Ｃｏｒｅ ｉ７平臺技術解析

2008年11月18日，從所期待的英特爾Core(酷睿)i7終于正式閃亮登場了。Core i7是英特爾首顆原生4核心甚至原生8核心處理器，相比Core 2，在功耗不變的前提下，Core i7處理器對視頻編輯、大型游戲和其它流行的互聯網及計算機應用的速度提升30-40％。

core i7關鍵的技術應用

Core i7其實就是此前英特爾一直力推的Nehalem處理器。早在2006年，在Core 2處理器閃亮登場時，Intel就宣布了每年更新CPU的“Tick-Tock”計劃。Tick代表CPU制作工藝上的改進，而Tock則代表CPU架構上的更新。對于Core i7處理器來說，比較關鍵的技術應用包括有原生四核心設計，全新QPI總線、超線程技術、Turbo Mode內核加速、集成了內存控制器、支持三通道DDR3內存、LGA 1366接口等。

原生四核＋全新緩存設計

眾所周知，Core 2 Quad系列四核處理器并非原生的四核設計，而是把兩個Core 2 Duo處理器封裝在一起，通過狹窄的前端總線FSB來通信，數據延遲問題比較嚴重，綜合性能不盡人意。Core i7則采用了原生四核設計，采用先進的QPI(QuickPathInterconnect)總線進行通訊，傳輸速度是FSB的5倍。在緩存方面也采用了三級內含式Cache設計，L1的設計和Core微架構一樣；L2采用超低延遲的設計，每個內核256KB(256x4 KB)：L3采用共享式設計，被片上所有內核共享，容量為8MB。

采用了全新QPI總線

Core i7的Nehalem架構最大的改進在前端總線(FSB)上。隨著處理器核心數量的增多，以及更高帶寬的DDR3內存加上三通道技術的引入，傳統的傳輸帶寬已經完全不能滿足要求。AMD早在2003年就推出了HyperTransport高速串行總線，逐漸在高性能運算領域建立了優勢。對此，Intel早已耿耿于懷，所以在Core i7總線設計上徹底廢棄了傳統的并行傳輸方式，轉而采用類似于PCI Express串行點對點傳輸技術的通用系統接口(CSI)，這也就是Intel稱之為QuickPath Interconnect(QPI)的總線技術。目前桌面級CPU的QPI總線為1條，服務器級別的Nehalem處理器則會配備2條甚至4條QPI連接。

QPI總線能夠有效地提高系統性能。QPI總線可以將處理器的每顆核心分割為獨立的小塊，每個核心之間也可以通過QPI總線進行連接。其實它和AMD HyperTransport技術類似，也是一種點對點總線，同樣具有非常高的帶寬。第一批Nehalem處理器使用了20bit的連接位寬，Core i7 Extreme 965的QPI總線數據傳輸率為6.4GT／s，處理器和北橋之間的帶寬為單向12.8GB／s、雙向25.6GB／s；Core i7 940／920的速度4.8GT／s，單向9.6GB／s、雙向19.2GB／s。而FSB技術在1333MHz下，帶寬不過10.6GB／s，只有Core i7940／920的一半。

集成了內存控制器

Core i7將內存控制器(IntegratedMemory Controller)整合到了內部，而不再由北橋芯片控制，支持三通道DDR3內存規格，徹底拋棄DDR2。通過內存控制器設計，Nehalem處理器達到了酷睿2處理器的4倍內存帶寬，使得每個核心可以支持最大10個未解決的數據緩存命中失敗和總共16個命中失敗，比酷睿2的單核心8個和總共14個提高了不少。

Core i7內存控制器能直接與物理存儲器陣列相連接，從而極大程度上減少了內存延遲的現象。早在2003年，AMD在K8中就已經集成了內存控制器，大幅提升了內存性能。而Intel方面則表示由于時機還不適合，即便是2006年推出的Core2處理器，也沒有集成內存控制器，所以在內存性能上一直遜色于Athlon 64 X2與Phenom。顯然這很不合時宜，因此Intel在Corei7設計中集成了內存控制器。運行在DDR3－1333內存位寬從128位提升到192位，總峰值帶寬可以達到32GB／s，是Core 2的2-4倍。用戶只要將三條DDR3內存插入三條藍色的DIMM內存插槽之中，就可以開啟三通道。

全新的加速模式

在Core 2時代，即使是運行只支持單核的程序，其他核心仍會全速運行，得不到性能提升的同時，也造成了能源的浪費。Core i7加入了全新的加速模式(Turbo Mode)，通過分析當前CPU的負載情況，進行智能核心管理。在系統對處理器性能需求較低的時候，可以自動關閉一些用不上的核心，把能源留給正在使用的核心，并使它們運行在更高的頻率，進一步提升性能；相反，需要多個核心時，動態開啟相應的核心，智能調整頻率。這樣，在不影響CPU的TDP情況下，能把核心工作頻率調得更高。

