在传统性能桌面处理器市场,Intel凭借着深厚的底蕴牢牢占据了大部分市场,不过随着Broadwell桌面平台的推迟,一直以来恒定不变的“Tick-Tock”发展模式也发生了让我们意外的变化,这其中的缘由相信和先进制程越来越难产也有一定的关系。而在另一方面,以移动平台为导向的低功耗处理器市场,Intel在这几年不予余力的投入也收获了不少经验,而如今已经到了开花结果的时日。去年9月,Intel发布了全新的“Bay Trail”系列处理器,相比此前的Atom Z2000系列处理器,性能和功耗都有明显的提升。
其中Intel对Bay Trail系列有更细的市场划分,其中Bay Trail-T(Tablet)代表了平板电脑领域;Bay Trail-M(Mobile)代表了移动笔记本平台,包括2合1产品;另外在今年前不久还推出了Bay Trail-D(Desktop),其则象征了传统的桌面平台。此前在平板、手机上表现出来的低功耗优势,本次也能拓展到一体电脑和更小的迷你PC平台上,这是Intel将低功耗优势带回桌面平台,从而弥补市场细分的一招好棋。而支撑Bay Trail-D拥有出色的表现共有五大优势,下面我们就来看看。
优势1:支持乱序执行的Silvermont架构
作为一款处理器的核心技术,全新微架构就是决定处理器的基础,而Bay Trail-D的架构代号名为“Silvermont”。而Intel官方更是声称这是自2008年以来Intel低功率处理器设计的第一次重大变化。
Silvermont微架构芯片采用了22nm三栅极(Tri-Gate我们俗称3D晶体管)工艺制造,这与Intel传统的桌面Haswell架构的制程相同,是目前Intel桌面平台最高水平。相比上一代架构,3D晶体管架构可以在减小芯片尺寸的同时在芯片中封装更多的电路。
另外Silvermont架构还有一个重要的改变,那就是Intel终于从底层架构效率偏低的顺序执行的泥沼中走出,首度引入了乱序执行指令(Out-of-Order Architecture)。如果说Intel此前采用顺序执行的主要是为了降低功耗,那么22nm工艺的进步则可以让微处理器对于功耗的忌惮有所减少。
对于乱序指令这个稍显专业的名词,其实简单来说就是直接提升处理器工作效率的一个本源。乱序执行其实可以分为三个步骤:“安排任务、执行任务、更新结果。”而底层架构相对简单的顺序执行,则需要按照安排任务的顺序,逐一的执行任务处理,指令集简单直接但却降低了处理器的效率。反观乱序指令,在执行任务时更加灵活,每一个执行单元都可以高效的处理任务。
优势二:SOC片上系统带来高集成度的封装
在Bay Trail-D上一代平台上,其采用了和传统桌面处理器芯片相同的DT Stack模式。其实就是主板芯片组和处理器芯片分为两个单独的个体,而熟悉DIY的玩家都知道南桥主控芯片部分就和背板I/O接口和磁盘之间有直接的联系,而得到数据后在传递给CPU处理器。其中桌面平台采用这种方式,是因为CPU内核中的芯片结构较为复杂,从而尽量实现最佳的性能。
Bay Trail转为SOC芯片构架
而在本次Bay Trail平台上,其实现了从DT Stack向SOC封装模式的一个转换。从前的芯片组和处理器芯片终于合二为一,当然这也与22nm 3D晶体管的架构应用有密不可分的联系,工艺上的提升可以让单位面积上芯片集成度有较大提升。合二为一的优势非常明显,由于芯片组并不能单独处理数据信息,其中所得到的数据还需要反馈到CPU上进行二次传递进行处理,而多一次传递必然会有一定的数据损失。而SoC融合成一个芯片则有效的避免了这个问题,所有数据信息都直接汇总在单一的一个处理器芯片中,从而让平台的性能也有了一定提升。
2个芯片融合1个,在大大提升了功耗控制水平和减少数据损失的基础上,最终我们看到相比Atom处理器的运算效率提升了2倍,3D图形性能的表现更是翻了3倍。
SOC的二合一特点其实还有更多的优势:Bay Trail-D SoC采用了25 x 27mm的BGA封装方式,更小的尺寸可以适应更多主板平台,其中自然就包括主流DIY领域的ITX主板版型,当然对于低功耗平台我们并不需要拓展插槽接口,那么更小的迷你PC也就成为可能;SoC系统带来的高集成度,还能有效的降低平台的制造供货成本,当然我们消费者拿到手里的自然也会更实惠;
另外由于SOC这种模式是很多智能移动终端的处理器同样采用的,所以我们看到本次的Bay Trail-D除了支持Windows 8系统以外,还支持Android系统,在系统和软件有了更多选择。
优势三:四核四线程的性能 核显潜力大
身为低功耗微处理器这个属性,相信很多第一次接触Bay Trail-D的朋友们都会认为该处理器的性能不值一提,低功耗从移动向桌面平台的这种逆移植其实是对性能自信的一种结果。首先我们先来看看Intel官方对于低功耗BGA封装形式处理器的路线图:
Intel低功耗BGA封装处理器型号
本次代号Bay Trail-D的低功耗处理器在命名上就非常“大胆”,Intel正式将传统的奔腾、赛扬命名放在了采用BGA封装的低功耗平台上,我们都知道Haswell架构上就拥有奔腾、赛扬作为入门产品坐镇,当然这不能简单的认为SOC架构的Bay Trail-D性能可以匹敌传统入门型号,毕竟在市场定位上两者就有本质的区别,而Bay Trail-D处理器的核心规格则是优势所在,各位看看下图就能明白一二。
