最高提升81% 英特尔45nm VS 65nm测试

　　次世代x86处理器大战即将上演，面对着AMDK10全新微架构产品，Intel将以45nm制程配合经强化改良的Core微架构应战，为了不让对手重夺技术主导权，Intel防堵大计预将陆续登场？为进一步了解Intel迎击战略，HKEPC将分析Intel未来半年的桌面处理器产品布局，并独家找来全港首颗45nm四核心Yorkfieled，与上代Kensfield作对比测试。

● Intel计划于11月11日发布首款45nm产品 

        

    据台主机板业者表示，全球处理器龙头Intel将在会在2007年10月第三周正式生产新一代45nm处理器，并预计在11月11日正式发布首款45nm四核心「Yorkfield」处理器。

    据了解，Intel45nm处理器样本是由奥勒岗州的FabD1D试产，但该Fab只是作为45nm处理器初期研发及试产工作，并无法进行量产，因此Intel45nm产品初期将全交由位于亚利桑那州、全新兴建的Fab32负责生产。

    此外，以色列(Israel)的Fab28则预定于2008年上半年投入45nm生产行列，而奥勒岗州的D1D晶圆厂则进行改建，以符合45nm量产需求。

    根据Intel最新桌面处理器规划，首颗45nm产品将是四核心Yorkfield，预定2007年11月11日面市，紧接着登场的则是双核心Wolfdale，预计2008年1月登场。

● 45nmYorkfield、Wolfdale型号将改变

    Intel早前宣布将会简化产品线命名法则，在2008年1月1日起，把现有「Core2Duo」及「Core2Quad」产品线合并为「Core2」，在品牌中不再显示核心数目，只以产品型号中的开首英文作识别，但在各大OEM厂商的反对意见下，Intel最终取消以上决定，因此「Core2Duo」及「Core2Quad」产品线命名法则将会被保留。

    此外，为与上代65nm产品作出有效识别，Intel亦计划采用全新的型号命名法则，四核心Yorkfield型号将编制为QX/Q9000家族、双核心Wolfdale则命名为E8000家族。

    值得注意的是，旧有型号命名法则下，无论是四核心Kentfield及双核心Conroe，其型态第二位数字代表的频率数值是一样的，例如Core2QuadQ6600与Core2DuoE6600同样为2。4GHz。

    但由于Intel45nm家族将四核、双核分为不同家族，因此第二位的频率数值将不再相同，例如2。66GHz的Yorkfield四核心处理器的型号为Core2DuoQ9450，但2。66Ghz的Wolfdale双核心处理器型号则为Core2DuoE8200。

● 2007年内仅一款45nm处理器上市

    值得注意的是，尽管Intel在2007年11月11日正式发布45nm处理器，但其象征意义却远大于实际。

    据了解，Intel在2007年内仅有1款45nm处理器上市，型号为Core2ExtremeQX9650，核心频率仍保持3GHz，支持1333MHzFSB，内建12MB(6MBx2)L2Cache，支援IntelVirtualizationTechnology、IntelEnhancedSpeedStepTechnology、Intel64Technology及ExecuteDisableBit，每千颗单价暂定$999美元。

    Intel45nm大军直至2008年1月份才会陆续登陆作战，暂定将会发布3颗四核心及3颗双核心产品。

    3款Yorkfield处理器将会包括Core2QuadQ9300、Q9450及Q9550，核心频率分别为2。5GHz、2。6GHz及2。83GHz，支持1333MHzFSB，除了Q9300仅内建6MB(3MBx2)L2Cache，其余型号均为12MB(6MBx2)L2Cache，支援IntelVirtualizationTechnology、IntelTrustExecuteTechnology、IntelEnhancedSpeedStepTechnology、Intel64Technology及ExecuteDisableBit，每千颗单价分别为$266、$316及$530美元。
 

    双核心方面，3款Wolfdale处理器包括Core2DuoE8200、Core2DuoE8400及Core2DuoE8500将会同时上阵，核心频率分别为2。66GHz、3GHz及3。16GHz，支援1333MHzFSB，内建6MBL2Cache，支援IntelVirtualizationTechnology、IntelTrustExecuteTechnology、IntelEnhancedSpeedStepTechnology、Intel64Technology及ExecuteDisableBit，每千颗单价分别为$163、$183及$266美元。

● 65nm短期内仍是主力预估明年Q3出现交替

  
    台主机板业者透露，根据Intel最新桌面处理器规划，由于2007年第四季仅发布1款45nm处理器，而且为售价高昂的Core2Extreme系列，因此45nm产品发布后首季，占Intel整体处理器出货量将不足2%。

    其后在2008年第一季，由于45nm效能级至高阶型号大军到位，因此45nm产品占Intel整体桌面处理器出货将接近2成。2008年第二季，Intel将会推出入门级45nm双核心，开始接替Core2DuoE4000家族，预期出货比例将会提升至3成。

