平民的爱妻号 Core i5深度剖析评测.docx
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平民的爱妻号Corei5深度剖析评测
◆英特尔重新布局CPU产品线
在去年11月,英特尔推出了全新45纳米Nehalem微架构的处理器,也就是现在的Corei7系列,进一步巩固了在高端市场的领导地位。
但是Corei7平台(X58主板+三通道DDR3)的价格同它的性能一样高高在上,对绝大多数消费者来说唯慕仰之。
目前的主流CPU市场,英特尔还是靠Core2系列和Pentium系列执掌牛耳,它们都是基于上一代Core微架构的处理器,Core微架构自三年前(2006年)登场以来战功显赫,风光无限,然而英雄总有迟暮时,这一阶梯的处理器全面过渡到更优秀的Nehalem架构是必然趋势。
在英特尔计划中,明年第一季度前Core2系列将全线退隐,原有的市场位置将逐渐被Nehalem微架构的Corei7/i5/i3取代,并且部分Pentium系列处理器也会采用Nehalem架构。
这样Core品牌就形成了一个完整的低中高产品线,Corei7以英特尔桌面旗舰处理器的身份统领高端消费市场,Corei5则是中端桌面处理器的领军人物,Corei3定位于Core家族入门处理器。
在Core品牌之后,还有经典的Pentium品牌主导普通应用,Celeron系列提供入门级的解决方案,Atom处理器则是为上网本和手持设备量身定造。
◆温故知新Nehalem微架构
模组化设计的Nehalem微架构,可灵活组合
Nehalem微架构采用可扩展的架构,主要是每个处理器单元均采用了BuildingBlock模组化设计,组件包括有:
核心数量、SMT功能、L3缓存容量、QPI连接数量、IMC数量、内存类型、内存通道数量、整合GPU、能耗和时钟频率等,这些组件均可自由组合,以满足多种性能需求,比如可以组合成双核心、四核心甚至八核心的处理器,而且组合多个QuickPathInterconnct(QPI)连接更可以满足多路服务器的需求。
正因为这样的模组化设计,英特尔可以灵活的制造出各种差异化的核心,比如支持三通道DDR3的Bloomfield(研发代号)核心、支持双通道DDR3的Lynnfield和Clarkdale核心,而且这些核心间还存在是否支持超线程、TurboBoost技术等区别,Clarkdale部分产品还会整合GPU图形单元。
严格来说,Nehalem微架构仍是基于上一代Core微架构改进而来的,但它的改进是全方位的。
我们可以把这些重要特性分为计算内核(Core)和非计算内核(Uncore)的上的特性。
Nehalem在非计算内核的设计改动令人瞩目,主要的有三级包含式Cache设计、使用QPI总线和整合内存控制器等重要改进。
计算内核的设计来源于之前的Core微架构,并对其进行了优化和加强,主要为重拾超线程技术、支持内核加速模式TurboBoost和支持SSE4.2(新增7条扩展指令)等方面。
·三级包含式Cache设计
Nehalem的三级缓存结构
Nehalem在缓存结构上作了重要改进,采用了三层缓存模式的,其中L1高速缓存置于核心之内,具备64KB大小(32KB数据和32KB指令),在核心中还具备有256KB的L2高速缓存,L1和L2缓存都是每个处理核心所独占的,各个核心之间的L2高速缓存不会共享(和Core不同)。
另外还有L3缓存,其容量高达8MB,L3缓存内的数据可以供各核心共享。
·放弃FSB使用QPI总线
在Nehalem上英特尔抛弃了FSB,改而采用了高性能高动态可升级设计的QuickPathInterconnect(QPI)总线。
QPI总线是基于封包传输,拥有高带宽、低延迟的特点的点对点互联技术,最高速度达到6.4GT/s。
每一条连接(link)是20bit位宽,其中16bit是用于数据,其它用于CRC、流量控制等,因此每条连接可以一次传输2Byte的数据。
由于QPI总线可以双向传输,那么一条QPI总线连接理论最大值就可以达到25.6GB/s的数据传送,单向则是12.8GB/s。
QPI数据包是80bit的长度,发送需要用4个周期。
显然QPI的带宽是远远高于FSB的,以目前最高规格的1600MHzFSB来计算,其带宽为12.8GB/s(64bit/8×1600),QPI的带宽轻易就达到了它的2倍。
·整合内存控制器
将内存控制器整合到CPU中是Nehalem又一创举,虽说AMD早就这么做了,但对Intel来说还是头一次。
Nehalem的IMC(IntegratedMemoryController,整合内存控制器)可以支持3通道的DDR3内存,不再支持DDR2。
