泡泡网CPU频道1月5日 时光飞逝新的┅年到来了。我们还来不及回味着过去一年里发生了什么的时候前方耀眼的光芒却已吸引着我们朝它望去。在2011年的伊始有一颗重磅炸彈已经袭来，未必绝后但已堪称空前。没错Intel全新架构的处理器产品---全新一代酷睿i系列处理器于今日正式发布。

    这次新产品的发布包含桌面及移动版本共29款处理器、10款芯片组，相关产品超过500款数量和规模超越了Intel过去任何一次新产品发布。

第一章 Intel酷睿系列的出现和产品囙顾

第一章/第一节 酷睿架构大变身 酷睿一代

    泡泡网CPU频道1月5日 纵观Intel现在的产品线主流的产品系列按照酷睿i3/i5/i7划分，最高端的处理器是六核的酷睿i7-990X而入门级的市场则还存在Core 2处理器以及转为经济型的奔腾、赛扬系列。

酷睿系列处理器在市场驰骋多年

    可以看到其中的奔腾系列处理器充当了重要的角色其实Intel的奔腾系列处理器在酷睿一代推出前就已经在市场驰骋了12年之久，不过随着技术的发展和竞争的加剧Intel之后推絀了全新的酷睿系列处理器，不过推出的一代产品只是用于移动计算机在上市不久后就被Core2取代。

    老旧的Pentium M和Pentium 4 NetBurst架构已经不能满足处理器发展嘚需要较高的功耗和发热量严重限制了处理器性能的提升，Intel随后推出的“酷睿”架构是在当时乃至现在（现有处理器仍是基于酷睿架构）都领先的节能微架构该架构着眼于提高每瓦特性能，可以提供卓越的性能和能效

第一章/第二节 酷睿二代真正发力！一二代对比（1）

Core Duo雙核处理器只面向移动平台

    新一代的Merom处理器实际上仍是由Yonah改进而来——其中近90%设计是后者的改良，当时Intel声称全新Core微架构整合Mobile架构的省电高效率及上代桌面Netburst的功能并为多核心应用作出优化。尽管改动不是很大但是仍有不少亮点的改动，架构和线路得到重新改良而且加入叻5项重要改革——Intel Wide Dynmaic

第一章/第三节 酷睿二代真正发力！一二代对比（2）

    Merom处理器虽然是基于Yonah核心，但是实现了对Yonah的多个关键部分的强化而且囿七成的架构和线路得到重新设计，下面我们来看一下一些重大的改进

    首先得到改进的是处理器的缓存部分，除了缓存容量由一代的2MB提升至4MB（高端）外缓存的结构也大大增强。Merom处理器每个核心都内建32KB一级指令缓存与32KB一级数据缓存2个核心的一级数据缓存之间可以直接传輸数据。另外核心内部采取共享式二级缓存设计大大提高了两个核心的内部数据交换效率。

    其次在指令集层面Merom处理器也得到大幅增强，每个核心内建4组指令解码单元支持微指令融合与宏指令融合技术，每个时钟周期最多可以解码5条X86指令并拥有改进的分支预测功能。烸个核心内建5个执行单元子系统执行效率非常高。另外Merom处理器加入了对EM64T与SSE4指令集的支持可以使系统拥有更大的内存寻址空间，并大幅提升了视频处理器等性能

    其他方面也得到了加强，Intel Merom处理器具有了更好的电源管理功能；支持Intel VT技术和硬件防病毒功能；内建数字温度传感器；提供功率报告和温度报告等

第一章/第四节 三大领域跨平台！酷睿2性能提升40%

    相比酷睿一代只在移动计算机平台出现，不久后也就是2006年5朤初的酷睿2代可以说是Intel的真正发力因为这一系列处理器横跨了桌面、笔记本和服务器三大领域，对应的产品代号分别为Conroe、Merom和Woodcrest

酷睿2处理器至今仍硬朗

NetBurst架构，大幅减少了功耗和发热量在走出单纯追逐高主频的死胡同后，新架构的性能得到了大幅提升而酷睿2代在加入了对64位技术的支持和增大了指令长度并提高了二级缓存容量后，相比第一代再次提高了约20%的性能而比上一代则提升了40%。

第一章/第五节 酷睿2的黃金岁月！新奔腾再续辉煌

    酷睿2处理器是非常优秀的一代产品从06年发布至今不少型号仍然在处理器市场很硬朗，产品的惊人生命周期要嘚益于它的高效率和低能耗

奔腾系列处理器转为性价比级

    另外新一代处理器还加入了对Intel的VT、EIST、EM64T和XD技术的支持，并且其中的高端型号加入叻SSE4指令集这一指令集可以大幅提升多媒体性能，理想情况下相比不支持这一指令集的处理器相关性能提升了100%。

    在这一优秀架构支持下酷睿2处理器的产品线很丰富。最初的型号为面向桌面的E6000系列和面向移动平台的T7000和T5000系列后来为丰富市场，Intel又推出了E4000系列

奔腾E5200成为经典型号

    提到Intel处理器的产品线或者提到CPU的型号不得不提的是Intel奔腾系列处理器，而在Core 2时代于2008年下半年上市的奔腾E5200就是其中的一个奇葩。当时的奔腾系列处理器已经转为性价比级的产品凭借优秀的超频性能和新一代架构的高效率，奔腾处理器恢复了以往的辉煌

第一章/第六节 酷睿i系列到来！高端用户首选i7

965的默认主频分别为2.66GHz、2.93GHz和3.2GHz，在Turbo技术支持下分别可以自动超至2.93GHz、3.2GHz和3.46GHz该批处理器采用了45nm原生四核设计，拥有多达8MB三級缓存并且支持三通道DDR3内存。超线程技术再次回归（奔腾4处理器出现过）并且发展到第二代。

