Intel_酷睿I系列CPU全面解析

在酷睿2大获成功的基础上，Intel基于Core2系列优秀的运算核心，大刀阔斧的改良了CPU架构，从而诞生了全新的Corei系列处理器。Corei首次整合了内存控制器、抛弃了老迈的FSB启用高速的QPI总线、加入大容量共享式三级缓存，在技术和架构方面以后来者居上的姿态全面压制AMDPhenomII系列产品，性能方面更是遥遥领先！BloomField、Lynnfield、Clarkdale三种核心Nehalem、Westmere、Sandybridge三种处理器架构全新架构的Corei系列的确非常诱人，但也很烦人。从技术方面来讲，同为Corei系列产品线，居然拥有两种不同的CPU和接口、三种截然不同的架构。在型号命名方面来讲，共有三种型号i7/i5/i3，但这三种型号并没有与三种架构相对应，三种型号又被细分为五大系列，让消费者一头雾水……为了帮助大家深刻认识IntelCorei产品线，理清Intel处理器及平台的技术和特色，并找到适合自己的产品，笔者特意将Intel全线产品的规格型号整理出来，并按照核心架构的不同分类介绍给大家，供选购时参考。Bloomfield核心：Corei79XX★首批Corei7：965X、940、920三款2008年10月，Intel正式发布了Nehalem架构的Corei7965/940/920三款处理器以及X58芯片组，这是Intel第一款整合内存控制器和QPI总线的产品，因此备受关注。i79XX系列处理器是基于Nehalem(呢嘿了目)架构的首款产品，核心研发代号是Bloomfield（布卢姆菲尔德），采用了45nm工艺制造，是原生四核心设计，集众多先进技术于一身：1.超线程技术回归，四核八线程大幅提升CPU的多任务和多线程计算能力；2.整合三通道DDR3内存控制器，带宽大幅提升、延迟大大下降，从此内存不再是瓶颈；3.QPI总线取代FSB总线，用以连接北桥芯片，Core2架构最大的瓶颈被消除；4.采用大容量共享式三级缓存设计，较少数据等待延迟，多核应用效率提升。i79XX系列的主要特点：四核心、八线程、三通道、三级缓存★第二批Corei7：975X、960、950、930在首批Corei7发布三月后，Intel改进制程，依然是45nm工艺但D0比C0体制更好、功耗发热更低、超频能力更强。由此就诞生了主频达3.33GHz的i7975X处理器，主流价位的i7920也跟着沾光，D0制程的新版大受欢迎。为了进一步细分产品线，不同倍频的型号相继上市，他们是960(3.2GHz,与965X相同但960锁倍频)、950(3.06GHz)、930(2.8GHz)。而此前的940和920的主频分别为2.93GHz和2.66GHz。Bloomfield核心的整个i79XX系列CPU除了主频（倍频）不同外，其它方面几乎没有任何区别，默认QPI总线速度Extreme版要更高一些，但不会影响处理器性能。★配套芯片组X58+ICH10R，接口类型LGA1366与之搭配的芯片组，只有X58这一款。X58芯片组为传统的南北桥设计，北桥通过QPI总线与CPU相连，内部整合了36条PCI-E2.0通道，可以灵活的分配为两条x16或者四条x8插槽，供多显卡使用。而南桥方面使用的依然是P45芯片组当中的ICH10R，通过DMI总线与北桥相连，基本功能相信大家都比较熟悉，就不再赘述。★Bloomfield核心Corei79XX系列CPU的特点总结：四核八线程、三通道内存还有可以支持多显卡互联的X58芯片组，这些就是Bloomfield核心Corei79XX系列CPU的主要特点。三通道内存带来的不仅是很高的内存带宽，更重要的是六条插槽全插满的话，可以支持最大12/24GB的海量内存容量，这对有特殊需求的用户很有吸引力。X58北桥是目前整合了最多PCI-E2.0通道的芯片组，对于需要强大游戏性能或者通用计算性能的用户来说，自然是插越多显卡越好，因此X58是这类用户的不二之选。