3通道DDR3内存技术的出现,使得Nehalem拥有了足够大的内存带宽,这绝对有助于喂饱饥渴的处理核心,也使得SMT技术得以重归。
同时IMC能够很显著的降低内存延迟,这对整个系统性能的提升是非常有帮助的。
因为内置了DDR3内存控制器,Nehalem需要更多的针脚,Bloomfield核心的Corei7-900系列支持三通道DDR3,需要的针脚最多,这也是为什么它要用LGA1366插槽的主要原因。
而Lynnfield和Clarkdale核心只支持双通道DDR3,处理器需要的针脚也下降了,因此改用LGA1156接口。
·重拾超线程技术
Nehalem拥有比Core体系更大的内存带宽和更大的高速缓存,因此到了Nehalem,Intel重拾超线程技术:
SimulateMultiThreading(SMT,同步多线程技术),SMT是超线程技术的学术名称,Nehalem的超线程性能比起老前辈来要更为强大。
Nehalem的同步多线程是2-way的,每核心可以同时执行2个线程。
对于执行引擎来说,在多线程任务的情况下,就可以掩盖单个线程的延迟。
SMT功能的好处是只需要消耗很小的核心面积代价,就可以在多任务的情况下提供显著的性能提升,比起完全再添加一个物理核心来说要划算得多。
Nehalem的优势是有更大的缓存和更大的内存带宽,这样就更能够有效的发挥。
·内核加速模式TurboBoost
由于Nehalem的特殊设计,使得它有一个很重要的技术,也很有实用性,那就是TurboBoost技术,它能让内核运行动态加速。
可以根据需要开启、关闭以及加速单个或多个内核的运行。
如在一个四核的Nehalem处理器中,如果一个任务只需要两个内核,则可以关闭另外两个内核的运行,同时把工作的两个内核的运行主频提高,这样动态的调整可以提高系统和CPU整体的能效比率。
TurboMode安全可靠,最大限度的发挥了CPU的能力,而这一切都是自动实现的。
它的出现,是给那些希望提高处理器性能,同时又不肯(不会)自己动手超频的用户的绝佳礼物。
·SSE4.2
Intel的SSE(StreamingSIMDExtensions,流式单指令多数据扩展)技术有效增强了CPU的向量和矩阵运算能力,最初由PentiumMMX时代的SIMD技术引入,后来发展成SSE/SSE2/SSE3/SSSE3等。
成熟的Penryn中集成的SSE4.1占据了大部分的指令,共有47条,新的Nehalem中的SSE4指令集更新很少,只有7条指令,这样一共有54条指令,称为SSE4.2。
SSE4.2新增的7条指令集的用途各有不同,比如有面向CRC-32和POPCounts等特定应用的,有特别针对XML等的流式指令,新指令集可以将256条指令合并在一起执行,加速字符串和文本处理,从而让XML类工作的性能提高3倍。
◆认识新生代Nehalem微架构处理器
在今年9月之前,市面上正式发售的Nehalem微架构处理器都是Bloomfield核心的,它支持三通道DDR3、具备四核心八线程,采用LGA1366接口,在相当长一段时间内它是最顶级的Core家庭处理器,当然在明年Q2会有更高端的六核心Gulftown(同样基于Nehalem微架构)处理器出现。
也就是说Corei7-900系列都属于Bloomfield核心,包括Corei7-975/965/960/940/950/920这些,英特尔给它们定位于性能级以上的市场。
除了Bloomfield外,另外还有核心代号为Lynnfield和Clarkdale的产品,Lynnfield又划分为Corei7-800和Corei5-700系列,在9月6日就会正式发布,包括Corei7-870、Corei7-860和Corei5-750这三款,Clarkdale则会延至明年Q1上市,它会细分为Corei5-600和Corei3-500系列。
Lynnfield/Clarkdale与Bloomfield最大的区别在于只支持双通道DDR3,采用LGA1156接口,可以看作是新生代的Nehalem微架构处理器。
英特尔Core家庭处理器也从单一的Corei7发展壮大为Corei7、Corei5和Corei3三个系列,组成高中低产品线。
从普通用户来看,Core品牌处理器分为i7/i5/i3三个系列,非常简单明了,英特尔公关部经理BillCalder曾称,“在过去的一年里英特尔一直在默默地对旗下品牌结构进行探索,力求使其更加明了易懂,而当前拥有太多的平台品牌,往往使得消费者在购买过程中晕头转向”。
实际上呢,Corei7和Corei5又各有两种核心版本,用户要从硬件规格上真正区分各系列的细同可能还真会头晕。
Core系列处理器家谱
