抢先看 英特尔双核Yonah移动CPU测试

Yonah移动处理器技术浅析及芯片组

　　近日Intel正式发布了新一代的Napa移动平台，HKEPC对其做了详细的技术及性能测试，接下来就让我们了解一下相关细节。

　　Intel在2006年Q1导入了65nm制程，包括Presler双核心的Pentium XE 955及Pentium D 9xx系列、Cedar Mill单核心的Pentium 6xx及用于移动电脑平台的Yonah双核心Pentium M，新制程让漏电情况减少高达一千倍，功耗和热量相比上代90nm制程大大减少，解决了Intel一直被人垢病的问题，可是Presler和Cedar Mill核心的设计只是沿用上代的技术，架构上完全没有带来性能上的提升，有点新瓶装旧酒的感觉，相反新一代Yonah双核心Pentium M处理器却是较让人期待，高效率的14 Pipeline Stage架构，先进的SmartCache设计，让它的性能异常出色，由于Intel已说明日后桌面处理器将会放弃Netbrust架构，并与移动处理器采用同一个架构，因此不少玩家都把Yonah双核心视为未来Intel处理器性能的预览。

【图】Intel Pentium M T2600工程样品

　　图为Intel Pentium M T2600工程样品，采用全新Yonah双核心拥有1亿5千1百万电晶体，保持Pentium M较少的14 Pipeline stage架构，因此频率虽然只有2.16GHz，但性能却直逼3GHz以上的Pentium D双核心处理器，核心内部拥有2MB L2 Cache供两颗核心同用，称为Intel Smart Cache技术，有助减低Intel旧有双核心架构出现的Cache读取的严重延迟，除此之外，核心特别加强了SSE/SSE2 Micro Ops Fusion运算能力、而且首次在移动处理器中加入SSE3指让集，主要针对多媒体的性能改善，另外Floating Point部份也有一定程度的强化增强3D游戏的执行效果。外频方面，Yonah将会由上代Pentium M Dothan核心533MHz FSB提升至667MHz FSB，以更高的频宽应付双核心带来更大的资料传送。

　　Yonah也是首颗支持Intel Virtualization功能的移动处理器，它可以让系统能够同时间支持多个作业系统，可惜的是它并不支持EM64T功能，算是唯一的美中不足。虽然65nm拥有较低的功耗表现，但由于Yonah的双核心始终因为电晶上升而功耗也较上代Single Core的Dothan较高，为了提高电池的续航能力，Intel也加入了Enhanced Intel Deeper Sleep功能，以减低不必要的电源消耗，让Yonah双核心的实际使用时间与上代Dothan相约。有关更多Smart Cache及Enhanced Deeper Sleep功能将会在内文有更详细的讨论。

【图】Yonah处理器将采用478针接口

【图】左为 Dothan mPGA479、中为Yonah mPGA478、右为Pentium 4 mPGA478

　　上代Sonoma平台采用的芯片组为i915G/PM，它是基于桌面的i915G/P的设计，同样地没有预留日后支持双核心设计，因此Sonoma芯片组未能支持新一代Yonah双核心Pentium M处理器，加上Yonah核心的Pentium M针脚定义改为478 pins和上代Pentium M的479pins略有不同，就算是单核心版本的Yonah也未必能在i915G/PM芯片组上运行。此外早前Intel公布有关Yonah处理器资料时，它的处理器接口为mPGA 478或BGA 479，因此不少读者会误以为Yonah兼容旧有Socket 478的Pentium 4主机板，但大家留心上图的对比，Pentium 4处理器的针脚排列和Pentium M Yonah核心并不相同，因此两者互不兼容。

【图】全新的Centrino Napa平台

　　Intel将会使用代号为Calistoga的Mobile Intel i945GM芯片组配合新一代的Pentium M Yonah处理器，组成全新的Centrino Napa平台，虽然它是基于桌面版本的i945GM芯片组设计，但却特别为移动电脑的使用环境作出了不少改良，例如首次在Display Power Saving 2.0技术中Intel Automatic Display Brightness功能可以自动因应画面的色调光暗，调节显示器的亮度以减少功耗。Intel Dual-Frequency Graphics Technology让2D模式下，其Intel GMA950图形核心只会以200MHz运行，但当进入3D模式就会提升至250M，减少不必要的电源消耗，低电压的667 MHz Front Size Bus及更有效率的系统内存电源管理技术，让i945G/PM的平均功耗低至0.5W，有效延长电池使用时间。

