从2011年5月份宣布3D Tri-Gate晶体管架构,Intel已经发布了两代基于该架构的处理器--Ivy Bridge和Haswell,同为32nm工艺的前提下,而智能酷睿系列处理器也迎来第四代,全新的Haswell处理器和Lynx Point芯片组就这样开始呈现。
Haswell处理器作为第二代22nm 3D Tri-Gate工艺,进入到Tick/Tock模式中Tock环节,而每每这个时候我们都能看到芯片巨人的进步,例如Nehalem、Sandy Bridge等,Haswell又会在Ivy Bridge的基础上带来哪些变化?
由于移动计算的强势兴起,正如描述的那样“Transformation Begins Now”,Intel新一代Haswell将比以往的处理器肩负着更重的责任,除了常规的性能改善,Haswell特别加强了移动平台的优化,并将首次推出采用单BGA解决方案的芯片设计以应对移动计算多元化的挑战。
回归到本质上,本文将以Haswell Core i7 4770K、Core i7 4770、Core i5 4670K、Core i5 4570为基础回溯Ivy Bridge、Sandy Bridge两代产品,为你呈现全新的Haswell表现。
Haswell处理器架构解析
按照Intel的“Tick-Tock”工艺架构路线图,Haswell到了架构变革的一代,早在今年的IDF 2013大会上Intel就给我们详细介绍了Haswell引入的AVX2指令集。
AVX2指令集是在AVX指令集的基础上加入了256位矢量宽度、增强的数据排序、3/4个操作数、非对齐内存存取以及VEX编码方式,显著提升了处理器的浮点计算性能。
AVX2指令集增强了对256bit整数SIMD的支持,新增60条256bit浮点SIMD指令,在AVX的基础上进一步完善。另外在浮点运算上,新增的FMA单元支持8个单精度或4个双精度浮点数,每周期单/双精度FLOPs都要比AVX高一倍。这些改善都显著提升了处理器的浮点和整数运算性能。
我们知道大部分应用程序主要依赖于整数运算,另外在多媒体方面浮点运算需求也显著增加,AVX2一系列的指令集的优化能够直接受益这些应用,带来更强的多媒体图形处理能力以及更流畅的应用程序体验。
为了支撑CPU核心的吞吐量增长,Haswell缓存不属于CPU核心,属于整个CPU的L3缓存性能有一定的提高。在Haswell中数据访问和其他访问进行了分离,采用不同的流水线进行处理。对于不同核心共享的系统资源,如系统代理,改善了信用管理机制,使得系统代理的负载能够在不同的核心之间更好的分配。提高了系统内存写入的吞吐量,增加了内存写入队列的深度,可以更好的进行调度。
创新FIVR电压调节模块和增强的显示核心
另外作为Intel一直攻坚的地方,图形核心也在不断变化,主流桌面版处理器最高仅配备GT2显示核心,EU单元仅为GT3的一半(20个,GT3为40个),支持最新的并支持DirecrtX 11.1和OpenCL 1.2,当然通用计算也是不在话下。
不过桌面版还有一款特殊的产品Core i7 4770R,产品配备了顶级的GT3e显示核心拥有40个EU单元。而从Core i7 4770R四核心八线程配备6MB三级缓存,我们不难联想到这是一款本来应用于笔记本被迁移到桌面上的处理器。
除了处理器架构和iGPU架构的改进,Haswell另外一个重大的变化就是整合了FIVR电压调节模块,在Ivy Bridge以及Sandy Bridge处理器上,处理器的Core VR、Graphics VR、PLL VR、System Agent VR、IO VR模块都被设计在主板上,这5个模块以FIVR模块整合到CPU内部后,使得CPU内核的供电更加精准,并带来更纯净的供电电流,提升供电效率。
FIVR模块整合的另外一个好处就是简化的CPU外部供电设计,并且让Core、Graphics、System Agent、PLL、IO更加独立,实现更高效的能效控制。
受到工艺和成本的影响,原先的VR模块在开关速率上会对处理器的电流输出稳定带来一定的影响,整合到处理器内部的Power Cell开关频率相对与传统的主板集成式得到显著提升,从而让CPU获得更为纯净的供电电流,另外Power Cell还拥有更强的电流承受能力,按照Intel官方的介绍,每路Power Cell支持25A的电流,并且每个Power Cell支持16相的供电,一颗完成的芯片最高可以容纳320相供电。
高端先行Haswell首发处理器规格介绍
和Sandy Bridge和Ivy Bridge一样,Intel Haswell首发依然采用了先高端再到主流的路线,首发产品包括6款Core i7处理器和7款Core i5处理器,而随着节能低碳的绿色概念深入人心,以“T”、“S”后缀结尾的低功耗和节能版处理器明显增多,13款产品中总共达到了7款,占有一半之多。