告别NetBurst,迎接Core时代的到来!与Intel工程师畅谈酷睿2的新变化

告别NetBurst,迎接Core时代的到来!与Intel工程师畅谈酷睿2的新变化


2024年4月4日发(作者:华为nova10是5g手机吗)

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硬派讲章 Technolo g y 

哥任■■: 超辉 ̄-ml// h@cnⅢ∞m 

今年对于广大硬件D!Y爱好右而言.可以说又是一个具育特殊纪念意义的年愉。在娃 

孽器 场上尤真如此首先是AMO首坎实现了全系耕对00Rz内存的支持.紧接着英特尔为 

我们带采了~竹更太曲礼物.沿用了近6年钧NetBur8竹鼓槊构最终走向终结.取而代之的是 

更加紧凑,更加高效抽core微架掏(中文名称:醋睿强体系结构)。根信很多用友从争年春天 

开始靛陆续地看到各方面关于酷謇微体系结构的报道而现在最终的产品—— 英特尔酷 

睿2双棱处理器 已经正式发布我们在第一时间邀请到Intel ̄国 雨位资深工程师竺树铭 

程赵军 生一齐采和我们谈_1 醋睿2上的新变化.如果你对此专秘感兴簿请参考本期评 

报告 ̄Core 2 D 代来临——英特尔新一代平台槊梅浑八剖析》 

I情况幺, 

如此“声。:大动干戈“.墓特 何要l 竺树铬:这是一个非常有意思的话 

..

7 1题。架掏通常是对基于同一个-指争集 

Computing 并行指争代玛)架构的安腾处 

稍有电子电路基础的人酃j架构 的一系列处理器(芯片】的称呼.如 

知道.处理器架构的变化往往意 EPIC(ExpIicitly ParalleI Instruction 

蛛着很多东西都要重新来薅.所 

以辣非万不得已.一般芯片厂商}理器。需要指出的是,如果软件是基于莱个 

很少会对芯片的架构进行重大l处理器架掏开投的。那么这个软件就可以被 

调整而此次我们看到英特尔调 

整架掏的缺心和力度是非常坚 

决舶那么能,、绍一下这方面的 

基于这一架构的所有处理器运行。这是我们 

对 架构 的理解。 

说到这次的酷窖微体系结构.在设计之初 

微型计算机20o6蜘异上157 

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Technology 

膏任缩辅:尹超辉E-mail yinch@cniti com 

图1三世同堂,从左到右依次为三代处理器架构的典型代表 、Pentium 4、Core 2 DUO。 

我们的目标就是在保持奇l生能的同时降低功耗,这与以前追 

求提高主频的思路相比,是一个巨大的飞跃。但是,一个新产 

品或新架构的诞生,并不完全是在一张白纸上开始的。酷睿 

微体系结构也是一{羊,它并不是放弃以往所有的东西,相反, 

率和高功耗。酷睿微体系结构将流水线长度缩短到l4级, 

相比NetBurst要短了很多,但是相比迅驰的l2级流水线 

要长一些,正好使处理器的性能达到一种最佳状态,或者 

说是一个临界点,这是目前我们认为最好的一种设计。 

它借鉴了NetBurst ̄架构以及移动微架构的众多优秀技术, 

在这个基础上,再加上英特尔一些最新的技术创新成果, 

才有了现在大家看到的酷睿2处理器。你要知道,“积累”和 

“沉淀”在技术进步上发挥的作用是非常重要的。 

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从P6(微架构)到NetBurst,再到酷睿,这是一个不断创 

新的过程。将来,我们每隔两年就会推出新的微架构。 

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酷睿上的“新变化” 

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1.此次英特尔发布酷睿微体系结构的处理器,分为 

面知服务器的Woodcrest.面向笔记本电脑的Merom. 

还有针对台式机市场的COn roe。可能大家最明显的 

感受就是耨处理器的流水线长度降低了很多,与以前 

NetBu rst微架构相比,为什么要降低流水线的长度呢? 

赵军:的确是这样的,在Prescott核心的Pentium 4 

处理器中,流水线的长度是3l级,是有史以来最高的。 

但是很多应用证明流水线长度并不是越长就越好,对于 

图2英特尔对酷睿2处理器及其对应平台品牌的定位 

2.基于醋睿微体系结构的处理器都是双核产品,我 

们知道对于双核处理器有一个概念口q做“紧耦合(Tight 

Coupling)”和“松耦合(Loose Coupling)”,那么现在的 

酷睿双核处理器和以前的双核处理器(Pentium O)有哪 

些不一样呢? 

NetBurst的超长流水线,为了缩短单个时钟周期就只有提 

高主频一条出路,但这条路走到最后所面临的就是低效 

竺树铭:目前英特尔的双核处理器有三种生产工艺, 

它们分别是: 

>>“薯●”何其多? 