　　除了在省电技术有所进步外，对比上代Sonoma的i915GM，i945GM也在显示性能上也有所提高，例如3D技术中加入Intermediate Z，在3D生成前先计算好被前景盖著的部份，并略过不必要的运算以提升执行效率，而在2D方面则加入了Mpeg 2 Hardware VLD/iDT硬件解压、Adaptive De-Interlacing影像过滤、Full D-Connector TV Output支持等等。此外，Napn平台除了在处理器和芯片组上有所更新外，其实连无线网络模组也作出了改良，全新的Intel PRO/Wireless 3945ABG由Mini-PCI接口改为PCI-Express接口，而且体积进一步微型化，让移动电脑的体积有进一步缩减的空间。

　　在2006年第2季Intel将会推出三款支持Yonah处理器的芯片组，包括只支持Single Channel的i945GMS、只支持1 DIMM per Channel的i945GMZ、及只支持533MHz FSB及1 DIMM per Channel的i940GML，其价格对比i945GM/PM将会便宜很多，主要是针对平价移动电脑市场。

【图】进军Mini-Platform平台

　　以往Intel并没有很注重Media Centre、TopBox等市场，但06年Q1开始Intel将会进军Mini Platform市场，这是针对Media Centre、ToxBox等产品而生的，虽然他说是属于Desktop Platfrom的其中一员，但处理器却是借用了移动处理器的Yonah双核心，全因Yonah 拥有高性能低功耗耗的特性，十分适合使用在体积较细、散热较差的系统中。而芯片组方面将会是采用Intel 945GM及性能更强的945GT，两者功能大致相同而分别只在于i945GT的内置GMA950内置显示核心频率由250MHz提升至400MHz。

Yonah处理器名命法则/家族成员介绍

　　新一代Pentium M Yonah核心处理器将会改用全新的命名法则，取代旧有的3位数字的型号命名法。新的型号将会由1个英文数字和4个数字组成，开首的英文字是代表处理器功耗的组别，并分为E/T/L/U系列，E代表核心最高功耗高于50W，相信会是用于Mini-PC中的Yonah处理器，T则为主流级流动处理器，主要针对Desktop Replace或DeskNote等，最高功耗由25W至49W，L则代表低功耗，主要用在Labtop或Tablet PC上，最高功耗由15W至25W，而U则代表超级低功耗版本，可能会在Embedded市场或及一些特定使用上，功耗将不高于14W。

【图】Yonah采用全新的命名法则

　　英文字后的4位数字是性能和功能的分辨，第一位数字代表产品家族，1代表Single Core，而2则为Dual Core，而放弃早前在名字中加入DC及SC字样的做法。其后三个位则为产品规格代号。不过低功耗的单核心Yonah则不会用英文的功耗代号，但却改用四位数字的命名法，笔者认为Intel令新一代型号上太繁复了。举个例子，Pentium M T2500 1.86GHz和L2500 1.66GHz其频率完全不同，因此玩家在型号上根本不能分别性能等级，U2500更只有1.06GHz，相信不少玩家都会感到混淆。

【图】Yonah移动处理器规格表

　　现在Intel已于2006年1月5日正式发了新一代Pentium M处理器核心Yonah，包括下列所见的双核心版本T系列及低功耗L系版本，而最高级别的T2700、L2500、Ultra Low Voltage型号则要留在Q2中旬才会发布，每一千颗售价如下：

　　Yonah-Dual/Intel Core Duo (TDP 25-49W) 处理器规格及价格：

　　- T2600 : 2.16GHz/FSB667/L2 2MB/31W：06/Q1：$640
　　- T2500 : 2.00GHz/FSB667/L2 2MB/31W：06/Q1：$420
　　- T2400 : 1.83GHz/FSB667/L2 2MB/31W：06/Q1：$295
　　- T2300 : 1.66GHz/FSB667/L2 2MB/31W：06/Q1：$240

