酷睿双核革命 英特尔32纳米Core i3首测

酷睿双核革命英特尔32纳米Corei3首测关于眼前这块32nm工艺的Clarkdale处理器的消息，早在2008年Intel春季IDF之前就已经传开来了。当时针对新一代处理器架构Nehalem，Intel将会拿出Bloomfield、Lynnfield以及Havendale三款产品，其中采用CPU+GPU整合方案的Havendale自然是最受我们关注的。不过随后由于Havendale的Uncore部分出了一些问题，也被迫取消，但是同时我们得到的好消息则是，新的CPU+GPU方案将会被命名为Clarkdale，并加入32nm工艺。32nm工艺、Westmere架构，Clarkdale尽揽热门优势Bloomfield、Lynnfield以及Clarkdale便组成了即将来到我们面前的Corei7、Corei5、Corei3产品线，虽然之前的烟雾弹让大家以为要到2010年才能看到32nm的Clarkdale。不过想想Intel的Tick-Tock战略就知道，今年又到了Intel更新处理器生产工艺的时候，首先采用32nm的Clarkdale不现身又更待何时呢。当然Clarkdale的出现的重要意义除了领先业界的32nm工艺之外，更承担着将酷睿双核这个市场上最为成功的系列产品进一步升级的重要作用。虽然Lynnfield核心的Corei5有Corei7约95%的性能水平，但是四核的本质仍让人不敢高攀。目前双核已经占据了全球处理器产品的绝对多数份额，可以说无论任何新架构新工艺的产品，双核才是用户最为期盼的产品。32nm工艺、新架构的酷睿双核，这是我们想要向读者传达Clarkdale的两大价值所在。关于32nm工艺不得不说的事情我们知道，目前许多半导体厂商的45nm甚至40nm工艺并不是采用High-K栅介质的技术，而Intel在2007年45nm发布时拿出的High-K技术肯定是未来半导体工艺发展方向，相信全球有制造能力的半导体生产线都将在32nm时使用该类技术，且必须使用该类技术。我们现在已经看到，现有非Intel技术的45nm甚至40nm在成品的功耗控制方面大大落后于Intel的45nm技术，而今天我们在Intel32nm技术上将再次验证HighK带来的低功耗的神奇。32纳米制程技术的基础是第二代高k+金属栅极晶体管。Intel对第一代高k+金属栅极晶体管进行了众多改进。在45纳米制程中，高k电介质的等效氧化层厚度为1.0纳米。而在32纳米制程中，此氧化层的厚度仅为0.9纳米，而栅极长度则缩短为30纳米。晶体管的栅极间距每两年缩小0.7倍——32纳米制程采用了业内最紧凑的栅极间距。32纳米制程采用了与Intel45nm制程一样的置换金属栅极工艺流程，这样有利于Intel充分利用现有的成功工艺。这些改进对于缩小集成电路（IC）尺寸、提高晶体管的性能至关重要。采用高k+金属栅极晶体管的32纳米制程技术可以帮助设计人员同时优化电路的尺寸和性能。由于氧化层厚度减小，栅极长度缩短，晶体管的性能提高了22%以上。这些晶体管的驱动和栅极长度创造了业内最佳纪录。此外，漏电电流也得到了优化。与45纳米制程相比，NMOS晶体管的漏电量减少5倍多，PMOS晶体管的漏电量则减少10倍以上。由于上述改进，电路的尺寸和性能均可得到显著优化。除此之外，32纳米还采用了第四代应变硅技术，用于提高晶体管的性能——这样一来，Intel便可争取更多的时间和机会进行更多技术创新。Westmere架构是什么？如同Intel发布45nm工艺时带来的Penryn架构一样，这次32nm的产品架构被命名为Westmere。事实上它可以看成是大家熟知的Nehalem架构的改进版，其主要特点是将Nehalem架构中的内置内存控制器（IMC）剥离出来，与GPU、PCI-E通道控制器集成在同一个die中，再与处理器内核以QPI总线连接，并使用LGA1156封装在一起，形成这个完整的CPU+GPU方案。