锋芒乍现英特尔下一代处理器Core i7技术

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在去年的美国旧金山IDF2007英特尔信息技术峰会上，英特尔提出了“Tick-Tock模式”，这将成为英特尔未来几年的技术发展的风向标，按照Tick-Tock模式发展规划，英特尔在未来的若干年内将会每隔两年的奇数年份中推出更先进的处理器制造技术，而每隔两年的偶数年份中将会推出新的处理器架构。今年英特尔已经按照预期推出了45纳米处理器，纳米明年英特尔就应该推出新的处理器架构了，Core 2系列处理器已经让英特尔领先了AMD不少，不过AMD的K10架构也终于推出，在这样的情况下英特尔在旧金山市举行的“英特尔开发者论坛大会”(IDF)上对外公布下一代处理器——Core i7的发展计划。Core i7将成为英特尔首颗原生4核心甚至原生8核心处理器，并跨越45纳米与32纳米两个时代，从INTEL官方的解释来看，新一代的产品确实非常令人憧憬。

一、Core i7的今世前生

其实，Core i7系列处理器并不算是英特尔的秘密武器，它就是此前英特尔一直力推的Nehalem 处理器。由于Nehalem 处理器是基于Core 微架构作出改良，因此新一代处理器品牌仍会沿用Core 字样。但却不是市传言的 Core 3 ，主要是不少消费者误把 Core 2 误以为代表两个核心的意思，INTEL也担心Core 3 品牌会引起不必要的联想，这才有未来的“Core i7”品牌。当然，Nehalem不是Intel的第七代处理器架构，所谓的第七代处理器架构应该是从2000年的第一代180nm Pentium 4就已经开始了。也许等Intel明年发布更多后续品牌之后我们才能看出i7到底意味着什么。

据INTEL透露，Core i7将用于Intel下一代高端桌面处理器，主要是代号Bloomfield和Lynnfield的四核心系列，而之前曝光代号Havendale的双核心系列应该另有其名。型号方面，Core i7品牌不会再加入Quad、Duo等字样来区别核心数目，型号亦由现用的1个英文字母加上四个数字，简化为3位数字。据悉，INTEL第四季推出的三款高端至性能级四核心，将会被命名为Core i7 900系列，终极版本则为Core i7 900 Extreme Edition。

Intel Core i7 LOGO

Intel Core i7 Extreme LOGO

Core i7系列的LOGO设计样式和Core 2系列如出一辙，但色彩层次更丰富，呈通体蓝色或黑色，而字母数字则成了反白色。

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二、Core i7 系列处理器的技术亮点

虽然从架构上来讲仍是同属目前的Core，但Core i7仍进行了不少技术创新。未来，Core i7将会是一种注重Scalability可伸缩性的架构，一方面它可以根据需要动态地管理核心、线程，另一方面它的架构可以根据需要变得很复杂，可以满足高性能计算的要求。Core i7还增强了缓存的共享性以及能源管理特性，并再次提供了超线程技术。Core i7最令人印象深刻的就是可扩展性，这个特性由两部分组成：Intel QuickPath Architecture快速路径架构和Integrated Memory Controller集成内存控制器。

1、QuickPath总线技术

QuickPath 就是此前的CSI总线技术，它主要是用来实现芯片之间的直接互联，而不再通过FSB连接到北桥，矛头直指AMD的HT总线。无论是速度、带宽、每个针脚的带宽、功耗等一切规格都要超越HT总线。

QuickPath最大的改进是采用单条点对点模式下，QuickPath总线其数据吞吐量可以达到惊人的32GB/s(这仍是逊色于AMD的Hypertransport3—单条连接最大传输带宽可以达到45GB/s，但我们相信未来英特尔仍会对QuickPath进行进一步提速改进。)QuickPath最大的特点就是支持多条系统总线连接，并且频率不再是单一固定。根据系统各个子系统对数据吞吐量的需求，每条系统总线连接的速度也可不同，这种特性无疑要比AMD目前的Hypertransport总线更具弹性。因此，英特尔可以轻易将带宽提高到更快——英特尔使用的是4路+1QPI互连方式(4路针对处理器设计，1路针对I/O设计)，而AMD将在未来的微处理器上也只使用的4路HT3连接方式。

