1第三代處理器

第三代Core i系列處理器(代號:Ivy Bridge,簡稱IVB)
Ivy Bridge

  Ivy Bridge

2012年 4月24日,英特爾在北京召開第三代智能酷睿處理器Ivy Bridge發布會。首批處理器將包括一款移動版酷睿i7至尊版、六款全新智能酷睿i7處理器、六款酷睿i5處理器。與上一代Sandy Bridge相比,Ivy Bridge結合了22納米與3D晶體管技術,在大幅度提高晶體管密度的同時,核芯顯卡等部分性能甚至有了一倍以上的提升。
據資料了解,Ivy Bridge處理器在應用程序上性能提高20%,在3D性能方面則提高了一倍,並且支持三屏獨立顯示、USB 3.0等技術。
根據英特爾官方網站上的描述,Ivy Bridge將會成為第三代酷睿處理器(the 3rd generation Intel Core processor),也就是說繼續使用Core ix系列的命名方式。
32nm Sandy Bridge已經實現了處理器、圖形核心、視頻引擎的單晶元封裝,其中圖形核心擁有最多12個執行單元,支持DX10.1、OpenGL 2.1,性能可達當前Corei5/i3集顯的1.5-2倍。 在此基礎上,22nm Ivy Bridge會將執行單元的數量翻一番,達到最多24個,自然會帶來性能上的進一步躍進。此前還有消息稱,Ivy Bridge會終於加入對DX11的支持。
目前的32納米Sandy Bridge架構處理器是在2011年的1月5日正式推出的,所以對於未來的22納米Ivy Bridge架構處理器,我們可以預期其將會在大概一年之後推出。另外基於Ivy Bridge架構的新一代桌面平台將會叫作Maho Bay,同時此平台對應的晶元組將會是Panther Point PCH。很自然的,對應桌面平台的還有一個Ivy Bridge移動平台。
Ivy-Bridge CPU 樣品

  Ivy-Bridge CPU 樣品

未來處理器領域的整合趨勢仍然相當明顯,英特爾仍然會將圖形核心整合到CPU內部,與其搭配的仍將是DMI匯流排晶元組,並且支持FDI功能,也就是Flexible Display Interface技術,此技術可以支持用戶同時輸出兩屏或者三屏顯示。英特爾承諾未來的Ivy Bridge將會擁有更佳的能效比,這當然首先是來自於更為先進的22納米製造工藝,當然其他的優化也是能效提升的重要因素。

2規格

處理器型號
製作工藝
匯流排類型
核心/線程
超線程
CPU插槽
適用類型
三級緩存
內存頻率
圖形核心
基準頻率
加速頻率
TDP
酷睿i7 3770K
22納米
DMI匯流排 5.0GT/s
四核心
4/8
LGA 1155
台式機
8MB
DDR3 1600MHz
HD Graphic 4000
3.5GHz
3.9GHz
77W
酷睿i7 3770
22納米
DMI匯流排 5.0GT/s
四核心
4/8
LGA 1155
台式機
8MB
DDR3 1600MHz
HD Graphic 4000
3.4GHz
3.9GHz
77W
酷睿i7 3770S
22納米
DMI匯流排 5.0GT/s
四核心
4/8
LGA 1155
台式機
8MB
DDR3 1600MHz
HD Graphic 4000
3.1GHz
3.9GHz
65W
酷睿i7 3610QM
22納米
DMI匯流排 5.0GT/s
四核心
4/8
FCPGA988
筆記本
6MB
DDR3 1600MHz
HD Graphic 4000
2.3GHz
3.3GHz
45W
酷睿i7 3820QM
22納米
DMI匯流排 5.0GT/s
四核心
4/8
FCBGA1224/988
筆記本
8MB
DDR3 1600MHz
HD Graphic 4000
2.7GHz
3,7GHz
45W
酷睿i7 3920XM
22納米
DMI匯流排 5.0GT/s
四核心
4/8
FCPGA988
筆記本
8MB
DDR3 1600MHz
HD Graphic 4000
2.9GHz
3.8GHz
55w
酷睿i5 3570K
22納米
DMI匯流排 5.0GT/s
四核心
4/4
LGA 1155
台式機
6MB
DDR3 1600MHz
HD Graphic 4000
3.4GHz
3.8GHz
77W
酷睿i5 3550
22納米
DMI匯流排 5.0GT/s
四核心
4/4
LGA 1155
台式機
6MB
DDR3 1600MHz
HD Graphic 2500
3.3GHz
3.7GHz
77W
酷睿i5 3450
22納米
DMI匯流排 5.0GT/s
四核心
4/4
LGA 1155
台式機
6MB
DDR3 1600MHz
HD Graphic 2500
3.1GHz
3.5GHz
77W

