2010年大事件 六核心处理器技术揭秘

2018-06-11    来源:

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Intel和AMD筹备首款桌面6核心处理器

在未来的数个月中,Intel和AMD都会相继发布桌面平台中,史上首个6核心处理器。为了这次重大的发布,芯片制造商们都在紧锣密鼓的筹备中。这些高端的6核心处理器产品可以更好的支持多任务环境,和多媒体应用。但是就业界目前的发展态势来看,6个核心的处理器在消费级领域来说,应用仍然非常有限。这些超高段的发烧级处理器只能吸引腰缠万贯的电脑发烧友。

 

Intel已经公布他们即将在2010年初的某个时候发布他们的基于Gulftown核心的六核处理器。根据国外媒体的报道,Intel首发的六核心处理器为Core i7 980X,它将在3月16日发布。另外在AMD方面,也会在这个期间发布,首颗六核心处理器研发代号为Thuban,预计AMD会在5月的某个时候发布。全新的六核心处理器会被冠名Phenom II X6 1000T系列。

而在服务器级的领域中,六核心处理器并不是新鲜事物了。他们经常被用于组建分布式的大型计算系统,每个处理器可以运行多个线程。事实上Intel早就已经在2008年推出了基于六核心的Xeon 7400系列处理器。而未来Intel更有打算推出8核心服务器级处理器产品。众所周知,AMD发布的首款六核心Opteron服务器级处理器是在2009年6月,它的研发代号就是鼎鼎大名的伊斯坦布尔。而在未来,AMD计划整合两个六核心处理器,组建一个“准12核心”处理器,它会被命名为Magny-Cours。这些怪兽级的高端处理器仅仅会用于多路处理器市场,而在普通的PC台式机我们很少会看到如此恐怖的规格。在最新一季的AMD财报中,AMD的CEO Dirk Meyer说:六核心的Opteron处理器发布后,它会占据公司服务器级处理器出货量的一半,会占据整个AMD服务器处理器业务的60%营收。

然而在笔记本市场中,处理器的革新速度更加缓慢,考虑到性能与价格之间的权衡,许多笔记本电脑中的四核心处理器发热量太大,他们会将电池能量转化为热量释放,而不是转化成运算的效能。Intel在2006年年底,就发布了首批的四核心处理器,但是它是将2个65nm的处理器封装在一个处理器基板上。而在1年之后,AMD领先Intel,第一次推出了真正意义上的四核心处理器,但是由于生产工艺的问题,巴塞罗那处理器的发布推迟了好几个月。

时间跨度到2008年年底,Intel首次推出了单芯片四核心处理器penryn,它先后在不同的制程工艺中推出了2代产品。包括65nm的Kentsfield和45nm制程的Yorkfield,而在45nm制程时代,Intel首次推出了基于Nehalem微架构,第一颗Core i7就此诞生了。

处理器行业遭遇32nm制程变革

在最近的几个月的处理器市场中,Intel和AMD都在主推四核心处理器产品,并且他们的价格战打的越来越火热。去年9月,AMD发布了首颗100美元以下的四核心处理器。但是大多数笔记本电脑和台式机市场中,双核心处理器依旧是热卖产品。消费者对于四核心级的应用并不十分感冒,还是价格因素能最终决定他们的选购抉择。

市场中的消费者的这些倾向,深深的影响着Intel的产品行销策略。此后Intel在2010年初推出了收款32nm制程的Westmere核心处理器。研发代号Arrandale和Clarkdale的处理器产品采用的是双核心的设计,针对主流笔记本和台式机阶层。

目前Intel最为高端的桌面处理器Gulftown六核心处理器是基于32nm制造工艺技术。虽然Intel提及了许多Gulftown的技术细节和产品路线图,但是它有着完全不同的设计。它的首次公布是在2009年9月的IDF上,当时Intel的副总裁马宏升还作了ES版的演示。很多媒体都猜测苹果未来新一代的Mac Pro将会采用全新的Gulftown六核心处理器。

 

同样在去年秋季,AMD的高级副总裁Rick Bergman也向各大媒体展示了AMD最新的产品路线图。一个全新的Thuban核心被提到日程上来。与Gulftown不同的是,AMD的Thuban将会在桌面和移动领域使用45nm制程。而在2011年后,才会更新到新的32nm制程。另外Phenom II X6 1000T的售价并未公开,考虑到Intel的32nm制程六核心处理器,AMD很有可能会将产品价格压的很低。或许会和当前的四核心Phenom II X4 965 Black Edition售价旗鼓相当。它的主频为3.4GHz,目前售价为195美元。

 

可是问题在于,许多电脑爱好者在购机的时候,大部分预算会花费在购买高性能的图形卡方面,其余的是内存和硬盘、蓝光光驱这类存储型部件上。虽然六核心处理器有着超强的性能,但是他们会是最后被消费者考虑的对象。

Westmere新细节:独特的SRAM单元

前不久,Intel的电话会议上,透露出来一些Westmere的技术细节,这是以前我们所不知道的。其中大部分是关于节能技术的希捷,同时也有包含一些32nm四核心Westmere处理器的衍生物消息。下面且听小编我慢慢道来。