为了降低QuickPath总线的延迟，Intel打算在4路处理器以上的系统中使用一种叫做粘贴缓存的技术。它主要是倚赖更大容量的二级高速缓存来存储南桥和北桥的数据，使处理器不必反复通过QuickPath总线来读取南北桥信息。

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2、整合内存控制器

为了更高提升数据处理效率，英特尔还将在Core i7处理器内部集成内存控制器(IMC)。QuickPath总线和IMC结合，可以让Intel更轻松地扩展多路系统和高性能计算(HPC)应用，而Intel现有的处理器架构更关注于指令执行引擎和缓存架构，以便在单线程应用中提高性能，导致双路服务器平台性能受限，也无法在对内存带宽需求甚高的HPC中发挥作用。对于第一代采用QuickPat总线的Core i7来说，集成了3通道的DDR3内存控制器，这样在搭配DDR3 1066的情况下，每个处理器自己就能得到25.6GB/s的内存带宽，并且这个带宽数量随着处理器插座的增长而增长，对于四插座系统而言总的带宽将增长到恐怖的102.4GB/s。强大的内存性能将保证即使每个插座上边采用8核心的处理器，内存带宽也不会成为性能发挥的瓶颈。可以预见，Core i7整合内存控制器技术后，将会使AMD在这方面的优势大为减弱。AMD当初推出整合内存控制器处理器后，使该公司缩短了与英特尔的市场差距。如今英特尔也推出了此类产品，其处理器整体性能无疑将有所提高。而且由于Core i7处理器是集成DDR3内存控制器，因此比Phenom的DDR2控制器速度要快。3个DDR3信道的内存带宽显然也更大，测算带宽提高了7%。尽管四年前AMD公司就已经开始采用这种架构，但英特尔无疑在这两面取得了显著的进步。

由于Core i7处理器整合内存控制器，所以需要一个全新的输出接口。因此英特尔将在下一代处理器上改用1366-pin LGA接口来支持三通道64-bit DDR3内存的Core i7处理器。

LGA-1366 (左) vs. LGA-775 (右)

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3、多核还不够，Core i7还玩超线程?

另外，Core i7将支持类似Hyper-Threading的SMT技术，多线程运算效能比上代 Penryn微架构高出1.2x - 2x，而且Core i7在相同功耗下效能比上代Penryn提升30%，也可以说在相同效能下其功耗将下降30%。Core i7处理器的设计最高可扩展到每个芯片上8个核心，每个核心都能同时执行2个线程--不错，这就是超线程的回归。因此我们的四核Core i7处理器在Windows Vista操作系统下就以8个逻辑核心的面目出现了：

值得注意的是和之前的超线程执行一样，这不是执行资源的翻倍，只是简单的允许两条指令线程同时沿着他们的传递途径来更好的利用闲置的执行单元。8个物理核心的执行速度显然能够更快，但是8个逻辑核心(即4个物理核心)也是提高性能和功效的好办法。

Core i7还有7组新增的SSE4.2指令，主要是强化Database作业，并加速数据传输效率，DB服务器效能提升明显。同时由于Core i7采用整体设计，因此可以制作双核、四核或是八核的产品。每个核都拥有与当前Penryn架构相同的64KB一级缓存，指令与数据部分各32K。此外，每个核拥有单独的256Kb的L2缓存，所有核共享8Mb L3缓存。不过Core i7在延迟上有所改进；现在每个核心只有256K的L2高速缓存，因此只需要11个循环周期就能完成高速缓存的访问。

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4、 引入Intel的Larrabee可编程的显示计算通用架构

值得注意的是，Core i7系列的某些型号还将引入Intel的Larrabee可编程的显示计算通用架构，有望成为首款整合图形核心的处理器。

与AMD有所不同的是，Intel的设计路线并不是简单的内建GPU核心，而是打算推出一个通用化应用架构---可编程显示计算通用架构，为此Intel专门开发了一套面向可编程的显示计算通用架构芯片的全新架构——Larrabee架构。Larrabee是一种可编程的多核心架构，不同的版本会有不同数量的核心，并使用经过调整的x86指令集，性能上将会达到万亿次浮点运算级别。值得注意的是，Larrabee中的处理核心为顺序执行核心，与CPU中的乱序执行核心不同。Larrabee与AMD的Fusion、NVIDIA的GPGPU技术不同的是，后两者分别使用Stream Processing和CUDA来满足对计算的需求。而Larrabee基于传统的x86架构，它既可用在显卡上，也可用作一个特殊的x86处理器，满足一些高性能计算的需求。按照Intel的设想，可编程的显示计算通用架构芯片会在未来应用中占据越来越重要的地位并逐步取代GPU的地位，最终CPU\GPU两者合二为一成为一个全新的硬件。

