Sandy Bridge微架构
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![]() Sandy Bridge微架构的Intel Core i7 2600K俯视照 | |
产品化 | 2011年至现今 |
---|---|
设计团队 | Intel |
生产商 | |
指令集架构 | MMX、SSE、SSE2、SSE3、 SSSE3、SSE4.1、SSE4.2、x86、 x86-64、EM64T、EIST、 XD bit、AES、AVX、Intel-VT |
制作工艺/制程 | 32nm |
核心数量 | 1 个[1]至 8 个 |
一级快取 | 64KB(每核心) |
二级快取 | 256KB(每核心) |
三级快取 | 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 | |
封装 | |
应用平台 | 伺服器、工作站、桌上型电脑、笔记型电脑、超级计算机 |
核心代号 |
|
使用的处理器型号 | |
上代产品 | Westmere |
继任产品 | Ivy Bridge |
Sandy Bridge,或简称SNB(英特尔官方简称)或沙桥(中国大陆的网友或玩家一般使用的简称),是Intel研发的中央处理器微架构之代号,2005年开始研发,是为Intel Nehalem微架构的继任者。2009年Intel公开展示使用Sandy Bridge微架构的处理器样品,2011年1月正式发布,仍然使用Intel Core系列处理器作为首发产品。[2][3]Sandy Bridge微架构的处理器均使用32纳米平面双栅极电晶体的制程。[4]依照Intel的‘Tick-Tock’策略,继任的Intel Ivy Bridge微架构是Intel Sandy Bridge微架构的制程改进版。Intel Ivy Bridge使用22纳米3D三栅极电晶体制程。2011年第四季度Intel展示使用Ivy Bridge微架构的处理器样品,并宣布于2012年中期陆续发布基于Ivy Bridge微架构的处理器。[5]
技术特点
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/87/Sandy_Bridge_%28architettura%29.svg/220px-Sandy_Bridge_%28architettura%29.svg.png)
Intel Sandy Bridge微架构的研发主要由Intel的以色列分公司的研发中心负责,原先Sandy Bridge代号为‘Gesher’(希伯来语中意为‘桥梁’)。后来为避免让人联想到以色列已解散政党‘Gesher political party’,遂改为现在的代号名称。[6]研发计划组由Intel副总裁罗恩·弗里德曼领导并管理。[2]2009年9月在Intel开发者论坛上,Intel展示了使用Sandy Bridge微架构的工程样品处理器,展示的工程样品处理器为A1步进,并运作于2.0GHz的时钟频率上。[7]
与Intel Nehalem微架构的相近,L1快取仍为每核心64KB(32KB资料快取+32KB指令快取),L2快取每核心独占256KB,内建共用式L3快取,最高可达20MB。
部分型号的处理器(如Core i3、Core i7等)会继续沿袭超执行绪技术,最高可达8核心,16执行绪。
在Intel Nehalem的制程改进版Intel Westmere上分立的显示晶片和CPU晶片的设计,在Intel Sandy Bridge上以GPU和CPU完整融合进一块晶片上的设计所取代,而且在Intel Sandy Bridge上显示核心将与CPU共用L3快取,显示核心官方中文品牌名称为‘核芯显卡’(仅中国大陆)。流动平台的处理器均采用这种设计,而这种设计在桌面平台仅见于LGA1155平台。
硬体视讯加速
[编辑]Intel在Sandy Bridge上新增了Intel Quick Sync Video(快速视讯同步)技术,支援硬体加速视讯编码/解码。
延续Intel Nehalem的设计,记忆体控制器和PCI Express控制器整合于CPU核心中,而且在Sandy Bridge上,记忆体控制器的效能进一步提升,每个记忆体通道每时钟周期支援两次存取操作。
总线
[编辑]仍然使用QPI/DMI总线,但处理器内部则改为环形总线(Ring Bus)的形式,单向传输位宽为256位元。处理器上各核心、GPU、快取、记忆体控制器、PCI Express控制器以及各种在处理器上的输出输入控制器等均以环形总线连接。
核心
[编辑]对分支预测器的设计进一步优化,扩大微码解码器快取。电源和效能管理方面Turbo Boost(涡轮加速/睿频)则升级为2.0版本。