　　LV Yonah-Dual/Intel Core Duo (TDP 15-24W) 处理器规格及价格：

　　- L2500 : 1.66GHz/FSB667/共有型L2 2MB/15W ：06/Q1：$315
　　- L2300 : 1.50GHz/FSB667/共有型L2 2MB/15W ：06/Q1：$284

　　除此之外，Yonah还会推出单核心版本，但则会在Q2后旬才会发布，相信是因为Intel尚存有一定的Dothan的库存的关系。现在笔者手上的单核心Yonah工程样本，其Die Size和双核心版完全相同，相信是其中一颗核心有瑕疪而被敝屏变成单核心，但由于Cahce并不是内置于核心之中，因此就算其中一个核心被屏敝了，但处理器还是拥有2MB L2 Cache，但未知正式版本还会否和笔者手上的样本相同呢。

【图】Yonah核心的Celeron M处理器

　　在Intel Yonah的白皮书中也透露了有关Yonah核心的Celeron M处理器细节，它将不会采用全新的命名法，而保留使用旧有的3位数字型号，Dothan核心Celeron M型号为3xx新版本Yonah核心Celeron则会跳升至4xx，虽然同样保持为1MB L2 Cache，但外频却由400MHz FSB提升至533MHz，因此性能也会有所提升，暂时Intel尚未公布频率资料及推出的时间表。

Smart Cache技术解析

　　虽然AMD和Intel都在2005年各自推出了双核心设计的处理器，但Intel的设计却明显地比AMD落后，主要原因是AMD早已预计处理器未来大方向必然是趋向多核心设计，因此AMD在设计K8核心初期已在设计中加入System Request Interface & Crossbar Switch，让双核心可以在处理器内部进行资料交换，例如CPU 1需要读取CPU 2 L2 Cache的资料，就只需要向System Request Interface提交请求并透过Crossbar Switch来读取资料，透过优秀的Hyper-Transport双向的传输设计，加上内置内存控制器，无需要透过北桥来读取内存数据从而减少了延迟，令K8早已在双核心大战中占得先机。

【图】Smart Cache智能缓存技术

　　Intel双核心设计明显落后的主要原因是:Intel早年还是确信频率将会因制程进步而保持高增长，在Prescott核心之后还会出现更高频率的Tejas核心，可高达5GHz的主频如果能解决功耗和热量的问题，再配合Hyper-Threading多线程技术，理论上在短时间内并无推出双核心产品的需要，因此在产品的设计规划上并没有为双核心留下伏笔，但结果好梦成空，Prescott核心在频率上一直无法超越4GHz主频，Tejas核心更因无法解决功耗和热量问题而胎死腹中，结果Intel重新面对现实，重新在多核心道路上出发，但却比AMD迟了差不多一年才起步。

　　由于Intel不希望在双核心产品推出时间上比AMD落后，临急赶工的Intel第一代双核心处理器在设计上可以说粗制滥造，只是单纯地把两颗核心封装在一起然后分享同一个FSB频宽，当其中一颗核心使用FSB时，另一颗便需要等待另一颗的完成才能使用FSB，加上Intel FSB设计是单向存取，还需要透过北桥来读取系统内存资料，都严重影响了Intel的FSB工作量，两颗核心完全没有交流，如果CPU 1的L2 Cache需要读取CPU 2的L2 Cache，更是需要经过FSB及北桥才能达至，因而出现严重的延迟。

【图】Shared Bus Router分配总线路由技术

　　Pentium M Yonah双核心处理器，在内部架构上作出了大幅改良，全新的Smart Cache架构有效加强双核心的效率，传统的双核心设计每个独立的核心都有自己的L2 Cache，但Yonah双核心的Smart Cache架构则是透过核心内部的Shared Bus Router共用相同的L2 Cache，因此当CPU 2运算完毕后把结果存在L2 Cache时，CPU 1便可透过Shared Bus Router读取CPU 2放在共用L2 Cache上资料，大幅减低读取上的延迟并减少使用FSB频宽，更加入L2 & DCU Data Pre-fetchers及Deeper Write output缓冲内存，增加了Cache的命中率。就算是现在K8的双核心L2 Cache架构，也是比不上Smart Cache设计，因为共用L2 Cache能进一步减少Cache Misses(缓存读取失败)的情况，当CPU 1在读取自己的L2 Cache，发现没有该资料才会要求读取CPU 2的L2 Cache资料，情况等同于CPU 1的L3 Cache，而共用L2 Cache设计却没有以上需要。

