再现王者本色!Intel次世代CPU Core i7全国首测

1前言2006年7月，Intel正式发布了酷睿2/Core2处理器，放弃了沿用了十多年的Pentium品牌，将其退居二线，并承诺每两年更新一次CPU微架构。得益于先进的Core架构，使得Core2系列拥有强大的性能与更好的能耗比，在过去两年风光无限，一直处于领先水平。两年之后的今天，我们可以从Intel最新的路线图中看到新一代处理器即将发布，那就是Corei7。Corei7是一款基于全新Nehalem架构的CPU，采用全新的LGA1366接口，集众多先进技术于一身，如集成内存控制器、三通道技术支持、全新QPI总线以及超线程技术的回归等。Nehalem是Intel继Core架构之后又一款具有划时代意义的微架构。PConline评测室总会在全国甚至是全球范围内率先发布历代具有重大意义的CPU产品，以下是近几年最具影响力的处理器评测报告：《改变IT格局:双核处理器全球独家首发》（业界双款桌面双核处理器,具划时代意义）《全国首发!AMD首款双核心处理器评测》（AMD首款桌面双核处理器）《全球首测!Intel绝密武器Conroe独家首发》（Intel五年来最具革命性处理器）《全球首发!酷睿2核心奔腾E双核处理器评测》（Intel中端最具威力的双核处理器）《全国独家首发!英特尔45nm双核对比评测》（业界首款45nm处理器）《AMDK10四核处理器零售版独家首发》（AMD五年来最重要的K10处理器）《全球首测!AMD双核闪龙首发评测》（AMD面向低端的首款双核处理器）《全球首发：Intel双核赛扬CPU》（Intel面向低端的首款双核处理器）《全球首测:IntelE7300处理器完全评测》（Intel2008年度最重要中端E7系列）《Intel凌动平台ATOM处理器全球首发评测》（Intel移动领域新型武器）《Intel又一低端利器45纳米E5200全球首发》（Intel2008年度最重要的低端E5系列）Corei7第四季度正式推出距离Corei7发布还有一到两个月时间，相信很多网友已经迫不及待想知到这款采用全新架构处理器的性能。我们PConline评测通过神秘渠道，第一时间拿到Corei7的工程样板，并为大家送上详细的评测。从神秘渠道拿到Corei7940工程样板（图右）究竟Corei7相比Core2有那些改进？相比Core2性能有多大的提升？AMD方面又将会如何招架呢？马上进入本期的Corei7详细评测部分，首先给大家讲解一下Corei7的新技术。2从Core2到Corei7的变化从Core2到Corei7Corei7采用的是全新Nehalem架构，虽然是新架构，但Nehalem还建立在Core微架构（CoreMicroarchitecture）的基础上，通过大幅增强改进而来的，外加增添了SMT、3层Cache、TLB和分支预测的等级化、IMC、QPI和支持DDR3等技术。比起从Pentium4的NetBurst架构到Core微架构的较大变化来说，从Core微架到Nehalem架构的基本核心部分的变化则要小一些，因为Nehalem还是4指令宽度的解码/重命名/撤销。Nehalem的核心部分比Core微架构改进了以下部分：Cache设计：采用三级全内含式Cache设计，L1的设计与Core微架构一样；L2采用超低延迟的设计，每个核心各拥有256KB的L2Cache；L3则是采用共享式设计，被片上所有核心共享使用。集成了内存控制器(IMC)：内存控制器从北桥芯片组上转移到CPU片上，支持三通道DDR3内存，内存读取延迟大幅减少，内存带宽则大幅提升，最多可达三倍。快速通道互联（QPI）：取代前端总线(FSB)的一种点到点连接技术，20位宽的QPI连接其带宽可达惊人的每秒25.6GB，远超过原来的FSB。QPI最初能够发放异彩的是支持多个处理器的服务器平台，QPI可以用于多处理器之间的互联。Nehalem的核心部分比Core微架构新增加的功能主要有以下几方面：NewSSE4.2Instructions（新增加SSE4.2指令）TurboMode（内核加速模式）ImprovedLockSupport（改进的锁定支持）AdditionalCachingHierarchy（新的缓存层次体系）DeeperBuffers（更深的缓冲）ImprovedLoopStreaming（改进的循环流）SimultaneousMulti-Threading（同步多线程）FasterVirtualization（更快的虚拟化）BetterBranchPrediction（更好的分支预测）3Corei7的改进：原生四核+全新缓存设计Corei7内核图我们知道，Core2Quad系列四核处理器其实是把两个Core2Duo处理器封装在一起，并非原生的四核设计，通过狭窄的前端总线FSB来通信，这样的缺点是数据延迟问题比较严重，性能并不尽如人意。Corei7则采用了原生四核设计，采用先进的QPI（QuickPathInterconnect，下面将进行介绍）总线进行通讯，传输速度是FSB的5倍。缓存方面也采用了三级内含式Cache设计，L1的设计和Core微架构一样；L2采用超低延迟的设计，每个内核256KB（256x4KB）；L3采用共享式设计，被片上所有内核共享，容量为8MB。4Corei7的改进：采用全新QPI总线Corei7的Nehalem架构最大的改进在前端总线（FSB）上，传统的并行传输方式被彻底废弃，转而采用基于PCIExpress串行点对点传输技术的通用系统接口（CSI），被Intel称为QuickPath。QuickPath的传输速率为6.4Gbps，这样一条32bit的QuickPath带宽就能达到25.6GB/sec。QuickPath的传输速率是FSB1333MHz的5倍，前者虽然数据位宽较窄，但传输带宽仍然是后者的2.5倍。