基本介紹
基本介紹,改進,
基本介紹
基於Nehalem架構的下一代桌面處理器沿用“Core”（酷睿）名稱，命名為“Intel Core i7”系列，至尊版的名稱是“Intel Core i7 Extreme”系列。而同架構伺服器處理器將繼續延用“Xeon”名稱。至於為什麼是“i7”，而不是大多數人認為的“Core 3 ”，Intel還沒給出詳細的解釋，估計意思是Intel的第七代處理器，但2000年推出NetBrust架構的Pentium 4處理器應該是屬於第七代產品的綜合之前的資料來看，英特爾首先會發布三款Intel Core i7處理器，頻率分別為3.2GHz、2.93GHz和2.66GHz，主頻為3.2GHz的屬於Intel Core i7 Extreme，處理器售價為999美元，當然這款頂級處理器面向的是發燒級用戶。而頻率較低的2.66GHz的定價為284美元，約合1940元人民幣，面向的是普通消費者。全新一代Core i7處理器將於2008第四季度推出。
Intel於2008年11月18日發布了三款Core i7處理器，分別為Core i7 920、Core i7 940和Core i7 Extreme Edition 965。而從英特爾技術峰會2008（IDF2008）上英特爾展示的情況來看，core i7的能力在core2 extreme qx9770(3.2GHz)的三倍左右。
IDF上，intel工作人員使用一顆core i7 3.2GHz處理器演示了CineBench R10多執行緒渲染，結果很驚人。渲染開始後，四顆核心的八個執行緒同時開始工作，僅僅19秒鐘後完整的畫面就呈現在了螢幕上，得分超過45800。相比之下，core2 extreme qx9770 3.2GHz只能得到12000分左右，超頻到4.0GHz才勉強超過15000分，不到core i7的3分之一。core i7的超強實力由此可窺見一斑。
1. 基於Nehalem微架構
2. 2-8顆核心。
4. 每顆核心獨享256KB二級快取。
5. 8 MB共享三級快取。
6. SSE 4.2指令集（七條新指令）。
7. 超執行緒技術。
8. Turbo mode（自動超頻）。
9. 微架構最佳化（支持64-bit模式的宏融合，提高環形數據流監測器性能，六個數據發射連線埠等等）
10. 提升預判單元性能，增加第二組分支照準快取。
11. 第二組512路的TLB。
12. 對於非整的SSE指令提升性能。
13. 提升虛擬機性能（根據Intel官方數據顯示，Nehalem相對65nm Core 2在雙程虛擬潛伏上有60%的提升，而相對45nm Core 2產品提升了20%）
14. 新的QPI匯流排。
15. 新的能源管理單元。
16. 45nm製程，32nm製程產品隨後上線，代號Westmere。
17. 新的1366針腳接口。
Nehalem相當於65nm產品有著如下幾個最重要的新增功能。
1. SSE4.1指令集（47個新SSE指令）。
2. 深層休眠技術（C6級休眠，只在移動晶片上使用）。
3. 加強型Intel動態加速技術（只在移動晶片上使用）。
4. 快速Radix-16分頻器和Super Shuffle engine，加強FPU性能
5. 加強型虛擬技術，虛擬機之間互動性能提升25%-75%。
Nehalem的核心部分比Core微架構改進了以下部分：
Cache設計：採用三級全內含式Cache設計，L1的設計與Core微架構一樣；L2採用超低延遲的設計，每個核心各擁有256KB的L2 Cache；L3則是採用共享式設計，被片上所有核心共享使用。
快速通道互聯（QPI）：取代前端匯流排(FSB)的一種點到點連線技術，20位寬的QPI連線其頻寬可達驚人的每秒25.6GB，遠超過原來的FSB。QPI最初能夠發放異彩的是支持多個處理器的伺服器平台，QPI可以用於多處理器之間的互聯。
Nehalem的核心部分比Core微架構新增加的功能主要有以下幾方面：
New SSE4.2 Instructions （新增加SSE4.2指令）
Turbo Mode （核心加速模式）
Improved Lock Support （改進的鎖定支持）
Additional Caching Hierarchy （新的快取層次體系）
Deeper Buffers （更深的緩衝）
Improved Loop Streaming （改進的循環流）
Simultaneous Multi-Threading （同步多執行緒）
Faster Virtualization （更快的虛擬化）
Better Branch Prediction （更好的分支預測）
改進
我們知道，Core 2 Quad系列四核處理器其實是把兩個Core 2 Duo處理器封裝在一起，並非原生的四核設計，通過狹窄的前端匯流排FSB來通信，這樣的缺點是數據延遲問題比較嚴重，性能並不盡如人意。Core i7則採用了原生四核設計，採用先進的QPI（QuickPath Interconnect，下面將進行介紹）匯流排進行通訊，傳輸速度是FSB的5倍。
