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深度探究 2010英特尔酷睿处理器全解析

    【IT168 评测】“科学技术是第一生产力”这是十分官方的一种口号,把它放到高精尖的IT领域更是真理。大家都说IT是峰顶浪尖的产业,它的一举一动都牵扯到诸多产业的联动。因此时刻关注IT业的变化,可以洞悉业界的一切。 


2010英特尔酷睿处理器家族

    在IT圈内有诸多领军企业,英特尔公司算是其中的尖兵,它的发展走势从某种意义上来说直接决定了整个产业的发展方向。2010年年初英特尔发布了酷睿处理器家族,即酷睿i7/i5/i3处理器,与以往任何一代的产品相比这一代产品都被烙上了划时代的印记,因为它首先是基于32nm工艺制成的最新一代产品,此外它还是首款处理器内置高清图形处理器的产品,智能化的功耗控制与多任务处理也是它的卖点,最后,新一代酷睿处理器的睿频加速技术是它最大的卖点所在,我们接下来会针对以上酷睿的众多特色一一特别介绍,让大家对2010年英特尔的主打处理器系列有一个全面的认识。

32nm工艺促成处理器质的飞跃

    90nm、60nm、45nm这些用在工艺制程上的计量单位并不仅仅是数字上的递减那么简单,每一次工艺制程上的改进都给处理器的效能带来翻天覆地的变化。根据对比32nm的能效相比45nm会有明显提高,英特尔报告中表明32nm制程将有至少22%的性能提升。

2010英特尔酷睿处理器
32nm制作工艺

    此前已经批量上市的45纳米制程已应用于多个产品,包括英特尔凌动单核处理器、英特尔酷睿2 双核处理器、英特尔酷睿i7处理器,英特尔至强六核处理器。在采用32nm处理器的封装内,显卡和图形控制器是一个45纳米芯片。第二个芯片包含针对英特尔博锐技术的管理引擎、I/O控制器和显示功能。Westmere处理器将采用全新指令来加速加密和解密算法。英特尔将通过Westmere系列处理器——即英特尔微架构处理器Nehalem的32纳米版本,将32纳米技术推广到计算行业中。32纳米技术将会以更快的速度、更低的功耗开创新纪元。

    基于Westmere的产品包括Clarkdale(台式机)和Arrandale(笔记本电脑)双核/4线程产品。这些新产品将采用能够加速进行加密和解密的全新指令,将具有更出色的散热能力、更强大的电源管理功能。

2010英特尔酷睿处理器
2010英特尔酷睿处理器家族全新架构

    英特尔一开始并没有把最新的32nm制程工艺应用到旗舰级的Core i7上,而是运用到入门级的Core i3,成为率先步入32nm的处理器。Westmere采用第二代high-k配搭金属闸极电晶体,代号为P1268的32nm制程,并采用无铅和无卤素封装,而晶片尺寸约为45nm产品的70%。由于体积大幅下降,为处理器集成更多的计算单元提供了可能。Westmere已经把运算核心、PCI-E控制器及内存控制器集成在一起,连图形核心也可以外部集成到一个基板上,只留下了功能较为简单的PCH芯片。


处理器内置高清图形处理器的产品

    集成图形处理器的酷睿双核处理器,及代号为Clarkdale的桌面版处理器是由一个CPU与一个GPU封装而成。CPU部分是一款双核产品,采用32nm制作工艺,基于最新的Westmere架构;而GPU部分则是采用45nm制作工艺,集成了显示核心的产品还支持显示切换功能,能在内置GPU核心及独立显卡之间作出实时切换,达到节能省电效果。

2010英特尔酷睿处理器
英特尔高清显卡

    拥有内置GPU的酷睿处理器其架构仍是沿用Intel的GMA整合显示核心架构,在G45自带的GMA X4500上进行了加强优化,使其拥有更高的执行效率。特效方面支持DX10,但仍不支持AA模式。在细节规格方面,Clarkdale的图形核心可以支持MPEG2、VC-1及H.264(AVC)的1080P高清解码,同时还增加了Dual Stream双流硬件解码能力,可以同时支持两组1080P高清播放。同时在Post Processing预处理方面,增加支持Sharpness功能及xvYCC运算,输出方面支持两组独立HDMI高清输出,并追加12Bit Color Depth 。音效方面,则增加了Dolby TrueHD及DTS-HD Master Audio输出支持,以迎合HTPC高清应用需要。


智能化的功耗控制与多任务处理

    处理器性能的不断提升让每一个用户在使用中都能够切身感受到,但很容易忽视的一个问题就是功耗,惯性思维是性能提升就要用高功耗来付出代价。但在最新一代的酷睿产品中,我们看到虽然产品集成了GPU功能,但整体功耗却有了明显的降低。