 

Westmere可以算是Intel Nehalem处理器架构的32nm衍生物。它是基于改进型的Nehalem架构,添加了用于加速加密解密的AES指令集,构建在32nm制造工艺之下。

Westmere的大秘密:非核心功耗控制门电路

步入2010年,我们刚刚跨入了Intel一季新的“嘀嗒”年。我们迎来了第一款Westmere处理器——clarkdale。它是基于双核心的处理器,分布在Core i3和i5系列处理器中。在本季度晚些时候,我们就会迎来真正六核心的Westmere处理器——Gulftown,他将会作为新的Core i7系列处理器与我们大家亮相。这可以说是目前最为强大的桌面处理器了。

随着Nehalem架构的广泛普及我们也对其中的功耗控制技术有了越来越多的了解。Nehalem中使用了Intel的门电路功耗控制技术。门电路功耗控制的晶体管可以对每个处理核心的电压进行调节。从而可以明显改善核心的功耗水平,有效的切断电源,有助于防止漏电等现象。近期小熊在线处理器频道有几篇详细的处理器节能方面的技术文章,感兴趣的读者可以延伸阅读。

真省电吗?处理器节能技术量化测试

 

当你关闭一个处理核心是,需要保存核心的状态,这样当它再次被唤醒的时候,它就可以知道自己下一步该做什么。需要注意的是,这样的睡眠和唤醒,在1秒钟可以发生许多次。处理器不用在被唤醒之后,重新经历引导形态,他们唤醒之后只需通过备份,就能即刻投入到工作中。

在Nehalem处理器架构中处理核心有许多节能形态,Intel承诺会让他们进入到更深层次的节能形态。这些处理核心的备份只能保存在最后一级高速缓存中即——L3!但是,不幸的是,由此带来了负面后果,L3高速缓存不能断电节能。因为它是其他处理核心睡眠的温床,如果L3断电的话,各个处理核心的工作备份也荡然无存。由此可见,传统的Nehalem处理器中,L3高速缓存部分是无法进行功耗管理的。

而在Westmere处理器核心中,Intel已经增加了一个SRAM单元,专门用来存储处理核心的状态。当处理核心即将进入睡眠形态时,他们的工作记录会备份在SRAM中,此后处理核心随之关闭。保存在L3中的信息仅有处理器的睡眠形态数据,并无工作备份数据,由此Westmere可以进行下一个逻辑步骤并对L3进行功耗管理。

Intel为移动型Westmere处理器都增加了处理器状态SRAM备份单元。这是一个好的契机,但是台式机处理器并无此设计。Intel这样做看似比较合理,因为如果L3断电,那么会节省许多功耗,反之Westmere将会非常耗电。但是台式机中,我们就不必过于苛求控制L3的功耗。试想一下,如果处理核心在睡眠之前,先要确人是否将工作记录都备份到SRAM单元中,再进入到睡眠状态。这会大大影响处理核心进入到睡眠状态的效率。甚至由此可能会进一步耗费能量。

2010年:六、四核心称霸桌面

根据Intel透露的信息,在2010年,所有的台式机、工作站、服务器即产品将全面部署新的Westmere核心。6核心的Westmere会是一个11.7亿晶体管组成的可怕怪物,它的核心面积有240平方毫米。

 

六个处理核心在一颗芯片上,而L3的容量高达12MB。需要注意的是,Nehalem和Lynnfield仅有8MB的高速缓存,而Clarkdale仅有4MB。Nehalem架构的首席设计师,Ronak Singhal曾经告诉过我这样一句话:它希望至少每个处理核心都分配到2MB的L3高速缓存。而在Westmere中,Intel始终在坚持着这样的设计理念。

这颗处理器可以支持现有的LGA 1366接口,同时你还可以享受3通道DDR3内存。6核心的Westmere除了可以支持DDR3 1.5V,还可以支持服务器级的DDR3 1.35V。特别是如果你将X58的内存槽都插满的情况下,这样可以进一步节约能耗。

 

Core i7 970身世之谜

另一个大新闻是,Intel即将发布Westmere的4核心衍生物。最近我们听到一个关于Core i7 970的传言。很多人都猜测它会是一个4核心/ e0b 8线程的Westmere处理器。但是Intel已经明确提出,在2010年,只有高端的6核心和低端的双核心会使用32nm制程。由此也有人揣测Core i7 970是一颗45nm的Bloomfield核心处理器。

 

Intel最后还表明,目前Intel确实需要一颗32nm的4核心处理器。而芯片的尺寸接近300平方毫米时,功耗和发热量就不是很理想了。问题在于Intel能否在2010年发布一款32nm的4核心处理器产品还要看AMD方面的动向。如果AMD的新6核心处理器势头强劲,Intel也许会提前使出杀手锏。最后Intel在2011年肯定会发布新一代Sandy Bridge架构,采用32nm制程。届时我们会看到一个频率很高的4核心Westmere产品。而Lynnfield的32nm化则在今年肯定没戏了,至少要等到明年才能见到32nm制程的产品。

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