深度解析Nehalem處理器十大特點(diǎn)

作者：無名 2009-03-25 17:41:50

服務(wù)器 芯片 服務(wù)器運(yùn)維

在剛剛結(jié)束的IDF 2008秋季峰會(huì)上，英特爾向全世界介紹了它將在今明兩年主推的一款全新架構(gòu)的處理器——Nehalem，并詳細(xì)闡述了它的革命性優(yōu)勢(shì)。

在剛剛結(jié)束的IDF 2008秋季峰會(huì)上，英特爾向全世界介紹了它將在今明兩年主推的一款全新架構(gòu)的處理器——Nehalem，并詳細(xì)闡述了它的革命性優(yōu)勢(shì)?？傮w來看，不論是制造工藝還是新技術(shù)的應(yīng)用，Nehalem都已經(jīng)具備了里程碑式的重要意義。而細(xì)細(xì)看來，我們可以總結(jié)出Nehalem的十大優(yōu)勢(shì)。

1、 45納米的成熟果實(shí)

英特爾的“Tick-Tock”開發(fā)模式帶來了工藝和架構(gòu)的有規(guī)律翻新。因此，如果說Tick年的Penryn架構(gòu)是為了試水45納米制造工藝的穩(wěn)健平臺(tái)，那么今年的Nehalem就是45納米技術(shù)成熟的產(chǎn)物。我們看到英特爾在Penryn中試煉45納米工藝之后，掌握了新制程更多的技術(shù)細(xì)節(jié)，從而在“Tock”年將很多新技術(shù)和大的架構(gòu)改動(dòng)融入到Nehalem中去。45nm Hi-K制程帶來的不僅僅是更小的芯片體積，更多的晶圓蝕刻，更低的功耗，更為設(shè)計(jì)人員帶來巨大的舞臺(tái)，得以實(shí)現(xiàn)很多夢(mèng)幻般的功能特性。

2、 原生四核設(shè)計(jì)

一提到原生四核，大家都會(huì)想到是AMD走在了前面。是的，在去年AMD推出巴塞羅那的時(shí)候，還特地將一顆英特爾的Penryn CPU去殼進(jìn)行對(duì)比。坊間所謂的膠水四核和原生四核的概念也一直爭(zhēng)論不休，諸如英特爾稱AMD在技術(shù)不完善的情況下推出四核是自殺行為，指責(zé)其良品率太低。而AMD則笑稱英特爾的膠水四核效率遠(yuǎn)不如原生四核。如今，英特爾終于在Nehalem中啟用了原生四核的設(shè)計(jì)，是技術(shù)成熟的表現(xiàn)還是一種市場(chǎng)戰(zhàn)略我們無從而知。但可以肯定的是，從此以后膠水四核的概念將慢慢淡出，AMD面對(duì)英特爾又少了一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。

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3、“Quick Path Interconnect”點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信

幾乎所有媒體都爆炒的一項(xiàng)技術(shù)就是QPI點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。作為取代FSB的新技術(shù)，QPI確實(shí)可以算作是里程碑式的一種技術(shù)。在CPU內(nèi)部的各個(gè)核心之間提供了超高速通道，用來互通資訊的設(shè)計(jì)從架構(gòu)級(jí)別上提升了CPU的效率。雖然1600Mhz的前端總線對(duì)于桌面級(jí)數(shù)據(jù)處理來說已是綽綽有余，但對(duì)于數(shù)據(jù)量龐大的服務(wù)器來說，其仍然是性能的瓶頸。而QPI擁有高帶寬、低延遲的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互聯(lián)技術(shù)，其傳輸速度可以達(dá)到每秒6.4G，提供高達(dá)25GB/s的總帶寬。此外，由于Nehalem的模塊化設(shè)計(jì)特點(diǎn)，英特爾可以針對(duì)不同的市場(chǎng)，在Nehalem中配置不同的QPI總線條數(shù)。

4、SMT同步多線程技術(shù)(Simultaneous Multi-hreading)