总的来说，i79XX搭配X58，是Intel为追求顶级性能玩家提供的终极选择，虽然它无论CPU主板还是内存都价值不菲，而且功耗很大，但除此之外别无它选。Bloomfield核心的Corei79XX系列虽然性能强大、功能完备，但由于X58主板和三条内存成本太高，难以普及。于是Intel准备推出简化版的Lynnfield核心，这就是Corei78XX和i57XX系列。Lynnfield核心示意图Lynnfield相比Bloomfield，在处理器内核部分几乎没有任何改动，同样是45nm工艺、原生四核心设计、支持超线程(仅限i7)、三级缓存容量也保持8MB，它也整合了内存控制器和QPI总线，但删去了一条内存通道，成为主流的双通道设计，QPI总线也删去了一条，仅保留一条。Lynnfield与Bloomfield的L1/L2/L3完全相同事实上，对于大多数普通用户来说，三通道内存的带宽过剩，因此删去一条之后，性能并没有多少损失。另外Bloomfield内置的两条QPI总线是给多CPU互联之用，而在民用市场基本完全闲置，只有一条QPI总线用来连接北桥，因此删掉一条没有任何影响。简化成双通道之后，Lynnfield的针脚数量和封装面积缩小不少Bloomfield已经整合了传统北桥最重要的功能——内存控制器，所以X58北桥当中就只剩下了PCI-E控制器。Lynnfield核心由于定位较低一些，考虑到大多数主流用户并不需要多显卡互联，因此Intel索性将北桥当中剩余的模块——PCI-E控制器简化之后（只有16条通道），全都整合在了CPU当中。正因为整合了PCI-E控制器的关系，Lynnfield的晶体管数以及核心面积都要比Bloomfield大，所以Corei78XX处理器的售价比相近频率的Corei79XX还要贵。好在P55主板要比X58便宜，而且双通道内存显然比三通道便宜，另外不支持超线程技术的i57XX售价还算厚道，因此很受欢迎。★配套芯片组P55，接口类型LGA1156通过Intel官方Lynnfield核心示意图来看，处理器与芯片组之间居然没有使用QPI、而是通过DMI总线相连。要知道QPI总线带宽高达25GB/s，而DMI仅有2GB/s。Intel官方的这张示意图让很多人产生误解事实上在Lynnfield核心内部，除了整合了内存控制器外，Intel连PCI-E控制器也整合了进去（因此上图显卡直接与CPU相连），这就相当于整颗北桥都被CPU吃掉了，连接CPU与北桥的QPI总线自然也不会幸免。如此一来，CPU将直接与“南桥”相连，他们之间的总线叫做DMI。Lynnfield内部整合了QPI总线，但已被锁定，可以通过超外频提升也就是说，Lynnfield内部还是整合了QPI总线的，虽然只有一条，这一条QPI总线用以连接CPU核心部分与PCI-E控制器部分。Bloomfield核心的QPI总线频率可以随便超，而Lynnfield核心的QPI被锁定，其实没有任何关系，因为QPI的唯一用途就是连接北桥，内存走的是直连通道已经不经过QPI总线了，因此超频QPI不会有什么性能提升。P55是单芯片设计的芯片组，其本质上就是一颗南桥，功能和ICH10R没有太大区别，既不支持SATA3.0也不支持USB3.0，而且南桥中的PCI-E通道是落后的1.0版本。要知道Lynnfield核心内部整合的PCI-E2.0通道只有16条，只能满足单显卡或者双显卡的需要，此时如果用户有需要使用高速的扩展设备（比如USB3.0扩展卡）的话，P55南桥提供的PCI-E1.0接口就成为了最大瓶颈。为了缓解这一瓶颈，一线主板厂商不得不整合第三方PCI-E桥接芯片，将P55当中的多条PCI-E1.0通道组合起来使用，这种方法让主板成本增加不少。★Lynnfield核心Corei78XX和i57XX系列CPU的特点总结：在CPU核心部分，Lynnfield与Bloomfield可以说没有任何区别，它最大的特点就是外围模块：双通道DDR3内存、整合PCI-E控制器，只支持双x8带宽的双卡互联。