智從何來？“數(shù)”說SNB的技術(shù)哲學(xué)
有著“智二代”美譽的英特爾酷睿(代碼：Sandy Bridge)處理器一上市便好評不斷，賣場里每日因此人滿為患。從Nehalem到Sandy Bridge，架構(gòu)的更替帶來了太多令人匪夷所思的變化。如今互聯(lián)網(wǎng)上“視覺應(yīng)用”大行其道——在線視頻、照片分享無疑是最熱門的應(yīng)用，Sandy Bridge處理器無縫融合核芯顯卡，內(nèi)置的InTru 3D技術(shù)和高速視頻同步技術(shù)在日常均可提供前所未有的視覺體驗，究竟“智二代”為何如此給力？讓我們換個角度出發(fā)，讓一組有趣的數(shù)字來揭示真相。
32
這個數(shù)字大家一定不陌生，因為按照英特爾的Tick-Tock發(fā)展模式，每兩年就會對芯片制造工藝進行升級，曾經(jīng)輝煌的45nm技術(shù)已經(jīng)成為過去時。Sandy Bridge采用了業(yè)內(nèi)非常先進的32nm制造工藝，第二代高-k金屬柵極在晶體管中的采用，不僅大大提高了晶體管性能、降低了功耗，而且使漏電率降至新低。領(lǐng)先業(yè)界1年以上，英特爾早于2009年第四季度就采用這項新工藝進行量產(chǎn)。
在45nm晶體管中，高-k柵極的等效氧化層厚度為1.0nm。在32nm晶體管中，氧化層的厚度降低了10%，僅為0.9nm，而柵極長度則縮短為30nm，達到史上最小。這些變化對于提高芯片性能、縮小芯片尺寸至關(guān)重要，對于縮小集成電路（IC）尺寸、提高晶體管的性能至關(guān)重要。采用32nm制造工藝的芯片尺寸可比45nm產(chǎn)品降低大約70％，而在性能方面提高超過22%以上。與40年前相比， 32nm晶體管耗電量下降至之前的1/4000，單個晶體管的價格則下降至原價格的十萬分之一。
1+1
也許你要問，9.95億個晶體管，都用到哪里去了？這些晶體管開銷除了用于為處理器提升性能與增加新功能，還有一個重要用途是：無縫融合新一代HD Graphics（核芯顯卡），這就是“1+1”的含義。
眾所周知，英特爾于去年1月推出了基于32nm Westmere架構(gòu)的2010酷睿處理器家族，除了提升運算效率并降低平臺功耗，2010酷睿還在功能整合方面取得了全新突破——顯示芯片不再放置于主板北橋芯片中，而是被CPU“吞并”變成其一部分。換句話說，2010酷睿首次實現(xiàn)了將CPU與GPU兩顆芯片封裝在同一塊基板上，并以高速的QPI總線為二者牽線搭橋。但是，在Sandy Bridge架構(gòu)中，核芯顯卡不再以獨立的芯片形式呈現(xiàn)，而是完全融入這顆32nm芯片變成了處理器的一個功能模塊，從核心架構(gòu)圖來看，這個模塊占據(jù)的芯片面積幾乎達到了1/4。
按照定位的不同，核芯顯卡分為HD Graphics 3000和HD Graphics 2000兩個型號，主要區(qū)別是前者擁有12個EU（執(zhí)行單元），而后者只有6個。實測顯示，新一代核芯顯卡在3D性能上的提升極為明顯，擁有12個EU的HD Graphics 3000可全面壓制Radeon HD 4550 512MB，這說明其完全可匹敵主流級獨立顯卡。
2.0
有著兩年歷史的睿頻加速技術(shù)隨著Sandy Bridge的到來終于升級到了2.0版，這個令酷睿家族格外耀眼的神器再次迸發(fā)出新的活力，這次升級帶來了哪些亮點？
大家知道，前一代睿頻加速技術(shù)會根據(jù)處理器計算負載動態(tài)調(diào)節(jié)主頻，例如Core i7 980X處理器默認主頻3.33GHz，而經(jīng)過智能加速之后最高可達3.6GHz，主頻提高后程序響應(yīng)速度也隨之加快。作為一項限制措施，英特爾規(guī)定搭載第一代睿頻加速技術(shù)的處理器，在加速模式下TDP不得超過標稱值，因而主頻通常只能提高1~2bin，即133~266MHz，多線程模式下加速幅度則通常只有1bin。隨著并行計算正在成為未來趨勢，用戶越來越渴望他們的電腦在應(yīng)對復(fù)雜的多任務(wù)處理時，也能表現(xiàn)得更為高效。這正是睿頻加速2.0技術(shù)變革的主要方向——加速模式更具彈性。