在奔4時(shí)代，HT超線程技術(shù)可以說已經(jīng)是家喻戶曉了。這種為了提高流水線效率而做得細(xì)化分工在面對(duì)只有14級(jí)流水線的酷睿架構(gòu)時(shí)，就顯得沒什么必要了。但是在Nehalem中，我們將看到類似這一技術(shù)的回歸。它使得Nehalem的每個(gè)核心可以同時(shí)執(zhí)行2個(gè)線程，從而壓縮多任務(wù)處理所需要的總時(shí)間。

此外，Nehalem因?yàn)長(zhǎng)3大緩存的設(shè)計(jì)及內(nèi)存控制器的集成使之擁有了更大的緩存和更大的內(nèi)存帶寬，而且基于Core微架構(gòu)中表現(xiàn)優(yōu)秀的分支預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)能夠更加有效的發(fā)揮多線程的性能。（下圖所示為打開了SMT技術(shù)以后的Nehalem 8核處理器）

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5、集成的內(nèi)存控制器

早在5年前，AMD就已經(jīng)在其處理器中整合了內(nèi)存控制器，而英特爾當(dāng)時(shí)宣稱，將依靠緩存戰(zhàn)勝AMD，并放出話來：“沒人會(huì)根據(jù)是否整合內(nèi)存控制器來決定要不要購買某一種處理器的?！比欢幌盗械脑u(píng)測(cè)和應(yīng)用案例強(qiáng)有力的證明了AMD的明智舉措，使得英特爾長(zhǎng)期以來在牽扯到內(nèi)存控制的應(yīng)用上不如AMD。如今，在DDR3內(nèi)存即將作為DDR2的接班人進(jìn)入市場(chǎng)的前夕，英特爾終于在Nehalem處理器里集成了內(nèi)存控制器。英特爾的整合內(nèi)存控制器（integrated memory controller），可以支持3通道的DDR3內(nèi)存運(yùn)行在1.33GT/s（DDR3-1333），這樣總共的峰值帶寬就可以達(dá)到32GB/s?？梢粤舷耄@種改進(jìn)將給英特爾帶來巨大的性能提升，從而在AMD***一個(gè)優(yōu)勢(shì)壁壘上鑿開門路。

6、整合北橋芯片

據(jù)悉，首批內(nèi)建北橋的Nehalem并不是9月份即將發(fā)布的Core i7，而是直到2009年才會(huì)推出的Nehalem處理器。英特爾計(jì)劃用45nm Nehalem處理器＋外置南橋芯片方式，挑戰(zhàn)AMD的APU平臺(tái)。有分析認(rèn)為，首批內(nèi)建北橋芯片的Nehalem家族處理器，將是桌面版Lynnfield和移動(dòng)版的Clarksfield處理器，均是4核心設(shè)計(jì)，它們內(nèi)建北橋芯片，并且支持DDR3內(nèi)存，屆時(shí)桌面版Lynnfield和移動(dòng)版的Clarksfield處理器，將和代號(hào)Ibexpeak南橋芯片搭配，處理器和南橋芯片之間的數(shù)據(jù)通道改用PCH（平臺(tái)控制Hub）連接。不過，Intel同時(shí)還將在雙核心處理器市場(chǎng)推出“偽”核處理器＋北橋芯片整合產(chǎn)品，這些雙核心處理器是Havendale桌面處理Auburndale移動(dòng)處理器，這兩款產(chǎn)品采用MCP（多芯片封裝）模式，將處理器和北橋芯片核心封裝在一個(gè)基板之上，南橋芯片還是采用Ibexpeak。

7、新增7組SSE4.2指令

這并非新的SSE標(biāo)準(zhǔn)而是英特爾公司除了SSE4支持外為***的應(yīng)用軟件目標(biāo)加速器定義的指令集。45nm Penryn處理器中的 SSE4指令集擁有47條新指令，而Nehalem會(huì)在繼承這些指令的基礎(chǔ)上再添加7條。英特爾增加的這7個(gè)指令可以用于提升整體架構(gòu)效率，加速字符串和文本處理程序（諸如XML）的處理能力。SSE4.2指令集無論是在XML應(yīng)用中，還是在數(shù)據(jù)庫中，都能有效的提升系統(tǒng)性能。

