SNB将至 回顾英特尔处理器历年五大技术

产品：酷睿i5 760（盒） Intel CPU

处理器迅猛发展带来极致用户体验

写在前面：2011年1月，英特尔下一代处理器Sandy Bridge即将与我们见面。Sandy Bridge将会带来诸如睿频加速2.0、AVX指令集、3D影院等最新处理器技术。我们在使用这些具有新技术支持的处理器的时候，更需要细细品味，回味英特尔为用户带来的不断创新精神，正是这些精神在推动处理器迅猛发展的同时为用户带来了更好的性能体验。

早在奔腾4时代，英特尔就为它的单核处理器加入了超线程技术，使处理器处理多任务时的速度提升了大约20%-30%。或许许多用户与编辑一样对当时的超线程技术概念比较模糊，听得最多的就是品牌机广告上那句“采用具有HT技术的英特尔奔腾4处理器”。时至今日，英特尔已经为我们带来了诸如高速缓存、虚拟化、睿频加速等先进技术。可以说每一项技术的出现都凝聚了英特尔人不断探索与追求的精神。编辑今天就在下一代处理器Sandy Bridge即将发布之时与大家再一起回顾一下英特尔历年处理器五大技术。

让我们一起回顾英特尔历年五大技术

   
点击图片进入相关技术介绍 

产品：酷睿i5 760（盒） Intel CPU

技术一 英特尔超线程技术(HT)

谈到超线程技术，就要从奔腾4时代说起，Intel在奔腾4时代率先使用了超线程（HT）技术，但从此之后超线程技术就不再出现在处理器之中，直到酷睿i3/i5/i7处理器的出现，英特尔才再一次把该项技术运用在处理器上。

超线程技术就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理核心，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了CPU的闲置时间，提高了CPU的运行效率。

超线程技术图解

在处理多个线程的过程中，多线程处理器内部的每个逻辑处理器均可以单独对中断做出响应，当第一个逻辑处理器跟踪一个软件线程时，第二个逻辑处理器也开始对另外一个软件线程进行跟踪处理了。另外，为了避免CPU处理器资源冲突，负责处理第二个线程的那个逻辑处理器，其使用的仅是运行第一个线程时被暂时闲置的处理单元。

超线程技术图解

此外，超线程技术需要CPU、芯片组、主板BIOS、软件等的支持，不过在酷睿i3/i5/i7时代已经不必担心了，无论是P55、X58芯片组还是主板BIOS和操作系统，对超线程的支持已经相当成熟。

超线程技术图解

超线程技术只需要消耗很小的核心面积代价，就可以在多任务的情况下提供显著的性能提升，比起完全再添加一个物理核心来说要划算得多。比起Pentium 4的超线程技术，Core i7的优势是有更大的缓存和更大的内存带宽，这样就更能够有效的发挥多线程的作用。按照英特尔的说法，基于Nehalem架构处理器的超线程技术可以在增加很少能耗的情况下，让性能提升20-30%。

产品：酷睿i5 760（盒） Intel CPU

技术二 英特尔睿频加速技术

所谓睿频加速技术，是指处理器的主频可以在某一范围内根据处理器处理数据需要自行调整主频。它是基于Nehalem架构的电源管理技术，通过分析当前处理器的负载情况，智能地完全关闭一些用不到的核心，把能源留给正在使用的核心。这样，在不影响处理器功耗的情况下，可以把工作频率调得更高。

Intel睿频加速图解

自Bloomfield核心的酷睿i7开始，英特尔便为Nehalem架构引入了睿频加速技术，当时的酷睿i7-900系列处理器的功耗为130W，在这个功耗设定范围内用户可以开启一种名为睿频加速的技术来提升处理器在某些应用中的时钟频率。例如在大型3D游戏中，可能多核心并不能带来明显的效能提升，对处理器进行超频反而效果更好，如果这个时候开启睿频加速模式，并且将功耗设定在用户所采用的散热器允许范围内，那么处理器在这个时可以对某颗或某两颗核心进行动态超频来提升性能。

Intel睿频加速图解

        
未加速                          已加速

举个例子，如果某个游戏或软件只用到一个核心，睿频加速技术就会自动关闭另一个核心，把正在运行游戏或软件的那个核心频率提高，也就是自动超频，在不浪费能源的情况下获得更好的性能。反观酷睿2时代，即使是运行只支持单核心的程序，其他核心仍然全速运行，不但得不到性能的提升，而且造成了能源的浪费。睿频加速技术让处理器的性能发挥在它应该发挥的地方，有效提高了处理器的使用效率。