这张图片大家应该相当熟悉了不过值得一提的是，Westmere架构中的“北桥”芯片仍然是45nm工艺生产的，只有处理器核心部分采用32nm生产，这似乎仍然是Intel芯片组工艺总落后处理器一代的老路。不过也无伤大雅，能够将整合GPU的北桥和CPU完全集成在一起才是最具革命意义的。多媒体指令集，一直是Intel的拿手好戏，不过在Westmere中Intel终于加入了AES硬件指令集，类似的指令集在VIAC7处理器时就有加入。大家应该看过不少VIAC7或Nano的评测，在AES相关测试项目中，普普通通的一颗C7也可以超越Corei7。而现在，Gulftown等Westmere处理器加入了AES硬件指令集，在该方面的性能将会有进一步提升。此外Clarkdale仍然具备SSE4.2指令集，SSE4.2是转为XML优化的指令集，对于目前Web应用大量基于XML设计，SSE4.2对用户的体验是立竿见影的。但由于目前SSE4.2指令集处理器仅存在于Corei7产品中，因此应用范围非常狭窄。相信通过未来Clarkdale的普及，用户在这部分应用软件的速度会有大幅度的提升。尽管Intel没说要做到4GHz，但我们认为贝瑞特博士应该不会再跪下了最后，Clarkdale在定位较高的型号中仍然具备超线程技术及TurboMode，我们已经获知的消息是，目前Intel规划中Clarkdale最高端型号可以通过TurboMode实现3.6GHz的默认主频，32nm工艺在初期就能有如此能力。Intel之前所表示Westmere在不增加功耗的情况下轻松达到4GHz的主频，由此也可窥见一斑。Clarkdale实物及规格解析在上周的新闻中我们已经知道，Lynnfield核心处理器会横跨Corei7和Corei5两个系列，而同样的Clarkdale处理器也会根据频率的不同横跨Corei5和Corei3两个系列。我们今天拿到的这颗Clarkdale处理器默认主频为3.06GHz（133MHz×23），从目前Intel最新的Roadmap来看，这颗处理器暂时只能确定属于Corei3系列，而具体型号是未确定的。与同为LGA1156封装的Lynnfield四核背面对比（左为Clarkdale）和四核心的Lynnfield相比，虽然Clarkdale同样使用的是LGA1156封装，但是由于处理器核心与“北桥”芯片并未在同一die上，因此背面电容排布的区别也是相当明显。Clarkdale3.06GHz处理器CPU-Z截图CPU-Z处理器将这颗3.06GHz的Clarkdale认成了Corei5系列，但是处理器规格已经非常明显了。这颗Clarkdale采用双核心设计，两颗核心各具备256KB二级缓存，并共享4M容量的三级缓存。产品具备超线程技术，可进行最多四线程运算，支持SSE4.1及SSE4.2指令集，支持VT及TurboMode。Clarkdale处理器正面及背面Roadmap显示3.06GHz的Clarkdale应该叫做Corei3主板及内存搭配问题需要首先向大家说明的是，由于Clarkdale处理器的内置显示核心需要搭配H55主板方能使用，而目前国内尚无H55主板出现，所以我们对其的测试是在一块P55主板上进行的，也就是并不会使用到其集成的显示核心。不过Clarkdale集成的是G45级别的显示核心已经是非常明朗的事情，其性能大家也都十分了解，在Larrabee出现之前其3D性能和目前相比都不会有什么提升，因此Clarkdale显示部分的性能并不是我们考量的重点。Clarkdale处理器内置双通道DDR3控制器，在主板BIOS中我们可以找到DDR3800、DDR31066、DDR31333三档分频，由于超频需要以较大幅度提升外频来实现，因此这个分频比例也是完全够用的。由于这颗处理器的3.06GHz的主频规格及定位，因此我们的对比评测对象毫无疑问的锁定Core2DuoE8400这款产品，E8400具有3.0GHz的主频，与这款Corei33.06GHz基本一致，Corei3测试时关闭TurboMode，测试平台及测试软件如下。