Sandy Bridge微架構

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Sandy Bridge
Intel CPU Core i7 2600K Sandy Bridge top.jpg
Sandy Bridge微架構的Intel Core i7 2600K俯視照
產品化 從 2011年 至 現今
設計團隊 Intel
生产商
制作工艺/製程 32nm
核心数量 1 個[1]至 8 個
一級快取 64KB(每核心)
二級快取 256KB(每核心)
三級快取 1MB~20MB(各核心共享)
CPU主频范围 至 3.6 GHz
QPI速率 4.8 GT/s 至 8.0 GT/s
DMI速率 2.5 GT/s 至 5.0 GT/s
CPU插座
封裝
  • LGA(桌面平台、伺服器平台)
  • BGA(流動平台)
  • PGA(流動平台)
应用/用途 伺服器工作站桌上型電腦筆記型電腦超級計算機
核心代號
  • Sandy Bridge
  • Sandy Bridge-E
  • Sandy Bridge-EN
  • Sandy Bridge-EP
  • Sandy Bridge-H
  • Sandy Bridge-HE
  • Sandy Bridge-M
使用的處理器型號
上代微架構 Westmere
繼任微架構 Ivy Bridge

Sandy Bridge,或简称SNBSB(中国大陆的网友或玩家一般使用的简称),是Intel研發的中央處理器微架構代號,2005年開始研發,是為Intel Nehalem微架構的繼任者。2009年Intel公開展示了使用Sandy Bridge微架構的處理器樣品,2011年1月正式發布,仍然使用Intel Core系列處理器作為首發產品。[2][3]Sandy Bridge微架構的處理器均使用32納米平面雙柵極電晶體的製程。[4]依照Intel的『Tick-Tock』策略,繼任的Intel Ivy Bridge微架構是Intel Sandy Bridge微架構的製程改進版。Intel Ivy Bridge使用22納米3D三柵極電晶體製程。2011年第四季度Intel展示了使用Ivy Bridge微架構的處理器樣品,並宣布於2012年中期陸續發布基於Ivy Bridge微架構的處理器。[5]

技術特點[编辑]

Sandy Bridge四核心微架構圖解

Intel Sandy Bridge微架構的研發主要由Intel的以色列分公司的研發中心負責,原先Sandy Bridge代號為『Gesher』(希伯來語中意為『橋梁』)。後來為避免讓人聯想到以色列已解散政黨『Gesher political party』,遂改為現在的代號名稱。[6]研發計劃組由Intel副總裁羅恩·弗里德曼領導並管理。[2]2009年9月在Intel開發者論壇上,Intel展示了使用Sandy Bridge微架構的工程樣品處理器,展示的工程樣品處理器為A1步進,並運作於2.0GHz時鐘頻率上。[7]

快取[编辑]

與Intel Nehalem微架構的相近,L1快取仍為每核心64KB(32KB資料快取+32KB指令快取),L2快取每核心獨占256KB,內建共用式L3快取,最高可達20MB

多執行緒/超執行緒[编辑]

部分型號的處理器(如Core i3、Core i7等)會繼續沿襲超執行緒技術,最高可達8核心,16執行緒。

融合顯示核心[编辑]

在Intel Nehalem的製程改進版Intel Westmere上分立的顯示晶片和CPU晶片的設計,在Intel Sandy Bridge上以GPU和CPU完整融合進一塊晶片上的設計所取代,而且在Intel Sandy Bridge上顯示核心將與CPU共用L3快取,顯示核心官方中文品牌名稱為『核芯显卡』(僅中國大陸)。流動平台的處理器均採用這種設計,而這種設計在桌面平台僅見於LGA1155平台。

硬體視訊加速[编辑]

Intel在Sandy Bridge上新增了Intel Quick Sync Video(快速視訊同步)技術,支援硬體加速視訊編碼/解碼

北橋[编辑]

延續Intel Nehalem的設計,記憶體控制器和PCI Express控制器整合於CPU核心中,而且在Sandy Bridge上,記憶體控制器的效能進一步提升,每個記憶體通道每時鐘週期支援兩次存取操作。最高可支援四通道DDR3-2133。PCI-E 3.0 Lanes有40根,暫時較16根的ivy bridge(x8+x8/x8+x4+x4)高。[8]