可能有些朋友已经被现在漫天飞舞的 

“酷睿”搞昏了头脑,怎,厶会一时间冒出这 

/多“酷睿”,这些“酷睿”之间又有什/厶厶 

关系7别急,在文章的开始,我f门先来区分 

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LI■J■;■■■_ l●■_●二■■■_ 

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下众多“酷睿”的区别。 

最早看到“酷睿”这个名字的时候,是 

在Yonah核心的双核笔记本处理器上,当时 

I眦● _,礤m 髓lm■嘶压 

英特尔将基于Yonah核心的移动处理器叫做 

Core(酷睿)处理器是用在笔记本电脑上面的,其中 

Core 2(酷睿2皿核处理嚣包含了桌面级产品和 

“酷睿处理器”(Core Duo/Sol0)。 

D呻表示双核产品,, ̄Sol,o表示单核产品 

记本电脑两个平台的处理器fE椭 ,至尊gt)。 

现在,COnroe和Merom都是基于 

英特尔的“Core Mlcro—Architecture” 

而这个体系的中文名称0U做“酷睿微 系结构”。与之相对应的 

包括服务器级的Woodcrest、桌面级的Conroe,以及笔记本E巳月裔的MeromE个版本,其中后两者被统一称_为“Core 2 , 

器,中间加上一个“2”表示是第二代产品。 

158微型计算机2006 ̄8,EJ上 

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Technology 

责任缩辑:尹超辉E・mail yinch@cniti com 

1)Pentium D 8xx系列的生产工艺 

首先是Smithfield 

昵7高FSB带宽对处理器的性能会有哪些影响, 

赵军:桌面级的Core 2 Duo的处理器(Conroe)并不 

IOOOM Hz, 儿锹1 墒 型亏E42UU 

核心的生产工艺, 

Smithfield核心使用 

90nm的生产工艺: 

E6xxx全系列都采用了1066MHz的 

■■ 

图3 Smithfield的核心架构(示意图) 

在一个D ie 中包含两 

里器(Merom)的FSB是800M H z。虽 

【B的智能高速缓存可以大大提高了命 

表1:酷睿2双核处理器(桌面级)常见产品型号及 参数 

E4200 

个内核,每个内核有 

独立的二级高速缓存 

(L2 Cache)。市场上 

Pentium D 8xx系列的 

处理器都是基于这种 

工艺的。 

。注释:Die在英文中的原意是“核心”,但是在这里读 

者朋友们可以理解为‘‘从晶圆上切割下来的小块单元”。 

通过FSB来存 

1.6GHZ 

1.86GHZ 

2MB 

B 

800MHZ 

E6300 

E6400 

E6600 

E6700 

X6800 

1O66M卜Iz 

1066MHZ 

1O66MHz 

1066MHZ 

1O66MHz 

取,因此我们为 

COnroe配备了 

足够大的数据 

2.13GHZ 2MB 

2.40GHZ 4M8 

2.66GHZ 4MB 

带宽,高带宽的 

2.93GHZ 4MB 

FSB可以提高处理器对北桥 内存、显卡的访问速度。 

4.看到很多宣传醋睿2双核处理器的资料,里面特 

别强调的一点就是“性能功耗比(Pe rfo rmence Pe r 

Watt)”,为什么会特别强调这个概念呢? 

竺树铭:在很多人看来 性能功耗比”更容易让 

人接受一些,从字面意思上理解就是处理器性能与所 

消耗功率的比值,它能很直观地反映出处理器功耗与 

性能之间的关系,性能越好、功耗越低,那这个值就会 

越大。但是站在我们的角度,我tf] ̄lEnergy-efficient 

perf0rmance(电源使用效益)来表示这个概念,当然追求 

最佳化电源使用效益—直是我们的目标。 

其实,这个参数可以给普通用户带来很多实实在 

在的好处,比方说对笔记本电脑用户而言,提升性能的 

同时,可以让电池的待机时间更长,另外这也让设计尺 

寸更加小巧、外观更加漂亮时尚的产品变成了可能(如 

2)Pentium D 9xx系列的生产工艺 

接着是Presler核 

心的生产工艺,Presler 

核心使用65nm的生产 

■ ■ 

3 Presler的核心架构(示意图) 

工艺:含有两个Die, 

每个内核分别位于一 

个Die上,然后两个Die 

之间通过半导体工艺 

结合在一起。市场上的 

Pentium D 9xx系列处 

理器采用这种工艺进行 

生产 

3) Core 2 Duo系列的生产工艺 

酷睿微体系结构 

的特点是一个Die中包 

含两个内核,两个内核 

可以共享二级高速缓 

存以及外部总线接口 

(FSB)。 

UM PC);对于台式机用户来说,电源使用效益提高,意 

味着可以为用户节约更多的电费,再也不用安装硕大的散 

热器或者为恼人的风扇噪音而烦恼了0 

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■■ 

具体采用何种生产 

工艺由处理器微架构与 

二、酷睿2“耍酷”的秘密在哪里? 