权威商用测试软件SYSmark2007Corei3在视频制作软件测试中的分数领先非常明显，Sysmark的总分也有7%的领先幅度，即便是算上频率上的略微差距，这个性能提升也是非常可观的内存子系统性能测试由于大家熟悉的Everest暂时没有新版本可以测试Clarkdale，所以针对内存直接性能测试数据我们暂时仅提供SisoftSandra2009中的一组，这和我们之前测试Corei7与Core2Quad的情况一样，提升幅度50%以上。SisoftSandra2009CPU理论性能CPU理论性能测试成绩如出一辙，得益于SSE4.2指令集和新架构，Corei3的理论性能优势非常明显。Everest5.0数学与文件操作性能在前面我们就提到了Westmere架构的Corei3处理器支持AES指令集的问题，加上架构上的优势，这个指令集的性能提升也着实离谱——大约17倍。CPUQueen是著名的关于10皇后问题的数学计算Photoworxx是对图片进行旋转裁剪填充等处理的测试CPUZlib是打包压缩测试Julia与SinJulia分形几何计算Mandel分形几何计算测试CPUAES是一种加密计算测试视频压缩、3D渲染及Excel海量表格运算这三项测试都是超线程技术表现比较明显的地方，其中视频编码部分大家可能更加熟悉一些，如果你需要经常进行一些编码工作，那么同频率的Corei3能比Core2Duo快三分之一。3DMark测试3DMark的测试相信大家再熟悉不过了，在CPU项目中Corei3的领先幅度还是非常明显的，尤其是在3DMarkVantage中，具备超线程技术的Corei3可以同时进行四线程运算，分数领先较大。四款实际游戏测试在实际游戏中，Core2Duo终于挽回了一些面子，这也和我们之前测试Corei7与Core2Quad的情况一样，Intel之前的架构就已经完全可以满足游戏的需要了。超频及功耗测试超频至4GHz并运行CinebenchR10截图我们早在六月台北电脑展时就已经发表过文章，Intel会限制Clarkdale的超频，从这颗处理器上我们就可以略知一二。当我们不对CPU电压进行任何调整时，这颗处理器就可以轻松运行在4GHz上（超频时开启Turbo，166MHz外频即可达到4GHz），并且待机时电压依然不足0.9V，功耗也非常低。但继续尝试，即便是提升到较高电压，处理器主频在超过4GHz后就会戛然而止。但不可否认的是，这颗Corei3的功耗表现依然不错，和Core2DuoE8400相比又有所降低，并且我们在主板自动电压时将处理器超频至4GHz，其满载功耗也没有超过默认频率的E8400，相当抢眼。总结：性能提升却未必好玩Corei3在与同频率的Core2Duo相比时，其表现几乎和我们之前测试Corei7与Core2Quad的情况相同，内存性能提升十分大，超线程技术的加入在一些并行计算测试中有着明显的效果，同时产品的功耗控制也不错，这颗Corei3在搭配RadeonHD4870这样的显卡，运行游戏时的功耗也仅在200瓦上下，令人非常满意。Corei5与Corei3会接踵而至Corei3的超频非常轻松，运行在4GHz需要的电压很低，这使其即便是超频至4GHz，功耗和发热都十分正常，使得4GHz这个频率的实用价值大大增加，32nm的优势显露无遗。但也不得不说的是，我们报道过Intel限制Clarkdale超频的是确实存在的，从我们这次的测试来看，无论是否开始Turbo，处理器主频一旦超过4GHz就会非常不稳定，完全不像是轻松运行在4GHz的处理器的应有表现，现在看来人为限制的因素非常明显，这对玩家来说并不是个好消息。至于Corei3整合的显示核心，我们完全可以理解为Intel的慷慨赠送，因为我相信在Corei3上市的一年里，它的用户群体里并不会有太多使用集成显卡的用户，如果真是不玩游戏或是对成本有苛求，那么更便宜的E