Sandy Bridge的睿頻加速技術(shù)2.0解除了加速模式下TDP不得超過標稱值的限制，它允許處理器短時間（15~25s）地運行在超過標稱TDP的頻率，只有當溫度達到設(shè)定閾值后，頻率才會隨之降低。需要注意的是，這是一個循環(huán)的過程：CPU加速→溫度升高→主頻降低→溫度降低→再次加速。以酷睿i5-2500T為例，當睿頻加速機制介入時最多能提升高達1GHz主頻，由2.3GHz至3.3GHz，這對CPU性能的幫助是極為顯著的。
值得一提的是，睿頻加速技術(shù)2.0并非僅限于CPU核心，其核芯顯卡也能從這套全新的體制中受益，例如酷睿i7-2600K的核芯顯卡 3000顯卡默認頻率為850MHz，加速狀態(tài)下可提高至1.35GHz。此外，CPU計算核心與核芯顯卡之間會根據(jù)負載的需求實時調(diào)整睿頻加速的側(cè)重點，當系統(tǒng)要求更強大的CPU運算能力時，更多的TDP資源會幫助CPU來獲得更高頻率；而當圖形運算負載顯著增加時，TDP資源又會向核芯顯卡傾斜以幫助其提高運行頻率。
0
為什么是0？其實這是一個字母“O”，也許你猜到了，這里要向大家介紹的是Sandy Bridge的環(huán)形總線技術(shù)。
在Nehalem時代，一種高效率的數(shù)據(jù)傳輸模式被引入，它就是以點對點交換為特征的QPI總線。由于不用經(jīng)過任何中間環(huán)節(jié)，QPI總線可以為處理器提供充足的資源帶寬，這是FSB時代遠遠不可及的。隨著Sandy Bridge的到來，處理器達到了前所未有的整合度，為了更高效地進行資源調(diào)度，英特爾引入了一種在服務(wù)器領(lǐng)域被廣為采用的環(huán)形總線（Ring Bus）。
這種總線之所以得以采用，還要歸結(jié)于Sandy Bridge全新的LLC（Last Level Cache，末級緩存，即L3）緩存機制。不同于Nehalem和Westmere，Sandy Bridge的LLC是一個共享組件，處理器核心、核芯顯卡、系統(tǒng)助理（System Agent）都可以從中直接獲取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)交換發(fā)生時，環(huán)會自動從路徑最短的節(jié)點接入以降低數(shù)據(jù)延遲。Sandy Bridge為什么會這么快？這就是其中因素之一。
995,126,547
這么大一個數(shù)字乍看讓人迷糊，不知你是否猜到它代表什么？沒錯，它是Sandy Bridge 的酷睿i7處理器的晶體管數(shù)量——多達9.95億個。盡管晶體管規(guī)模如此驚人，得益于優(yōu)秀的制造工藝，處理器的整體功耗與發(fā)熱量依然在前一代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上不升反降，酷睿i7 2600K處理器頻率高達3.4GHz，而TDP只有95W，與此同時性能也得到了大幅提高。
讓我們做個有趣的類比，如果一輛汽車擁有9.95億個配件，那么即使讓全球生產(chǎn)率最高的汽車制造商來裝配，也需要114年才能完成整個工程；如果將處理器比作國家，而晶體管就是這個國家的人口 ，那么Sandy Bridge處理器憑借9.95億“人口”將成為僅次于中國和印度的全球第三人口大國。
簡言之，睿頻加速技術(shù)2.0將第二代智能酷睿處理器的智能特性提升到一個新的高度，核芯顯卡、高速視頻同步技術(shù)以及InTru 3D則“非常給力”地詮釋了Sandy Bridge的視覺表現(xiàn)力，這種“智能+視覺”概念無疑開創(chuàng)了PC應(yīng)用新境界。如此說來，Sandy Bridge是里程碑式的產(chǎn)品毫不為過，以上寥寥幾組數(shù)字也只能揭秘其眾多卓越技術(shù)的冰山一角。隨著數(shù)字時代的到來， 人們的日常工作與生活越來越需要Sandy Bridge這類智能芯片來提供強大的運算能力。智能計算，其實就在你我身邊。
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