總線[编辑]

仍然使用QPI/DMI總線,但處理器內部則改為環形總線(Ring Bus)的形式,單向傳輸位寬為256位元。處理器上各核心、GPU、快取、記憶體控制器、PCI Express控制器以及各種在處理器上的輸出輸入控制器等均以環形總線連接。

核心[编辑]

分支預測器的設計進一步優化,擴大微碼解碼器快取。電源和效能管理方面Turbo Boost渦輪加速/睿頻)則升級為2.0版本。

指令集[编辑]

提升處理器運算超越函數的效能,優化AES加密效能(AES指令集)和SHA-1切細效能;新增256位元指令集AVX指令集,增強矢量運算能力和浮點運算能力。

晶片組、處理器插座[编辑]

Sandy Bridge微架構的i7-2600K,採用LGA 1155

Intel為Sandy Bridge微架構的處理器推出了6系列消費級晶片組和C200系列企業級晶片組。處理器插座也順勢更變:桌上型平台、伺服器平台、工作站平台的為LGA1155、LGA2011、LGA1356(僅伺服器、工作站平台);行動平台的為BGA 1023/Socket G2BGA 1224以及rPGA988B

CPUID和步進[编辑]

幾乎所有的Sandy Bridge微架構的單核、雙核甚至是四核的處理器都使用了同樣為 0206A7h 的CPUID[9]。這些資訊使得不能由CPUID直接識別處理器型號,但仍可以透過PCI配置空間來識別。後來極致效能/伺服器平台的Sandy Bridge-E,最高可達八核心十六執行緒,無整合顯示核心的處理器則使用 0206D6h 和 0206D7h 的CPUID。[10]詳細的資訊如列表所示:

核心代號 CPUID 步進 處理器插座 晶片面積 電晶體數量 最大
核心數量
最大
顯示核心
執行單元數量
最大
L3快取容量
Sandy Bridge-HE-4 0206A7h D2 LGA 1155, rPGA988B, BGA-1224, BGA-1023 216 mm² 11.6 4 12 8 MB
Sandy Bridge-H-2 J1 LGA 1155, rPGA988B, BGA-1023 149 mm² 6.24億 2 4 MB
Sandy Bridge-M-2 Q0 131 mm² 5.04億 6 3 MB
Sandy Bridge-EP-8 0206D6h C1 LGA 2011 435 mm² 22.7億 8 0(無整合顯示核心) 20 MB
0206D7h C2
Sandy Bridge-EP-4 0206D6h M0 LGA 2011 294 mm² 12.7億 4 0(無整合顯示核心) 10 MB
0206D7h M1

效能[编辑]

  • 平均效能表現繼續提升,根據IXBT Labs和Semi Accurate等眾多媒體的基準測試,每時鐘週期的效能比上代的Nehalem微架構高出平均11.3%,包括Nehalem微架構家族之中代號的Bloomfield、Clarkdale和Lynnfield等一眾處理器。[11]但相比Intel Nehalem與Intel Core巨大的效能落差,Intel Sandy Bridge與Intel Nehalem的效能落差相對小得多。由於AMDBulldozer微架構遲遲未能推出,加之原來的K10.5架構日漸老舊以及Bulldozer微架構推出後其效能表現不佳,使Intel Sandy Bridge的高階型號的處理器在x86處理器領域幾近毫無對手(但是相對於整個處理器領域,目前仍落後於不少大型精簡指令集體系的處理器,如 IBM POWER 7)。

處理器列表[编辑]

晶片組缺陷[编辑]

2011年1月31日,Intel突然發布關於6系列晶片組的召回通知,原因是PCH晶片組上SATA控制器的瑕疵。[12]

這個SATA控制器的問題,在於其SATA 3Gbps連接埠會隨時發生故障而使主機板失去與硬碟機等設備的連線,儘管不會造成資料丟失等嚴重後果,而且SATA 6Gbps連接埠並沒有這個問題。[13]Intel認為這個瑕疵僅會使5%的使用者在使用3年後才會出現問題,但儘管如此,重度輸出輸入負載會使這個問題更早暴露出來。

