深度解析Nehalem处理器十大特点

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在刚刚结束的IDF 2008秋季峰会上,英特尔向全世界介绍了它将在今明两年主推的一款全新架构的处理器——Nehalem,并详细阐述了它的革命性优势。

在刚刚结束的IDF 2008秋季峰会上,英特尔向全世界介绍了它将在今明两年主推的一款全新架构的处理器——Nehalem,并详细阐述了它的革命性优势。总体来看,不论是制造工艺还是新技术的应用,Nehalem都已经具备了里程碑式的重要意义。而细细看来,我们可以总结出Nehalem的十大优势。

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1、 45纳米的成熟果实

英特尔的“Tick-Tock”开发模式带来了工艺和架构的有规律翻新。因此,如果说Tick年的Penryn架构是为了试水45纳米制造工艺的稳健平台,那么今年的Nehalem就是45纳米技术成熟的产物。我们看到英特尔在Penryn中试炼45纳米工艺之后,掌握了新制程更多的技术细节,从而在“Tock”年将很多新技术和大的架构改动融入到Nehalem中去。45nm Hi-K制程带来的不仅仅是更小的芯片体积,更多的晶圆蚀刻,更低的功耗,更为设计人员带来巨大的舞台,得以实现很多梦幻般的功能特性。

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2、 原生四核设计

一提到原生四核,大家都会想到是AMD走在了前面。是的,在去年AMD推出巴塞罗那的时候,还特地将一颗英特尔的Penryn CPU去壳进行对比。坊间所谓的胶水四核和原生四核的概念也一直争论不休,诸如英特尔称AMD在技术不完善的情况下推出四核是自杀行为,指责其良品率太低。而AMD则笑称英特尔的胶水四核效率远不如原生四核。如今,英特尔终于在Nehalem中启用了原生四核的设计,是技术成熟的表现还是一种市场战略我们无从而知。但可以肯定的是,从此以后胶水四核的概念将慢慢淡出,AMD面对英特尔又少了一项优势。

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3、“Quick Path Interconnect”点对点通信

几乎所有媒体都爆炒的一项技术就是QPI点对点通信。作为取代FSB的新技术,QPI确实可以算作是里程碑式的一种技术。在CPU内部的各个核心之间提供了超高速通道,用来互通资讯的设计从架构级别上提升了CPU的效率。虽然1600Mhz的前端总线对于桌面级数据处理来说已是绰绰有余,但对于数据量庞大的服务器来说,其仍然是性能的瓶颈。而QPI拥有高带宽、低延迟的点对点互联技术,其传输速度可以达到每秒6.4G,提供高达25GB/s的总带宽。此外,由于Nehalem的模块化设计特点,英特尔可以针对不同的市场,在Nehalem中配置不同的QPI总线条数。

4、SMT同步多线程技术(Simultaneous Multi-hreading)

在奔4时代,HT超线程技术可以说已经是家喻户晓了。这种为了提高流水线效率而做得细化分工在面对只有14级流水线的酷睿架构时,就显得没什么必要了。但是在Nehalem中,我们将看到类似这一技术的回归。它使得Nehalem的每个核心可以同时执行2个线程,从而压缩多任务处理所需要的总时间。

此外,Nehalem因为L3大缓存的设计及内存控制器的集成使之拥有了更大的缓存和更大的内存带宽,而且基于Core微架构中表现优秀的分支预测设计能够更加有效的发挥多线程的性能。(下图所示为打开了SMT技术以后的Nehalem 8核处理器)

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5、集成的内存控制器

早在5年前,AMD就已经在其处理器中整合了内存控制器,而英特尔当时宣称,将依靠缓存战胜AMD,并放出话来:“没人会根据是否整合内存控制器来决定要不要购买某一种处理器的。”然而,一系列的评测和应用案例强有力的证明了AMD的明智举措,使得英特尔长期以来在牵扯到内存控制的应用上不如AMD。如今,在DDR3内存即将作为DDR2的接班人进入市场的前夕,英特尔终于在Nehalem处理器里集成了内存控制器。英特尔的整合内存控制器(integrated memory controller),可以支持3通道的DDR3内存运行在1.33GT/s(DDR3-1333),这样总共的峰值带宽就可以达到32GB/s。可以料想,这种改进将给英特尔带来巨大的性能提升,从而在AMD***一个优势壁垒上凿开门路。