1.Supe r Pl是一歆测试处理器浮点运算性能的软 

件,在COn roe处理器没有上市之前,就有一群“疯狂” 

的DIY玩家用X68OO来超频,并打破TSuper PI百万位 

的1O秒大关,而同期的FX系列还都在2O~3O秒徘徊, 

请问到底是什么因素造成了这样大的差异? 

赵军:在回答前面问题的时候,我们已经提到了酷睿 

微体系结构的五个主要的技术创新:宽区动态执行、高级 

数字媒体增强、高级智能高速缓存、智能内存访问以及智 

能功率特性。这五个新技术就是酷睿2处理器性能大幅 

提升的关键所在。 ’ 

生产效率的因素决定。 

这次我们在酷睿 

3Conroe/Merom杨 的架构(示意图) 微体系结构中使用了 

五项主要的技术创新:宽位动态执行、高级智能高速缓 

存、智能内存访问、高级数字媒体增强、智能功率特性(在 

后文中详细介绍)。这些技术的联合作用,使新一代微架 

构获得了明显的性能提升,并显著降低了功耗。 

3.我们发现这次酷睿2双核处理器的前端总线带宽 

(FS8)相比以前有了很大的拓展,包括离端的X6800还 

有低端的E6300。都是1066MHZ.为什么会有这种设计 

2我想很多读者对这方面的内容(如何提升性能)很感 

微型计算机20062 ̄-8,EJ上159 

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硬派讲堂 

豳圈豳豳 兴趣 赵能军 :能好 羊的细,下给面我 介我们就绍 依次下你来 介的“绍 五大法宝”昵, 内级核高速缓存,这样一级高速缓存可以动态地分配给两 一 

a)宽区动态执行 _—— 

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这样一来,无疑比以往那种(Pentium D处理器)每 

个内核彳巾占白 .的一细缙存的肯式可右神率:与Ynn …r _^T' J‘…… ah 

冒1 曩 

1i l~I E ‘ 

宽区动态执行 

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时钟周期内执行更 

相比,新的处理器架构提供给每 内核的带宽更宽。 

C , 高级数字媒体增强 

大豕首l3很热态SSE2、SSE3伯令集, 

专 T/ …………-●。。● u… J…

l:;Ij_ 郡是荚特不 

…O 而J 存新的酷睿 

微 - ‘士士h— — 爪D斗 1围甘口rh^k】佣 慢 ; r ,抽行一个 

知道酷睿 28位的SSE操作(2 在以前的产品中,这个操作需要2个时 

微体系结构中每 

I、网下幺伺 4级流水 

线.扶 『.忡能和 

托 景件平 . 

钟周期、 。这使得Conroe在进行数字媒体、科学计算和图 

像 — =f里 擎一  :作 时者【 有 

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L况小线J殳休削踱 

『4宽区动态执行技术 

 f^I百r'- 捕围 靠掘 △ l

冲,使得执行单元 

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上来说从3—4的 

变化使得处理器的 

性能(较老产品)有 

33%的增幅。另外 

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酷悫撕休乏钴桕 

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函1、J…f I-1an a 张云f…I ‘, VrI榭 ^ 

架构中的微融合技 图7英特尔高级数字媒体增强 

术,在酷睿2处理 

器中增加了更多的 

d)智能内存访问 

在计算机系统中,内存的访问速度要远低于高速缓 

微融合指令;此次 

1tt5“宏融合技术”将原来需要两步完成 在酷睿微体系结构 

存,因此如果能够缩短访问内存的延时就能给系统的整 

体表现带来明显提升。智能内存访问就是这样的技术,它 

内比釜毒 转命令,压缩在一个时钟周期 由I,还增加了“宏融 

步完成。 △ : 七 

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从 仔 提取出米,升)JU载芏I 局】墨缓存上。 

执行 一步完成、 ,从而提高了指令执: 亍的效率 图5I 

b)高级智能高速缓存 

高级智能高速缓存技术就是让两个内核可以共享二 

l盈 弱醵澍 垂目硪鲴 爱壁强 

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圈8奂行尔胃能内行消歧技术 

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下面我们主要解释一下什么是内存消歧:对内存的 

操作实际上就是 个存与取的过程,但是存与取的动作 

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俪#喜 爪 r……= l lJ 口]颞俪  I’ 加存图Ra中l,■M Y 棍 衙告 J4 