上面是采用BGA封装的10W超低功耗级别的处理器具体参数,我们看到除了定位较低的赛扬J1750、J1800采用了双核双线程规格,其他更高的型号都采用了四核心四线程的设计,这里主要还是Silvermont微架构带来的优势延伸:因为Silvermont在多核和系统架构上有了很大提升,最高可以扩展至多达8个内核带来极致性能,所以我们在目前公布的Bay Trail-D上面看到四核四线程的奔腾、赛扬就是情理之中,意料之外的事情。
当然从实际应用的角度上看,低功耗平台提供八核心的意义目前还并不大,但四核四线程可以是在Silvermont采用乱序执行大幅提升单核性能的基础下实现的,所以四核性能的表现也就有了成倍率的提升。
另外Bay Trail-D虽然没有主流桌面处理器的睿频技术,但却拥有一个类似于睿频的新技术Intelligent Burst Technology(突发技术),可以和低功耗C状态以及Intel 3D晶体管进行动态联系,从而实现性能和节能电源管理,功耗和性能两者兼得的利器。
Bay Trail-D架构奔腾J2900的3DMark 11测试截图
除了CPU运算性能以外,核心显卡也是低功耗平台实用价值的体现。而Bay Trail-D采用了Intel最新的HD Graphics核显芯片,相对前一代Atom处理器的,其图形性能提升了三倍。而该芯片也支持主流的DirectX 11,可以用于PC更多的娱乐应用的实现。
如果说支持DX11是一个为未来低功耗核显更多应用的前提准备,那么支持高分辨率输出的实用价值就更加明显了。Bay Trail-D支持最多支持两块高达2560 x1600分辨率的显示输出,非常适合双屏幕的高效办公。
优势四:10W功耗在桌面处理器中创新低
经过之前对Silvermont微架构的介绍,我们应该知道其采用了22nm 3D晶体管制造工艺技术,但由于其采用了乱序执行的相对复杂指令,对于处理器资源的调用也更大,加之核显性能的大幅提升,Bay Trail-D功耗控制则成为处理器实用性、可行性的一个关键问题。
SOC+22nm工艺,大大降低了处理器的功耗
不过前面我们也讲到了,由于其采用了SOC模式,芯片组和中央处理器集成在了一个芯片中,集成度有了很大提升,这不仅缩小了桌面平台搭建的最小体积,能耗控制也得到了解决。而笔者此前在测试中也对Bay Trail-D处理器的功耗进行了实际测试:
测试平台全部硬件为:基于Bay Trail-D最高型号奔腾J2900的融合平台、低压版的双通道DDR3L内存、mSATA接口的固态硬盘。测试方法是使用Aida64的系统稳定性测试程序,使系统达到满载的状态,并通过功耗仪来记录平台在待机及满载状态下的功耗实时数值。
从上图中我们可以看到,平台待机功耗为11.39W相当低的数值,要知道在将平台电源接到功耗仪上时,功耗仪上就已经有个位数的瓦数显示,另外平台除了处理器,还有内存、硬盘等其他需要供电的部件。而在平台极限满载的情况下,平台的功耗也不到20W,我们可以推断出官方给出的TDP(热设计功耗)为10W是真实可信的。
这里我们可以和传统桌面平台的功耗对比,Haswell架构的奔腾G3220的TDP为54W,那么如果用该处理器搭载平台满载运行,少说也得到60W的水平,看来Bay Trail-D在低功耗的优势还是非常明显的。
低功耗处理器优势也有很大的发挥空间:例如在学校、大型办公区域,由于使用需求的特殊性,选用Intel传统Haswell平台方案,其过高性能往往是浪费的;相比之下,Bay Trail-D的性能已经足够,而且低功耗处理器还能节省一笔不小的用电费用。
优势五:发热量低 无风扇静音平台有看点
低功耗的优势还能直接带来发热量的降低,这主要是由于Bay Trail处理器直接转型选择了SOC片上系统,将芯片组和处理器芯片合二为一,SOC由于封装集成度的优势发热量很小。传统的桌面平台,CPU部分肯定是需要一个散热风扇,而Bay Trail-D的发热量甚至只需要被动散热片就已足够,无风扇的静音平台就是Intel研发低功耗桌面平台的一个目标。
无风扇低功耗桌面平台
上图就是一款板载Bay Trail-D处理器的整合主板,看来DIY厂商已经迫不及待的推出无风扇平台了,而相比之前Atom一些同为被动散热的平台,Bay Trail的性能则要好的多。
另外Bay Trail还支持 Intel Dynamic Platform&Thermal Framework(动态散热控制),这在此前Intel低功耗平板设备中也出现过,其可以根据平台的工作状态和平台各个部件的实时温度,调整发热量和性能输出之间的平衡。其中由于Bay Trail-D的低功耗发热量小的优势,可以扩展到更适合低功耗平台的一体机设备中,或者是一些DIY玩家的迷你主机平台上。
最后,让我们总结一下Bay Trail-D的五大优势:基于22nm 3D晶体管制造工艺的全新Silvermont架构,采用了乱序执行指令,是整个处理器的核心技术;SOC片上系统将传统的芯片组和处理器合二为一,高度集成化让低功耗桌面平台的有了更多可能性,无论是实现性能还是对应更多的平台;奔腾、赛扬命名登陆低功耗平台,四核四线程的规格堪比桌面平台,运算性能和核显进化跨越之大,让Bay Trail-D完全具备高效办公和日常休闲的实力;而低功耗和发热量低也是相辅相成的特点,这似乎也是未来无风扇静音桌面平台大潮的起点。
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