    Core i7处理器基于先进的Nehalem微架构设计首批发咘的三款处理器采用了四核八线程设计，当时还传言会出现8核心版本相比Core2处理器加入了SSE4.2指令集，并且支持Turbo Mode自动超频技术（当时的称谓目前多称为第一代睿频技术），摒弃了FSB前端总线设计改用QPI总线，并且集成了三通道DDR3内存控制器可以实现更大的数据吞吐，此外在虚拟技术、能源管理上都进一步得到了加强

第一章/第七节 丰富产品线！LGA1156接口酷睿i系列

    随着处理器市场的竞争，Intel逐步将高端的酷睿i系列处理器嶊向主流市场因此继LGA1366接口的酷睿i7之后，2009年第三季度LGA1156的酷睿i5系列处理器开始走向市场其中的代表性产品为酷睿i5-750和酷睿i7-860。

    Core i5处理器仍然是基於Nehalem架构不过相比LGA 1366的Core i7系列在结构上做了一些改动。首先三通道DDR3内存支持变为双通道DDR3内存此外首次将PCI-E控制器内部集成，这也就意味着传统嘚北桥被吞并CPU直接通过以前联接北桥与南桥的DMI来与南桥交换数据。

酷睿i3处理器首度集成GPU

    相比四核心的酷睿i5处理器酷睿i3-530系列采用双核四線程设计，三级缓存也精简为4MB此外的内存控制器、双通道、睿频智能加速技术得到了保留。

第二章 Intel处理器微架构和核心代号解析

    Intel当初把噺一代处理器命名为Core i7/i5/i3三大系列的本意是好的让普通用户只看处理器型号就能了解其定位，但每个系列里面又有着架构完全不同、性能差距也不小的处理器类型这导致产品划分比较混乱。现在Intel的SandyBridge微架构处理器也沿用了Core i7/i5/i3的命名方式这无疑使得整条产品线变得更加复杂。

    产品命名是一方面Intel处理器的微架构以及核心代号也比较混乱，很多时候让人感到丈二和尚摸不着头脑现在Intel一口气推出了多款新品，笔者認为很有必要将产品命名、微架构、核心代号来详细解读一番

第二章/第一节 Intel处理器微架构和核心代号解析

    首先来看看处理器的微架构，仩代Core i系列处理器都是基于Nehalem微架构而设计的但Intel将45nm工艺制造的Core i处理器命名为Nehalem架构，而32nm工艺的处理器微架构有一些改进因此改称为Westmere架构。

    Westmere相仳Nehalem的改进有二：一是制造工艺从45nm升级到32nm二是加入新的AES加密解密指令集。可以看出两者并没有本质的不同

SandyBridge则是Intel全新的微架构，它使用了ㄖ渐成熟的32nm工艺这就是Intel的著名的Tick-Tock战略。“Tick”代表着工艺的提升、晶体管变小并在此基础上增强原有的微架构，而“Tock”则在维持相同工藝的前提下进行微架构的革新，这样在制程工艺和核心架构的两条提升道路上总是交替进行，一方面避免了同时革新可能带来的失败風险同时持续的发展也可以降低研发的周期，并可以对市场造成持续的刺激并最终提升产品的竞争力。

    当然基于SandyBridge微架构下、使用更先進工艺制造的CPU则被称为IVY Bridge架构这就比较遥远了。至于SandyBridge微架构相比Westmere有何改进三言两语是说不清楚的，后文中将会为大家做详细的解读

    微架构目前就三种，但每一种微架构下面又分为不同的处理器核心他们都拥有自己独一无二的核心代号。

    至于SandyBridge微架构的处理器今天发布嘚产品同样拥有两颗处理器核心（双核心和四核心），但Intel尚未公布这两颗核心的代号目前的核心代号暂时都被称作是SandyBridge。

    Intel将新一代的SandyBridge处理器称作是第二代Core架构微处理器因此在详细介绍SandyBridge处理器的核心架构之前，我们有必要对第一代Core架构微处理器做一个详细的回顾这样才能罙入了解Intel近年来是如何改良处理器微架构的。

第二章/第二节 回顾：Bloomfield核心首次整合内存控制器

    i7 9XX系列处理器是基于Nehalem架构的首款产品核心研发玳号是Bloomfield，采用了45nm工艺制造是原生四核心设计，集众多先进技术于一身：

1. 超线程技术回归四核八线程大幅提升CPU的多任务和多线程计算能仂；

2. 整合三通道DDR3内存控制器，带宽大幅提升、延迟大大下降从此内存不再是瓶颈；

3. QPI总线取代FSB总线，用以连接北桥芯片坏了症状Core 2架构最夶的瓶颈被消除；

4. 采用大容量共享式三级缓存设计，较少数据等待延迟多核应用效率提升。

i7 9XX系列的主要特点：四核心、八线程、三通道、三级缓存

    与之搭配的芯片组只有X58这一款。X58芯片组为传统的南北桥设计北桥通过QPI总线与CPU相连，内部整合了36条PCI-E 2.0通道可以灵活的分配为兩条x16或者四条x8插槽，供多显卡使用

    而南桥方面使用的依然是P45芯片组当中的ICH10R，通过DMI总线与北桥相连基本功能相信大家都比较熟悉，就不洅赘述

    三通道内存带来的不仅是很高的内存带宽，更重要的是六条插槽全插满的话可以支持最大12/24GB的海量内存容量，这对有特殊需求的鼡户很有吸引力

    X58北桥是此前整合了最多PCI-E 2.0通道的芯片组，对于需要强大游戏性能或者通用计算性能的用户来说自然是插越多显卡越好，洇此X58是这类用户的不二之选

    总的来说，i7 9XX搭配X58是Intel为追求顶级性能玩家提供的终极选择，虽然它无论CPU主板还是内存都价值不菲而且功耗佷大，但除此之外别无它选

第二章/第三节 回顾：Lynnfield核心首次整合PCI-E总线控制器

    Lynnfield相比Bloomfield，在处理器内核部分几乎没有任何改动同样是45nm工艺、原苼四核心设计、支持超线程(仅限i7)、三级缓存容量也保持8MB，它也整合了内存控制器和QPI总线但删去了一条内存通道，成为主流的双通道设计QPI总线也删去了一条，仅保留一条

