最高提升81% 英特爾45nm VS 65nm測(cè)試

　　次世代x86處理器大戰(zhàn)即將上演，面對(duì)著AMDK10全新微架構(gòu)產(chǎn)品，Intel將以45nm制程配合經(jīng)強(qiáng)化改良的Core微架構(gòu)應(yīng)戰(zhàn)，為了不讓對(duì)手重奪技術(shù)主導(dǎo)權(quán)，Intel防堵大計(jì)預(yù)將陸續(xù)登場？為進(jìn)一步了解Intel迎擊戰(zhàn)略，HKEPC將分析Intel未來半年的桌面處理器產(chǎn)品布局，并獨(dú)家找來全港首顆45nm四核心Yorkfieled，與上代Kensfield作對(duì)比測(cè)試。

● Intel計(jì)劃于11月11日發(fā)布首款45nm產(chǎn)品 

        

    據(jù)臺(tái)主機(jī)板業(yè)者表示，全球處理器龍頭Intel將在會(huì)在2007年10月第三周正式生產(chǎn)新一代45nm處理器，并預(yù)計(jì)在11月11日正式發(fā)布首款45nm四核心「Yorkfield」處理器。

    據(jù)了解，Intel45nm處理器樣本是由奧勒崗州的FabD1D試產(chǎn)，但該Fab只是作為45nm處理器初期研發(fā)及試產(chǎn)工作，并無法進(jìn)行量產(chǎn)，因此Intel45nm產(chǎn)品初期將全交由位于亞利桑那州、全新興建的Fab32負(fù)責(zé)生產(chǎn)。

    此外，以色列(Israel)的Fab28則預(yù)定于2008年上半年投入45nm生產(chǎn)行列，而奧勒崗州的D1D晶圓廠則進(jìn)行改建，以符合45nm量產(chǎn)需求。

    根據(jù)Intel最新桌面處理器規(guī)劃，首顆45nm產(chǎn)品將是四核心Yorkfield，預(yù)定2007年11月11日面市，緊接著登場的則是雙核心Wolfdale，預(yù)計(jì)2008年1月登場。

● 45nmYorkfield、Wolfdale型號(hào)將改變

    Intel早前宣布將會(huì)簡化產(chǎn)品線命名法則，在2008年1月1日起，把現(xiàn)有「Core2Duo」及「Core2Quad」產(chǎn)品線合并為「Core2」，在品牌中不再顯示核心數(shù)目，只以產(chǎn)品型號(hào)中的開首英文作識(shí)別，但在各大OEM廠商的反對(duì)意見下，Intel最終取消以上決定，因此「Core2Duo」及「Core2Quad」產(chǎn)品線命名法則將會(huì)被保留。

    此外，為與上代65nm產(chǎn)品作出有效識(shí)別，Intel亦計(jì)劃采用全新的型號(hào)命名法則，四核心Yorkfield型號(hào)將編制為QX/Q9000家族、雙核心Wolfdale則命名為E8000家族。

    值得注意的是，舊有型號(hào)命名法則下，無論是四核心Kentfield及雙核心Conroe，其型態(tài)第二位數(shù)字代表的頻率數(shù)值是一樣的，例如Core2QuadQ6600與Core2DuoE6600同樣為2。4GHz。

    但由于Intel45nm家族將四核、雙核分為不同家族，因此第二位的頻率數(shù)值將不再相同，例如2。66GHz的Yorkfield四核心處理器的型號(hào)為Core2DuoQ9450，但2。66Ghz的Wolfdale雙核心處理器型號(hào)則為Core2DuoE8200。

● 2007年內(nèi)僅一款45nm處理器上市

    值得注意的是，盡管Intel在2007年11月11日正式發(fā)布45nm處理器，但其象征意義卻遠(yuǎn)大于實(shí)際。

    據(jù)了解，Intel在2007年內(nèi)僅有1款45nm處理器上市，型號(hào)為Core2ExtremeQX9650，核心頻率仍保持3GHz，支持1333MHzFSB，內(nèi)建12MB(6MBx2)L2Cache，支援IntelVirtualizationTechnology、IntelEnhancedSpeedStepTechnology、Intel64Technology及ExecuteDisableBit，每千顆單價(jià)暫定$999美元。

    Intel45nm大軍直至2008年1月份才會(huì)陸續(xù)登陸作戰(zhàn)，暫定將會(huì)發(fā)布3顆四核心及3顆雙核心產(chǎn)品。

    3款Yorkfield處理器將會(huì)包括Core2QuadQ9300、Q9450及Q9550，核心頻率分別為2。5GHz、2。6GHz及2。83GHz，支持1333MHzFSB，除了Q9300僅內(nèi)建6MB(3MBx2)L2Cache，其余型號(hào)均為12MB(6MBx2)L2Cache，支援IntelVirtualizationTechnology、IntelTrustExecuteTechnology、IntelEnhancedSpeedStepTechnology、Intel64Technology及ExecuteDisableBit，每千顆單價(jià)分別為$266、$316及$530美元。
 

