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标题: 第五代酷睿架构有哪些变化 [打印本页]

作者: 爱国者    时间: 2015-2-3 10:14     标题: 第五代酷睿架构有哪些变化

2015年1月,CES2015展会上,英特尔公布了第五代酷睿——Broadwell架构。一年又一年,处理器总在不断的发展,Broadwell架构对比以前的历代处理器,究竟有哪些变化呢?本文将从总体的角度对此进行归纳整理。
IT行业,尤其是核心地位的电子产品领域,产品迅速更迭,技术革新速度飞快,能够在竞争中获取优势地位的公司,都需要有自己赖以生存的核心技术,但是光有技术也不行,无数技术先进的领导者被拍死在行业的沙滩上。英特尔最初从存储产业起家,在于IBM的合作中崛起,历经数十年风雨,最终发展成现在的行业巨人,除了商业领域的强大实力,在技术层面本身,最强调的就是产品革新的节奏。最近几年,英特尔X86架构处理器的发布,就是清晰地按照Tick-Tock节奏规划的结果。


节奏有多重要,在世纪之交的“GHz”频率大战之中,可见端倪。1999年至2000年之间,Intel与AMD两大芯片厂商的实力势均力敌,Intel的奔腾3与AMD的速龙都在向着1GHz的频率发起进攻,一场没有硝烟的战争就此打响。2000年3月6日,是DIY历史上的一个重要转折点,AMD抢先推出了第一款1GHz速龙处理器,著名的“G赫兹之争”在Intel的失败中落在了后面。在随后漫长的奔腾4 时代之中,从2000年2006年,英特尔连续发布数代高频奔腾4,型号更迭频繁,但始终处在被动之中,奔腾4高发热、长流水线的设计思想,同当年狂飙似的1GHZ 之争有着莫大的关系,一着不慎,步步落后,发布的产品越多,意味着当初定下的节奏有多么的错误。


Core 2 DUO


2006年,“扣肉”架构的改弦更张,为英特尔这一轮的节奏失利画上了句号。从扣肉时代起,英特尔开始稳扎稳打,一步一步革,靠着自身的技术优势,用制程和微架构的交替更迭,稳步前进,实现了巨大的成功。这种战略模式就是Tick-Tock。在Tick Tock的魔术棒指挥下,E6300/E8400/Q6700/Q9550等扣肉家族摧枯拉朽,待到2008年酷睿i系列登台之时,已然君临天下,优势无法被撼动。


从奔腾P6到Skylake Intel架构发展路线图(来源于wiki)


在酷睿i时代,英特尔并未停下前进的步伐,Tick-Tock战车依旧稳步向前。2011年的Sandybridge架构处理器,将核芯显卡的性能提升到了空前的高度,开始可以同桌面入门独显一争长短,2014年的Haswell微架构革新,在同频性能继续大幅提升,诸多专业软件效率提高的同时,内置了Iris Pro 强大核芯显卡,为入门独显的灭亡敲响了警钟。2015年14纳米的Broadwell在美国拉斯维加斯大战上正式发布,搭配Broadwell-U低电压双核心处理器的新产品大批量问世,代表着英特尔在移动领域获得了新的初步成功。


Cinebench R11.5 i7 5500U成绩


Cinebench R11.5 4500U成绩


在Cinebench R11.5中,Broadwell架构的i7 5500U的多核心成绩为2.87pts,单核心成绩为1.37pts,分别比i7 4500U提高了百分之6.7和百分之13.2,对于已经成熟的X86桌面处理器来说,这是一个非常不错的成绩,因为Broadwell本身并不是微架构全面革新的一代,而是Tick-Tock步骤中的制程更迭一代。
这些成绩来源于Broadwell架构的细节调整,相比上一代Haswell ,Broadwell架构的乱序执行度更高,优化L2的加载速度,加强了分支预测中的分支地址预测,分支预测能力加强,最终可以实现每分钟周期指令(IPC)百分之5左右的提升,而同频测试的实际结果,平均下来大概在百分之5-7左右。
作者: 爱国者    时间: 2015-2-3 10:14

14纳米功耗控制新台阶
作为更换制程的一代,Broadwell架构的功耗革新是他安身立命的根本。Intel宣称同性能可以实现大概百分之30功耗的降低,这样的效果的具体达成条件可能过于理想,但是从实际的产品反馈来看,在移动轻薄本领域,Broadwell确实对续航有着极大的帮助。



Broadwell 架构在性能增强的同时大幅削减了功耗


搭载Broadwell i7 5500U的联想Y40PCMark8 续航结果


从我们的实际测试结果可以验证Broadwell的节电效果,搭配R9-275M中端娱乐显卡的联想Y40新款游戏本,在i7 5500U第五代酷睿架构的帮助下,实现了长达6.25小时的续航时间,这个成绩即使在轻薄本领域也是非常优秀的,如果将Y40同许多“重型”平板或者二合一产品相比,他的续航时间甚至没有明显劣势。


14纳米3D晶体管工艺(图片来自www.semiaccurate.com)


14纳米3D晶体管工艺(图片来自www.semiaccurate.com)


制程换代,是半导体行业非常普遍的事情,各大晶圆工厂每年总是要忙的不可开交,即为自己现有的订单壮声势,也对潜在客户发声,争取更大的发展。但是,只有英特尔的制程换代,才是最让人瞩目的,因为同样的制程,英特尔的工艺水平,和实现的效果从来都走在时代的前列。过去一些其他领域芯片的制程换代,有些并不成功,不要说封装面积,连功耗的缩减都非常有限。这样的事情从来不会发生在英特尔身上,Brodawell作为第五代酷睿i系列处理器,采用了第二代的3D晶体管工艺,其漏电率等指标有着极大的提高,直接为新架构在功耗续航方面的优秀表现奠定了基础。
作者: 爱国者    时间: 2015-2-3 10:15

GEN8 核芯显卡再次跃进
时光飞逝,自从i3 530那一带的酷睿处理器,将集成显卡转化成了“核心显卡”,收入自己的身躯后,英特尔的核显卡之路已经走过了5年。当我们仔细审视Broadwell架构之时,发现他的核芯显卡已经发展到了“GEN 8”时代。



Broadwell核芯显卡架构图


目前我们知道的Broadwell架构核芯显卡架构变化有:(1)32位整数吞吐量翻倍(2)原生16位浮点支持(3)来自GTI的写入带宽已经在某些设备上增加了一倍(4)间英特尔®处理器和显卡之间实现实现无缝共享的数据结构(5)增加了EU(执行单元)和L3高速缓存之间的数据传输速度、带宽。 这些架构上的新变化,与扩充了的EU运算规模,共同支撑了Broadwell核芯显卡可观的性能提升幅度。


HD5500 古墓丽影9 成绩


HD4400 古墓丽影9 成绩


所以,当在《古墓丽影9》这样的主流大型3D游戏中,看到HD5500表现优异,已经可以提供较好的帧率表现之时,人们惊讶的背后是有道理可循的,是科学的,可以持续复制的进步。

总结:
第五代酷睿架构,也即Broadwell架构,在微架构本身方面有所微调,实现了同频较为客观的性能提升;在14NM的和第二代3D晶体管的帮助下,实现了大幅度的功耗节约;在规模扩充的同时,提升了核心显卡的执行单元利用率,获得了可喜的游戏进步。 第五代酷睿架构处理器产品,目前只是刚刚发布了低电压的一部分型号,更多的进步,更强的性能,等待着我们去期待、去发掘。




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