革命即将开始——Intel Nehalem处理器技术解析
技术空间
爆发,在2009年
2008年,当大家都在期待着45nm的Penryn处理器普及的时候,已经靠酷睿微架构打拼了两年的Intel再次着手推出新一代处理器——Nehalem。从Intel的构想来看,Nehalem仅仅是“Tick-Tock”硅与微架构发展战略的一步而已。不过这一步给我们带来的震撼将远远超过当年的酷睿2处理器取代奔腾处理器。
取消FSB、整合显卡、“真”四核、采用QuickPath 互联系统架构(QuickPath 将包括集成的内存控制器技术以及改善的系统组件间通信链路,在多处理器作业下,每个核心之间可以互相传送数据,并不需经过芯片组,从而大幅提升整体系统性能)……Nehalem的种种特性又一次将我们的好奇心勾起,现在便去对Nehalem做一番深入的“探访”。
你知道吗:Intel的“Tick-Tock”硅与微架构发展战略
“Tick-Tock”可以分为“Tick”与“Tock”,其中“Tick”代表新的制程,比如65nm、45nm,制程的升级通常在奇数年,比如2007年;而“Tock”代表微架构的升级,比如从酷睿2到Nehalem,通常在偶数年升级,如2008年。因此,“Tick-Tock”的一个周期大约为两年。这也是Intel为迎合未来十年甚至更远的处理器市场发展而制定的战略计划。
Nehalem“出世”,主板无事?
此前的种种迹象都表明,基于Nehalem微架构的处理器将集成北桥芯片、集成显示核心,确实是一种很强大的处理器。这样的话,我们的主板厂商基本就没有什么多余的事可做了,在一个PCB板上装一个南桥芯片,再加几根内存插槽、PCI-E插槽和一些必要的接口就可以完事了。但从现在来看,这暂时还是个美好的期望,至少Intel不会让你一下子就得到一个“终极版”处理器。
既然做什么事都要循序渐进,我们就来看一下,首先能得到什么东西吧。在今年第四季度,我们会看到基于Nehalem微架构的Bloomfield处理器出现在我们眼前。而在2009年第一季度(也可能推迟到第二季度),同样是基于Nehalem微架构的Lynnfield也将亮相。最后,到了2009年的第二季度,真正的“终极版”处理器Havendale将出现在我们的视野中。而“集成北桥芯片、集成显示核心,以及让主板下课”等结论正是基于Havendale得出来的。
“层层递进”,Nehalem处理器“长”啥样?
Bloomfield——原生四核
我们首先来看看离我们最近的Bloomfield处理器。首先,它和Penryn一样采用了45nm制程。而且四核版本也不像以前的Yorkfield采用两个双核封装的方式。四个核心都共享一个L2缓存,这无疑会让处理器的性能大大增强,虽然容量只有8MB,但效率肯定会比现在Yorkfield的6MB×2的更高。Bloomfield还支持类似于当年超线程技术的SMT (Simultaneous Multi-Threading,同步多线程技术)。

从Bloomfield开始,Intel会取消FSB这一设计,改用QuickPath 互联技术,从宏观的角度上来看,这与AMD的HT技术有异曲同工之妙。接口方面,我们也不得不抛弃已经陪伴我们多年的LGA 775接口而使用LGA 1366接口。
当然,基于Nehalem微架构的Bloomfield的面世并非代表采用酷睿架构的Penryn将退市,Penryn将配合G43等整合主板来抢占低端市场(在DIY硬件产品中,现在的高端产品两年后就变成低端产品,这是无法改变的命运,“从古至今”都是这样)。
Lynnfield——原生四核、集成北桥
此后推出的Lynnfield处理当然是拥有Bloomfield的一切优点——共享L2缓存的原生四核处理器、拥有SMT技术等。不同的是这款处理器集成了传统北桥芯片的大部分功能:内建内存控制器,支持双通道的DDR3内存。内置的PCI-E接口可支持一个PCI-E2.0规范的PCI-E ×16接口或两个PCI-E ×8接口。此外还支持CrossFireX技术(AMD的四显卡互联技术)。

因为已经在处理器内部集成了北桥的主要功能,所以Lynnfield并不像Bloomfield那样支持QuickPath 互联技术,也没有什么“FSB”可言。不过接口又变了,变成了LGA 1160。不过这对于一款“里程碑”式的处理器来说,接口的改变对消费者来说并不过分。毕竟主板上的北桥都被取消了。以前的主板拿来也没法在这款处理器上使用。
Havendale——集成北桥、整合显卡
在Nehalem微架构的处理器中,最让人兴奋的当然非Havendale莫属,与Lynnfield的不同之处除了它不是四核而是双核处理器外,其他Lynnfield有的东西它都有(需要注意的是内存控制器、PCI-E接口和Lynnfield不同,不是“原生”的),不过却多整合了一件非常重要的东西——显示核心。