    雙核心方面，3款Wolfdale處理器包括Core2DuoE8200、Core2DuoE8400及Core2DuoE8500將會(huì)同時(shí)上陣，核心頻率分別為2。66GHz、3GHz及3。16GHz，支援1333MHzFSB，內(nèi)建6MBL2Cache，支援IntelVirtualizationTechnology、IntelTrustExecuteTechnology、IntelEnhancedSpeedStepTechnology、Intel64Technology及ExecuteDisableBit，每千顆單價(jià)分別為$163、$183及$266美元。

● 65nm短期內(nèi)仍是主力預(yù)估明年Q3出現(xiàn)交替

  
    臺(tái)主機(jī)板業(yè)者透露，根據(jù)Intel最新桌面處理器規(guī)劃，由于2007年第四季僅發(fā)布1款45nm處理器，而且為售價(jià)高昂的Core2Extreme系列，因此45nm產(chǎn)品發(fā)布后首季，占Intel整體處理器出貨量將不足2%。

    其后在2008年第一季，由于45nm效能級(jí)至高階型號(hào)大軍到位，因此45nm產(chǎn)品占Intel整體桌面處理器出貨將接近2成。2008年第二季，Intel將會(huì)推出入門級(jí)45nm雙核心，開始接替Core2DuoE4000家族，預(yù)期出貨比例將會(huì)提升至3成。

    據(jù)Intel向主機(jī)板業(yè)者表示，45nm處理器將會(huì)在2008年第三季迅速取代IntelCore2DuoE4000家族，預(yù)期45nm產(chǎn)品在第三季所占桌面處理器比例將達(dá)5成以上，出現(xiàn)制程世代交替。

45nm Penryn桌面四核心：Yorkfield2.33GHz工程樣本

IntelYorkfield2.33GHz ES Sample

    圖為Intel下一代45nm「Penryn」家族桌面四核心處理器工程樣本，處理器序號(hào)為「80569PJ053NL」，采用Socket775處理器接口。「80569」代表核心為「Yorkfield」、「P」為桌面級(jí)主流級(jí)至效能級(jí)產(chǎn)品、「J」是1333MHzFSB、「053」代表頻率為2。33GHz、「NL」則代表L2Cache容量為12MB，Core2Extreme版本的TDP為130W、Core2Quad版本的TDP則為95W。

    其支持MX、SSE、SSE2、SSE3及SSE4。1指令集、IntelVirtualizationTechnology、EnhancedIntelSpeedStep、Intel64Bit支持、ExecuteBit技術(shù)及IntelTrustExecutionTechnology(TXT)。

    「Yorkfield」核心其實(shí)并非單一芯片，它是把兩顆雙核心封裝在一起，好處是Intel無需為四核心產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)芯片，由于四核心現(xiàn)時(shí)市場占有率仍在5%以下，因此這個(gè)方法是最節(jié)省成本，并能提早問市時(shí)間。

    不過，兩顆雙核心封裝在一起，兩者并沒有直接的溝通橋梁，因此當(dāng)要互相傳取數(shù)據(jù)時(shí)，必需要經(jīng)過FSB，延遲值將會(huì)略為提高。但據(jù)Intel表示，這個(gè)核心互相傳取動(dòng)作，比L2Missed然后需要傳取系統(tǒng)內(nèi)存要快上10倍，而且IntelCore微架構(gòu)擁有加入了Memory Disambiguation設(shè)計(jì)，透過Outof Order過程分析內(nèi)存讀取次序，可令其讀取提早執(zhí)行，降低處理器的等候時(shí)間，減少閑置及延遲值。

    「Yorkfield」內(nèi)建8.2億個(gè)晶體管，相比上代「Kentsfield」核心多出2.38億個(gè)，主要原因?yàn)長2 Cache容量提升50%，約占1。92億個(gè)晶體管，余下部份則為SSE4指令運(yùn)算單元及微架構(gòu)的改良部份。

    雖然內(nèi)建晶體管數(shù)目上升約40%，但由于改采45nm制程，芯片大小由上代的286平方毫米，減至只有214平方毫米，有助成本進(jìn)一步下降。

    此外，Intel上代65nm產(chǎn)品最高頻率約為3GHz，頻率超過3GHz后，功耗將會(huì)出現(xiàn)明顯增長，而45nm產(chǎn)品最高可達(dá)約4GHz，在甫結(jié)束的IDF2007Fall大會(huì)上，Intel更展示5GHz超頻示范，意味著Intel新一代45nm將有一定的頻率提升空間。

