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面向高端的8核心Sandy Bridge
Intel公司計劃將會推出面向服務器和高端桌面的8核心Sandy Bridge處理器。因此Sandy Bridge將擁有從雙核心到八核心的可擴展性。而Sandy Bridge的改革點之一就是以CPU的可擴展性為前提之一,並且始終貫徹模塊的整個設計過程。因此Intel能夠很快速得從2核心擴展至8核心,而通過2核心和8核心產品的設計,可以很清晰得看到Sandy Bridge的組件化設計。
高端Sandy Bridge處理器的核心布局就如下圖所示。這裡可以看到有8個處理器核心,以及20M緩存,集成有PCI Express 3.0控制器,DDR3內存接口,QuickPath Interconnect(QPI)。產品包括面向4插槽平臺的Socket R(LGA2011)版以及雙插槽的Socket B2(LGA1356)版。同時8核心版產品將會與AMD將要推出的Bulldozer架構處理器進行競爭。
Intel公司之前的Nehalem架構也推出了8核心?10核心的服務器處理器。但是Sandy Bridge8核心處理器與Nehalem系列8/10核心處理器存在很大的不同。與PC版Sandy Bridge在設計多少會存有一些差異。而這也意味著在設計上會有很多共通之處,因此設計起來也會相對容易一些。
Nehalem/Westmere系列CPU,面向PC的EX核心以及面向服務器的處理器核心在核心布局上有著較大的差異。首先就是內部的總線架構是完全不相同。物理布局也有很大差異。比如通過下面的圖片可以看到,Nehalem-EX核心的中央部分主要為總線以及路由器、集線器所佔據。
然而Sandy BridgePC版和服務器版則沒有這樣的差異。PC版CPU單純得將核心列在一起。Sandy BridgePC版處理器同樣也采用了環形總線設計,而8核心產品推測2列核心會環繞著環形總線設計,這樣就實現了簡單的布局設計。這個是其與Nehalem系列產品的主要差別,這也讓芯片設計產生了很大變化。
Nehalem-EX與Nehalem(Bloomfield)對比
核心尺寸的變化
這樣Sandy Bridge的模塊的設計,也很好得體現在了2核心產品的派生設計上。Intel公司是在四核心處理器時代設計出了Sandy Bridge,不過在推出四核心處理器的同時,雙核心處理器同樣也在銷售。而在另一方面,Nehalem雙核心派生設計則花費了一年時間,而Sandy Bridge則快速完成了雙核心產品的設計,其主要原因就是Intel公司在設計之初就在關注雙核心產品派生設計以及高度關注模塊化設計。
下面這張圖就是4核心Sandy Bridge的核心布局圖。中央是4個CPU核心,每個CPU核心均配備了2MBLL(Last Level)緩存。左面是GPU核心,右面是系列接口,下面是內存接口。這個核心尺寸約為216平方毫米。比如移動版Core i7-2820QM核心面積就與之相當。
Intel公司首先基於這個基本設計,然後取消掉中間的2個CPU核心以及LL緩存,這樣雙核心產品就成功推出。這樣LL緩存容量由8M減少一半至4M,核心面積也變成149平方毫米。差不多相當於移動版Core i7-2620M處理器的核心面積。
不過Intel的核心派生設計並不僅單純停留在2核心化上,通過這個Intel還會派生出廉價版產品。首先削減四分之一的緩存面積,這樣每個核心緩存容量減少至1.5MB。同時減少約三分之二的GPU核心處理器數量。這個已經通過上面第三張圖使用紅線已經表現出來。這樣就產生了第四張圖那樣的小GPU和緩存,至此一款小一號的核心就成功產生。
這樣的話,該核心面積大約在131平方毫米左右。就拿臺式機處理器作為對比的話,相當於Core i3-2100的核心面積。因此通過四核心產品進行3個級別的切割,核心面積就減少了60%左右。
這樣的派生設計的結果就是Sandy Bridge將可以推出更多擁有不同核心數量的處理器產品。同時可以看到4核心產品與2核心產品也存在不同。這個對於CPU來說也是首次出現。
以前面向PC的CPU產品由於只有一種核心,因此一般是將核心的部分功能屏棄掉從而推出不同的產品。比如鎖住或者作廢其中的一個處理器核心從而推出擁有不同核心數量的產品,同樣的方式也可以應用在緩存上,從而推出擁有不同緩存容量的處理器產品。當然Intel現在也在做著這種買賣。
PC CPU目前變化不多,而進行必要的物理派生設計一般認為會面臨成成本以及風險方面的問題。由於CPU核心設計極為復雜,因此花費在設計上的時間也是相當驚人的。同時除了面臨設計上的風險,還要同時面臨生產成本增加的問題。不過Sandy Bridge則徹底改變了設計思維,采用了完全的PUC組件化設計,從而進行相當的核心派生設計。據說由於Sandy Bridge采用了徹底得組件化設計,Intel將可以如同玩樂高積木那樣實現簡單的構成設計。也就是說可以在相同的架構設計情況下任意改變處理器核心數量。而Intel和AMD之前的架構均未能像Sandy Bridge這樣實現組件化。