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图6高级智能高速缓存技术与以往双核处理器的区别 执行Store 的操作之后,才能执行Load 2的操作;但对 

160微型计算机2006年8月上 

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于X数据来说,只需执行Load 4的操作,而这个操作不受 

2 处堙矗的趋频能力~直是一些赢焉玩冢关汪的 

前面操作的影响,换种方式说,它完全可以提交加载到高 

对象,但是在编减流水线之后 处理器的初始频率变得 

速缓存中,而不用等待前面的操作完成后才去执行,智能 

内存消歧技术就做到了这一点(图8b)。 

很低 也有很多玩蒙认为 害处理器很难像先前的处 

理磊那铎提升到一个高 盔 怎 西曩待这个问题的 

频的情况 呢7当然 }阵一些上文中所提剖 辕 

e)智能功率特性 

竺树铭:首先要说明的~点是超频行为是不被我们 

官方认可的,我们不建议用户将处理器超频使用,这样不 

能保证产品的稳定性和使用寿命。 

在新的酷睿微体系结构下面,处理器的主频不能与原 

来Netburst处理器的主频相比较。前面已经提到,在流水 

线很长的时候(如基于Netbu rst架构),为了降低单个时钟 

周期,主频就要相应的提高;在新的架构下面,如果要达 

到同样的性能,我们 

没有必要把主频做的 

那么高,换句话说,不 

是酷睿2处理器的主 

频很难提高,而是现 

图9英特尔智能功率控制 

在没有必要把提高主 

频做为唯一的提高性 

能的手段,我们还有 

图10a在单核处理器的年代,受条件的 

这个功能虽然与提高处理器性能没有直接的联系, 

但是控制处理器的功耗同样不可或缺。在图9中,从左到 

右依次给大家介绍了处理器功耗控制的关键因素:左一, 

通过改进生产工艺,如采用65nm工艺、多层金属结构等 

来改善处理器的功耗情况;左二,通过高级功率门控技术 

其它方法可以选择, 

限制供我们提高性能的因素并不多,所 

如:可以增加内核,从 

以提高频率几乎成了唯一的出路 

双核增加到多核。 

举个例子来说, 

我们用水车来将水 

提到高处,为了运送 

更多的水,那么我有 

继承了现有的移动处理器的功耗控制技术;右二,通过控 

制单独的逻辑子系统来降低能耗;右一,通过降低晶体管 

的漏电流和更深度睡眠来降低晶体管端的能量消耗。 

两个办法:一个办 

关于酷睿2处理器的其它问题 

1.英特尔在主板芯片组方面”钦定“965系列来与 

酷睿2处理器配合,但是也有部分厂商推出了改版之后的 

975、945与865来与之搭配,为什么会出现这种情况缆7 

竺树铭:这里我首先要介绍—下相关的背景,相信很 

法就是让水车转得 

更快一些,但是加速 

图10b在双 )核处理器的年代,我们 

运转的同时我要付 

可以通过更多的因素去提高处理器的性 

 

出更多的能量,而且 

能,频率对性能的影响已经被淡化了。

水车能够转多快,还要取决于很多现实中的其它因素 

多朋友都已经知道VRM(Voltage Regulator Module) ̄主 

板供电的影响,VRM主要通过直流一直流(DC--DC)转换 

电路来为CPU提供稳定的工作电压以及正确的上电时序; 

不同的处理器对供电的需求也是不一样的,因此在CPU进 

行升级换代时,VRM也会随之发生改变。不过需要指出 

的是,在10.0版本之后,英特尔不再称呼其为VRM,而是 

VRD(Voltage Regulator-Down)。(对这部分内容不是很 

熟悉的读者朋友们可以参考本期新手上路栏目的文章。 

另外一点需要指出的是,并不是供电设计满足V R D 

对应版本的要求之后,就可以让主板来支持相应的处理 

器。支持酷睿2处理器要做到以下几点:把VRD升级到 

V R D11,为新处理器增加一些外围电路、更新微代码(升 

(图1Oa),就像Pentium D处理器;另外一种办法就是 

让水车在单位周期内运送更多的水,这样即使在低转 

速下面依然可以有很好的表现(图l0b),就像CO re 2 

DuoR理器,它能以较低的时钟速率提供更强劲的计 

算能力。 

结语 

功耗更低、架构更紧凑、性能更好是对酷睿2双核处 

理器最好的描述,相信其的到来会让原本火热的暑期市 

场更加火爆。英特尔两位工程师精辟的分析与讲解也让 

我们对酷睿2双核处理器有了更加深刻的认识,也希望此 

文能够帮助那些一直关注或者即将购买酷睿2处理器的 

级BiOS)。 

朋友们。酉 

 :

—.…—

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微型计算机2006年8月上 l6l 


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