　　Smart Cache架构还有很多不同的好处，例如当两颗核心工作量不平均时，即独立L2 Cache的双核心架构有机会出现其中一颗核心工作量过少，L2 Cache没有被有效地应用，但另一颗核心的L2 Cache却因工作量重，L2 Cache容量没法应付而需要用上系统内存，要注意的是共用L2 Cache设计并无法借用另一颗核心的L2 Cache空间，但SmartCache却没有这个问题，因为L2 Cache是灵活使用的。

　　Shared Bus Router除了更有效处理L2 Cache读取外，还会为双核心使用FSB传输时进行排程，新加入的Bandwidth Adaptation机制改善了双核心共用FSB时的效率，减少不必要的延迟，其实这个Shared Bus Router设计确实有点像K8的System Request Interface及Crossbar Switch的用途。

　　另外，SmartCache架构用在移动处理器也有很大的优势，例如系统工作量不多或是处于闲置状态，Yonah处理器可以把其中一颗核心关掉，以减少处理器的功耗，不过却可以保持2MB L2 Cache是保持工作的，而且Shared Bus Router更可以因应L2 Cache的需求量改变L2 Cache的大小，在不必要时关掉部份L2 Cache以减低功耗，但在独立L2 Cache的双核心，如果要把其中一个Cache关掉，则必需把其中一颗核心的L2 Cache资料移交出来，而且Cache也会和核心同时被关闭，而且更没法因应需求实时改变或关掉部份L2 Cache的容量以平衡功耗和性能之间的关系。

【图】Enhanced Intel Deeper Sleep节电技术

　　新一代Pentium M Yonah双核心处理器，将会被加入强化的休眠模式称为Enhanced Intel Deeper Sleep，在C-State闲置状态中新增加强版C4模式。已往Pentium M处理器可以在处理器被闲至时，由C0的Active活跃状态进入C1的HALT暂止模式减慢处理器的频率，再进一步可由C1的HALT进入STOP CLOCK令处理器完全停止工作，当处理器在一段时间在STOP CLOCK状态没有被回复过来，系统将会进入C3/C4的Deep Sleep及Deeper Sleep状态。

　　Deep Sleep及Deeper Sleep可把在停止工作的处理器电压降低，进一步减低电力消耗令电池更长寿，但却不能完全把处理器停止。因为处理器停止工作，处理器内的L1及L2还被储存着资料会因整颗处理器停掉而令资料流失，无法把系统由Deep Sleep状态下回复至Active，不过新一代Pentium M双核心处理器Yonah的Enhanced Intel Deeper Sleep支持把L1及L2的资料备份进系统内存，因此处理器可以被完全停止，需要时只要把系统内存的L1及L2资料，回移至处理器便可，Intel透露Enhanced Intel Deeper Sleep将比Deeper Sleep省电30%以上。

技嘉GA-8I945GTMF-Y-RH主板介绍

    本次测试Yonah处理器的主板样本，型号为技嘉(Gigabyte)GA8I945GTMF-Y-RH工程样本，采用上MicroATX Form Factor并主要针对Digital Media Centre玩家而设计，芯片组采用上Intel的i945GT+ICH7M，内置Intel GMA950图形核心且频率达400MHz，支持Direct X9.0及Pixel Shader 2.0，要应付一般的3D游戏并不困难，同时预留了PCI-Express图形接口让玩家升级显示卡，内存方面由于i945系列已无内置DDR内存控制器，因此玩家只能使用DDR2内存，最高支持DDR-533并拥有Dual Channel内存技术，容量方面，芯片组内存虽支持容量为4GB，但由于主机板上只建有两组DIMM接口，因此最高只支持至2GB容量。虽然ICH7M支持四个SATA II硬盘及1组IDE硬盘接口，但由于PCB空间有限，因此被略去了其中两组SATA接口。