出現該問題的6系列晶片組批次屬於正式發售的B2步進版本,原來的工程樣品並沒有發現該問題的存在。Intel事後也迅速停止了B2步進版本的6系列晶片組的生產,改為生產經過電路修正後的B3步進的6系列晶片組。對主機板廠商和OEM主機廠商,對於已出貨的B2步進批次,Intel給予採購廠商有償退換B3步進批次的產品,召回和退換行動由2011年2月14日開始,截止至2011年4月,在Intel確認已回收完所有B2步進批次的6系列晶片組以後。[14]在銷售終端方面,主機板廠商(例如華碩技嘉等廠商)以及OEM品牌主機廠商(如DELLHP等)則停止銷售並回收在架的產品,由於Intel的召回行動並沒有針對消費者,所以這些廠商有的自身出資為使用者更換問題主機板,有的則對問題主機板使用者提供技術支援(但可以選擇自行與廠商聯繫更換)等。[15][16]

由於晶片組的瑕疵,使得日後Sandy Bridge微架構處理器的銷售受到了一定影響,畢竟要使用Sandy Bridge微架構處理器必須使用6系列/7系列(2011年第四季度推出)的晶片組,對於Nehalem微架構的5系列晶片組Intel則不予支援。儘管如此,新架構處理器的發布照常進行,並沒有受到影響。[17]問題被公佈以後的兩個星期,一些問題晶片組仍有少量出貨,但主機板廠商卻要接受Intel的一系列條款,保證沒有使用者遇到晶片組出現問題的情況出現。[18]

限制[编辑]

超頻[编辑]

Intel從Sandy Bridge微架構開始,處理器與PCH晶片組、晶片組與各系統總線之間統一使用DMI總線連接,而且還把系統總線(包括USB、SATA、PCIPCI-E、CPU核心外頻、記憶體控制器等)的時鐘頻率統一由PCH晶片組內建的時鐘頻率發生器(DMICLK)產生,基準為100MHz,不再外加時鐘頻率發生器CK505 External。[19]在處理器的倍頻被鎖定的情況下,提升時鐘頻率只能通過提升基準時鐘頻率,在Sandy Bridge微架構上,由於一改變基準時鐘頻率(DMI總線時鐘頻率)就會連帶改變所有系統總線的時鐘頻率,而部分系統總線(如SATA、PCI-E)並不能承受更高的時鐘頻率,致使基準時鐘頻率的提升空間被大大限制(僅能提升5%至7%),儘管DDR3系統記憶體的時鐘頻率倍率沒有限制。為照顧超頻使用者,Intel也順勢推出了不鎖倍頻的K/X系列處理器,允許使用者可以調整出超過渦輪加速最大倍頻的倍頻值,但最高倍頻仍限制在57x。[20]而在Sandy Bridge-E平台,限制相對放寬,Intel在BIOS/EFI中提供了幾個基準頻率的值以供使用者選擇。[21]

在2010年的IDF上,Intel曾展示了一塊未知型號的基於Sandy Bridge微架構的處理器,在風冷情況下穩定運作在4.9GHz上。[22][23]

晶片組[编辑]

在6系列晶片組中,全線均採用LGA1155之處理器插座。H6X系列型號的H61晶片組不支援RAID,H67和H61既不支援超頻(即使是不鎖倍頻的K系列處理器),也不支援渦輪加速技術(即使處理器支援),但支援核芯顯卡顯示輸出;而P6X系列則支援H6X所不支援的功能,但不支援核芯顯卡的顯示輸出;而Z6X系列則支援P6X和H6X的所有功能。

2012年中期推出的7系列全系列晶片組,除了供Intel Ivy Bridge使用以外,還可與Intel Sandy Bridge相容,其中的H7X、Z7X型號的晶片組全面支援顯示訊號輸出,以及Turbo Boost(除H7X型號之晶片組以外)。而2011年後期發布的供Sandy Bridge-E處理器使用的X79晶片組,採用LGA2011插座,無顯示輸出支援,除了支援K/X系列不鎖倍頻的處理器,還支援多個基準時鐘頻率預設值的調整,這些值由Intel官方預設。

此外,P6X、Z6X系列晶片組還可以支援非K系列處理器的倍頻調整,但最多只能到達渦輪加速的倍頻上限。7系列晶片組類似。

Intel Insider和遠端控制[编辑]

Intel在Sandy Bridge微架構中還整合了一個名為Intel Insider的DRM服務,公司宣稱這是“一層額外的內容保護層”。[24]