    据Intel向主机板业者表示，45nm处理器将会在2008年第三季迅速取代IntelCore2DuoE4000家族，预期45nm产品在第三季所占桌面处理器比例将达5成以上，出现制程世代交替。

45nm Penryn桌面四核心：Yorkfield2.33GHz工程样本

IntelYorkfield2.33GHz ES Sample

    图为Intel下一代45nm「Penryn」家族桌面四核心处理器工程样本，处理器序号为「80569PJ053NL」，采用Socket775处理器接口。「80569」代表核心为「Yorkfield」、「P」为桌面级主流级至效能级产品、「J」是1333MHzFSB、「053」代表频率为2。33GHz、「NL」则代表L2Cache容量为12MB，Core2Extreme版本的TDP为130W、Core2Quad版本的TDP则为95W。

    其支持MX、SSE、SSE2、SSE3及SSE4。1指令集、IntelVirtualizationTechnology、EnhancedIntelSpeedStep、Intel64Bit支持、ExecuteBit技术及IntelTrustExecutionTechnology(TXT)。

    「Yorkfield」核心其实并非单一芯片，它是把两颗双核心封装在一起，好处是Intel无需为四核心产品重新设计芯片，由于四核心现时市场占有率仍在5%以下，因此这个方法是最节省成本，并能提早问市时间。

    不过，两颗双核心封装在一起，两者并没有直接的沟通桥梁，因此当要互相传取数据时，必需要经过FSB，延迟值将会略为提高。但据Intel表示，这个核心互相传取动作，比L2Missed然后需要传取系统内存要快上10倍，而且IntelCore微架构拥有加入了Memory Disambiguation设计，透过Outof Order过程分析内存读取次序，可令其读取提早执行，降低处理器的等候时间，减少闲置及延迟值。

    「Yorkfield」内建8.2亿个晶体管，相比上代「Kentsfield」核心多出2.38亿个，主要原因为L2 Cache容量提升50%，约占1。92亿个晶体管，余下部份则为SSE4指令运算单元及微架构的改良部份。

    虽然内建晶体管数目上升约40%，但由于改采45nm制程，芯片大小由上代的286平方毫米，减至只有214平方毫米，有助成本进一步下降。

    此外，Intel上代65nm产品最高频率约为3GHz，频率超过3GHz后，功耗将会出现明显增长，而45nm产品最高可达约4GHz，在甫结束的IDF2007Fall大会上，Intel更展示5GHz超频示范，意味着Intel新一代45nm将有一定的频率提升空间。

    由于新一代45nm产品在CPU GTLREF Ratio设定上有所变更，因此旧有主机板可能需要更新BIOS才能正常启动。

    值得注意的是，尽管Intel一直强调只有「3」系列芯片组才能支持45nm，但有主机板业者指出，其实965芯片组也能透过BIOS更新作出支持，不过VTT电压将会被设定至1.2V，处理器功耗会随之提高，减低产品寿命，965芯片组方案虽然可行，但并不建议采用。

(左)Intel 45nm Yorkfield四核心(右)Intel 65nm Kentsfield四核心

● 非单纯制程进化微架构亦作出改进

   




    Yorkfield支持新一代SSE4指令集(Streaming SIMD Extension4)，被视为继2001年以来最重要的媒体指令集架构的改进，除扩展Intel64指令集架构外，还加入有关图形、视频编码及处理、三维成像及游戏应用等指令，令涉及音频、图像和数据压缩算法的应用程序大幅受益。

    据了解，SSE4将分为4.1版本及4.2版本、4.1版本将会首次出现于Penryn处理器中，共新增47条指令，主要针对向量绘图运算、3D游戏加速、视像编码加速及协同处理加速动作，包括：



 

    除了采用更先进的45奈米制程及加入全新SSE4指令集外，Penryn亦基于Intel Core 微架构设计作出多项改良，称为「Enhanced Intel Core Microarchitecture」，并加入了：

Fast Radix-16 Divider(快速Radix-16除法器)
Super Shuffle Engine(超级洗牌引擎)
Split Load Cache Enhancement(增强型缓存拆分负载)
Improved Store Forwarding(存储转发)
Faster OS Primitive Support(高速操作系统同步原始支持)
Virtualization Performance Improvements(增强的Intel虚拟化技术)
Deep Power Down Technology(深度节能技术)
Enhanced Dynamic Acceleration Technology(增强型动态加速技术)

    据Intel资深工程师兼Penryn微架构主管Stephen Fischer表示，与上代处理器产品相比，Penryn处理器在绘图效能约超过15%、视讯编码平均可提高20%、3D内容制作可提高逾30%，3D游戏效能更可高达40%，视乎软件设计而定。