未来英特尔将在Core i7系列的低端处理器中尝试引入这种架构：将处理器的一个核心换成了GPU。和Fusion处理器将图形芯片和处理器核心融合在1个内核上的做法不同，Intel是将多个核心封装到1个处理器当中，即1个处理器封装当中包括CPU、图形核心、 PCI-Express 图形接口及存储器控制器制作成一颗芯片，与处理器核心采用 MCP (Multi-Chip Package) 封装在一起，两者将采用 Quick Path Interconnect 连接。正是由于采用分装整合模式，Core i7处理器的图形版本有可能先于AMD Fusion处理器推出。 虽然采用分装融合模式对性能有一定影响，但Core i7处理器这种方案也有自己的灵活性，其中封装的图形芯片内核，可以是Intel自己设计生产，也可以由第三方图形芯片厂商提供，比如NVIDIA，但是Intel还亟待提升自己设计的图形芯片或者图形核心的3D性能。

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三、Core i7系列产品直击桌面处理器市场!

针对桌台处理器市场，未来Core i7将根据高端、中端和低端市场推出相应的，架构又会各自有所不同。

其中最高端的是四核心“Bloomfield”，LGA1366接口，集成三通道DDR3内存控制器，采用QuickPath直连总线。通过QuickPath总线与Bloomfield搭配的芯片组也有很明显的变化，其中南桥是新一代“ICH10”，北桥“Tylersburg-DT”则支持两个全速PCI-E 2.0 x16插槽，另外MCH(内存控制器)将改名为“IOH”(输入输出控制器)，毕竟内存控制器已经转移到处理器内部了。中端主流部分交给“Lynnfield”，仍是四核心，但改为LGA1160接口，DDR3内存控制器仅为双通道，PCI-E 2.0控制器从芯片组转移到处理器内部，但仅能支持一条PCI-E x16插槽。

Bloomfield其实更像是一种“过渡产品”，在2009年第1季度英特尔还将推出“Lynnfield”处理器，Lynnfield将采用1160针脚LGA接口技术标准，并在处理器内部集成了ICH10 I/O芯片和PCI Express 2.0控制器，让整个PC系统的数据传输障碍进一步减小。Lynnfield也将设计为4核心处理器，并配合HT技术实现8核心的处理器效果，同样拥有8MB容量的2级共享缓存，并支持DDR3内存，不过只支持双通道内存技术，并不支持三通道内存技术。这里要注意的是，Lynnfield处理器中集成的PCI Express 2.0控制器能够支持x16通道的显卡，这是非常不错的。

除了Bloomfield和Lynnfield处理器之外，英特尔在Core i7架构下还将推出Cleaksfield/Clarksfield处理器，这将是Core i7平台的主流处理器系列，采用989针脚rPGA接口技术标准。另外英特尔还将推出移动处理器“Auburndale”，其实Auburndale就是Cleaksfield/Clarksfield处理器的移动版本，不过Auburndale只设计为双核心，通过HT技术将拥有4核心的执行效果，并拥有4MB容量的2级共享缓存，支持双通道的DDR3内存技术。至于整合图形核心版本的 Havendale和Lynnfield一样是LGA1160接口，但只有两个核心，但将是Intel首款集成GPU核心的处理器，同时也提供PCI-E 2.0 x16通道供用户升级独立显卡，不过有消息说这款处理器将不属于有可能自立门户。

根据 Intel 桌面处理器最新规划，Intel Core i7 预定于 9 月第 2 周至 10 月第 3 周间正式发布，但由于主板厂商未必能赶及在 9 月出货 X58 主板，因此 Intel 很大可能会在 10 月才正式出货 Core i7 处理器，初上市共 3 款型号，核心频率由 2.66GHz 至 3.2GHz 不等，售价为 284 ~ 999 美元之间。

结语：目前来看，Core i7的这些新特性将会使其性能得到极大的提升，而且它的高整合性设计也将为未来处理器甚至GPU发展带来积极的影响。可以预见，Core i7将会是2008年最值得期待的处理器!