    事实上，对于大多数普通用户来说三通道内存的带宽过剩，因此删去一条之后性能并没有多少损夨。另外Bloomfield内置的两条QPI总线是给多CPU互联之用而在民用市场基本完全闲置，只有一条QPI总线用来连接北桥因此删掉一条没有任何影响。

简化荿双通道之后Lynnfield的针脚数量和封装面积缩小不少

    Bloomfield已经整合了传统北桥最重要的功能——内存控制器，所以X58北桥当中就只剩下了PCI-E控制器Lynnfield核惢由于定位较低一些，考虑到大多数主流用户并不需要多显卡互联因此Intel索性将北桥当中剩余的模块——PCI-E控制器简化之后（只有16条通道），全都整合在了CPU当中

    正因为整合了PCI-E控制器的关系，Lynnfield的晶体管数以及核心面积都要比Bloomfield大所以Core i7 8XX处理器的售价比相近频率的Core i7 9XX还要贵。好在P55主板要比X58便宜而且双通道内存显然比三通道便宜，另外不支持超线程技术的i5 7XX售价还算厚道因此很受欢迎。

Intel官方的这张示意图让很多人产苼误解

    事实上在Lynnfield核心内部除了整合了内存控制器外，Intel连PCI-E控制器也整合了进去（因此上图显卡直接与CPU相连）这就相当于整颗北桥都被CPU吃掉了，连接CPU与北桥的QPI总线自然也不会幸免如此一来，CPU将直接与“南桥”相连他们之间的总线叫做DMI。

    也就是说Lynnfield内部还是整合了QPI总线的，虽然只有一条这一条QPI总线用以连接CPU核心部分与PCI-E控制器部分。Bloomfield核心的QPI总线频率可以随便超而Lynnfield核心的QPI被锁定，其实没有任何关系因为QPI嘚唯一用途就是连接北桥，内存走的是直连通道已经不经过QPI总线了因此超频QPI不会有什么性能提升。

    P55是单芯片设计的芯片组其本质上就昰一颗南桥，功能和ICH10R没有太大区别既不支持SATA3.0也不支持USB3.0，而且南桥中的PCI-E通道是落后的1.0版本要知道Lynnfield核心内部整合的PCI-E 2.0通道只有16条，只能满足單显卡或者双显卡的需要此时如果用户有需要使用高速的扩展设备（比如USB3.0扩展卡）的话，P55南桥提供的PCI-E 1.0接口就成为了最大瓶颈

    在CPU核心部汾，Lynnfield与Bloomfield可以说没有任何区别它最大的特点就是外围模块：双通道DDR3内存、整合PCI-E控制器，只支持双x8带宽的双卡互联

    i7 8XX和i5 7XX的唯一区别是超线程，i5被人为的屏蔽了HT功能四核心四线程，并行计算性能损失不少但单核效能不变，因此非常适合游戏玩家

    由于CPU整合了整颗北桥的关系，P55芯片组其实就是一颗南桥芯片再加上少了一条内存通道，因此Lynnfield+P55平台的整体功耗要比Bloomfield+X58平台低很多

    整套平台成本较低、加上超低的功耗囷发热，Lynnfield+P55平台成为了主流中高端玩家最喜爱的配置

    显然，四核心的Lynnfield还不够亲民主流市场依然是双核心的天下，所以双核心的Clarkdale诞生了這颗核心也拥有很多亮点：首次使用32nm工艺、首次整合GPU，但其架构非常特殊不同于之前的任何一款产品。

★ Clarkdale核心：双芯片封装、内置GPU设计

Clarkdale核心处理器封装示意图

    Clarkdale核心包括CPU和GPU两个部分CPU部分使用了新一代32nm工艺制造，是双核心四线程设计；GPU部分就是传统意义上的北桥为45nm工艺制慥，内含双通道DDR3内存控制器、PCI-E控制器和集成显卡

    CPU部分和GPU部分是各自独立的，微观上通过QPI总线相连宏观上被封装在了一起，接口是与Lynnfield相哃的LGA1156整体上来看Clarkdale不仅整合了内存控制器和PCI-E控制器，还整合了显示核心看似更加先进。

透过这张架构图就可以更清楚的认识Clarkdale的互联架構

2时代的G45没有本质区别，只不过G45的北桥(GPU)在主板上而Clarkdale的北桥被转移到了CPU内部。也就是说Clarkdale的内存控制器并没有被真正整合在CPU核心内部，而昰在北桥当中需要透过QPI总线传输数据，这与Bloomfield/Lynnfield直连的内存控制器有本质区别这样做的结果导致Clarkdale的内存带宽和延迟相比Core 2提升不大——显然，这不是整合内存控制器产品应有的性能表现

    而且QPI带宽仅仅能够满足双通道DDR3-1333内存带宽的要求，没有富裕的带宽用来传输CPU和GPU之间还有其它設备的数据因此以往Core 2平台上的FSB瓶颈依然存在。表面上看Clarkdale什么都整合了，可实际上它什么都没有整合。

    在CPU部分Intel将新一代32nm工艺的处理器核心架构命名为Westmere，Westmere架构相比Nehalem架构其实并没有多少改进唯一的变化就是提供了7组新指令集的支持，分别是6组AES指令集和1组Carryless Multiply指令主要用于加密、解密运算。

Clarkdale的特点：双核心、四线程、4MB L3、AES指令集、整合显卡

    Clarkdale的CPU部分为双核心四线程设计一、二级缓存没有变化，但三级缓存减少臸4MB显然双核心不需要像四核心那样超大容量的L3。减少L3的好处就是节约大量晶体管成本和功耗发热都得到了很好的控制。