这个显示核心支持DX10、SM4.0和OpenGL2.1。采用Unified Shader 架构, Shader 运算单元数目由G45的10个增加到12个。在我们关心的高清视频解码方面,这个显示核心支持MPEG2、VC-1和H.264的硬解码,也就是说这会让低端的显卡和整合主板完全失去市场。当然,在现阶段要求CPU整合的显卡能跑得比中端显卡还快,还是不现实的。接口方面,也会采用与Lynnfield兼容的LGA 1160。
除了不集成北桥的Bloomfield外,Lynnfield和Havendale集成的南桥部分都是Ibexpeak。Ibexpeak采用65nm制程,支持6个SATA2.0接口、14个USB2.0接口、8个PCI-E ×1接口。而Ibexpeak本身也会分为Digital Home和Digital Office两个版本。
功耗更低,性能更高
作为新一代处理器,作为消费者的我们当然更有理由去关心它的能耗问题。虽然现在我们的“产品评测中心”无法对Nehalem微架构的处理器进行实际的评测,但仍可以根据Nehalem的一些特性看出一些端倪:一、Bloomfield和Lynnfield都是原生四核设计且继承了酷睿2处理器的优点,参考以前AMD的Athlon X2系列与Intel的Pentium D和酷睿2系列,这种设计显然可以大幅度地提高处理器的运行效率;二、45nm制程带来的优异表现;三、SMT技术也能在一定程度上对性能有所提升;四、增加了SSE4.2指令集。
根据以上四点,我们完全有理由相信基于Nehalem微架构的Bloomfield、Lynnfield和Havendale完全能超越现在的酷睿2系列成为下一代处理器的接班人,而且这条路会如现在的酷睿2处理器那样理所当然地走得非常顺,而且有了Intel的“Tick-Tock”发展战略后,以后的升级也是理所当然的,而不是如当年的Pentium4处理器那样走到穷途末路后,才有了酷睿2处理器这个接班人。
编辑观点:又是一个处理器的春天
本报编辑 吴锟
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很期待Nehalem处理器的到来,从以前对Pentium4处理器的期待,最后到对它的“厌恶”,从酷睿2处理器以一个“救星”的形象出现,到赢得了大众的喜爱,再到Nehalem处理器的到来,Intel在最近的几年间似乎比我们想像的走得更快。处理器的春天也许即将来到。
整个基于Nehalem微架构的处理器从Bloomfield到Lynnfield再到Havendale,都是一个循序渐进的过程——Bloomfield是原生的四核处理器、Lynnfield为原生四核且集成了北桥,Havendale虽然是双核,但却集成了北桥和GPU。这样做的好处就是可以让基于改良酷睿核心的Penryn处理器有更长的生存空间,而不是突然就把以前的CPU“革命”掉。还有个问题就是,我们发现Bloomfield的接口采用的是LGA 1366而不是我们熟悉的LGA 775,但到了Lynnfield和Havendale时代,接口又变成了LGA 1160。接口的频繁变化对于消费者来说也会造成一定的选购困惑。对于用户来说,Bloomfield、Lynnfield似乎都是过渡性产品。如果你想获得那个集成了北桥和GPU的“终极版”处理器Havendale的话,或许我们还要再等待。
除了处理器本身,没有了北桥的主板给人的感觉或许有点“空虚”,不过Lynnfield和Havendale搭配的Ibexpeak南桥同样值得我们去关注。Intel将Ibexpeak分为了Digitial Home和Digital Office两个版本,从这个简单的命名上来看,我们会发现Intel对于“数字家庭”这一概念的重视。这让我们想起了以前的“欢悦”平台。虽然当时Intel推广“欢悦”平台并没有获得成功,但这并不表示这项技术本身是失败的。仅仅是因为“欢悦”平台这一概念对于当时的用户来说显得有些超前。我们只能说它是“正确的技术出现在错误的年代。”不过Intel并没有放弃“数字家庭”这一概念的推广。2009年,刚好是北京奥运会举办完半年以后,中国乃至全世界的人民都会经过一场数字奥运的“数字洗礼”,相信到那时候,大家会对“数字家庭”的概念都会有一个切身的体会,而不是像现在这样仅仅是一个美好而空洞的词汇。
没有了北桥的PC依然叫电脑,但如果以后把北桥、南桥、显卡、声卡全部整合进去的高度集成化芯片是否还叫PC呢?我不在乎,或许以后放在客厅里的不再是HTPC,而是一个外形乖巧的“小东西”,这个小东西可能拥有PC的大部分功能,特别是在多媒体方面比PC还要强许多。我们可以躺在宽敞的沙发上,手里握着遥控器,去对它进行各种操作,让它播放高清视频,让它去网上自动下载最流行的电影、MP3……
离我们并不遥远的2009年绝对是可以被载入IT硬件业历史的一年。在这一年,整合主板、低端显卡将彻底远离我们的视线,从我们的记忆中消失,因为集成了显示核心的GPU会完全取代它。在这一年,没有了北桥芯片的主板变成了一个“驱壳”,或许我们从此就没有了P965、P35等以北桥芯片命名的主板的称呼,或许以199元的价格就能买到一块主板。这一年,我们使用的PC会发生翻天覆地的变化——它会变得轻巧、更便宜、性能更高、价格更便宜。