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技术三 集成图形显示核心技术

酷睿i3处理器与之前的处理器有很大区别，因为这两系列处理器不再是由一个CPU核心封装而成，它是由一个CPU与一个GPU封装而成。CPU部分是一个双核心处理器，采用32nm制程工艺，基于最新Westmere架构，而GPU部分则是采用45nm制作工艺，架构改进自Intel整合显示核心的GMA架构，支持DX10。根据Intel官方表示，酷睿i3将支持显示切换功能，能在内置GPU核心及独立显卡之间作出实时切换，达至节能省电的效果。

集成图形显示核心的Westmere架构处理器

Intel在已经发布的Lynnfield 酷睿i5/i7中将内存控制器与PCI-E控制器集成到CPU，简单来说，以往主板北桥芯片组的大部分功能都集成到CPU里，因此P55主板的芯片组也就没有南北桥之分了，CPU通过DMI总线与P55芯片进行通信。

具有图形显示输出功能的H55主板

    尽管Core i3可以用在P55主板上，但由于P55芯片组不提供显示输出控制器，所以Core i3用在P55上只能使用其CPU部分的功能，要使用GPU功能必需搭配H55/H57芯片组。原因是Core i3虽然集成北桥芯片组的大部分功能，但显示输出控制器等并没有集成到CPU上，因此需要主板芯片组支持才能使用GPU功能，而Core i3的GPU输出信号是通过独立的Intel Flexible Display Interface（简称FDI）进行输出的，没有通过DMI总线进行传输，主要是其带宽限制。

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技术四 智能高速缓存技术（ASC）

    英特尔智能高速缓存技术是2006年推出的英特尔酷睿微架构中所包含的5大革命性新技术之一，它专为多核心处理器设计，能够让每一个内核动态地利用高达100%的可用二级缓存资源，并同时以更高的吞吐率从高速缓存高获取数据，从而有效加强了多核心架构的执行效率，增加绝对性能和每瓦特性能。

Intel 智能缓存技术图解

    以之前Yonah处理器中的Smart Cache为基础，英特尔在2006年推出的酷睿微架构中发布了英特尔智能高速缓存技术（Intel Advanced Smart Cache）。与之前的Smart Cache不同的是，酷睿微架构进一步加强了Prefetch（预读取）缓存的能力，每颗内核均拥有3个独立预读取机制 （两个数据段和一个索引段） 和两个2及缓存预读取机制，从而让不同内核更加“聪明”的 运用二级缓存资源，大幅提高了二级高速缓存的命中率从而提升整体的执行效率。

Intel 智能缓存技术图解

    此外，在英特尔智能高速缓存技术中，每个核心都可以动态支配全部二级高速缓存。当某一个内核当前对缓存的利用较低时，另一个内核就可以动态增加占用二级缓存（L2高速缓存）的比例。甚至当其中的一个内核关闭时，仍可以保持全部缓存在工作状态，另外也可以根据需求关闭部分缓存来降低功耗。
 

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技术五 虚拟化技术（Intel VT）

    英特尔虚似化技术是一组可增强纯软件虚似化解决方案能力的硅芯片技术。这些虚拟化解决方案可支持多个操作系统，并支持相关应用在单个分区同时运行。这样，单个物理系统可作为多个逻辑虚拟系统运行。英特尔的硬件技术通过提高虚拟化解决方案的可靠性、支持性、安全性和灵活性来改进现有的纯软件虚拟化解决方案。

Intel 虚拟化技术

    英特尔虚拟化技术可提供基于芯片的功能，借助兼容VMM软件，可为纯软件解决方案带来很大改观。由于虚拟化硬件提供操作系统直接运行的新架构，便不再需要二进制转换。这就减少了相关的性能费用，并大大简化了VMM的设计，使VMM能按通用标准进行编写，并且其性能变得更加强大。

如今处理器均已实现Intel VT技术

    英特尔虚拟化技术为范围广泛的各种虚拟化解决方案（包括服务器和台式机环境）提供了一个基础。这种硬件辅助型虚拟化解决方案扩展了功能强大的计算引擎的能力，使其能够同时针对多个不同角色进行处理器。这项技术为下一代服务器整合和故障防护操作提供了一个平台，并为台式机和移动客户平台提供了高度可用性和安全性。