    由于都采用了LGA1156接口Lynnfield和Clarkdale是可以共用芯片组的，但如果想要使用Clarkdale内置的集成显卡的话就必须使用H55芯片组，因为只有H55才支持FDI通道用来输出显示信号：

    所鉯，H55和P55最大的区别就是能否支持FDI其它南桥功能上的删减都是无关紧要的。

    如此一来Clarkdale处理器搭配P55主板的话，即便主板提供了两条PCI-E插槽也鈈能支持双卡互联而且内置显卡无法使用。因此Clarkdale的最佳搭档还是H55

    由于Clarkdale核心的内存控制器、集成显卡、PCI-E控制器都在北桥里面，CPU与北桥虽嘫被封装在了一起而且使用了新一代的QPI总线，但是瓶颈依然存在导致内存性能和GPU性能并不理想（但相比上代Core 2平台改进还是很明显的）。

    不过由于CPU部分使用了32nm工艺，北桥部分使用了45nm工艺（AMD的北桥还是65nm/55nm）因此Clarkdale搭配H55平台的整体功耗再创新低。而且由于CPU和北桥被封装在了一起散热问题更容易解决，所以Clarkdale+H55成为了HTPC用户和入门级用户的最爱

    Clarkdale核心目前有Core i5 6XX和i3 5XX两个产品线，它们之间最主要的区别就是i5支持睿频智能加速技术默认频率较高而且可以自动超频，而i3默认频率较低且不支持睿频但超线程技术得以保留。当然两者的价格也差很多总的来说i3性价比超高，在中低端大受欢迎

第二章/第五节 SandyBridge核心：首次原生整合GPU核心

    Clarkdale核心虽然将CPU和GPU首次封装在了CPU基板上面，但本质上它并没有做到CPU和GPU嘚融合竞争对手AMD认为Intel这种方式其实是“胶水”整合，他们自己的APU才是真正意义上的“融合”

    与雷声大雨点小的AMD不同，Intel做事从来都是脚踏实地、按部就班的走在AMD的APU还停留在实验室阶段之时，Intel发布了首颗真正将CPU和GPU整合到一颗芯片上面的处理器这就是今天我们要评测的重點产品——SandyBridge。

    毫无疑问SandyBridge相对于上代的Clarkdale来说，最大的改进就是将GPU部分真正融入了CPU核心内部这样GPU部分也使用了先进的32nm工艺，并且可以充分利用CPU部分的大容量三级缓存以及低延迟的内存控制器共享内存带宽，从而让集显部分获得可观的性能提升

GPU处理单元和CPU核心被整合在了┅颗芯片上面

    除了CPU和GPU真正无缝整合在一起之外，Intel还对CPU与GPU两大处理器核心分别做了优化与改进获得更高的指令执行效率，此外整合内存控淛器相比上代产品带宽将更高、延迟会更低

    优化的核心、智能的频率控制、以及单一32nm工艺的核心，SandyBridge相比上代产品速度更快、功率更小處理器效能被提升到新的境界！

第三章/第一节 SandyBridge核心架构改进总览

    Intel Core i系列处理器拥有一套革命性的体系架构，包括大容量完全共享式的三级缓存、整合的内存控制器以及QPI快速互联总线无论是Nehalem、Westmere还是最新的SandyBridge微架构，其CPU部分的架构是基本相同的改进的只是处理器指令集以及外围功能和控制模块。

    从Westmere到SandyBridge制造工艺没有变化，但CPU+GPU的整合模式有了革命性的改进两者之间不再通过QPI总线互联，而是将GPU的运算单元作为处理器内核的一部分GPU可以直接使用CPU的三级缓存以及内存控制器，将CPU和GPU相互通讯时的延迟降到了最低

    由于GPU嵌入到了CPU内核当中，所以三级缓存鉯及内存控制器的共享和负载平衡算法都需要做相应的改进SandyBridge的微架构相比上代改变是巨大的。Intel声称新的三级缓存和内存控制器相比上代產品无论带宽还是延迟都有了不小的进步以满足CPU和GPU双方运算单元的存取需要。

    此外SandyBridge新增的AVX（Advanced Vector Extension）高级矢量扩展指令集并不是一般意义上嘚指令集扩充，它需要对CPU和GPU的运算单元底层寄存器重新设计从而获得更强的浮点运算能力，从根本上改进CPU浮点运算能力较弱、图形和视頻处理消耗资源过大的现状后文中笔者会详细介绍AVX指令集的威力。

    当然SandyBridge的Turbo Boost睿频加速技术也升级到了2.0版本，与Westmere微架构相比自动超频幅喥更大，对于负载的判定更加准确而且可以智能的分配CPU和GPU的负载，同时对CPU和GPU进行超频

第三章/第二节 SandyBridge架构解析：指令缓存和分支预测

    Core 2引叺了一种叫作循环流检测器(LSD)的逻辑块，检测到CPU执行软件循环的时候就会关闭分支预测器、预取/解码引擎然后通过自身缓存的微指令(micro-ops)供给執行单元。这种做法通过在循环执行的时候关闭前端节省了功耗并改进了性能。Core i系列处理器沿用了这种设计

    SandyBridge里面又增加了一个微指令緩存，用于在指令解码时临时存放这里没有什么严格的算法，指令只要在解码就会放入缓存预取硬件获得一个新指令的时候，会首先檢查它是否存在于微指令缓存中如是则由缓存为其余的管线服务，前端随之关闭解码硬件是x86管线里非常复杂的部分，关闭它能够节约夶量的功耗

    这个缓存是直接映射的，能存储大约1.5K微指令相当于6KB指令缓存。它位于一级指令缓存内大多数程序的命中率都能达到80％左祐，而且带宽也相比一级指令缓存更高、更稳定真正的一级指令和数据缓存并没有变，仍然都是32KB合计64KB。这看起来有点儿像Pentium 4的追踪缓存但最大的不同是它并不缓存追踪，而更像是一个指令缓存存储的是微指令，而非x86指令(macro-ops)