提升处理器运算超越函数的效能,优化AES加密效能(AES指令集)和SHA-1切细效能;新增256位元指令集AVX指令集,增强矢量运算能力和浮点运算能力。
晶片组、处理器插座
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9b/Intel_CPU_Core_i7_2600K_Sandy_Bridge_bottom.jpg/220px-Intel_CPU_Core_i7_2600K_Sandy_Bridge_bottom.jpg)
Intel为Sandy Bridge微架构的处理器推出了6系列消费级晶片组和C200系列企业级晶片组。处理器插座也顺势更变:桌上型平台、伺服器平台、工作站平台的为LGA 1155、LGA 2011、LGA 1356(仅伺服器、工作站平台);行动平台的为BGA 1023/Socket G2、BGA 1224以及rPGA988B。
CPUID和步进
[编辑]几乎所有的Sandy Bridge微架构的单核、双核甚至是四核的处理器都使用了同样为 0206A7h 的CPUID[8]。这些资讯使得不能由CPUID直接识别处理器型号,但仍可以透过PCI配置空间来识别。后来极致效能/伺服器平台的Sandy Bridge-E,最高可达八核心十六执行绪,无整合显示核心的处理器则使用 0206D6h 和 0206D7h 的CPUID。[9]详细的资讯如列表所示:
核心代号 | CPUID | 步进 | 处理器插座 | 晶片面积 | 电晶体数量 | 最大 核心数量 |
最大 显示核心 执行单元数量 |
最大 L3快取容量 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Sandy Bridge-HE-4 | 0206A7h | D2 | LGA 1155, rPGA988B, BGA-1224, BGA-1023 | 216 mm² | 11.6亿 | 4 | 12 | 8 MB |
Sandy Bridge-H-2 | J1 | LGA 1155, rPGA988B, BGA-1023 | 149 mm² | 6.24亿 | 2 | 4 MB | ||
Sandy Bridge-M-2 | Q0 | 131 mm² | 5.04亿 | 6 | 3 MB | |||
Sandy Bridge-EP-8 | 0206D6h | C1 | LGA 2011 | 435 mm² | 22.7亿 | 8 | 0(无整合显示核心) | 20 MB |
0206D7h | C2 | |||||||
Sandy Bridge-EP-4 | 0206D6h | M0 | LGA 2011 | 294 mm² | 12.7亿 | 4 | 0(无整合显示核心) | 10 MB |
0206D7h | M1 |
效能
[编辑]- 平均效能表现继续提升,根据IXBT Labs和Semi Accurate等众多媒体的基准测试,每时钟周期的效能比上代的Nehalem微架构高出平均11.3%,包括Nehalem微架构家族之中代号的Bloomfield、Clarkdale和Lynnfield等一众处理器。[10]但相比Intel Nehalem与Intel Core巨大的效能落差,Intel Sandy Bridge与Intel Nehalem的效能落差相对小得多。由于AMD的Bulldozer微架构迟迟未能推出,加之原来的K10.5架构日渐老旧以及Bulldozer微架构推出后其效能表现不佳,使Intel Sandy Bridge的高阶型号的处理器在x86处理器领域几近毫无对手,开始了Intel独霸的黄金十年(但是相对于整个处理器领域,目前仍落后于不少大型精简指令集体系的处理器,如 IBM POWER 7)。
- 整合的显示核心升格为Intel HD Graphics 2000/3000,执行单元为6个和12个,但其效能表现相比Intel Westmere的Intel HD Graphics 1000相比几近翻倍,但仍不及AMD Fusion整合的Radeon HD 6550D/6530D等整合显示核心。
处理器列表
[编辑]晶片组缺陷
[编辑]2011年1月31日,Intel突然发布关于6系列晶片组的召回通知,原因是PCH晶片组上SATA控制器的瑕疵。[11]
这个SATA控制器的问题,在于其SATA 3Gbps连接埠会随时发生故障而使主机板失去与硬碟机等设备的连线,尽管不会造成资料丢失等严重后果,而且SATA 6Gbps连接埠并没有这个问题。[12]Intel认为这个瑕疵仅会使5%的使用者在使用3年后才会出现问题,但尽管如此,重度输出输入负载会使这个问题更早暴露出来。