在Corei7中分为i7-900和i7-800系列,i7-900为Bloomfield核心,支持三通道内存模式,采用LGA1366接口,与外部芯片组的连接总线为QPI,除此之外,其它Core品牌处理器均采用LGA1156接口,与外部芯片组的连接总线为DMI。
i7-800系列为Lynnfield核心,只支持双通道内存模式。
Corei7都是四核心八线程的。
在Corei5中分为i5-700和i5-600系列,i5-700为Lynnfield核心,四核心,不支持HT,i5-600系列为Clarkdale核心,只有两个核心,L3Cache也只有4MB,但支持HT(超线程技术),也就是两核心四线程,Corei5都只支持双通道内存模式。
Corei7和Corei5均支持TurboBoost技术。
Corei3目前只有一个系列,即Corei3-500系列,采用Clarkdale核心,也是两核心四线程的,L3Cache为4MB,支持双通道内存模式,但它不支持TurboBoost技术。
Corei7/i5/i3间最粗略的区分方法:
8线程的均为Corei7,四线程且支持TurboBoost技术的则为Corei5,不支持TurboBoost的就是Corei3了。
Core系列处理器详细规格表
LynnfIEld和Clarkdale核心的处理器相比于Bloomfield,另外一个比较明显的不同是整合了PCIE2.0控制器,在IntelP55/P57主板上可以支持1x16和2x8的模式。
而Clarkdale处理器更有整合显示核心的版本,其中Core部分会使用32nm制程,而GFX图形单元使用45nm制程,整合有GFX单元的Clarkdale需要IntelH55/H57芯片组支持。
在Intel技术的支持上,各版本的Core处理器也有些差别,具体可参考上表。
◆三芯片演变成双芯片解决方案
新的Nehalem处理器将采用双芯片解决方案
由于在LynnfIEld和Clarkdale中整合了PCIE2.0控制单元(Bloomfield无),并且Clarkdale也会整合GFX图形单元,它们的整合度比Bloomfield更高,相当于将原来北桥(GMCH)的大部分功能转移到了CPU中,因此英特尔抛弃了过去的三芯片结构(CPU+GMCH+ICH),开始采用新的双芯片结构(CPU+PCH,PCH为PlatformControllerHub,原研发代号为IbexPeak)。
新的PCH芯片将被命名为P55/P57/H55/H57,这几款主板芯片组基本上处于主流市场位置,将取代现在的P45和G45位置,不过在最新的Roadmap中,P57消失不见了。
它们与原来配合Bloomfield核心的X58一起统称为5系列芯片组。
在P55这些PCH芯片中除了包含有原来南桥(ICH)的IO功能外,以前北桥中的Dispaly单元、ME单元(ManagementEngine,管理引擎)也集成到了PCH中,另外NVM控制单元(NVRAM,即Braidwood技术)和ClockBuffers也整合进去了,也就是说,PCH并不等于以前的南桥,它比以前南桥的功能要复杂得多。
CPU与PCH间会采用传统的DMI(Direct Media Interface)总线进行通信,在三芯片时代,南北桥间就是依靠DMI总线作数据交换的。
但是在前面我们介绍Nehalem微架构时说过,英特尔抛弃了FSB采用了新的QPI总线来进行CPU和北桥连接,那么现在的双芯片间的DMI总线会不会成为瓶颈呢?
◆CPU与PCH间的DMI总线不会成为瓶颈
DMI总线的带宽仅有2GB/s,QPI最高带宽可达到25.6GB/s,两者显然不是一个数量级的,但是不必担心它会成为瓶颈,毕竟在CPU和PCH芯片间不需要传输太多数据。
Clarkdale架构图(来自後藤弘茂)
以後藤弘茂所作的这个架构图来看(原作为Havendale,与Clarkdale一样),在CPU内部,可以分为CPU核心(绿色虚线框)和GPU核心(红色虚线框)两块,在GPU核心这一块,包含有GPU控制器、内存控制器和PCIE控制器等几部分,相当于原来意义上的北桥,CPU与GPU这两个核心间是通过QPI总线来通信的,这与Corei7+X58组合平台是类似的。
再看蓝色虚线框内的PCH芯片,主要是一些功能性的单元,比原来的南桥功能更丰富,但它与CPU间同样不需要交换太多数据,因此连接总线采用DMI已足够了。
新的Nehalem平台采用了双芯片结构,但逻辑结构上和以前三芯片是一样的,各芯片间的通信方式也没有改变。
◆P55/P57/H55/H57各PCH芯片的区别
回到P55/P57/H55/H57这几款PCH芯片上来,它们间有哪些异同呢?