    由于新一代45nm產(chǎn)品在CPU GTLREF Ratio設(shè)定上有所變更，因此舊有主機(jī)板可能需要更新BIOS才能正常啟動(dòng)。

    值得注意的是，盡管Intel一直強(qiáng)調(diào)只有「3」系列芯片組才能支持45nm，但有主機(jī)板業(yè)者指出，其實(shí)965芯片組也能透過BIOS更新作出支持，不過VTT電壓將會(huì)被設(shè)定至1.2V，處理器功耗會(huì)隨之提高，減低產(chǎn)品壽命，965芯片組方案雖然可行，但并不建議采用。

(左)Intel 45nm Yorkfield四核心(右)Intel 65nm Kentsfield四核心

● 非單純制程進(jìn)化微架構(gòu)亦作出改進(jìn)

   




    Yorkfield支持新一代SSE4指令集(Streaming SIMD Extension4)，被視為繼2001年以來最重要的媒體指令集架構(gòu)的改進(jìn)，除擴(kuò)展Intel64指令集架構(gòu)外，還加入有關(guān)圖形、視頻編碼及處理、三維成像及游戲應(yīng)用等指令，令涉及音頻、圖像和數(shù)據(jù)壓縮算法的應(yīng)用程序大幅受益。

    據(jù)了解，SSE4將分為4.1版本及4.2版本、4.1版本將會(huì)首次出現(xiàn)于Penryn處理器中，共新增47條指令，主要針對(duì)向量繪圖運(yùn)算、3D游戲加速、視像編碼加速及協(xié)同處理加速動(dòng)作，包括：



 

    除了采用更先進(jìn)的45奈米制程及加入全新SSE4指令集外，Penryn亦基于Intel Core 微架構(gòu)設(shè)計(jì)作出多項(xiàng)改良，稱為「Enhanced Intel Core Microarchitecture」，并加入了：

Fast Radix-16 Divider(快速Radix-16除法器)
Super Shuffle Engine(超級(jí)洗牌引擎)
Split Load Cache Enhancement(增強(qiáng)型緩存拆分負(fù)載)
Improved Store Forwarding(存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā))
Faster OS Primitive Support(高速操作系統(tǒng)同步原始支持)
Virtualization Performance Improvements(增強(qiáng)的Intel虛擬化技術(shù))
Deep Power Down Technology(深度節(jié)能技術(shù))
Enhanced Dynamic Acceleration Technology(增強(qiáng)型動(dòng)態(tài)加速技術(shù))

    據(jù)Intel資深工程師兼Penryn微架構(gòu)主管Stephen Fischer表示，與上代處理器產(chǎn)品相比，Penryn處理器在繪圖效能約超過15%、視訊編碼平均可提高20%、3D內(nèi)容制作可提高逾30%，3D游戲效能更可高達(dá)40%，視乎軟件設(shè)計(jì)而定。

    讀者想了解更多Penryn微架構(gòu)更新內(nèi)容，可瀏覽:《最高提升115% 英特爾45nm Penryn實(shí)測(cè)》。

● 45nm處理器加入0.5x倍頻設(shè)定

    值得注意的是，Intel將會(huì)在45nm Core 2處理器中加入0.5x倍頻設(shè)定，根據(jù)「Intel Yorkfield EMTS Rev 1.1」文件中指出，45nm處理器最低倍頻為6x，但由7.5x倍頻數(shù)開始擁有0.5x倍頻設(shè)計(jì)直至13.5x，最高倍頻數(shù)為15x。

    追加0.5x倍頻數(shù)的主要原因?yàn)樾乱淮幚砥鞯耐忸l由266MHz提升至333MHz，如果沿用整數(shù)倍頻，則每一級(jí)產(chǎn)品的頻率差距亦會(huì)同樣上升，型號(hào)數(shù)目變少難以覆蓋整個(gè)產(chǎn)品線，加入0.5x倍頻后，產(chǎn)品線型號(hào)的設(shè)定彈性將大幅提升，同樣的做法AMD亦早用于AM2處理器中。

● 效能測(cè)試：45nm V.S 65nm @ Quad Core

    此次編輯部找來 Intel 「 Yorkfield 」 2.33GHz 工程樣本，與 Intel Core 2 Extreme QX6850 降頻至( 7 x 333 )作對(duì)比測(cè)試，由于兩者核心頻率相同，測(cè)試后即即可得知全新「 Penryn 」家族在微架構(gòu)改良后的增幅變化。根據(jù)結(jié)果顯示，在部份視訊編碼處理、繪圖、影音處理、 2D/3D 應(yīng)用、多媒體及游戲等應(yīng)用上有 5-8% 的增益，相較雙核心「 Wolfdale 」的增益雖略有不及，但效果仍令人滿意。

