Lynnfield驾临 新酷睿i7/i5全面预览

互联网 | 编辑: 陈晨 2009-09-03 00:00:00原创 返回原文

Lynnfield要来了,这是近期PC业界讨论非常广泛的的一个话题。但要说聊起这个话题,首先要知道Lynnfield是什么。 如果要用一句 话来概括,或许可以这样说:Lynnfield核心处理器,是在2008年末发布的Nehalem架构Core i7桌面处理器之上,经历了重新的布局与设计,大大简化了

前言:Lynnfield驾临

Lynnfield要来了,这是近期PC业界讨论非常广泛的的一个话题。但要说聊起这个话题,首先要知道Lynnfield是什么。

如果要用一句 话来概括,或许可以这样说:Lynnfield核心处理器,是在2008年末发布的Nehalem架构Core i7桌面处理器之上,经历了重新的布局与设计,大大简化了处理器与芯片组结构之后,大幅提升了产品良率并大幅降低了成本,从而推出的面向主流市场的 Nehalem架构处理器。

如今我们已经确定,Lynnfield核心处理器将横跨Core i7与Core i5两大品牌,相对于此前众说纷纭的命名方式,诸如全部命名为Core i5这样的传言,如今的品牌定名计划终于得到了定案,如果要说起为什么要采取这样的命名方式,我们还要从Lynnfield核心说起。

Lynnfield 这个名称,事实上是处理器的一种核心开发代号,此前发布的Core i7 900系列处理器(包括Core i7 975/965/940/920),其核心代号为“Bloomfield“,Lynnfield相对于Bloomfield最大的特点,就是大幅精简和强化了其面对的主流市场所看中的环节。受限于NDA保密协议,我们目前尚不能透露关于Lynnfield处理器的具体信息,但根据此前网间流传的一份规格表,我们已经可以一窥Lynnfield核心处理器产品线的全貌。

Lynnfield核心的使命之一,便是针对主流市场的具体需求,通过重新的布局设计,达成更高的处理器核心的成本与性能比,以将性能极其强悍,但价格也高高在上的Nehalem架构普及到主流市场区间。在此之前,这一任务由售价相对低廉的Core i7 920处理器所承担,而此次,随着Lynnfield核心处理器系列的发布,面向主流市场的Core i7及Core i5处理器将同步推出5款之多。具体的规格我们可以参见下表。

Lynnfield:精简+强化的Nehalem架构产品

Lynnfield核心,精简了部分主流市场并非必须的核心单元,例如将三通道192bit内存控制器简化为双通道128bit,去除了针对双路平台所需的QPI总线单元, 并将Core i7 900处理器与X58芯片组的结构加以简化、彻底整合了原先X58芯片组中功能有限的北桥模块,传统的CPU-->北桥-->南桥模块被彻底的精简为CPU-->南桥,因此面向主流的P55芯片组之上将仅保留传统的南桥芯片,并且其所扮演的角色也发生了改变,Intel官方将这种承担了新使命的南桥芯片称之为PCH模块,由于Lynnfield核心处理器及P55芯片组的结构简化,原先Core i7 900系列处理器所使用的夸张的LGA1366接口也得以简化,最新的LGA1156接口及Lynnfield核心处理器的封装面积已经与传统的LGA775接口非常接近。

由于这类有针对性的重新布局,Lynnfield核心相对于Bloomfield核心节省了大量的晶体管及核心面积,加上Bloomfield核心发布至今,45nm生产线的工艺成熟度也在不断提高,Lynnfield核心处理器的功耗及发热量相比兄长:使用Bloomfield核心的Core i7 900系列处理器得到非常明显的改观。这一点我们将在后续的评测中加以展示。但是,除了这些面向主流市场而采取的有针对性的精简之外,Bloomfield核心所具备的最核心的功能及特性,不但没有任何精简,而是在核心功耗及TDP条件更加宽松的前提下有所强化。

以许多网友都非常关注Turbo Boost功能为例:最先发布的Core i7 900系列处理器旗舰型号Core i7 965处理器所具备的Turbo Boost功能,幅度由3.2GHz-->3.46GHz,而Lynnfield核心的Core i7处理器高端型号,则可以由2.93GHz起跳提升至3.6GHz,这样的幅度确实令人感到振奋。下面就让我们重新回顾一下基于Nehalem架构设计的Lynnfield核心所具备的几个重要的特性。

