集显竟也如此疯狂 解析SNB平台5大巨变

Sandy Bridge真正的融合之道

    随着一年一度的CES电子大展在著名赌城拉斯维加斯拉开大幕，这台举世瞩目的重头戏中，唱绝对主角的英特尔“钟摆”模式自然成为新年伊始大家最为关注的技术焦点，而此前被各个媒体炒得沸沸扬扬的Sandy Bridge终于揭开了它的面纱。全新推出的Sandy Bridge微框架处在英特尔所奉行TOCK模式上。

·Sandy Bridge真正的融合之道

    提到Sandy Bridge新平台对于有过关注的朋友已经不再是新闻了，去年在旧金山的秋季IDF上，英特尔全球副总裁兼架构事业部总经理Dadi Perlmutter就已经透露了关于Sandy Bridge的消息，提供了关于Sandy Bridge架构处理器的大量技术细节，相比上代的Westmere架构，制程工艺方面并没有本质的变化，依然为32nm，而这次框架更新中的技术看点和革新意义是在于完美的将CPU和GUP真正融合在了一起。

英特尔“Tick-Tock”钟摆战略模式

Sandy Bridge微框架

    2010年初发布的32nm酷睿系列处理器上已经自带了图形核芯，但双内核封装的处理器是由32nm的CPU和45nm的GPU所组成的，图形核芯方面仍然采用了较落后的45nm，而Sandy Bridge全新设计采用与CPU核芯同为32nm工艺制造的GPU。从这一代开始集显的性能实现跳跃性发展，GPU和CPU融为一体将成为新一代CPU的标准组成部分，所以这样的CPU也被称为“核芯显卡”。最为关键的是融合后的处理器能够降低的生产成本，使主板设计更为简单。

上图为实拍酷睿i5 2540M移动处理器(本次测试平台采用神舟工程样机)

    第二代英特尔酷睿处理器不仅仅是两个核芯的简单融合，更重要的是性能方面的突破，尤其是集显的性能。如果说之前几代英特尔集成显卡令大家不屑一顾的话，那么此次融合将会彻底颠覆这样的惯有看法。Sandy Bridge的处理器性能相比现在提升了10-30％，而进化到第六代的GPU图形性能则有质的飞跃，基本和中低端独立显卡持平，显示性能的大幅提升可能会令那些主打性价比的笔记本产品有了重新选择的机会。

Sandy Bridge框架革新已经完成

    那么新框架会有带来哪些优势？AVX指令集又是何方神圣？融合后的集显性能会有多大的提升？3D方面有哪些进步的地方？所支持的睿频2.0加速技术和同步超线程技术与上一代又能提升多大的性能？对今后选购笔记本有哪些实际的意义？这些问题都是大家迫不及待想要知道的，相信看过下面的一系列技术解析文章后，网友们对Sandy Bridge主要技术亮点将会有进一步了解。

新架构开启整合新纪元

·新架构开启整合新纪元

    Sandy Bridge平台是将GPU完美封装于同一内核中，而并非像上一代处理器的双内核封装，同时新一代“核心显卡”的性能与以往的英特尔集成显卡相比也得到大幅度的提升。总体来看，集成显卡的真正融合对于桌面平台来说意义其实并不是很大，而对于移动平台而言，GPU的整合所带来的影响将会是非同凡响的。

    就选择笔记本而言，对于那些并不热衷于玩大型3D游戏， 而平时只是将时间花在浏览网页、发微博、看网络视频的朋友来说，那么Sandy Bridge绝对是最佳的选择，它将很好的保证这部分用户使用电脑的流畅性，同时还可以兼顾到性能和更低预算的选择。

新框架下的处理器家族

Sandy Bridge处理器芯片

    从上面的两颗核芯框架中可以很直观的看到，融合后的Sandy Bridge和前一代Westmere的区别，如果说Westmere像是房屋建筑中的两居室，那全新的Sandy Bridge则是将承重墙拆除后的大开间，虽然内部结构并没有想象的那样简单，但这样通俗的讲可能更容易让大家来理解。

集显的代表之作：苹果MacBook Air

    在刚刚过去的一年中，以轻薄为主打的移动产品似乎成为消费者最为钟爱的选择，更多的移动设备已经开始走向了轻薄化，而Sandy Bridge整合后的处理器将会给便携性更高的产品带来发展空间，可以预测，随着Sandy Bridge在2011年的普及之路不断延伸，市面上将会出现更多轻薄的移动终端设备，能否出现和苹果MacBook Air一样的轻薄笔记本也只是时间的问题。