3IVB不用換主板

兼容是相互的,除了Intel7系列主板可以良好的兼容現有的SNB處理器外,現有的Intel6系列主板也可以通過升級BIOS來支持未來的Ivy Bridge處理器。這樣做的好處是,在新品上市之後,用戶可以選購價格更為實惠的6系列主板,幫助廠商清理6系列晶元庫存。而現有的6系列主板用戶也可以直接升級Ivy Brige處理器,減少主板開支。
兼容是把雙刃劍,對用戶而言,兼容可以減少升級平台的開始,更加具有性價比的產品。另一方面,兼容限制了廠商大刀闊斧的 去優化產品架構。同時由於AMD在高端市場的不夠給力,讓Intel放緩了產品更新速度。在兼容的背後,除了原生USB3.0和22nm工藝,我們看不到 更多IVB太多驚喜。

4不足之處

支持核顯不給力
Ivy Bridge處理器延續了DMI + FDI匯流排設計,這也讓Ivy Bridge可以良好的兼容Sandy Bridge平台。雖然還沒有正式發布,但國外媒體和中國台灣媒體已經搶先拿到了酷睿i7 3770K處理器。
酷睿i7 3770K的核芯顯卡由HD3000升級為HD4000,增加了處理單元的數量以及眾多新特性,包括全面支持微軟DirectX 11、第二代快速轉碼單元、OpenCL、多屏、無線顯示技術等等。除此之外,如Intru3D、AVX等技術也完整保留,毫無削減。因此,HD4000 的提升是相當全面的。
酷睿i7 3770K處理器在圖形性能方面進一步加強,在3DMark11中P模式下的成績為5431,仍與主流中高端顯卡有著明顯的差距。其性能只能夠滿足高清播放和主流網路遊戲的硬體需要,如果用戶想要體驗大型單機遊戲顯然還需要購買一塊獨立顯卡。
Intel核芯顯卡並非定位於遊戲用戶(這一點Intel自己也很清楚)。核芯顯卡的作用在於,藉助Lucid Virtu顯示切換基礎,用戶可以根據性能選擇合適的視頻方案。玩遊戲時,可以使用獨立顯卡;看視頻或者辦公時選擇核芯顯卡,在性能與功耗間達到平衡。核芯顯卡的另一優勢在於出色的視頻編碼能力,藉助出色的架構和對硬體編碼的支持,核芯顯卡在視頻轉碼過程中有著更為出色的表現,並且已經超越家用獨立顯卡。憑藉這一點,核芯顯卡更能吸引視頻用戶選購。
雖然獨立顯卡仍是高端遊戲裝機的必選設備,但在總量上,整合平台依舊佔有半壁江山(甚至超過)。憑藉不斷的努 力,Intel核芯顯卡正表現出來更為出色的性能。而面對老對手AMD,受限於顯卡研發技術(AMD 收購ATi),核芯顯卡仍在性能上與APU存在細微的差距。不過兩者在產品定位了和銷售理念上有著本質的產品,Intel注重節能以及視頻編碼,AMD則 定位入門遊戲用戶;定位的不同讓兩個平台盡量的減少了衝突區間。