【图】技嘉GA-8I945GTMF-Y-RH主板工程样品

【图】北桥为i945GT芯片

【图】南桥为ICH7M芯片

    针对Digital Media Centre玩家的8I945GTMF-Y-RH，在音效方面采用ICH7M支持的Intel High Definition Audio，并透过Realtek ALC880音效芯片提供32Bit 192KHz 7.1声道高品质音效。而为了方便DV玩家，8I945GTMF-Y-RH还建有IT的IEEE 1394A Firewire接口，把影片连接传送至电脑作后期工作。网络功能方面，则采用上Intel PRO/Lan PC82573L Gigabit Ethernet芯片，提供10/100/1000MBps网络功能。

    为了响应欧盟RoHS规范，Gigabyte GA 8I945GTMF-Y-RH从原材料、零组件、产品制造、彩盒包装等等每一个环节，投入有害物质的检验与测试，为环境保护尽一份力。PCB上印有垃圾桶并打上交叉图案，代表产品已不含铅、汞、镉、六价铬、聚溴二苯醚、聚溴联苯等，为了下一代的环境作出努力。

【图】Yonah mPGA Socket478接口

    图上为Yonah mPGA Socket 478的真身，并不是采用拉扞而是透过一字镙丝批把处理器上锁，另外散热器的扣具虽和旧式的Intel Pentium 4 Socket 478类似，但由于Yonah mPGA Socket 478并没有HSF保护壳，因此散热器也不能共用。而是次测试用上Gigabyte附上的专用Heatsink散热器，它是铝质细小的散热底座配上2500转风扇，已足够应付Yonah 2.16GHz双核心工作发出的热量。

【图】技嘉主板提供散热器

【图】Type K Thermal Meter及CLAMP Meter测试

　　测试环境为24°C，并使用原厂散热器。

游戏及3D性能对比测试

　　测试平台：

　　此次测试找来Pentium XE 840 3.2GHz来对决Pentium M T2600 2.16GHz，虽然前者的频率比T2600高出1GHz以上，但Yonah较短的Pipeline Stage及经改良的SmartCache双核心架构，性能会否超频频率较高的Pentium XE呢!?此外，3D性能上Intel一直都被AMD K8压过，究竟Yonah又能否为Intel争一口气呢？为了验证这点，同时也找来频率相近的Athlon 64 X2 4400+ (2.2GHz/1G HTT/1MB L2 Cache x 2)作对比测试。

【图】CPU及3D性能测试

　　从测试结果显示，虽然Pentium M T1600 Yonah处理器频率落后Pentium XE 840，但由于拥有较短的Pipeline Stage及优秀的Smart Cache架构，因此性能并不比3.2GHz Pentium XE 840差，相反部分测试更超越Pentium XE 840。此外，Intel一直被指3D性能差劲，不过Yonah则大幅改善了Floating Point运算，令测试出来的结果大幅抛离Pentium XE840并完全贴近甚至超越Athlon 64x2 4400+，实在是喜出望外。

　　测试评论及结语：

【图】Intel Conroe核心技术解析

　　其实Yonah不单为Intel继续加强移动平台的领导地位，而且还预览了Intel桌面处理器的未来方展方向，虽然2006年Q1 Intel也会推出65纳米桌面处理器，包括Presler双核心及Cedra Mill Pentium 4处理器，但它们很可能较为短命，因为Intel将会在2006年下半年作出处理器架构改革，放弃以Pipeline Stage高频率为主NetBurst架构，采用较接近Pentuum M Banias的低功耗高效率设计，但却会保留高速FSB Bus、EM64T等功能，就是2006年下半年度Intel重头戏Conroe核心，它只有14 Pipeline Stage、双核心能共用L2 Cache以减少使用FSB作交换，直接的L1与L1资料交换，更加强了Pre-fetch及Memory Disambiguation能力，这才是Intel真正的双核心。简单点说INTEL下一代处理器即便是在Yonah核心上设计改良并加上现在桌面处理器的功能，以现在Yonah的表现来说，未来Intel Conroe核心将非常值得玩家期待，如果能够采用集成内存控制器设计的话，将更具竞争力。

　　据最新的Intel 06年处理器产品路线图，其中提及全新架构的65纳米制程桌面处理器Conroe，由预计的2006年Q4中旬推出提前至Q3上旬，而原来会在Q2后旬推出的BroadWater芯片组(i965系列)推延致第三季初，以配合Conroe处理器，同时南桥也会进入ICH8时代。