Turbo Mode是一種基于Nehalem架構的電源管理技術。在BlOS中，Turbo Mode是默認開啟的，通過自動調高CPU的倍頻提高性能。在Intel原廠X58主板上，低負載時默認調高1－2個倍頻。例如Core i7 920默認頻率為2.66G，在Turbo Boost默認是開啟的情況下，運行Super PI是以單核2.8G來跑，這樣單線程性能也就得到提升。如果游戲只用到一個核心，TurboMode就會把其他三個核心自動關閉，把正在運行游戲的那個核心的頻率提高，也就是自動超頻，在不浪費能源的情況下獲得更好的性能。

超線程技術回歸

core i7重新啟用了超線程技術(Hyper-Threading，HT)，比較Pentium4的超線程技術，Core i7超線程技術有更大的緩存和更大的內存帶寬，更能夠有效地發揮多線程的作用。

超線程技術又稱為同步多線程技術(Simultaneous Multi-Threading，SMT)，這一技術最早出現在130nm的Pentium 4上，可能由于帶寬的緣故，實際帶來的性能提升并不明顯，因此后來的酷睿2處理器直接拋棄了超線程技術。而引入了QPI和集成內存控制器之后的Core i7，帶來驚人的帶寬，不用再擔心傳輸帶寬所產生的瓶頸，所以重新啟用了超線程技術。按照Intel的說法，Nehalem的SMT可以在增加很少能耗的情況下，讓性能提升20-30％。

完整的SSE4多媒體指令

SSE4.1＋SSE4.2組成完整的SSE4(streaming SIIVD Extensions 4，流式單指令多數據流擴張)指令集，共包含54條指令，其中的47條指令已在45nm的Core 2上實現，稱為SSE 4.1。SSE 4.1指令的引入，進一步增強了CPU在視頻編碼／解碼、圖形處理以及游戲等多媒體應用上的性能。其余的7條指令在Core i7中也得以實現了，稱為SSE4.2。SSE 4.2是對SSE 4.1的補充，主要針對的是對XML文本的字符串操作、存儲校驗CRC32的處理等。

主板芯片組洗心革面

Intel每發布一新系列CPU，都推出一新主板芯片組，而這一次因為Corei7封裝接口改成了LGAl 366，為此量身打造的就是X58 Express芯片組，以及X58系列主板。由于Bloomfield處理器上整合了支持3通道DDR3內存的控制器，X58芯片組的功能簡化了不少，最大的亮點就是提供了兩片PCIExpress 2.O×16顯卡，同時也可以拆分成4x8的配置。該芯片組采用傳統的南北橋設計，在北橋芯片與Core i7處理器之間，采用全新的QPI(QuickPath Interconnect)總線連接，帶寬高達25.6GB／s。南橋芯片并沒有重大更新，搭配了P45時代ICH10家族中的ICH10R，并加入了AHCI，強化了喚醒、管理和安全功能。

在顯卡支持方面，X58 Express芯片組支持PCI-E 2.O規范，并首次正式支持NVIDI SLI／Quad SLI以及AMD的CrossFire／Quad CrossFire。目前ODM合作伙伴微星、華碩、技嘉、映泰、富士康、精英等都有X58系列主板上市。與Intel原廠X58主板所不同的是，這些大廠的X58產品都通過NVIDIA授權加入了對SLJ的支持。

Intel首款x58主板型號“DX58SO”，代號Smackover，由富士康代工。該主板用料豪華不輸一線，但遺憾的是并不支持SLI功能，Intel認為如此可避免加載第三方芯片帶來的延遲，并減少成本。這對于追求更高性能和喜歡超頻的發燒友來說并不太適用，未來Intel有可能與NVIDIA達成協議，打造具備SLI功能的X58主板。DX58SO采用8層PCB設計，黑色板型，搭配ICHl 0R南橋。主板CPU供電部分不惜成本，使用了一顆原生6相位PWM控制芯片ADP4000，支持VRD11.1規范，同時搭配大量來自日本化工和富士通的日系固態電容。在電感方面，應用ATI旗艦級顯卡上常見的PULSE。同時為了解決處理器超頻后供電部分發熱問題，主板還在MOSFET上加裝了鋁制散熱片，雖然沒有傳統的一體化熱管式設計豪華，但足以能滿足超頻后的散熱需。

搭配ICH10R南橋，原廠x58提供6組SATA磁盤接口，可以支持RAID-0、1、5、0＋1等多種磁盤陣列模式。音頻芯片采用ALC889 HD，提供7.1聲道的支持，信噪比達到110，網絡芯片則采用了WG82567LM，可提供千兆網絡傳輸功能。配備了4條DIMM內存插槽，3條藍色的插槽支持3通道內存規格，這與大量ODM產品所用的6條插槽的解決方案相比顯得更加實用，因為就目前的操作系統來看，3GB(1GB*3)或者是6GB(2GB*3)的搭配方案已經足矣，將插槽縮減可以減少布線難度。而將內存插槽設計在主板最北端，更加貼近CPU，一定程度上還能減少線路的干擾和延遲。提供2個PCI-E x162.0顯卡插槽，可以支持雙16x模式的CrossFire，另外，它還提供了1條開放式的PCI-E x4插槽、2條PCI-E×1插槽和一條PCI插槽，擴展能力不錯。主板的I／o接口端提供了2組e-SATA磁盤接口、8組USB 2.O接口、1組千兆網絡接口和1組IEEE 1394接口。另外，主板還提供了光纖輸出接口和音頻輸入、輸出接口。