i78XX和i57XX的唯一区别是超线程，i5被人为的屏蔽了HT功能，四核心四线程，并行计算性能损失不少，但单核效能不变，因此非常适合游戏玩家。由于CPU整合了整颗北桥的关系，P55芯片组其实就是一颗南桥芯片，再加上少了一条内存通道，因此Lynnfield+P55平台的整体功耗要比Bloomfield+X58平台低很多。整套平台成本较低、加上超低的功耗和发热，Lynnfield+P55平台成为了主流中高端玩家最喜爱的配置。Clarkdale核心：Corei56XX和i35XX显然，四核心的Lynnfield还不够亲民，主流市场依然是双核心的天下，所以双核心的Clarkdale诞生了，这颗核心也拥有很多亮点：首次使用32nm工艺、首次整合GPU，但其架构非常特殊，不同于之前的任何一款产品。★Clarkdale核心：双芯片封装、内置GPU设计Clarkdale核心处理器封装示意图Clarkdale核心包括CPU和GPU两个部分，CPU部分使用了新一代32nm工艺制造，是双核心四线程设计；GPU部分就是传统意义上的北桥，为45nm工艺制造，内含双通道DDR3内存控制器、PCI-E控制器和集成显卡。Clarkdale的北桥(GPU)和CPU部分示意图CPU部分和GPU部分是各自独立的，微观上通过QPI总线相连，宏观上被封装在了一起，接口是与Lynnfield相同的LGA1156。整体上来看Clarkdale不仅整合了内存控制器和PCI-E控制器，还整合了显示核心，看似更加先进。透过这张架构图，就可以更清楚的认识Clarkdale的互联架构实际上它的这种架构与Core2时代的G45没有本质区别，只不过G45的北桥(GPU)在主板上，而Clarkdale的北桥被转移到了CPU内部。也就是说，Clarkdale的内存控制器并没有被真正整合在CPU核心内部，而是在北桥当中，需要透过QPI总线传输数据，这与Bloomfield/Lynnfield直连的内存控制器有本质区别，这样做的结果导致Clarkdale的内存带宽和延迟相比Core2提升不大——显然，这不是整合内存控制器产品应有的性能表现。而且QPI带宽仅仅能够满足双通道DDR3-1333内存带宽的要求，没有富裕的带宽用来传输CPU和GPU之间还有其它设备的数据，因此以往Core2平台上的FSB瓶颈依然存在。表面上看，Clarkdale什么都整合了，可实际上，它什么都没有整合。★核心微架构升级：从Nehalem到Westmere在CPU部分，Intel将新一代32nm工艺的处理器核心架构命名为Westmere，Westmere架构相比Nehalem架构其实并没有多少改进，唯一的变化就是提供了7组新指令集的支持，分别是6组AES指令集和1组Carrylessmultiply指令，主要用于加密、解密运算。Clarkdale的特点：双核心、四线程、4MBL3、AES指令集、整合显卡Clarkdale的CPU部分为双核心四线程设计，一、二级缓存没有变化，但三级缓存减少至4MB，显然双核心不需要像四核心那样超大容量的L3。减少L3的好处就是节约大量晶体管，成本和功耗发热都得到了很好的控制。★配套芯片组H55，接口LGA1156由于都采用了LGA1156接口，Lynnfield和Clarkdale是可以共用芯片组的，但如果想要使用Clarkdale内置的集成显卡的话，就必须使用H55芯片组，因为只有H55才支持FDI通道，用来输出显示信号：所以，H55和P55最大的区别就是能否支持FDI，其它南桥功能上的删减都是无关紧要的。另外，Lynnfield和Clarkdale内置的PCI-E2.0通道虽然都是16条，但Lynnfield可以被拆分为两个x8通道支持双卡互联，而Clarkdale不能被拆分只能支持单个独立显卡。如此一来，Clarkdale处理器搭配P55主板的话，即便主板提供了两条PCI-E插