一:通吃单与多线程处理的Turbo Boost技术

毫无疑问,Turbo Boost技术是针对当前应用程序在多核心处理器上具备不同表现的现状所开发的一项重要技术。

Turbo Boost,顾名思义,可以在原先的性能水平上获得额外的提升,该技术的基础是来自Nehalem架构中分布广泛的节能环节及核心智能动态调节的设计方式。对于INTEL传统的多核心处理器,无论其是否被程序所充分调用,多个核心通常都处于同步的频率状态,即使某个程序只能使用到四核心处理中的一个核心,该核心也只能运作在标准的状态下,其他核心即使维持在同样的频率下,也无法对其构成任何协助。而Turbo Boost技术改变了这种状况。得益于这项技术的加入,无论我们所使用的应用程序对于多核心处理器的适应性表现如何,都可以获得相应的性能提升。如果我们所运行的软件可以充分调用到所有的核心,则四颗核心可以运作在标准的频率之下,如果我们所运行的软件只可以调用到四颗核心中的两个核心,则Nehalem架构允许处理器智能的暂时关闭(以极低的能耗运作,接近关闭)其余两颗空闲的核心,降低处理器的总能耗及发热量,而根据处理器的能耗及发热量自动调高另外两颗“繁忙”核心的频率,让程序运作的更快,如果该程序是更加极端的针对单核心设计,则Nehalem架构也允许处理器智能的暂时关闭处理器的其余三颗核心,而集中力量提升该“繁忙”的核心的最高频率,最大化的提升该软件的运行效率。

这种分档式的Turbo Boost技术可以让Nehalem架构处理器在面对各类应用软件时都能得心应手,以往的多核无用论声音在基于Nehalem架构制造的Bloomfield核心与Lynnfield核心Core i7/i5处理器上,不再适用。

应该说,这样的设计思路原本并不复杂,但能够真正的实现智能化调节且不对处理器的运作造成干扰则需要良好的设计功底与制造实力作为支撑、特别值得一提的是Intel 45nm制造工艺极其优秀的能耗控制及其业界领先的晶体管切换速度,保证了Turbo Boost技术在实现的同时得以真正的实现智能化,并且核心工作状态的切换速度极快,所有的变化均在极短的时间内完成,用户在操作中也不会察觉。

二:新一代超线程“SMT”技术

SMT(Simultaneous Multi-Threading)技术可以说是INTEL早前超线程技术(Hyper-Threading)的重大革新与延续。如果说在早前的INTEL奔腾4处理器上,超线程技术的发挥或多或少还受到限制的话,那么在Nehalem架构上,超线程技术的延续:SMT技术则展现了其所具备的惊人实力。

对于超线程技术(Hyper-Threading)应该说很多用户都不陌生,这个在奔腾四处理器上第一次出现的技术曾经在业界引发了巨大的轰动,在一颗物理核心上可以模拟两个逻辑线程,根据处理核心执行单元的负载自动分配两个线程的执行状态,从而提升多线程软件的整体效率。而如今,Nehalem架构具备更多的执行单元,更宽的指令通道,更大的缓存容量,更加海量的数据带宽,改良后的SMT技术可以将充分支持多线程的执行效率再提升30%以上,这样的效率提升对于看中多线程性能,诸如:视频压缩,视频制作,图形渲染,工业设计,数据库处理等应用的用户来说是极具诱惑力的。

在Intel目前的产品线规划中,基于Bloomfield核心与Lynnfield核心的Core i7处理器将独占SMT技术得到四核心八线程的应用优势,基于Lynnfield核心的Core i5处理器将不具备SMT技术。

三:智能缓存体系“Smart Cache”结构

智能缓存体系的进化在Nehalem架构上可以说是非常重要的一环,正是由于智能缓存体系的重新设计,使得Intel第一款原生X86架构四核心处理器的性能在他诞生之初就得以发挥到极致,无论是单核心性能还是多核心并行性能都有可靠的保证。

Nehalem架构的一级缓存(L1 Cache)依旧延续自Core微架构,由32KB的指令缓存+32KB的数据缓存所构建。在二级缓存(L2 Cache)上,则改由与每个内核紧密结合的256KB高速缓存承担。由于与处理器内核结合的非常紧密,L1 Cache与L2 Cache连同处理器内核共同构成了Nehalem处理器的"Core"部分。而三级缓存(L3 Cache)则采取模块化设计方案,被称作"Uncore"部分,四核心的Nehalem架构处理器无论是Lynnfield核心还是Bloomfield核心均搭配的是8MB容量的三级缓存。

Nehalem架构的整个缓存体系使用包含式(Inclusive)设计,三级缓存中包含了所有处理核心的二级缓存所存储的内容,因此当核心A所具备的256KB二级高速缓存中不包含其所需的核心B正在处理的数据,则可以直接从L3中调取而无需查询包括核心B在内的其他核心的L2 Cache,大大缩短了缓存的延迟周期,如果在L3中也无法找到核心所需的数据,则可以直接确定其余核心的L2 Cache中也不具备,可以立即决定由内存中调取,由此大大降低了数据存取的延迟。