超頻或受影響

作為摩爾定律的創造者,Intel一直嚴格遵循著晶體管每隔18個月數量翻一番的,性能提升一倍的定律。在2010年,Intel率先展示了採用32nm工藝製造的酷睿i3 530處理器。在「18個月」后,Intel22nm製造工藝如期而至。
Ivy Bridge處理器採用了22nm製造工藝,並且採用了全新的3D晶體管製造。由此帶來了相同性能下功耗的大幅下降,3770K的TDP僅為77W,而2600K則為 95W。
更為先進的製造工藝,讓Intel Ivy Bridge擁有更為強勁的性能。根據測試表明Ivy Bridge相對於Sandy Bridge同頻性能能夠提升10%左右。其次,Ivy Bridge帶來了更加強悍的內存控制器,現在的內存頻率對於Ivy Bridge來說都將會是浮雲,未來超頻玩家將會在Ivy Bridge平台上以DDR3-2800MHz的內存頻率起跳。最後,Ivy Bridge帶來了擁有更高帶寬的PCI-E 3.0規範,對於多路交火玩家來說將會避免帶寬瓶頸的發生。
就有用戶擔心,CPU的溫度與核心與頂蓋的接觸面積息息相關,製造工藝的提升將會縮小CPU的核心面積,這也就縮小了CPU核心與頂蓋之間的接觸面積,CPU溫度控制反而不如現在的SNB了。

5 支持USB 3.0

首次使用22納米製程

  首次使用22納米製程

2012年初,Intel推出第三代酷睿處理器Ivy Bridge,製造工藝升級為22nm,晶元組也更新換代成Panther Point(按慣例將命名為7系列P77、H77)。該晶元組集成的兩個EHCIUSB 2.0控制器總共支持14個USB 2.0介面,新加入的XHCIUSB 3.0控制器則共享其中四條通道,從而提供最多四個USB 3.0。
Ivy Bridge會使用新的22nm工藝製造,繼續單晶元集成CPU處理器、GPU圖形核心、IMC內存控制器、PCI-E控制器等眾多模塊,其中圖形部分升級到下一代HD Graphics集成顯卡(應該是第七代了),支持DirectX 11、OpenCL 1.1和增強的視頻編碼、解碼、轉碼能力;內存部分仍支持雙通道DDR3,頻率最高升至1600MHz,特定型號甚至還支持ECC錯誤校驗。
PCI-E方面不但繼續有PCI-E 2.0 x4,還會首次迎來新一代的PCI-E 3.0標準規範,而且是完整的全速x16,因此獨立顯卡方面可搭配單路PCI-E 3.0 x16或者雙路PCI-E 3.0 x8。PCI-E 3.0規範於2010年11月份最終制定完成,Intel終於準備開始率先吃螃蟹了,AMD、NVIDIA則暫時還都沒有透露相關計劃。
晶元組方面,Ivy Bridge處理器將重點搭配新一代Panther Point 7系列,仍是單晶元設計,但是也會在一定程度上兼容現有的6系列晶元組。當然了,要想享受新平台的新特性,7系列仍是必不可少的,比如三台顯示器獨立輸出、原生集成USB 3.0控制器(四個介面)等等。
除此之外,7系列晶元組仍是兩個SATA 6Gbps和四個SATA 3Gbps介面,PCI-E擴展也是PCI-E 2.0 x8,並沒有升級到PCI-E 3.0,至於PCI仍需要第三方晶元支持。處理器和晶元組之間通過DMI匯流排互連,支持集顯視頻輸出的還會有FDI匯流排。
在技術特性上,Ivy Bridge變化很小,vPro商業管理、Turbo Boost智能加速(動態頻率)、Hyper-Threading超線程、AVX 1.0和AES指令集統統繼承下來,只是主動管理技術會升級到AMT 8.0,還可能會加入一些新的AES指令。