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8、VT-d虛擬化技術(shù)

Nehalem還將采用被稱為VT-d的虛擬化技術(shù)，VT-d則是在平臺(tái)層面上實(shí)現(xiàn)了I/O虛擬化（主要體現(xiàn)在整合于芯片組內(nèi)的專用電路），它定義了一個(gè)用于DMA重映射的架構(gòu)，可直接將I/O設(shè)備分配給未經(jīng)修改的VMs或者半虛擬化VMs。英特爾稱這項(xiàng)技術(shù)可以將在平臺(tái)上運(yùn)行的虛擬機(jī)的性能提升一倍。此外，Nehalem的VT-d 技術(shù)可增加頻寬并減少因軟件虛擬化而增加的延遲，提升效能。

有消息稱，VMware計(jì)劃在2009年發(fā)布一項(xiàng)名為VMDirectPath的新技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以利用Nehalem中的新功能。

9、“Turbo Mode”自超頻技術(shù)

在剛剛結(jié)束的IDF上，英特爾展示了Nehalem的“Turbo Mode”自超頻技術(shù)。Turbo技術(shù)會(huì)動(dòng)態(tài)的調(diào)整處理器中不同核心的頻率。用戶還可以在BIOS中指定一個(gè)TDP數(shù)值，處理器會(huì)根據(jù)此數(shù)值動(dòng)態(tài)的調(diào)整核心頻率。如果用戶擁有良好的散熱措施，甚至可以把TDP調(diào)整到***190瓦。當(dāng)然，一般來說140瓦甚至更低的數(shù)值便已經(jīng)足夠日常使用。在英特爾的測(cè)試中，通過“Turbo Mode”功能，不少游戲在相同的運(yùn)行環(huán)境下，得到了大約10%的性能提升。

英特爾表示，使用“Turbo Mode”功能之后，計(jì)算機(jī)的處理能力“幾乎等于增加了第二塊顯卡”。

10、“能源門（power-gates）”技術(shù)

如果說Turbo Boost是在不考慮功耗的情況下，根據(jù)CPU的負(fù)荷來自動(dòng)超頻的技術(shù)。那么Power Gates就是在保證現(xiàn)有應(yīng)用正常運(yùn)行的情況下，盡量減少能耗的技術(shù)。例如，在日常的文字編輯，網(wǎng)頁瀏覽等不需要多線程運(yùn)算的工作中，Power Gates技術(shù)可令閑置的核心完全關(guān)閉。該技術(shù)可以根據(jù)工作負(fù)載需要減少每個(gè)核心頻率、電壓切換所帶來的電能損耗，允許單個(gè)處于閑置狀態(tài)的核心的功耗降到接近0瓦特。此外，Nehalem處理器還內(nèi)建了功耗控制單元，與Power Gates配合使用可以極大的改善功耗和發(fā)熱問題。

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作為酷睿架構(gòu)的繼任者，Nehalem可以說是站在了巨人的肩膀上。既秉承了酷睿架構(gòu)的高效流水線設(shè)計(jì)以及成熟的制程經(jīng)驗(yàn)，又在此基礎(chǔ)上完善了酷睿的不足，并作出了更多的突破?？梢粤舷?，未來Nehalem帶來的性能飛躍將比當(dāng)年酷睿上市更多，而它里程碑式的一些革命性設(shè)計(jì)，則會(huì)影響，甚至***以后多核處理器的潮流。相對(duì)的，AMD也準(zhǔn)備以“上海”處理器以及明年的45nm架構(gòu)處理器與之對(duì)抗。我們期待英特爾和AMD的精彩競(jìng)爭(zhēng)，也期待他們留下更多里程碑式的設(shè)計(jì)。

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