    读者想了解更多Penryn微架构更新内容，可浏览:《最高提升115% 英特尔45nm Penryn实测》。

● 45nm处理器加入0.5x倍频设定

    值得注意的是，Intel将会在45nm Core 2处理器中加入0.5x倍频设定，根据「Intel Yorkfield EMTS Rev 1.1」文件中指出，45nm处理器最低倍频为6x，但由7.5x倍频数开始拥有0.5x倍频设计直至13.5x，最高倍频数为15x。

    追加0.5x倍频数的主要原因为新一代处理器的外频由266MHz提升至333MHz，如果沿用整数倍频，则每一级产品的频率差距亦会同样上升，型号数目变少难以覆盖整个产品线，加入0.5x倍频后，产品线型号的设定弹性将大幅提升，同样的做法AMD亦早用于AM2处理器中。

● 效能测试：45nm V.S 65nm @ Quad Core

    此次编辑部找来 Intel 「 Yorkfield 」 2.33GHz 工程样本，与 Intel Core 2 Extreme QX6850 降频至( 7 x 333 )作对比测试，由于两者核心频率相同，测试后即即可得知全新「 Penryn 」家族在微架构改良后的增幅变化。根据结果显示，在部份视讯编码处理、绘图、影音处理、 2D/3D 应用、多媒体及游戏等应用上有 5-8% 的增益，相较双核心「 Wolfdale 」的增益虽略有不及，但效果仍令人满意。

    其中，「 Penryn 」处理器家族改用 Radix-16 Divider (除法器)，同时可处理每笔 4Bit 的数据，相较以往 Radix-2 或 Radix-4 divider 只可处理每笔 2Bit 的数据，在整数及浮点数运算能力明显提升，因此在 Science Mark 2 中已能反映。

    此外，由于游戏会大量使用平方根运算，拥有 Radix-16 Divider 的「 Yorkdale 」，在 3D 游戏测试项目中，相比上代至少有 7% 的增长，而大量采用平方根运算的 Half-Life 2 更为明显，效能提升达 41.22% 。

    SSE 指令执行表现，可从 Sandra 2007 指出「 Yorkfield 」的 SSE3 执行效率部份上升了约 15% ，反映出全新 Super Shuffle Engine 设计有着明显改善，如果软件支持 SSE 指令集，这颗处理器的效能增益将会更为显著。

    由于大部份测试软件均未支持全新 SSE4 指令集，因此令「 Yorkfleld 」的真正实力被埋没，此次测试中仅 DivX 6.6 Alaph 支持 SSE4 ，测试显示其增益可达 81.48% 令人惊讶，预期未来会有更多软件加入 SSE4 指令集，测试成绩更会更理想。

    值得注意的，此次效能测试并未包括 45 nm制程是否能为处理器带来的频率提升空间，因此「 Penryn 」的真正实力未能由以上测试结果解悉，仅能获知改良后微架构所带来的增益，敬请注意。

    功耗表现方面，采用全新 45 nm High-K 制程的「 Yorkfield 」，除晶体管数目提升达 40% ，但功耗下降约 22% ，表现更加出色，且温度亦大幅降低，证明 Intel 45 nm制程导入应用已十分成熟。

● 结语：

    由于 AMD K10 桌面处理器推出后首季最高频率仅为 2.5 - 2.6GHz ，并没有对现有 65 nm Intel Core 2 产品线构成明显压力，因此 Intel 并没有赶着把 45 nm处理器一窝蜂的推出市面，只象征性推出一颗 Core 2 Extreme QX9650 ，以达至每年推出具增强微架构或全新微架构处理器产品的承诺，对于用家来说确实有点失望。

    有Intel 官员表示，现时的产品布局是最保守的方案，如果 AMD  K10 突然加强攻力，拥有充足的弹性以应付突发的市场改变，包括了核心频率及售价，而且在甫结束的 IDF 2007 Fall 论坛上， Intel 宣布下一代微架构「 Nehalem 」处理器已步入完成阶段，并可准时在 2008 年下半年上市。

    据了解， Nehalem 微架构将进一步扩大 Intel 在性能及功耗方面的领先地位，并具是英特尔第一款使用 QuickPath 互联系统架构的处理器产品。 QuickPath 将包括集成的内存控制器技术以及改善的系统组件间通信链路，而且在多处理器作业下，每颗处理器可以互相传送数据，并不需经过芯片组，从而大幅提升整体系统性能。

    据 Paul Otellini 表示， Nehalem 微架构最高支持 4 颗处理器的 Quick Path 多路服务器环境，单一芯片最高可拥有 2 、4 及8颗核心，支持经改良的 Hyper-Theading 技术，令单颗处理器最高可支持 16 Threads ，而且 Nehalem 架构亦准备推出内建绘图核心，不让 AMD Fusion 处理器专美。

    因此「Yorkfield」家族只需支撑半年至 9 个月，就会被降格至中低阶，与新一代「 Nehalem 」处理器连手夹击 AMD K10 处理器。