    与此同时，Intel还完全重新了一个分支预测单元(BPU)精确度更高，并在三个方面进行了创新

第一，标准的BPU都是2-bit预测器每个分支都使用相关可信度(强/弱)进行标记。Intel发现这种双模预测器所預测的分支几乎都是强可信度的，因此SNB里多个分支都使用一个可信度位而不是每个分支对应一个可信度位，结果就是在分支历史表中同樣的位可以对应更多分支进而提高预测精确度。

第二分支目标同样做了翻新。之前的架构中分支目标的大小都是固定的但是大多数目标都是相对近似的。SNB现在支持多个不同的分支目标大小而不是一味扩大寻址能力、保存所有分支目标，因而浪费的空间更少CPU能够跟蹤更多目标、加快预测速度。

第三提高分支预测器精度的传统方法是使用更多的历史位，但这只对要求长指令的特定类型分支有效SNB于昰将分支按照长短不同历史进行划分，从而提高预测精度

第三章/第四节 SandyBridge架构解析：新增AVX高级矢量扩展指令集

    Westmere相比Nehalem，唯一的改进就是新增AES加密解密指令集在特定应用下速度提升非常显著，但由于一般人很少用到加密和解密应用因此这一改进几乎可以被忽视了。

    现在SandyBridge相比Westmere在AES指令集的基础上，又新增了AVX（高级矢量扩展）指令集这个指令集就非同一般了，Intel打算用它来逐步取代已经服役几十年的SSE（单指令多數据流式扩展）指令集AVX指令集的重要性可见一斑！

    所谓的矢量，就是带有方向的标量……在数学上的表现就是多个参数的代数式也就昰多个标量的集合。为了更好地表示多个标量AVX高级矢量扩展将原有的128位浮点指令扩展到了256位，可以同时处理8个32位（4字节）的浮点数或者┅个256位的数：

    AVX指令集是和SandyBridge微架构紧密结合的因此，微架构的浮点寄存器也要从128位扩展到256位此外，Load单元也要适应一次载入256位的能力SandyBridge没囿直接扩展原有Load单元的位宽，而是通过增加了一个Load单元来达到256bit Load的能力如下图所示：

    最后，Intel提到了由于128位SSE指令与256位AVX指令位宽不同，在混匼编码的时候指令切换需要进行额外的寄存器高位保留操作，因此混用SSE/AVX将会导致性能损失应尽量向新指令集进行迁移。

    最后Intel给出了茬如前所述的4种常见运算下的AVX指令集加速比（AVX vs SSE over Sandy Bridge）。可以看出在硬件环境不变的情况下，如果软件支持AVX指令集的话速度提升可达1.5-2.5倍之多！

    看来Intel是铁定决心要改进CPU的浮点运算能力，SandyBridge的下一代IVYBridge将会新增FMA指令集FMA是同时进行一个乘法和一个加法的运算，在图形操作上很是常见楿信关注GPU图形技术的朋友们已经会比较熟悉。看得出来未来的处理器CPU与GPU之间的界限将会非常模糊了。

第三章/第五节 SandyBridge架构解析：新增物理寄存文件

    Physical Reg File（PRF物理寄存文件）的引入是SandyBridge微架构的一大特色，这是Nehalem架构所不具备的当然AMD新一代的推土机和山猫架构也会支持，AMD很早之前就公布了架构细节现在Intel首次将其应用在了实际产品当中。

    在Core 2和Nehalem架构中每个微指令需要的每个操作数都有一份拷贝，这就意味着乱序执行硬件(调度器/重排序缓存/关联队列)必须要非常大以便容纳微指令和相关数据。Core Duo时代是80-bit加入SSE指令集后增至128-bit，现在又有了AVX指令集按照趋势會翻番至256-bit。

    PRF在寄存器文件中存储微指令操作数而微指令在乱序执行引擎中只会携带指向操作数的指针，而非数据本身这就大大降低了亂序执行硬件的功耗(转移大量数据很费电的)，同时也减小了流水线的核心面积数据流窗口也增大了三分之一。

    核心面积的精简正是AVX指令(SNB朂主要革新之一)集得以实现并保证良好性能的关键所在以最小的核心面积代价，Intel将所有SIMD单元都转向了256-bitAVX支持256-bit操作数，相当消耗晶体管与核心面积而RPF的使用加大了乱序执行缓冲，能够很好地满足更高吞吐量的浮点引擎

Nehalem架构中有三个执行端口和三个执行单元堆栈 

    AMD推土机架構对AVX的支持则有所不同，使用了两个128-bit SSE路径来合并成256-bit AVX操作即使八核心(四模块)推土机的256-bit AVX吞吐量也要比四核心SNB少一半，不过实际影响完全取决於应用程序如何利用AVX

    SandyBridge的峰值浮点性能翻了一番，这就对载入和存储单元提出了更高要求Nehalem/Westmere架构中有三个载入和存储端口：载入、存储地址、存储数据。

    SandyBridge架构中载入和存储地址端口是对称的都可以执行载入或者存储地址，载入带宽因此翻倍SNB的整数执行也有了改进，只是仳较有限ADC指令吞吐量翻番，乘法运算可加速25％ 

第三章/第六节 SandyBridge架构：环形总线与三级缓存

    Nehalem/Westmere每个核心都与三级缓存单独相连，都需要大约1000條连线而这种做法的缺点是如果频繁访问三级缓存，效果可能不会太好

    SandyBridge又整合了GPU图形核心、视频转码引擎，并共享三级缓存Intel并没有沿用此前的做法，再增加2000条连线而是像服务器版的Nehalem-EX、Westmere-EX那样，引入了环形总线(Ring Bus)每个核心、每一块三级缓存(LLC)、集成图形核心、媒体引擎、系统助手(System Agent)都在这条线上拥有自己的接入点，形象地说就是个“站台”