P55/P57应用于没有整合图形单元的处理器,H55/H57则适用于整合有图形单元的处理器。
由于display单元是整合在PCH芯片中的,对于整合有GPU的处理器,需要一条单独的通道与PCH中的display单元连接,因此H55/H57芯片与CPU间会另外有FDI(FlexibleDisplayInterface)接口,将CPU中的图形单元处理好的图形输出到显示设备。
P55/H55与P57/H57间的区别主要是前者不支持Braidwood技术,P57/H57则是支持的。
Braidwood其实是TurboMemory(迅盘)改进版,整合的NVRAM控制器以及Braidwood模组接口,能够成为系统与存储界面的缓冲,使入门级PC拥有如同SSD般的读写及存储效果。
另外在一些Intel技术支持上也有些区别,如P57不支持MatrixStorage管理和MEIgnitionFW技术。
H57不支持RapidStorage技术,也就是说不能用多硬盘组Raid。
◆关于新平台多卡互连工作模式
华硕P7P55DDeluxe主板,三条PCIE2.0插槽
再看看多卡互连(SLI或Crossfire)的情况,这里指外接显卡之间互连,由于P55/P57是支持独立显卡的,因此多卡互连也是针对P55/P57而言的。
在Lynnfield和Clarkdale核心处理器中的PCIE2.0控制器包含有16条PCIE通道,可以支持x16或x8+x8模式,另外在PCH芯片还包含有8条PCIE通道(H55只有6条),其中有两条PCIE通道分别被WiFi(无线网卡)和GbE(千兆以太网卡)占用,可供使用的还有剩余的4-6条通道,也就是还能提供一条x4模式PCIE2.0接口,结合CPU提供的16条PCIE通道,一共有x8+x8、x16+x4、x8+x8+x4这样几种多卡互连的模式。
不是所有的P55/P57主板会配备三条PCIE2.0插槽,像技嘉的GA-P55-UD4P只有两条,均由CPU的PCIE控制器提供通道,支持x8+x8模式,而微星的P55M-GD45也是双PCIE插槽,不过是支持x16+x4模式,其通道分别由CPU和PCH提供。
目前大部分P55主板都支持SLI方式互连,这主要取决于主板厂商与NVIDIA之间的协议,也不排除会有少数P55主板是不支持SLI的。
很多品牌的P55主板已经开售,H55/H57明年第一季度上市,而P57可能会“出师未捷身先死”。
◆不一样的QPI和unCore频率
在Corei7-900系列中,QPI频率是未锁定的,理论上是4x-64x倍频可调,不过在主板中一般只提供18x/22x/24x倍频可选。
比如Corei7-920,默认QPI速度为4.8GT/s(2.4GHz),BCLK为133MHz,倍频为18x。
我们知道QPI速度的极限为8GT/s,故24x倍频时BCLK(BaseClock)最大只可提升至166MHz(8GT/s÷24÷2)的水平,在18x倍频时BCLK可以提升到222MHz,这也是目前大多数人只能将Corei7-900处理器外频超到222MHz的原因。
Corei5-750支持16x的QPI倍频
对于Lynnfield和Clarkdale核心处理器,英特尔并没有赋于它们更多的超频使命,其QPI倍频是被锁定的。
像Corei5-750,QPI默认速度为4.8GT/s(2.4GHz),此时倍频为18x,这点和同频率的Corei7-920是一样的,不过它还提供了16x的倍频可选。
更低的QPI倍频,意味着BCLK能提升到更高水平,在16x倍频时BCLK可达到更高的250MHz,这样一来,QPI对CPU频率提升的限制相对来说就小很多了。
不仅如此,在unCore频率(即UCLK,CPU-Z中标示为NB频率)上,Corei7-900系列都要求必须是内存频率的两倍以上,比如内存频率设置在2000MHz,那么UCLK频率必须在4000MHz以上,而UCLK频率的极限也就在4000MHz左右。
现在对于Lynnfield和Clarkdale这样的限制也取消了。
Corei5-750的UCLK倍频为固定16x