快取方面也採用了三級內含式Cache設計，L1的設計和Core微架構一樣；L2採用超低延遲的設計，每個核心256KB（256x4 KB）；L3採用共享式設計，被片上所有核心共享，容量為8MB。
採用全新QPI匯流排
Core i7的Nehalem架構最大的改進在前端匯流排（FSB）上，傳統的並行傳輸方式被徹底廢棄，轉而採用基於PCI Express串列點對點傳輸技術的通用系統接口（CSI），被Intel稱為QuickPath。QuickPath的傳輸速率為6.4Gbps，這樣一條32bit的QuickPath頻寬就能達到25.6GB/sec。QuickPath的傳輸速率是FSB 1333MHz的5倍，前者雖然數據位寬較窄，但傳輸頻寬仍然是後者的2.5倍。由於分別用於雙處理器和單處理平台，Gainestown有兩條QuickPath，而Bloomfield僅有一條。不難看出，在AMD推出HyperTransport高速串列匯流排，並逐漸在高性能運算領域建立優勢之後，Intel也迎頭趕上。若干年前，關於串列傳輸將一統天下的預言已經變成了現實，我們所要等待的是串列記憶體何時重返市場。
集成記憶體控制器
記憶體控制器相信大家不會感到陌生，競爭對手AMD早在K8時代CPU已經集成了記憶體控制器，能大幅提升記憶體性能，而Intel方面則表示由於時機還不合適，因此沒有在Core2中使用，現在最新的Core i7終於擁有集成記憶體控制器IMC（Integrated Memory Controller），可以支持三通道的DDR3記憶體，運行在DDR3-1333，記憶體位寬從128位提升到192位，這樣總共的峰值頻寬就可以達到32GB/s，達到了Core 2的2-4倍。處理器採用了集成記憶體控制器後，它就能直接與物理存儲器陣列相連線，從而極大程度上減少了記憶體延遲的現象。
同步多執行緒技術
原生四核Core i7有八個邏輯核心
超執行緒技術（Hyper-Threading），最早出現在130nm的Pentium 4上，超執行緒技術就是利用特殊的硬體指令，把兩個邏輯核心模擬成兩個物理晶片，讓單個處理器都能使用執行緒級並行計算，進而兼容多執行緒作業系統和軟體，減少了CPU的閒置時間，提高的CPU的運行效率。超執行緒技術使得Pentium 4單核CPU也擁有較出色的多任務性能，現在通過改進後的超執行緒技術再次回歸到Core i7處理器上，新命名為同步多執行緒技術（Simultaneous Multi-Threading，SMT）。
同步多執行緒（Simultaneous Multi-Threading，SMT）是2-way的，每核心可以同時執行2個執行緒。對於執行引擎來說，在多執行緒任務的情況下，就可以掩蓋單個執行緒的延遲。SMT功能的好處是只需要消耗很小的核心面積代價，就可以在多任務的情況下提供顯著的性能提升，比起完全再添加一個物理核心來說要划算得多。比起Pentium 4的超執行緒技術（Hyper-Threading），Core i7的優勢是有更大的快取和更大的記憶體頻寬，這樣就更能夠有效的發揮多執行緒的作用。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%。
為什麼Core 2沒有使用SMT？很顯然，它是可以做到的。SMT是在節省電力的基礎上增加了性能，而且軟體支持的基礎建設也早就有了。有2個可能的原因：一是Core 2可能沒有足夠的記憶體頻寬和CPU內部頻寬來利用SMT獲得優勢。通常，SMT能夠提升記憶體級並行（memory level parallelism，MLP），但是對於記憶體頻寬已經成為瓶頸的系統則是個麻煩。而更有可能的原因則是SMT的設計、生效等是很麻煩的，而當初設計SMT是由INTEL的Hillsboro小組主持，而並非是Haifa小組（Core 2是由這個小組負責的）。這樣Core 2不使用SMT就避免了冒險。
自動超頻，核心加速
Turbo Mode，顧名思義，就是加速模式，它是基於Nehalem架構的電源管理技術，通過分析當前CPU的負載情況，智慧型地完全關閉一些用不上的核心，把能源留給正在使用的核心，並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，智慧型調整頻率。這樣，在不影響CPU的TDP情況下，能把核心工作頻率調得更高。
舉個簡單的例子，如果遊戲只用到一個核心，Turbo Mode就會把其他三個核心自動關閉，把正在運行遊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。Core 2時代，即使是運行只支持單核的程式，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。