出现该问题的6系列晶片组批次属于正式发售的B2步进版本,原来的工程样品并没有发现该问题的存在。Intel事后也迅速停止了B2步进版本的6系列晶片组的生产,改为生产经过电路修正后的B3步进的6系列晶片组。对主机板厂商和OEM主机厂商,对于已出货的B2步进批次,Intel给予采购厂商有偿退换B3步进批次的产品,召回和退换行动由2011年2月14日开始,截止至2011年4月,在Intel确认已回收完所有B2步进批次的6系列晶片组以后。[13]在销售终端方面,主机板厂商(例如华硕、技嘉等厂商)以及OEM品牌主机厂商(如DELL、HP等)则停止销售并回收在架的产品,由于Intel的召回行动并没有针对消费者,所以这些厂商有的自身出资为使用者更换问题主机板,有的则对问题主机板使用者提供技术支援(但可以选择自行与厂商联系更换)等。[14][15]
由于晶片组的瑕疵,使得日后Sandy Bridge微架构处理器的销售受到了一定影响,毕竟要使用Sandy Bridge微架构处理器必须使用6系列/7系列(2011年第四季度推出)的晶片组,对于Nehalem微架构的5系列晶片组Intel则不予支援。尽管如此,新架构处理器的发布照常进行,并没有受到影响。[16]问题被公布以后的两个星期,一些问题晶片组仍有少量出货,但主机板厂商却要接受Intel的一系列条款,保证没有使用者遇到晶片组出现问题的情况出现。[17]
限制
[编辑]超频
[编辑]Intel从Sandy Bridge微架构开始,处理器与PCH晶片组、晶片组与各系统总线之间统一使用DMI总线连接,而且还把系统总线(包括USB、SATA、PCI、PCI-E、CPU核心外频、记忆体控制器等)的时钟频率统一由PCH晶片组内建的时钟频率发生器(DMICLK)产生,基准为100MHz,不再外加时钟频率发生器CK505 External。[18]在处理器的倍频被锁定的情况下,提升时钟频率只能通过提升基准时钟频率,在Sandy Bridge微架构上,由于一改变基准时钟频率(DMI总线时钟频率)就会连带改变所有系统总线的时钟频率,而部分系统总线(如SATA、PCI-E)并不能承受更高的时钟频率,致使基准时钟频率的提升空间被大大限制(仅能提升5%至7%),尽管DDR3系统记忆体的时钟频率倍率没有限制。为照顾超频使用者,Intel也顺势推出了不锁倍频的K/X系列处理器,允许使用者可以调整出超过Turbo Boost最大倍频的倍频值,但最高倍频仍限制在57x。[19]而在Sandy Bridge-E平台,限制相对放宽,Intel在BIOS/EFI中提供了几个基准频率的值以供使用者选择。[20]
在2010年的IDF上,Intel曾展示了一块未知型号的基于Sandy Bridge微架构的处理器,在风冷情况下稳定运作在4.9GHz上。[21][22]
晶片组
[编辑]在6系列晶片组中,全线均采用LGA1155之处理器插座。H6X系列型号的H61晶片组不支援RAID,H67和H61不支援超频(即使是不锁倍频的K系列处理器),但支援核芯显卡显示输出;而P6X系列不支援核芯显卡的显示输出;只有Z68支援超频。
2012年中期推出的7系列全系列晶片组,除了供Intel Ivy Bridge使用以外,还可与Intel Sandy Bridge相容,其中的Z7X型号的晶片组支援超频。而2011年后期发布的供Sandy Bridge-E处理器使用的X79晶片组,采用LGA2011插座,无显示输出支援。
继任微架构
[编辑]Intel依照Tick-Tock策略,于2012年发布Sandy Bridge微架构的制程改进版Ivy Bridge;而2013年Intel将会发布全新的Haswell微架构,取代现行的Sandy Bridge以及Ivy Bridge。
![Intel processor roadmap](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/08/IntelProcessorRoadmap-4v.svg/640px-IntelProcessorRoadmap-4v.svg.png)
参见
[编辑]- x86
- x86-64
- Intel P5
- Intel P6
- Intel NetBurst
- Intel Core
- Intel Nehalem
- Intel Westmere
- Intel Ivy Bridge
- Intel Haswell
- AMD Fusion
- AMD Bulldozer
参考资料
[编辑]- ^ 赛扬G470:这会是最后的单核吗?[永久失效链接] - ithome.com
- ^ 2.0 2.1 The Man Behind 'Sandy Bridge'. 2010-12-28 [2011-11-11]. (原始内容存档于2011-12-02).