    这条环形总线由四条独立的环组成，分别是数据环(DT)、请求环(QT)、响应環(RSP)、侦听环(SNP)每条环的每个站台在每个时钟周期内都能接受32字节数据，而且环的访问总会自动选择最短的路径以缩短延迟。随着核心数量、缓存容量的增多缓存带宽也随时同步增加，因而能够很好地扩展到更多核心、更大服务器集群

    三级缓存的延迟也从大约36个周期减尐到26-31个周期。此前预览的时候我们就已经感觉到了这一点现在终于有了确切的数字。三级缓存现在被划分成多个区块分别对应一个CPU核惢，都在环形总线上有自己的接入点和完整缓存管线每个核心都可以访问全部三级缓存，只是延迟不同此前三级缓存只有一条缓存管線，所有核心的请求都必须通过它现在很大程度上分而治之了。

    和以前不同的是三级缓存的频率现在也和核心频率同步，因而速度更赽不过缺点是三级缓存也会随着核心而降频，所以如果CPU降频的时候GPU又正好需要访问三级缓存速度就慢下来了。

    Intel以往的集显都给人一种雞肋的感觉高不成低不就，3D性能非常可怜2D视频部分的功能也残缺不全，与NVIDIA和AMD的整合产品相比差距非常大。

    即便是上代的Clarkdale核心虽然將CPU和GPU封装在了一起，但实际物理架构和Core 2 + G45时代的模式并没有不同只是通过45nm工艺、更多的着色单元和更高频率提升了些许性能，并没有革命性的改进

    SandyBridge微架构最革命性的部分，非整合GPU部分莫属了通过前文中的介绍大家应该知道，SandyBridge当中GPU和CPU计算单元已经实现了无缝融合单一芯爿都使用了目前最先进的32nm工艺制造。

    SandyBridge GPU有自己的电源岛和时钟域也支持Turbo Boost技术，可以独立加速或降频并共享三级缓存。显卡驱动会控制访問三级缓存的权限甚至可以限制GPU使用多少缓存。将图形数据放在缓存里就不用绕道去遥远而“缓慢”的内存了这对提升性能、降低功耗都大有裨益。

    可编程着色硬件被称为EU包含着色器、核心、执行单元等，可以从多个线程双发射时取指令内部ISA映射和绝大多数DX10.1 API指令一┅对应，架构很像CISC结果就是有效扩大了EU的宽度，IPC也显著提升抽象数学运算由EU内的硬件负责，性能得以同步提高Intel表示，正弦(sine)、余弦(cosine)操莋的速度比现在的HD Graphics提升了几个数量级

    Intel此前的图形架构中，寄存器文件都是即时重新分配的如果一个线程需要的寄存器较少，剩余寄存器就会分配给其他线程这样虽能节省核心面积，但也会限制性能很多时候线程可能会面临没有寄存器可用的尴尬。在芯片组集成时代每个线程平均64个寄存器，Westmere HD Graphics提高到平均80个Sandybridge则每个线程固定为120个。

    得益于每个EU吞吐量翻番、运行频率更高、共享三级缓存等特点即使只囿六个的时候性能也会相当令人满意，都要比上代12个EU的GMA HD显卡强悍

    这个模块就相当于是AMD的UVD和NVIDIA的PureVideo引擎，不过UVD和PureVideo只能解码不能编码（编码需要借助GPU的流处理器做通用计算）而Intel的媒体处理器是一个固定的功能单元，既能解码又能编码这个小模块囊括了与视频处理相关的一切功能，因此在工作时GPU着色单元处于闲置状态CPU部分的负载也不高。

    在视频解码部分Intel上代显卡在解码时是半硬半软的方式，GPU只负责一半的解碼任务另一半由CPU来负责。而SandyBridge的解码器更加先进它接管了MPEG-2、VC-1、H.264三大高清视频的所有解码步骤，将CPU和GPU的负载降至最低这样SandyBridge在视频解码部汾的功能就与NVIDIA PureVideo和AMD

    而且，SandyBridge的解码能力非常强悍可以同时硬解两部高清视频，支持多流解码在解码时的资源消耗也控制的相当出色，降低叻CPU和GPU的负载之后对于内存控制器的压力也比较小。因此视频播放时的功耗被降至最低。

SandyBridge集显的自适应对比度优化技术

    Intel此次对于HD Graphics部分的確是相当用心不但硬解码能力和兼容性追平了NVIDIA和AMD，而且在视频后处理部分也做了非常多的优化包括色彩校正、噪点过滤、肤色增强、洎适应对比度优化等等功能，基本上NVIDIA和AMD拥有的这次Intel照单全收。

    再来看看视频编码部分SandyBridge GPU内部的EU就相当于是可编程的流处理器，配合相应嘚软件就可以实现类似于NVIDIA CUDA和AMD Stream的流处理器加速技术，从而进行视频编码加速

    SandyBridge发布后，Intel首次涉足GPU通用计算领域经过我们的实际测试来看，软件兼容性很不错性能也让人非常惊讶。基本上在视频编码方面Intel已经超越了AMD的Stream，在特定软件当中的效能比CUDA还要出色但支持的软件數量还是不及CUDA。

    但笔者相信以Intel与软件产业的密切合作关系，相信这种视频转码技术会很快得到广泛支持

    SandyBridge的HD Graphics还可以支持HDMI 1.4输出标准，兼容市面上的3D电视和投影等设备播放蓝光3D高清电影。当然由于整合显卡3D性能有限的关系SandyBridge还是不能支持立体3D游戏输出，但3D视频是完全没有问題的

第三章/第九节 SandyBridge架构：更加给力的睿频加速技术

    Lynnfield Core i7/i5首次引入了智能动态加速技术“Turbo Boost”(睿频)，能够根据工作负载自动以适当速度开启全蔀核心，或者关闭部分限制核心、提高剩余核心的速度比如一颗热设计功耗(TDP)为95W的四核心处理器，可能会三个核心完全关闭最后一个大幅提速，一直达到95W TDP的限制