Intel Sandy Bridge微架構處理器均帶有vPro功能,出於安全目的,該功能可以從遠端停止PC的使用或者是從磁碟機上擦除資料,這個功能在PC丟失或被盜竊的情況下不失為一個實用的功能,處理器可以透過接受3G信號、以太網或者是網際網路連線接收這些命令;此外新增的AES指令集可以在此時“大展拳腳”,充分展示處理器進行AES硬體加速加密/解密的能力,這對於企業內部的電視會議VoIP應用等方面非常實用。[25]

繼任微架構[编辑]

Intel依照Tick-Tock策略,於2012年發布Sandy Bridge微架構的製程改進版Ivy Bridge;而2013年Intel將會發布全新的Haswell微架構,取代現行的Sandy Bridge以及Ivy Bridge。

Intel processor roadmap
Intel的微處理器架構路線圖,從 NetBurst以及P6Skylake


參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 赛扬G470:这会是最后的单核吗? - ithome.com
  2. ^ 2.0 2.1 The Man Behind 'Sandy Bridge'. December 28, 2010 [November 11, 2011]. 
  3. ^ Brooke Crothers. CES: First Intel next-gen laptops will be quad core. The Circuits Blog (CNET.com). December 15, 2010 [November 11, 2011]. 
  4. ^ Intel Ivy Bridge preview: everything to know about. [6 march 2012]. 
  5. ^ Intel 22nm 3-D Tri-Gate Transistor Technology. News release and press materials (Intel). May 2, 2011 [November 11, 2011]. 
  6. ^ 'Sandy Bridge' Breaks the Mold for Chip Codenames. December 28, 2010 [November 11, 2011]. 
  7. ^ Anand Lal Shimpi. IDF 2009 - Intel Shows off 22nm & 32nm, Sandy Bridge Demoed. AnandTech. September 22, 2009 [November 11, 2011]. 
  8. ^ e-zone DIY第746期第16頁
  9. ^ http://www.intel.com/support/processors/corei5/sb/CS-032059.htm?wapkw=%20specification%20update
  10. ^ http://www.intel.com/content/dam/doc/specification-update/core-i7-lga-2011-specification-update.pdf
  11. ^ AnandTech - The Sandy Bridge Review: Intel Core i7-2600K, i5-2500K and Core i3-2100 Tested
  12. ^ Sandy Bridge، راه حل‌ها، بازار ایران
  13. ^ Tom's Hardware,Intel Identifies Cougar Point Chipset Error, Halts Shipments http://www.tomshardware.com/news/cougar-point-sandy-bridge-sata-error,12108.html
  14. ^ Intel Identifies Chipset Design Error, Implementing Solution, 新聞稿. Intel Corporation. January 31, 2011. 
  15. ^ Intel chip bug affects HP, Dell, Samsung and Lenovo. BBC News. 2011-02-03. 
  16. ^ HP to offer refund for PCs with flawed Intel chip. Reuters. 2011-02-02. 
  17. ^ Intel to Ship Dual-core Sandy Bridge Chips on Feb. 20 | PCWorld
  18. ^ Intel to continue shipping flawed Sandy Bridge chipsets | Expert Reviews
  19. ^ Intel to limit Sandy Bridge Overclocking, Bit-Tech. July 22, 2010 
  20. ^ Anand Lal Shimpi. Intel’s Sandy Bridge Architecture Exposed. AnandTech. September 14, 2010: (8) [November 11, 2011]. 
  21. ^ http://benchmarkreviews.com/index.php?option=com_content&task=view&id=874&Itemid=63&limit=1&limitstart=14
  22. ^ YouTube - ‪Intel demos Sandy Bridge running at 4.9GHz‬‏
  23. ^ IDF Intel 2010: Intel Overclocks Sandy Bridge CPU to 4.9 GHz, outpaces 12-core AMD Opteron. ZDNet. 
  24. ^ Knupffer, Nick. Intel Insider - What Is It? (IS it DRM? And yes it delivers top quality movies to your PC). [2011-02-02]. 
  25. ^ Hachman, Mark. Intel’s ‘Sandy Bridge’ Chip to Include vPro Business Features. PC Magazine. 2010-09-14. 

外部鏈接[编辑]