63D晶體管結構

自50多年前硅晶體管、半導體集成電路發明以來,3-D結構晶體管首次投入批量生產,這是2011年5月4日英特爾公司在總部位於美國加州聖克拉拉今天宣布的重大突破。這標誌著,今後採用3D技術的CPU耗電量會減少一半。稱為三柵極(Tri-Gate)的革命性3-D晶體管設計(英特爾曾在2002年首次披露),並於今年底投入批量投產研發代號Ivy Bridge的22納米英特爾晶元。
其實,英特爾公司在2003年CEO貝瑞特訪問中國在回答記者關於摩爾定律沒有考慮功耗的增長問題時,就向記者透露過關於3維門技術的研發情況,在2008年記者去英特總部採訪時也追問過貝瑞特相關進展,得到的是「3-5年內實現」,8年後的今天發布的這款3-D三柵極晶體管代表著從2-D平面晶體管結構的根本性轉變。
目前所使用的所有半導體晶體管集成電路都是2D的,即半導體晶體只生在平面內,而3D晶體管卻生長上3維中,不僅集成度提高,而且可以減少50%以上的漏電流,這樣,在理論上所有半導體晶元今後可以減少一半的功耗。
英特爾公司總裁兼首席執行官歐德寧(Paul Otellini)表示:「英特爾的科學家和工程師通過採用3-D結構,再一次實現了晶體管的革命。隨著我們把摩爾定律推進到新的領域,3-D結構將幫助我們打造令人驚嘆且能改變世界的設備。」
與之前的32納米平面晶體管相比,22納米3-D三柵極晶體管在低電壓下將性能提高了37%,而且只需消耗不到一半的電量,就能達到與32納米晶元中2-D平面晶體管一樣的性能。

7改進電源管理

配合新工藝,電源管理方面的改進其實非常多:
Ivy Bridge 電源管理

  Ivy Bridge 電源管理

DDR I/O嵌入式電源門控,可在深度休眠狀態完全關閉。
- 可配置的TDP和低功耗模式(後邊詳解)。
- S3電源狀態設計優化,功耗進一步降低。
系統助手(原北橋)模塊電壓可以更低,能因此帶來更深入的低壓低功耗型號。
- 電源感知中斷路由(PAIR):智能選擇最佳核心來執行基於中斷的優化模式。
- 在所有運行頻率上優化電壓,全程提供最佳能效。
可配置的TDP和低功耗模式
可配置TDP(熱設計功耗)將是Ivy Bridge的一大特色,能讓同一顆處理器擁有多個不同的TDP,追求性能的時候調高,看重功耗的時候降低,並且會根據運行時觸發器進行動態轉換,從而提供更大的性能/功耗選擇空間。
有趣的是,AMD基於推土機
可配置的低功耗模式

  可配置的低功耗模式

架構的下一代Opteron也會支持可配置TDP,但具體細節應該會有所不同。
低功耗模式則定義了特定型號的最低運行點。舉個例子,現有處理器的低功耗模式頻率可能是800MHz,Ivy Bridge則能進一步降低到600MHz。
針對上邊兩種技術,Intel都會提供相應的軟體驅動,供用戶自行調節。

8圖形性能

Intel宣稱,新一代HD Graphics將會帶來圖形和媒體的雙重大規模進化,包括架構特性、微架構改進、功耗優化三大方面。
Ivy Bridge圖形性能

  Ivy Bridge圖形性能

3D架構上終於要支持DX11了,當然也有硬體曲面細分,並增加了HS、DS兩個可編程階段和一個固定功能的曲面細分單元,此外還支持新的紋理壓縮格式(BC6H/7)。 而且還支持計算著色器(ComputeShader)、SM 5.0。至於傳說中的OpenGL并行計算,Intel並未明確提及。 微架構改進就是圖形核心渲染和輸出流程的變化,主要分為五個階段。
Quick Sync Video視頻轉碼引擎的性能將會更強,編碼器格式支持更多、性能也會更好,適合喜歡編碼、轉碼的朋友。
功耗方面,Intel宣稱新的圖形核心可在同等性能下降低一半的功耗,能耗未因此翻番;執行單元的Co-issue并行運算可以支持更多操作,同時每個單位面積的IPC更高,直接減少了漏電率;與三級緩存之間共享所需的功耗也會更低。
ivy bridge
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