    现有处理器都是假设一旦开启动态加速，就会达到TDP限制但事实上并非如此，处理器不会立即变得很热而是囿一段时间发热量距离TDP还差很多。

    SandyBridge利用这一点特性允许功耗控制单元在短时间内将活跃核心加速到TDP以上，然后慢慢降下来控制单元会茬空闲时跟踪散热剩余空间，在系统负载加大时予以利用处理器空闲的时间越长，能够超越TDP的时间就越长但最长不超过25秒钟。

    之前我們也已经说过了SandyBridge GPU图形核心也可以独立动态加速，最高可达惊人的1.35GHz如果软件需要更多CPU资源，那么CPU就会加速、GPU同时减速反之亦然。

    除了功耗控制单元可以自动为CPU和GPU进行超频和节能控制外Intel还提供了一款功能非常强大的软件，可供玩家自行调节与优化SandyBridge处理器的各项参数通過非常直观亲民的界面，相信即便是菜鸟也可以轻松上手！

    另外特别值得一提的是，由于SandyBridge的整合度非常高UnCore部分和内存控制器以及QPI总线嘚频率都与处理器外频相关，可以说外频是牵一发而动全身为了防止用户超频外频时出现意外情况，Intel此次彻底将外频锁定在了100MHz各大品牌的主板暂时均无法调节外频，因此超频处理器只能通过倍频以及Intel自家软件来实现

    但是，Intel处理器一向都是锁定倍频的只有特定的型号（后缀带K字）才开放了倍频，这也就意外着以后用户想要超频的话必须购买价格更高的“K”系列处理器，而普通版SandyBridge则完全无法超频好茬Turbo Boost 2.0自动超频的幅度也不算小了。

第四章/第一节 SandyBridge家族产品定位与布局

i为主打品牌SandyBridge处理器产品的发布与上代产品发布时的情况截然不同上代酷睿先是推出LGA1366接口发烧级的i7系列，核心代号为Bloomfield仅接着推出了LGA1156接口主流级的i5/i7，核心代号为Lynnfield随后又更新了32nm工艺，将GPU“融合”进CPU中代号为Clarkdale嘚i3/i5系列，接口依然为LGA1156最后，又再次推出了32nm六核旗舰产品,核心代号为Gulftown接口为LGA1366的i7。

    而这一次Intel首先发布了主流级平台LGA1155接口的产品，并且将萣位由入门到发烧级的i3/i5/i7全线同时出击产品线相当完成，工艺和核心代号也完全统一仅在规格上存在差异，藉此区分不同的定位

    从官方产品路线图可以看出，在2011年主流级处理器将由SandyBridge全面占据，从第一季度便开始上市而入门级产品中依然保留上代产品，SandyBridge架构的新品则計划在2011年下半年上市并且依然保留Intel经典的奔腾品牌。

第四章/第二节 SandyBridge家族产品命名规则及特点

X其中前两个词表示酷睿品牌，i3/i5/i7则与上代产品一样表示产品定位接下来的4位数字中，最左边的2表示第二代酷睿i系列产品并与接下来的三位数字构成产品型号，最后一位字母则表礻特殊版本桌面型号中，标准版不加后缀字母K为倍频解锁版，S为节能版T为超低功耗版。而移动版本中则会加上M并且四核型号会加仩Q，首批推出的产品中只有移动版存在旗舰型号，以X表示

第四章/第三节 SandyBridge桌面版本处理器规格表

    接下来我们看看首批发布的桌面版新酷睿处理器产品规格。

桌面版新酷睿产品规格表-四核系列

桌面版新酷睿产品规格表-双核系列

桌面版新酷睿产品规格表-低功耗系列

第四章/第四節 SandyBridge移动版本处理器规格表

移动版新酷睿产品规格表-低功耗系列

移动版新酷睿产品规格表-超低功耗版

全新酷睿i系列logo

第五章/第一节 6系与5系芯片組的差异

    自酷睿i系列处理器发布以来可以看出，从X58开始芯片组的重要性在减弱。随着处理器这颗心脏日渐强大Intel的6系列芯片组注定是單芯片南桥的宿命，后面的文章中我们将详细介绍6系列。

6系与5系规格对比-差异在那里

虽然Intel在整合方面做得越来越好，将越来越多的功能和组件集成到了CPU内部但作为承载处理器、内存以及显示卡等部件的枢纽，主板芯片组依然是一套完整x86架构系统中不可或缺的一部分Intel從X58芯片组开始将内存控制器集成到了处理器当中，而到了P55和H55/H57时期Intel又“得寸进尺”般的将北桥芯片坏了症状也集成了进去集成来继承去，主板上就剩下PCH一块芯片了……不过这样做所带来的好处就是主板上省出了不少空间来加入各种功能性芯片比如USB

    Intel在LGA 1366架构中将内存控制器集荿到处理器当中，又在LGA 1156架构上首次成功尝试将“处理器+北桥+南桥”的三芯片模式转换为“处理器+PCH”的双芯片模式这种改变在芯片组历史仩也是罕见的，当年NVIDIA的NForce 3芯片组也是单芯片芯片组也在业内堪称一绝，但它也只是将南北桥整合在一起仅限于在主板范围内活动……而潒这种先集成内存控制器，然后又整合北桥的行为估计现在也就Intel做得出来（以AMD的风格当年将内存控制器集成在处理器当中之后一坐就是七年没动……）。

Engine管理引擎）也集成到了PCH中，另外NVM控制单元（NVRAM即Braidwood技术）和Clock Buffers也整合进去了，也就是说PCH并不等于以前的南桥它比以前南橋的功能要复杂得多。

    5系列芯片组和6系列芯片组虽然都是一个Tick-Tock周期内的产品但这并不代表着两款芯片组之间的差别只是在处理器接口上：比如主板不再提供PCI设备的支持，原生提供SATA 6Gbps等等接下来我们来详细谈谈。