尽管处理器内核与三级缓存采用模块化设计组合,可以根据不同档次处理器的设计,自由添加或者增减处理器内核的数量,三级缓存的大小,但是整个缓存体系的性能表现之强悍确实令人感到惊讶。

除了智能化的设计之外,我们还必须提到,得益于Intel强大的半导体研发与生产功底,目前Intel Nehalem架构的处理器上所具备的三级缓存模块至少可以说是目前所有X86架构处理器所能达到的最高水平,无论在性能还是晶圆面积的控制上都毫无疑问的走在业界的前列。正是由于这样大容量低延迟的三级缓存作为后盾,Nehalem架构处理器得以在有限的晶圆面积内重整Intel X86架构处理器传统的缓存体系设计,同时但却能保证其总容量略有降低的情况下大幅提升Nehalem微架构相对于Core微架构的性能表现。

由Lynnfield核心引发的P55芯片组变革

基于面向主流市场Lynnfield核心处理器的变化,与之最新搭配的P55芯片组主板也经历了较大的变化,在我们目前所得到的P55芯片组主板中,从外观上看,似乎与此前的芯片组主板没有太大的变化,但事实上,整合芯片组已经经历了脱胎换骨的重整与组合。

在位于核心的P55芯片组插槽上,Lynnfield核心处理器彻底整合了包括内存控制器,PCI-E控制器在内的整个传统北桥部分。因此,P55芯片组上,南桥芯片便结果了传统芯片组上其余部分的功能,定义也改称之为PCH。

值得注意的是,在完全整合了北桥的CPU核心与PCH芯片之间所使用的通道依然是DMI(Direct Media Inteface),因此此前一度有人认为QPI总线通道不再是Lynnfield核心处理器的一部分,则是一种误区。DMI通道长期以来便是INTEL芯片组连接北桥与南桥之间桥梁,因为南桥所承担的任务较少,因此无需使用QPI这样的传输方式,而沿用传统的DMI通道即可。类似X58芯片组上的QPI总线之所以在P55芯片组上不被标注,是因为原先其所连接的CPU与功能有限的北桥部分已经被彻底的整合在Lynnfield核心处理器内部,因此无需再单独列出,但整合后的处理器核心与北桥单元之间依然由QPI发挥着沟通的作用,与Bloomfield核心不同的是,面向多路的QPI总线通道则被取消,在P55芯片组的BIOS中,我们依然可以调节与QPI总线相关的参数选项。

总结及后续产品展望

Lynnfield核心处理器的发布开启了INTEL由Core微架构向Nehalem微架构的全面过渡,在由奔腾D处理器问世以来在处理器领域所诞生的许多观点、猜测、疑问乃至偏见,都将在Lynnfield核心处理器面前烟消云散。

从市场角度来说,Lynnfield核心的Core i7/i5处理器正式宣布了Nehalem微架构接过了Core微架构的所有使命。且Nehalem微架构几乎完美的汇聚了自Intel处理器问世以来所创造出的各种精华与一身,无论是效率极高震撼全球的Core微架构还是发源于奔腾四处理器超线程(Hyper-Threading)的SMT(Simultaneous Multi-Threading)同步多线程技术,加上堪称全球X86处理器中最强的缓存体系与整合内存控制器设计,都使之成为近年来难得的集大成者的优秀处理器架构,而Lynnfield核心则开启了将Nehalem微架构普及的大门。无论是您处于主流用户中的哪个阶层,都可以在基于Lynnfield核心的Core i7/i5处理器中找到适合您的产品。

本次涵盖主流市场高中端价位的Core i7/i5处理器全线发布之后,在即将到来的第四季度乃至明年第一季度,我们将迎来基于Clarkdale核心的Core i3/i5处理器。Clarkdale核心同样基于Nehalem微架构的设计思路制造,但特别的是Clarkdale核心也是第一款整合了GPU核心的桌面处理器。根据目前我们所了解的信息,Clarkdale核心由一个基于Nehalem微架构的双核CPU核心和一块类似G45芯片组的改良北桥+GAM显示核心,共两颗芯片封装而成。其中基于Nehalem微架构的双核CPU芯片由Intel全新的32nm HKMG工艺制造,新处理器核心代号归为Westmere系列,而包括北桥和GMA显示核心在内的另一颗芯片则继续由45nm工艺制造。

Clarkdale核心的前身是计划使用45nm工艺制造的Havendale核心,但由于32nm工艺进展迅速,Intel方面决定取消原定计划,CPU核心改由32nm制造,GPU部分则沿用45nm工艺产品线。由此,我们最快将于今年第四季度目睹全球第一款整合GPU核心的桌面处理器问世,而且根据我们目前所掌握的信息,得益于整合化设计的成功及制造工艺的改良,Clarkdale核心的整合GPU在性能和功能上也将拥有不俗的提升,值得期待。

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