高能四核战神 Lynnfield核心i5技术详解

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基于Nehalem构架的Bloomfield核心i7发布到现在已经刚好一个多月,而目前高端玩家爱机处理器仍属酷睿i7、i5最为受宠,不说EVGA、MSI、ASUS等一线大厂推出的奢华X58平台主板,众多厂商光相对低阶的P55系列上下的功夫就已经是当年P45所无法比拟的了。Lynnfield核心酷睿i5继承了酷睿i7的大部分特色技术与硬件架构,同时整合PCI Express Bus Controler的设计也加强了CPU Core与图形总线的联系,这当然特意与QPI(Quick Path Interface)链路协议的支持,我们称Lynnfield内部整合的IMC与PCIE Bus Controler等控制器部分为uncore,并且在供电方面采用专门的2相到4相为其独立供电。

Core与Uncore强化供电

Lynnfield酷睿i5 CPU供电部分采用了N+2货N+4相供电设计,其中N相主要为CPU内部核心供电,而另外2相或4相是为Uncore部分提供VTT参考电压的。

同为出自Nehalem血统的酷睿i5系列一样拥有Turbo Mode技术,一项根据TDP动态调节个别核心频率的技术。我们知道随着处理器的核心增加对处理器的超频就变得更困难了,特别是有的处理器的频率本身就很高。当多核处理器在执行某些单线程任务的时候多核心可能没有太大的用武之地,如果提升某个或者某两个核心的频率对这样的任务来说就变得更加有效了。

内核集成的PCU可以动态调节核心的电压 Turbo Mode的原理

与i7相同酷睿i5内部也集成的100万个晶体管组成的电路实现了Turbo技术。通过适当地设定处理器的TDP来提升核心的频率,这个代价是值得的,因为在某些游戏中开启Turbo模式可以直接带来10%左右的性能提升,相当于将显卡提升一个档次。特别是Extreme版本的Core i7处理器最高可以将TDP在BIOS中设定到190W来执行Turbo模式,在个别应用中进一步提升CPU时钟频率,带来效能上的提升。

随着处理器核心的增加,传统的共享式总线传输已经成为了发挥多核心效能的瓶颈,这样Nehalem构架酷睿系列的QPI(QuickPath Interconnect)总线技术应运而生。

酷睿i7的核心分布

QPI总线是双向串联点对点的数据传输技术,一端将CPU每颗物理核心互联,另一端连接内存控制器或其它设备。这样每颗核心在寻址数据的时候就有机会绕过缓存直接通过单独建立的连接来命中内存中所需要的数据。与这种即时的链路总线技术相比传统的并联共享式FSB总线显得捉襟见肘了,这也是为什么Nehalem构架四核处理器只有133MHz外频的原因。

QPI串联总线的点到点通讯方式

QPI总线是针对封包的点到点串联传输,拥有低延迟、高带宽的特性,同时对一些Intel 的数据处理技术提供了传输优化。QPI总线提供的单条链接(Link)是20bit的位宽,其中16bit是用于数据传输,其余4bit用于CRC(计算机冗余校验)和流量控制,所以每个时钟周期就可以传输2B的数据,这样拥有单向峰值4.8GT/s总线速度的酷睿i7就可以提供双向高达19.2GB/s(4.8GT/s×2B×2)的带宽。而上一代酷睿的FSB技术在1333MHz下的带宽也不过为10.6GB/s,只有Core i5 750的一半左右,而且比AMD 采用的Hyper-Transport 3.0总线的速度更高。QPI总线技术将是Intel 未来发展的总线标准。

自Intel 在P3时代加入了SSE(Streaming SIMD Extensions)指令集之后,Intel 处理器的多媒体处理能力显著提升。这次相对于上一版本的SSE4.1,SSE4.2指令集加入了STTNI(字符串文本新指令)和ATA(面向应用的加速器)两大优化指令。STTNI主要针对XML进行文档和数据处理进行优化,使这一方面的应用性能达到上一代产品的3.8倍。ATA则主要增加CRC32计算校验码,另一方面让POPCNT用来计算一个16/32/64位整数里面中多少个为1的位。

SSE 4.2在SSE 4的基础上增强了文本处理能力

目前Intel C++ Compiler 10.x和Microsoft Visual Studio 2008 VC++均已经实现了对于SSE4.2的支持。具备SSE4.2指令集的Nehalem Core i7处理器在办公应用中的性能将得到大幅度提升。

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