Core i7離網吧有多遠

Core i7來了，前端總線變QPI了、接口變LGAl366了、內存變三通道了、可以SLI了……英特爾繼兩年之前基于Core架構的酷睿2處理器發布之后發布的這一杰作，無疑是迄今為止，英特爾最先進、結構最為復雜、性能最強勁的CPU，它將成功跨越45納米與32納米兩個時代，成為主流Pc平臺的最佳選擇，讓英特爾成為無可匹敵的芯片業霸主。

但是全新的Nehalem架構目前還不很成熟。從首批上市的Core i7 965×E、Core i7 940、Core i7 920三顆Corei7處理器性能測試來看，并非十全十美，最突出的是其游戲性能提升有限，接口兼容性也是一個大問題，同時Core i7本身價格不菲，而X58主板、DDR3內存的價格也過高。對于玩家而言，在半年內購買Core i7，要有勇氣承受貶值過半甚至更大的風險。對網吧終端而言，考慮到最佳經營效益，更不值得急于買單。

三通道與游戲性能不佳

雖然Core i7集成了DDR3三通道內存控制器，但是從實際測試來看，首發的三款Core i7處理器的雙通道比單通道性能上的確有不少的提升，但三通道比起雙通道提升不明顯。而Intel粉絲卻認為，這主要是目前軟件對于Corei7三通道的不支持、帶寬不足等原因所致，但不可否認的是，Core i7的三通道形同雞肋是不爭的事實。另外，作為用戶最敏感的游戲性能，Core i7在實際測試中的表現并不不突出，這確實是Core i7的一大硬傷。

X58主板與DDR3內存貴不可及

目前除了一線廠商外，其他廠商大多還沒有推出X58主板，市場報價昂貴，例如華碩P6T Deluxe主板，報價2999元；華碩P6T Deluxe／OC PALM報價3399元；技嘉GA-EX58-Extrem報價3299元。用戶Core i7平臺，僅CPU+主板＋內存三項的價格就高達6000元以上。Core i7的最佳搭配是高性價比的DDR3內存，在Intel首批發布的三款Corei7處理器中，Core i7 965 xE可以支持DDR3 1333內存，Core i7 940、Core i7 920則只支持DDR3 1066規格內存。目前不論是DDR3 1066還是DDR3 1333，其價格均不便宜，大致相當于同容量主流DDR2 800內存價格的兩倍。例如金士頓DDR3 1333 2G內存的價格在500元左右，1G價格則為300元左右，為玩家而設計的宇瞻2G DDR3 1066報價竟高達900元。

LGA1366接口兼容性差

采用了LGA 1366接口的Core i7，要比LGA 775A多出越600個針腳，分別用于QPI總線、三條64bit DDR3內存通道等連接。目前除了Intel X58主板之外，其它主流的主板均只能支持LGA775接口，如果用戶想升級到Nehalem平臺，就不得不拋棄原有的主板、內存。這對于老用戶來說，無疑意味著投入更大的升級成本。

更大的麻煩是Core i7將有多種接口設計。據稱，Intel將在Nehalem架構上從高端至低端分別開發出五個核心：Bloomfield、Lynnfield、Clarksfield、Havendale、Auburndale，而這五個核心均將采用不同的接口設計。其中，高端Bloomfield采用的是LGA 1366接口：Lynnfield、Clarksfield、Havendale則采用LGA 1160接口；而面向低端市場、整合了GPU的Auburndale將會使用另一種LGA 989接口。如此，必然會給用戶升級帶來很多麻煩。

總的說，Core i7與X58離網吧還有一段距離，但平臺的變更與發展是每一位網吧人員需要關注的，率先登場的Core i7臺式機處理器i7-965，i7-940，i7-920，晶體管數已達7.31億，預計2011年CPU的晶體管數將多達10億個，每秒可執行1千億條指令。如此令人目眩的技術提升，給PC玩家帶來了前所未有的急速體驗，而對于整個IT產業來說，更具有重大的創新意義。對網吧和普通PC用戶而言，這或許并不是利好。因為CPU的每一次大變革都要引發PC硬件的升級換代，致使網吧和PC用戶不得不掏出大把鈔票更新舊機器，所以掌握好硬件更新趨勢就等于掌握了花錢的節奏，這也正是采購的意義所在。

責任編輯：劉知遠