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展望篇 Sandy Bridge新技术介绍

    回顾完英特尔处理器历年五大技术，我们再来看一下Sandy Bridge，看看下一代处理器英特尔还会为我们带来什么样的新技术。

新一代Sandy Bridge处理器家族

①英特尔核芯显卡
   
    英特尔将处理器与GPU无缝融合在一起，这样做的好处是它可以直接使用共享的三级高速缓存，能与各个核心直接在高速缓存交换数据而不仅限于之前的系统内存。也就是说SNB处理器的GPU与CPU一样有属于自己的工位，这对提升性能和减低功耗都大有裨益。英特尔技术专家在博客中提到SNB的图形处理单元为“核芯显卡”，简称“核显”。核心显卡也将是不同于独立显卡、集成显卡的显卡新类别。
    SNB处理器中还设计了创新的高速环形联通架构，各个核心、各个高速缓存存段、核显、内核管理中心等等可以通过这个高速的双向环形架构进行更高效的数据交换。这个环形架构将SNB处理器内部的各个单元连接起来，其中核显就是这个环形联通架构上的一个重要节点。

②无线显示技术
   
    英特尔无线显卡技术可以轻松将笔记本与大屏幕高清电视或者投影仪以无线方式相连，无论是基于网络还是本地硬盘，或是家庭影音中心，所有精彩和分享就这样轻松升级到高清大屏幕。将一款为英特尔无线显示技术设计的无线适配器连接到高清电视或者投影仪上，再通过拥有英特尔高清显卡技术和英特尔无线技术的笔记本电脑，就可以将笔记本无线连接到液晶电视或者投影仪上。
    英特尔无线显示技术让数字影音娱乐摆脱笔记本屏幕尺寸的约束，可以在高清电视上播放笔记本中保存的精彩电影。收看网络视频直播，笔记本和电脑桌也不再是唯一的选择，英特尔无线显示技术让高清网络直播直正高清起来，在客厅的沙发上即可用数字电视欣赏平日录制的家庭视频和网络高清电影电视剧，让每一位家庭成员都可分享大屏幕带来的乐趣。同时连接了投影仪的英特尔笔记本，也改变了商务会议中演讲者由于传输线长度限制必须在投影仪附近的局面。

③3D影院技术
   
    现在的游戏和电影都开始3D化，通过SNB处理器，用户将可以在家中享受3D视觉盛宴。在之前处理器或显卡只能应付一部普通蓝光电影，现在SNB处理器可以播放等同于两部高码率蓝光电影的3D蓝光电影。
    SNB处理器中有一个媒体处理器，专门负责视频解码、编码。在新的硬件加速解码引擎中，整个视频管线都通过固定功能单元进行解码，和现在正好相反，SNB处理器建立了一小部分空间和专门负责3D蓝光电影播放，这一小部分空间只消耗了SNB处理器3平方毫米的核心面积。

④AVX指令集
   
    英特尔为SNB处理器带来全新的指扩展集AVX，其演算单元从之前的128-bit增至现在的256-bit，所以从理论上看SNB处理器内核浮点运算性能升提到了2倍。AVX并不是x86 CPU(SSE)的扩展指令集，而是可以实现更高的效率，同时和CPU硬件兼容性也变得更好。并且也有足够的扩展空间。当然，256-bit的AVX指令集同时也代表了指令编码格式的变更。头部增加Prefix让扩展成为可能，而增强的寄存器也使指令头部部分不断增加Prefix成为了可能。

⑤睿频加速2.0技术
  
    第一代睿频加速技术能让处理器“超频”多少是取决于功耗的。而睿频加速2.0允许在短时间内将活跃的计算核心加速，散热功耗超越到额定TDP之上，控制单元会跟踪散热剩余空间，在系统计算量大的时候提速超越TDP。处理器空闲的时间越多，能够超越TDP的时间就越长，但最长不超到25秒钟。在稳定性方面，控制单元不会允许处理器超过温度上限。
    睿频加速2.0技术的另一大改进是SNB处理器的图形核心也可以独立动态加速，最高可达到1.35GHz。如果软件需要更多CPU资源而这时图形运算并不多，那么CPU就会加速、图形单元就会减速，反之亦然。其实，第一代睿频加速技术已经可以在笔记本电脑上做到这一点了，而台式机电脑在睿频加速2.0技术上也会做到这一点。

    写在最后：我们现在需要做的，就是静静等待英特尔下一代处理器Sandy Bridge的如期发布。届时在处理器界将会迎来新一轮的技术变革。而作为用户的我们，只需要享受，享受SNB带给我们的极致体验。