在新的P55这些主板BIOS中,将不会出现UCLK频率的选项,实际Lynnfield和Clarkdale处理器的UCLK的倍频被锁定在16x,随BCLK而变化,比如默认情况下UCLK频率为2133MHz(16x133.3MHz),此时内存频率可以随意冲击极限而不再受制UCLK频率的制约,当BCLK达到250MHz时,UCLK频率才会达到极限的4000MHz。
对于极限超频玩家来说,新生代处理器提供更低QPI倍频和锁定UCLK倍频无疑是非常利好的消息,这也意味着Lynnfield和Clarkdale核心处理器在超频上具有更广阔前景。
◆Corei5-750实物写真
Corei5-750是首批登场的三款新生代Nehalem微架构处理器之一,其它两款为Corei7-870和Corei7-860,正式发布时间为9月6日,Corei5-750因为更加亲民的价格而应受瞩目,因此我们这次测试的对象就锁定为Corei5-750。
这是一颗零售版Corei5-750,不过并非在国内购得
Corei5零售版采用了全新的包装,并使用了英特尔在三月底宣布的横板logo,延用多年的竖版logo渐成历史,新包装在延续过往蓝色整体风格的基础上融入了许多新鲜元素,包装一角增加金色芯片符号,右下方以黑色为主调,正面右下角处用黑纸白字清晰标注了处理器的型号以及接口类型,这些信息在以往的包装中必须要翻到盒子侧面才能找得到。
包装盒上的标签
标签上清楚注明了Corei5-750的一些关键信息,比如主频为2.66GHz,支持VT虚拟化技术,只有4线程,采用SocketLGA1156接口,L3缓存容量为8MB。
包装日期为8月3日,还热乎乎的。
Corei5-750实物及原装散热器
Corei5-750原装散热器相当纤薄,也看出英特尔对新处理器低功耗的信心,官方给出的数据称Corei5-750的TDP为95W,远低于Bloomfield核心Corei7-900系列的130W。
英特尔计划中还有一款Corei5-750s的处理器,TDP更低,只有82W。
值得注意的,新生代Nehalem微架构处理器由于采用了LGA1156接口,散热器的安装孔距也发生了变化,相邻两个孔位的距离的75mm,而LGA1366散热器的孔距为80mm,LGA775散热器的孔距为72mm。
因此在选购第三方散热器时一定要注意选择支持LGA1156孔距的散热器,目前已有很多厂商跟进推出了相应的散热器或扣具。
Corei5-750
Corei5-750正反面
外形大小上Corei5-750与Core2系列一样(37.5*37.5mm),HIS金属盖要小一些,比起Corei7-900系列(42.5*45mm)就显得要秀气很多了,这是针脚减少带来的好处。
◆华硕P7P55DDeluxe主板简介
华硕P7P55DDeluxe是首批上市的P55主板之一,目前在广州市场已经可以买到。
P7P55DDeluxe采用蓝黑配色风格,以前那种一体化热管散热模块已经没有了,可能是北桥已不存在的原因。
不过供电部分还是采用了热管散热方式,PCH芯片上覆盖的是被动散热片。
这块主板具备4条DDR3双通道内存插槽,最大支持16GB内存,另外配备有3条PCIex16插槽,2条PCIex1及PCI插槽等。
P7P55DDeluxe采用了华硕最新发布的XtremeDesign设计,加入了许多新特性的支持。
关于更具体的主板特性设计可留意我们近期专门的评测报告。
拆掉散热片,可以看到主板更真实的面貌,尤其是P55芯片。
我们熟悉的CPU加南北桥三芯片结构已经演变成了眼前这种双芯片结构。
CPU的供电采用了16+3相的方式,其中16相给Core部分供电,3相给unCore部分(IMC这些)供电。
另外还有四相供电给内存提供电流,在四条内存槽的旁边可以发现相关电路。
P55开始采用全新的SocketLGA1156插槽,金属盖和拉杆设计也与以前有所不同,更具创意,一只手就可以轻松安装或取出CPU。
华硕P7P55DDeluxe配备了三条PCIe2.0插槽,支持SLI和Crossfire,其中蓝色和白色插槽由CPU中集成的PCIe控制器提供通道,黑色插槽由P55芯片提供通道,因此可以组成x16、x8+x8、x8+x8+x4等PCIe通道方式。
P55芯片虽然功能上接近接近南桥,但从外形上更像原来的北桥,它采用了更先进的65nm制程,发
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