- ^ Brooke Crothers. CES: First Intel next-gen laptops will be quad core. The Circuits Blog (CNET.com). 2010-12-15 [2011-11-11]. (原始内容存档于2014-02-20).
- ^ Intel Ivy Bridge preview: everything to know about. [2012-03-06]. (原始内容存档于2012-03-06).
- ^ Intel 22nm 3-D Tri-Gate Transistor Technology. News release and press materials (Intel). 2011-05-02 [2011-11-11]. (原始内容存档于2011-11-06).
- ^ 'Sandy Bridge' Breaks the Mold for Chip Codenames. 2010-12-28 [2011-11-11]. (原始内容存档于2012-04-06).
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- ^ 存档副本 (PDF). [2012-05-02]. (原始内容存档 (PDF)于2012-03-04).
- ^ AnandTech - The Sandy Bridge Review: Intel Core i7-2600K, i5-2500K and Core i3-2100 Tested. [2012-05-02]. (原始内容存档于2012-05-14).
- ^ Sandy Bridge، راه حلها، بازار ایران. [2012-05-02]. (原始内容存档于2012-04-24).
- ^ Tom's Hardware,Intel Identifies Cougar Point Chipset Error, Halts Shipments http://www.tomshardware.com/news/cougar-point-sandy-bridge-sata-error,12108.html
- ^ Intel Identifies Chipset Design Error, Implementing Solution (新闻稿). Intel Corporation. 2011-01-31 [2012-05-02]. (原始内容存档于2012-05-13).
- ^ Intel chip bug affects HP, Dell, Samsung and Lenovo. BBC News. 2011-02-03 [2012-05-02]. (原始内容存档于2012-02-24).
- ^ HP to offer refund for PCs with flawed Intel chip. Reuters. 2011-02-02 [2012-05-02]. (原始内容存档于2012-07-25).
- ^ Intel to Ship Dual-core Sandy Bridge Chips on Feb. 20 | PCWorld. [2012-05-02]. (原始内容存档于2012-04-28).
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- ^ Intel to limit Sandy Bridge Overclocking, Bit-Tech, 2010-07-22 [2012-05-02], (原始内容存档于2012-03-20)
- ^ Anand Lal Shimpi. Intel’s Sandy Bridge Architecture Exposed. AnandTech. 2010-09-14: 8 [2011-11-11]. (原始内容存档于2011-11-23).
- ^ 存档副本. [2012-05-02]. (原始内容存档于2013-05-27).
- ^ YouTube - Intel demos Sandy Bridge running at 4.9GHz. [2012-05-02]. (原始内容存档于2013-07-07).
- ^ IDF Intel 2010: Intel Overclocks Sandy Bridge CPU to 4.9 GHz, outpaces 12-core AMD Opteron. ZDNet. [2012-05-02]. (原始内容存档于2010-09-21).
外部链接
[编辑]- Intel's AVX page
- Marco Chiappetta. Intel Core i7-2600K and i5-2500K Processors Debut. HotHardware.com. 2011-01-02 [2011-01-02]. (原始内容存档于2011-01-06).
- David Kanter. Intel's Sandy Bridge Microarchitecture. realworldtech.com. 2010-09-25 [2010-12-16]. (原始内容存档于2010-12-03).
- David Kanter. Intel's Sandy Bridge Graphics Architecture. realworldtech.com. 2011-08-08 [2011-11-04]. (原始内容存档于2011-11-19).
- Gabriel Torres. Inside the Intel Sandy Bridge Microarchitecture. hardwaresecrets.com. 2010-12-30 [2011-01-16]. (原始内容存档于2011-09-28).
- Andrew Van Til. Intel Sandy Bridge: Core i5-2500K and DH67BL Motherboard. www.missingremote.com. 2011-01-03 [2011-01-03]. (原始内容存档于2011-01-04).
- SNB系列第八弹,Sandy Bridge处理器同步评测(页面存档备份,存于互联网档案馆)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4a/Commons-logo.svg/30px-Commons-logo.svg.png)
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