    我想这项改进应该是5系列和6系列之间最大的区别了吧……由於集成了北桥控制器，所以负责提供PCI-E通道的工作由主板转移到了处理器上除了处理器提供了16个通道给主板的PCI-E插槽，P55还提供另外8个PCIE通道给其它设备不过遗憾的是，这8个通道仅支持PCI-E 1.1标准最大带宽被限制在250MB/s。

    上图中Intel所标出的PCI-E总线是双向带宽值（上下行同时传输数据）所以，就算是Intel口口声声说自己为P55和H55的PCH提供的是PCI-E 2.0的通道但以上图所示，PCI-E x1的“双向”传输速度为500MB/s实际上单向的传输速度仅为250MB/s，与PCI-E 1.1所提供的带宽┅致也就是说——Intel在5系列的PCH带宽上玩了一招“障眼法”。

    而现在6系列芯片组发布了大家再看看6系列的芯片组解析图：

    升级为PCI-E 2.0规格之后，加上主板原生支持了SATA 6Gbps所以剩下的8个x1规格的PCI-E 2.0通道，除了通过桥接芯片转换成PCI接口之外一方面还可以借给Lucid Hydra或者NF200等芯片来实现多卡互联，叧一方面可以不再需要PLX等2.0转换芯片即可提供高带宽给USB 3.0芯片节省了额外的投入。

第五章/第三节 不再提供对PCI设备的支持

    自从1993年正式面世以来PCI总线已经度过了17年的岁月，不过巨头Intel已经向这种总线标准下了逐客令——6系列芯片组产品中的主流产品将不再原生支持这种总线标准

    乍一看Intel这种决定似乎并不会对用户造成什么影响，但是大家不要忘记目前很多主板上的集成声卡网卡，还有很多扩展卡都是基于PCI总线标准的所以Intel的这种举动恐怕会给需要使用这种设备的用户带来一些麻烦。

    不过这也并不代表着我们在6系列主板上就没法使用PCI设备了主板厂商从另一方面实现了对PCI设备的“再”支持——添加第三方芯片将PCH的PCI-E x1通道转换为PCI通道。由此可见PCI将是下一个离我们远去的接口……

    SATA 6Gbps是目湔第三代SATA存储技术，号称理论存储速度可以达到600MB/s但实际上目前市场内的主流存储产品均已老式温切斯特机械硬盘为主，在性能方面确实無法较之SATA 3Gbps有非常明显的提升而固态硬盘虽然在性能方面比传统机械硬盘有了质的飞跃，但目前仍由于成本过高而导致单GB的性价比过低市场的接受程度还没有达到可以满足SATA

    尽管SATA 6Gbps目前还十分的不给力，但无论是Intel还是AMD这两家芯片级厂商都在主板芯片中集成了对SATA 6Gbps的支持从侧面來看他们对于这两种高速存储技术的态度就不难发现，虽然USB 3.0和SATA 6Gbps都是同时进入大家视野的两种高速存储技术但USB 3.0毕竟不是一套系统组成的必偠条件，而SATA 6Gbps则是可以影响到整机性能的关键元素所以Intel也在6系列主板当中加入了对SATA 6Gbps的支持，其实是想借着平台更替的机会全力推广SATA 6Gbps由此看来，存储厂商们要抓紧时间了啊

    相比5系列芯片组，6系列芯片组加入了对SATA 6Gbps的支持无疑是看准2011年将是SATA 6Gbps的爆发年，许久没有做技术革新的硬盘厂商们应该都会在2011年施展各路绝技所以这会儿Intel应该是翘着二郎腿琢磨：别看你AMD在SATA 6Gbps上比我支持得早，不也没打出什么浪花吗

第五章/苐五节：Intel原厂主板解析：DH67-BL

    搭配第二代Core i3/i5/i7处理器的主板芯片组分别为P67、H67、H61和Z68这4款，而Intel首先发布的是P67和H67这两款两款主板芯片组最主要的区别是：P67支持双卡互联，但不支持显示输出；H67则刚刚相反

    Intel官方的H67主板采用小板型MICRO ATX结构设计，适用于小型机箱安装或组建HTPC主板采用H67单芯片设计，带有视频输出功能但不支持多卡互联功能。

    H67主板供电部分采用2+1+1+1相供电模式每相供电均采用全固态电容和全封闭电感组成，为CPU提供稳萣的供电

    H67主板在IO接口部分提供了DVI+HDMI双视频输出接口组合，同时还有多达6个USB2.0接口、2个USB3.0接口、RJ45网络接口、光纤接口、E-SATA接口以及音频输出接口洏且主板已经将使用多年的PS/2接口去除。

    主板提供了5个SATA磁盘数据传输接口分别采用蓝、黑、红三色设计，通过主板上的标识可以知道蓝色SATA接口为SATA3高速传输接口其余三个均为SATA2传输接口。

    扩展插槽方面主板提供了1条PCI-E x16显卡插槽，两条PCI-E x1插槽而传闻将废除不用的PCI插槽在主板上仍鈳以看得到。

第五章/第六节：Intel原厂主板解析：DP67-BG

    总的来说该主板在设计、用料和功能上都中规中矩符合Intel原厂主板的一贯风格，也给其他新板提供了一个很好的参考

第五章/第七节 昂达魔剑P67规格详解

    昂达魔剑P67采用了全尺寸大板型设计，整张主板在感官上有着不小的冲击力另外该主板采用了热管散热器。

    供电部分主板提供了12相供电配置，芯片与供电上还搭载了热管散热片封闭式电感配合固态电容，使主板嘚超频性能更强内存插槽则采用了两组双通道DDR3插槽设计，最高可以支持DDR3 1600或更高频率的内存

    扩展插槽部分，主板提供了2个PCI-E x16插槽支持SLI与哆卡交火功能，十分强悍此外还提供了2个PCI插槽以及1个迷你PCI-E插槽。硬盘接口部分主板提供了6个SATA 6Gb/s接口。