2010英特尔酷睿处理器
智能化功耗控制

    具体可以理解为CPU负载增加的时候,GPU自动降频;反之GPU负载增加时CPU自动降频,这就使得动态交换了CPU和集成显卡的功耗,从而在增强了CPU/GPU性能的同时,并没有增加功耗。

    提到超线程技术(简称HT),它最早出现在2002年的Pentium 4上,它是利用特殊的硬件指令,把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,让单个处理器都能使用线程级并行计算,进而兼容多线程操作系统和软件,减少了CPU的闲置时间,提高CPU的运行效率。基于Nehalem架构的新一代酷睿处理器再次引入超线程技术,使四核的产品可同时处理八个线程操作,大幅增强其多线程性能。

 

睿频加速技术是它最大的卖点所在

    睿频加速技术(Turbo Boost)是英特尔公司位于以色列研发团队“海法设计中心”推出的,这种“Turbo”的工作方式在45nm制程工艺的酷睿2双核处理器上已经有了初步的应用,当时被命名为“Intel Dynamic Acceleration Technology(IDA)”,当双内核中一个核心处于休眠状态时,可以提升另一个核心的频率。

2010英特尔酷睿处理器
英特尔睿频加速技术

    新一代的酷睿处理器,每个处理核心都带有自己的PLL同步逻辑单元,每个核心的时钟频率都是独立的,而且每个处理核心都有自己单独的核心电压电路,这种独立的设计,让每个核心在深度休眠时,可以几乎完全关闭而不消耗能量。而在以往的设计中,所有的处理器核心都具有统一的电压,要想单独关闭一个核心是无法实现的。

2010英特尔酷睿处理器
英特尔睿频加速技术监测器

    虽然多核处理器进入主流市场已经很久,但其实大多数的程序,包括绝大多数的游戏,仍只能调用一个处理器核心,部分程序为双核心做了优化,能完全利用四核心的程序就更少了,在这种情况下,如果针对一个仅调用单核心的程序使用四核心同时工作,四核心都在消耗同样的功耗,存在着极大地功耗浪费,长时间累计对能源的浪费极大。

    虽然英特尔睿频加速技术也是通过对处理器内核运行主频的调整,调高或者调低来提高性能或提高能效的,但它和普通的超频却有着本质上的差别。一般的超频都是通过手动设置频率,甚至加压,增加辅助散热等手段来强制提高处理器所有内核的运行频率来获得更高的性能。此时功耗、电流、电压和温度等均可能出现超标的情况,既影响系统稳定性、又需要增加散热系统成本,也可能会损伤处理器。而英特尔睿频加速技术则是根据实际运行的应用程序的需求,动态地增加处理器内核的运行频率来提高处理器的运行性能,同时保持处理器继续运行在处理器技术规范限定的功耗、电流、电压和温度范围内。整个的调整即方便,无需用户干预;又安全,都在技术规范内;还节省功耗。


    最后,在介绍了英特尔酷睿处理器的几大特色之后,我们也有必要了解一下与之搭配的最新一代主板芯片组的内容。

2010英特尔酷睿处理器
Q57为代表的新一代主板芯片组

    酷睿家族的全面推出,伴随而来的还有芯片组的全面更新。以往G4x系列芯片组的双芯片结构变成了单芯片结构的“H5x”系列(芯片代号为Ibex Peak),并通过DMI通讯协议连接处理器(最高频宽为2GB/s) ,这样可以让主板和整机体积进一步缩小,前面提到的以往集成在芯片组中的图形核心转移到了处理器中,也是最大变化之一。

    不过,Clarkdale中的图形核心也并非集成了全部的功能,比如显示输出控制器以及另外负责AMT技术的Management Engine就未加入图形核心内,他们被保留在H5x单芯片主板中,而且视频信号也并不是通过DMI总线传输到至Ibex Peak,而是通过独立的Intel Flexible Display Interface显示接口相连,不需要占用DMI总线的带宽。

    由于Clarkdale集成图形核心需要H5x芯片组的显示输出单元进行配合,所以原本不具备这个功能的P55主板将无法使用上,不过由于接口是兼容的,所以Clarkdale依然可以在P55主板上使用,当然要搭配一块独立显卡工作。输出方面,H5x系列芯片组支持一组模拟及两组数字输出,并支持双独立显示输出,不再需要额外的芯片。数字输出方面支持DVI、HDMI及DisplayPort输出配置,并已把HDCP Key已内建于芯片组中,并不需要额外芯片。

2010英特尔酷睿处理器
英特尔酷睿处理器特性与优点

    在目前英特尔酷睿处理器已经批量出现在主流台式机及台式一体机上的时候,回顾它的诸多特性会更有利于全面了解产品,在选购的时候有的放矢,适时的选择一款更加适合自己的产品,并且利用特性在实际使用中发挥它的最大效能,而赢得消费者的认可、刺激更多的人去更新换代自己的IT产品也反过来刺激了研发的动力,这些都是相辅相成的。

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