    其中，「 Penryn 」處理器家族改用 Radix-16 Divider (除法器)，同時(shí)可處理每筆 4Bit 的數(shù)據(jù)，相較以往 Radix-2 或 Radix-4 divider 只可處理每筆 2Bit 的數(shù)據(jù)，在整數(shù)及浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算能力明顯提升，因此在 Science Mark 2 中已能反映。

    此外，由于游戲會(huì)大量使用平方根運(yùn)算，擁有 Radix-16 Divider 的「 Yorkdale 」，在 3D 游戲測(cè)試項(xiàng)目中，相比上代至少有 7% 的增長，而大量采用平方根運(yùn)算的 Half-Life 2 更為明顯，效能提升達(dá) 41.22% 。

    SSE 指令執(zhí)行表現(xiàn)，可從 Sandra 2007 指出「 Yorkfield 」的 SSE3 執(zhí)行效率部份上升了約 15% ，反映出全新 Super Shuffle Engine 設(shè)計(jì)有著明顯改善，如果軟件支持 SSE 指令集，這顆處理器的效能增益將會(huì)更為顯著。

    由于大部份測(cè)試軟件均未支持全新 SSE4 指令集，因此令「 Yorkfleld 」的真正實(shí)力被埋沒，此次測(cè)試中僅 DivX 6.6 Alaph 支持 SSE4 ，測(cè)試顯示其增益可達(dá) 81.48% 令人驚訝，預(yù)期未來會(huì)有更多軟件加入 SSE4 指令集，測(cè)試成績更會(huì)更理想。

    值得注意的，此次效能測(cè)試并未包括 45 nm制程是否能為處理器帶來的頻率提升空間，因此「 Penryn 」的真正實(shí)力未能由以上測(cè)試結(jié)果解悉，僅能獲知改良后微架構(gòu)所帶來的增益，敬請(qǐng)注意。

    功耗表現(xiàn)方面，采用全新 45 nm High-K 制程的「 Yorkfield 」，除晶體管數(shù)目提升達(dá) 40% ，但功耗下降約 22% ，表現(xiàn)更加出色，且溫度亦大幅降低，證明 Intel 45 nm制程導(dǎo)入應(yīng)用已十分成熟。

● 結(jié)語：

    由于 AMD K10 桌面處理器推出后首季最高頻率僅為 2.5 - 2.6GHz ，并沒有對(duì)現(xiàn)有 65 nm Intel Core 2 產(chǎn)品線構(gòu)成明顯壓力，因此 Intel 并沒有趕著把 45 nm處理器一窩蜂的推出市面，只象征性推出一顆 Core 2 Extreme QX9650 ，以達(dá)至每年推出具增強(qiáng)微架構(gòu)或全新微架構(gòu)處理器產(chǎn)品的承諾，對(duì)于用家來說確實(shí)有點(diǎn)失望。

    有Intel 官員表示，現(xiàn)時(shí)的產(chǎn)品布局是最保守的方案，如果 AMD  K10 突然加強(qiáng)攻力，擁有充足的彈性以應(yīng)付突發(fā)的市場改變，包括了核心頻率及售價(jià)，而且在甫結(jié)束的 IDF 2007 Fall 論壇上， Intel 宣布下一代微架構(gòu)「 Nehalem 」處理器已步入完成階段，并可準(zhǔn)時(shí)在 2008 年下半年上市。

    據(jù)了解， Nehalem 微架構(gòu)將進(jìn)一步擴(kuò)大 Intel 在性能及功耗方面的領(lǐng)先地位，并具是英特爾第一款使用 QuickPath 互聯(lián)系統(tǒng)架構(gòu)的處理器產(chǎn)品。 QuickPath 將包括集成的內(nèi)存控制器技術(shù)以及改善的系統(tǒng)組件間通信鏈路，而且在多處理器作業(yè)下，每顆處理器可以互相傳送數(shù)據(jù)，并不需經(jīng)過芯片組，從而大幅提升整體系統(tǒng)性能。

    據(jù) Paul Otellini 表示， Nehalem 微架構(gòu)最高支持 4 顆處理器的 Quick Path 多路服務(wù)器環(huán)境，單一芯片最高可擁有 2 、4 及8顆核心，支持經(jīng)改良的 Hyper-Theading 技術(shù)，令單顆處理器最高可支持 16 Threads ，而且 Nehalem 架構(gòu)亦準(zhǔn)備推出內(nèi)建繪圖核心，不讓 AMD Fusion 處理器專美。

    因此「Yorkfield」家族只需支撐半年至 9 個(gè)月，就會(huì)被降格至中低階，與新一代「 Nehalem 」處理器連手夾擊 AMD K10 處理器。