6、整合北桥芯片

据悉,首批内建北桥的Nehalem并不是9月份即将发布的Core i7,而是直到2009年才会推出的Nehalem处理器。英特尔计划用45nm Nehalem处理器+外置南桥芯片方式,挑战AMD的APU平台。有分析认为,首批内建北桥芯片的Nehalem家族处理器,将是桌面版Lynnfield和移动版的Clarksfield处理器,均是4核心设计,它们内建北桥芯片,并且支持DDR3内存,届时桌面版Lynnfield和移动版的Clarksfield处理器,将和代号Ibexpeak南桥芯片搭配,处理器和南桥芯片之间的数据通道改用PCH(平台控制Hub)连接。不过,Intel同时还将在双核心处理器市场推出“伪”核处理器+北桥芯片整合产品,这些双核心处理器是Havendale桌面处理Auburndale移动处理器,这两款产品采用MCP(多芯片封装)模式,将处理器和北桥芯片核心封装在一个基板之上,南桥芯片还是采用Ibexpeak。

7、新增7组SSE4.2指令

这并非新的SSE标准而是英特尔公司除了SSE4支持外为***的应用软件目标加速器定义的指令集。45nm Penryn处理器中的 SSE4指令集拥有47条新指令,而Nehalem会在继承这些指令的基础上再添加7条。英特尔增加的这7个指令可以用于提升整体架构效率,加速字符串和文本处理程序(诸如XML)的处理能力。SSE4.2指令集无论是在XML应用中,还是在数据库中,都能有效的提升系统性能。

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8、VT-d虚拟化技术

Nehalem还将采用被称为VT-d的虚拟化技术,VT-d则是在平台层面上实现了I/O虚拟化(主要体现在整合于芯片组内的专用电路),它定义了一个用于DMA重映射的架构,可直接将I/O设备分配给未经修改的VMs或者半虚拟化VMs。英特尔称这项技术可以将在平台上运行的虚拟机的性能提升一倍。此外,Nehalem的VT-d 技术可增加频宽并减少因软件虚拟化而增加的延迟,提升效能。

有消息称,VMware计划在2009年发布一项名为VMDirectPath的新技术,这项技术可以利用Nehalem中的新功能。

9、“Turbo Mode”自超频技术

在刚刚结束的IDF上,英特尔展示了Nehalem的“Turbo Mode”自超频技术。Turbo技术会动态的调整处理器中不同核心的频率。用户还可以在BIOS中指定一个TDP数值,处理器会根据此数值动态的调整核心频率。如果用户拥有良好的散热措施,甚至可以把TDP调整到***190瓦。当然,一般来说140瓦甚至更低的数值便已经足够日常使用。在英特尔的测试中,通过“Turbo Mode”功能,不少游戏在相同的运行环境下,得到了大约10%的性能提升。

英特尔表示,使用“Turbo Mode”功能之后,计算机的处理能力“几乎等于增加了第二块显卡”。

10、“能源门(power-gates)”技术

如果说Turbo Boost是在不考虑功耗的情况下,根据CPU的负荷来自动超频的技术。那么Power Gates就是在保证现有应用正常运行的情况下,尽量减少能耗的技术。例如,在日常的文字编辑,网页浏览等不需要多线程运算的工作中,Power Gates技术可令闲置的核心完全关闭。该技术可以根据工作负载需要减少每个核心频率、电压切换所带来的电能损耗,允许单个处于闲置状态的核心的功耗降到接近0瓦特。此外,Nehalem处理器还内建了功耗控制单元,与Power Gates配合使用可以极大的改善功耗和发热问题。

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作为酷睿架构的继任者,Nehalem可以说是站在了巨人的肩膀上。既秉承了酷睿架构的高效流水线设计以及成熟的制程经验,又在此基础上完善了酷睿的不足,并作出了更多的突破。可以料想,未来Nehalem带来的性能飞跃将比当年酷睿上市更多,而它里程碑式的一些革命性设计,则会影响,甚至***以后多核处理器的潮流。相对的,AMD也准备以“上海”处理器以及明年的45nm架构处理器与之对抗。我们期待英特尔和AMD的精彩竞争,也期待他们留下更多里程碑式的设计。

【编辑推荐】

  1. 剖析英特尔Nehalem处理器架构
  2. Intel Nehalem桌面处理器“Core i7”将于第四季度发布
  3. 英特尔八核Nehalem第四季推出 下一目标是千核
责任编辑:符甲 来源: IT168
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