由于分别用于双处理器和单处理平台，Gainestown有两条QuickPath，而Bloomfield仅有一条。不难看出，在AMD推出HyperTransport高速串行总线，并逐渐在高性能运算领域建立优势之后，Intel也迎头赶上。若干年前，关于串行传输将一统天下的预言已经变成了现实，我们所要等待的是串行内存何时重返市场。5Corei7的改进：集成内存控制器集成内存控制器内存控制器相信大家不会感到陌生，竞争对手AMD早在K8时代CPU已经集成了内存控制器，能大幅提升内存性能，而Intel方面则表示由于时机还不合适，因此没有在Core2中使用，现在最新的Corei7终于拥有集成内存控制器IMC（IntegratedMemoryController），可以支持三通道的DDR3内存，运行在DDR3-1333，内存位宽从128位提升到192位，这样总共的峰值带宽就可以达到32GB/s，达到了Core2的2-4倍。处理器采用了集成内存控制器后，它就能直接与物理存储器阵列相连接，从而极大程度上减少了内存延迟的现象。6Corei7的改进：超线程技术回归原生四核Corei7有八个逻辑内核超线程技术（Hyper-Threading），最早出现在130nm的Pentium4上，超线程技术就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，提高的CPU的运行效率。超线程技术使得Pentium4单核CPU也拥有较出色的多任务性能，现在通过改进后的超线程技术再次回归到Corei7处理器上，新命名为同步多线程技术（SimultaneousMulti-Threading，SMT）。同步多线程（SimultaneousMulti-Threading，SMT）是2-way的，每核心可以同时执行2个线程。对于执行引擎来说，在多线程任务的情况下，就可以掩盖单个线程的延迟。SMT功能的好处是只需要消耗很小的核心面积代价，就可以在多任务的情况下提供显著的性能提升，比起完全再添加一个物理核心来说要划算得多。比起Pentium4的超线程技术（Hyper-Threading），Corei7的优势是有更大的缓存和更大的内存带宽，这样就更能够有效的发挥多线程的作用。按照INTEL的说法，Nehalem的SMT可以在增加很少能耗的情况下，让性能提升20-30%。为什么Core2没有使用SMT？很显然，它是可以做到的。SMT是在节省电力的基础上增加了性能，而且软件支持的基础建设也早就有了。有2个可能的原因：一是Core2可能没有足够的内存带宽和CPU内部带宽来利用SMT获得优势。通常，SMT能够提升内存级并行（memorylevelparallelism，MLP），但是对于内存带宽已经成为瓶颈的系统则是个麻烦。而更有可能的原因则是SMT的设计、生效等是很麻烦的，而当初设计SMT是由INTEL的Hillsboro小组主持，而并非是Haifa小组（Core2是由这个小组负责的）。这样Core2不使用SMT就避免了冒险。7Corei7处理器精彩图赏左图为Core2，右图为Corei7从图片可以看出，Corei7面积明显要Core2大一点。缺口位置也发生改变，从Core2的上下缺口改为左右两侧缺口。根据Intel官方资料显示，该处理器一共集成了7.31亿个晶体管。CPU背面Corei7采用全新的LGA1366接口设计，从图上可以看出，金属点更多更密集，形象为椭圆型。侧面看两款CPU侧面对比两颗CPU，图中右边的Corei7稍高一点。Core2面积与Corei7的金属盖面积差不多与Core2不同，Corei7正面同样有很多金属点，目前还不清楚这些金属点的用途。8Intel原厂X58主板精彩图赏（一）Intel原厂X58主板，布局与LGA775主板大不相同了全新LGA1366底座金属底座背面X58北桥部分支持三通道内存9Intel原厂X58主板精彩图赏（二）采用ICH10R南桥双16XPCI-E2.0接口，支持交火，也有机会支持SLIIntel更新换代，完全放弃PS/2键盘鼠标接口10评测平台及评测说明Core2评测平台CPUIntelCore2QX9770（400X8=3.2G、12MBL2Cache）IntelCore2QX9770（344X8.5=2.93G、12MBL2Cache）主板华硕X48内存宇瞻DDR3-13331GBx2硬盘希捷7200.10SATA500G显卡GeForceGTX260(576/1998MHz,SP:1242MHz)Corei7评测平台CPUIntelCorei7940（2.93G、8MBL3Cache）主板IntelX58内存宇瞻DDR3-13331GBx3硬盘希捷7200.10SATA500G显卡GeForceGTX260(576/1998MHz,SP:1242MHz)软件平台系统软件WindowsVISTAUltimateSP1驱动程序NVIDIA显卡：ForceWare177.98ForVistaIntel芯片组：9.0.0.1011评测软件System：SuperPI1.4EverestUltimate4.6TMPGEnc4.5WinRAR3.71CINEBENCHR10FritzChessBenchmark3DMark2006Ver.110(DirectX9)3DMarkVantageVer:101(DirectX10)Game：(DirectX10)WorldInConflictCompanyOfHeroes:OpposingFrontsDevilMayCry4Game：(DirectX9)CallOFDuty4HalfLife2EPISODETWO本次全新架构Corei7处理器的对比评测，我们加入了Intel目前零售最为顶级的Core2QX9770作为参考对象。本次送测的Corei7940处理器频率为2.93G，为了考察两代CPU在同频下的性能差距，我们把QX9770降频到2.93G。测试项目包括CPU