di singolo core, al momento che su di esso venga eseguito un programma tipicamente single-threaded.

A livello strettamente tecnico, la tecnologia Turbo Boost Max 3.0 deve essere supportata dal BIOS della mainboard, dove è impostato il valore per il quale il processore potrà salire in frequenza indipendentemente dalla sua intrinseca qualità.

Questa nuova tecnologia richiede per le proprie funzionalità l'adozione di uno specifico driver, in misura sostanzialmente analoga a quanto accaduto in passato per la tecnologia "Speed Shift", usata nelle cpu Skylake.

Tale driver dovrà con ogni probabilità essere distribuito nel pacchetto standard dei driver forniti su tutte le nuove mainboard X99, ma di certo sarà inserito a tempo debito anche da Microsoft direttamente nelle nuove installazioni di Windows 10.

Le funzionalità messe a disposizione dal driver a basso livello dovranno essere dapprima abilitate e successivamente gestite tramite un'apposita applicazione, seppur dall'interfaccia utente assai scarna, la quale dovrebbe comunque renderne senz'altro più semplice la relativa gestione.

Al momento che ciascuno dei core della CPU viene preso in carico ed utilizzato dal sistema operativo, ognuno di questi verrà singolarmente e costantemente valutato, nonché classificato tramite il driver in questione sulla base di un algoritmo che ne andrà a determinare l'indice prestazionale e di efficienza.

Quando abilitata, la tecnologia "Turbo Boost Max 3.0" potrà essere attivata in due differenti modalità: tramite la gestione della singola applicazione schedulata dal sistema operativo in foreground, oppure a partire da una lista di applicazioni aggiunte manualmente dall'utente e gestite per ordine di priorità.

Nella modalità foreground, quando il software di gestione del Turbo Boost Max 3.0 rileva l'esecuzione di un'applicazione con carico di lavoro di tipo "single threaded", tenterà di indirizzarla verso quel core che al momento è al vertice dell'indice prestazionale: questa è una funzionalità del tutto automatica, similare alla possibilità di cambiare l'affinità all'interno del Task Manager su un determinato core.

Immediatamente dopo tale attività, il driver a basso livello si prenderà ulteriormente carico di aumentare, di concerto, anche la frequenza operativa del core in questione.

Nella seconda modalità operativa, quella a "priorità", il software di gestione imposterà le proprie attività automatiche nel continuo e costante controllo di tutte le applicazione abilitate, ovvero quelle in precedenza manualmente aggiunte, in modo preventivo, alla relativa lista modificabile all'interno della finestra del software di gestione.

Se una di queste applicazioni dovesse esser rilevata con una priorità più elevata di quella normale, il software sbloccherà tale applicazione dal core di appartenenza e la indirizzerà opportunamente verso il core che in quel momento si troverà con la più alta priorità prestazionale.

Una volta che l'applicazione verrà bloccata sul core ad alta priorità, il software di gestione del "Turbo Boost Max 3.0" incrementerà, tramite il driver a basso livello, la frequenza "solo" di quel core.

Con un discorso a livello più prettamente tecnico, se si volesse giungere a determinare il valore del surplus di frequenza ottenuto tramite il "boost", ovvero dare una valutazione della percentuale di guadagno di performance generato da tale tecnologia, Intel riferisce che ogni CPU può regolarsi singolarmente in maniera del tutto differente dalle altre, ottenendo, pertanto, guadagni non del tutto preventivabili o quantificabili.

A chi è indirizzata una cpu Broadwell-E ...

Anche solo osservando le indicazioni della scheda tecnica, per tutti coloro che già attualmente possiedono un moderno sistema HEDT sarebbe difficile riuscire a intravedere un concreto benefico derivante dal passaggio ad una nuova piattaforma Broadwell-E, a meno che non esista l'assoluta necessità delle massime prestazioni ad ogni costo.

A causa del costo necessario all'acquisto dei singoli componenti, infatti, appare chiaro che una piattaforma deca-core completa, includendo memoria, storage e grafica, dovrebbe partire dai 3000€ per un sistema con singola GPU base arrivando a superare con facilità i 4000€ per un sistema gaming High End.