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Core i7的改进 - Intel Core i7四核处理器

2012年03月09日 15:31 本站整理 作者：秩名 用户评论（0）

　　Core i7的改进

　　原生四核+全新缓存设计

　　我们知道，Core 2 Quad系列四核处理器其实是把两个Core 2 Duo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。Core i7则采用了原生四核设计，采用先进的QPI（QuickPath Interconnect，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（256x4 KB）；L3采用共享式设计，被片上所有内核共享，容量为8MB。

　　采用全新QPI总线

　　Core i7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PCI Express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FSB 1333MHz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。

　　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Core i7终于拥有集成内存控制器IMC（Integrated Memory Controller），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Core 2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。

　　同步多线程技术

　　原生四核Core i7有八个逻辑内核

　　超线程技术（Hyper-Threading），最早出现在130nm的Pentium 4上，超线程技术就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核vwin 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Pentium 4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Core i7处理器上，新命名为同步多线程技术（Simultaneous Multi-Threading，SMT）。

　　同步多线程（Simultaneous Multi-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Pentium 4的超线程技术（Hyper-Threading），Core i7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Core 2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Core 2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（memory level parallelism，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（Core 2是由这个小组负责的）。这样Core 2不使用SMT就避免了冒险。

　　自动超频，核心加速

　　Turbo Mode，顾名思义，就是加速模式，它是基于Nehalem架构的电源管理技术，通过分析当前CPU的负载情况，智能地完全关闭一些用不上的核心，把能源留给正在使用的核心，并使它们运行在更高的频率，进一步提升性能；相反，需要多个核心时，动态开启相应的核心，智能调整频率。这样，在不影响CPU的TDP情况下，能把核心工作频率调得更高。

　　举个简单的例子，如果游戏只用到一个核心，Turbo Mode就会把其他三个核心自动关闭，把正在运行游戏的那个核心的频率提高，也就是自动超频，在不浪费能源的情况下获得更好的性能。Core 2时代，即使是运行只支持单核的程序，其他核心仍会全速运行，得不到性能提升的同时，也造成了能源的浪费。

　　Turbo Boost默认是开启的，通过自动调高CPU的倍频提高性能。在Intel原厂X58主板上，低负载时默认调高1-2个倍频。例如Core i7 920默认频率为2.66G，在Turbo Boost默认是开启的情况下，运行Super PI是以单核2.8G来跑，这样单线程性能也就得到提升。

　　超频爱好者也许会想到，Turbo Mode自动提升的那个频率可以手动调整吗？如果可以，不就能利用它进行超频吗？答案是可以的，只要是Exterme Edition CPU，就可以手动调整，好好利用，新的超频方式从此诞生。

　　文本处理再提速！完整SSE4指令支持

　　完整的SSE 4（Streaming SIMD Extensions 4，流式单指令多数据流扩张）指令集共包含54条指令，其中的47条指令已在45nm的Core 2上实现，称为SSE 4.1。SSE 4.1指令的引入，进一步增强了CPU在视频编码/解码、图形处理以及游戏等多媒体应用上的性能。其余的7条指令在Core i7中也得以实现了，称为SSE 4.2。SSE 4.2是对SSE 4.1的补充，主要针对的是对XML文本的字符串操作、存储校验CRC32的处理等。

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( 发表人：电子大兵 )

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