技术解析-AVX指令集的引入

·AVX指令集的引入

    Sandy Bridge最大的看点当属被反复提及的AVX指令集，AVX即Advanced Vector Extensions高级矢量扩展，在我们预想中SSE4指令集后面理应会按照惯例推出SSE5，但英特尔却首次引入了新指令集AVX，这也是英特尔集成显卡家族中的第六代图形核心，AVX具体的特点是通过以下几方面展现的：

>>从128bit扩展到256bit的SIMD运算单元
>>增强的数据重排，单个操作可同时处理8个32-bit共256bit数据
>>单条指令支持3操作数和4操作数
>>支持弹性的访存地址不对齐 　　
>>AVX指令支持扩展性强的VEX编码方式

  

AVX指令集

    从上述的几方面来看AVX指令集的运算逻辑技术比较抽象，落实到用户的实际应用中，AVX主要针对密集型浮点运算，3D游戏、CAD/CAM、数字内容创建等应用是这类计算的代表。英特尔称，Sandy Bridge的AVX进行矩阵计算的时候将比SSE技术快90%，Sandy Bridge平台的SIMD演算单元从之前的128bit扩展到和256bit。同时数据传输也获得显著提升，因此从理论上来讲，AVX指令集的引入使得CPU内核浮点运算性能提升到了2倍。

AVX指令集

    众所周知，CPU依靠指令来计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。增加一个字节的前缀操作可能会出现解码难度增加，同时也提高了电量的消耗，因此，AVX指令集的矢量性必不可少，也就是VEX编码的使用会压缩前缀字节的信息，节约计算时间。

第二代酷睿处理器中的AVX和AES扩展指令

    上图为第二代酷睿i5 2540M移动处理器，通过CPUID可以看到除了AVX指令集外还有一项AES指令集，AES指令主要提升CPU对AES算法的加密解密运算能力，对于注重数据安全的企业用户来说此项指令比较实用，目前最新版本的WinZip、TureCrypt等软件都支持该指令，可大大提升加密解密速度，第二代酷睿i3处理器暂时不具备该项指令集。

技术解析-睿频2.0更加智能

·升级后的睿频2.0技术更加智能

    英特尔首次在Nehalem/Westmere微架构的Core ix系列处理器中引入了动态加速技术Turbo Boost，通过分析当前处理器的负载情况，智能地完全关闭一些用不到的核心，把能源留给正在使用的核心。这样，在不影响处理器功耗的情况下，可以把工作频率调得更高。

睿频加速1.0技术图解

第二代睿频加速技术性能提升更高

    睿频技术在2010年成为了主流技术看点之一，而新一代睿频2.0将这一得天独厚的技术延续下来，同时还加入了新的电源平衡算法，进一步降低功耗，更重要的是能够在发热和功耗允许的范围内提供更大的超频空间；与此同时，集成的图形核心也会被纳入管理范围，这就意味着图形核心的频率会独立于处理器频率，而取决于系统负载。

第二代睿频加速技术性能提升更高

    第一代睿频加速技术能让处理器“超频”多少是取决于功耗的。而睿频加速2.0允许在短时间内将活跃的计算核心加速，散热功耗超越到额定TDP之上，控制单元会跟踪散热剩余空间，在系统计算量大的时候提速超越TDP。处理器空闲的时间越多，能够超越TDP的时间就越长，但最长不超到25秒钟。在稳定性方面，控制单元不会允许处理器超过温度上限。

技术解析-WiDi2.0

·WiDi2.0高清显示技术

    还记得在去年的CES电子展上，英特尔首次发布了名为“Wireless Display”（WiDi）的无线高清技术，可以将笔记本的显示内容通过WiFi网络无线传输到更大尺寸的显示设备上，在享受大屏幕带来的绝佳视听体验的同时摆脱线束的束缚，目前新框架中已经将这项技术升级到了WiDi2.0。

无线WiDi2.0高清显示技术

    英特尔还致力于提高芯片的无线功能，包括支持Wi-Fi和蓝牙，其中无线WiDi高清显示技术尤为突出，给了使用者无限的空间，同时基于英特尔高清显卡技术的帮助，带来了无限的画面感受，解放了眼睛局限在笔记本方寸之间的束缚，也扩大了以前因为通过传输线连接电视和投影仪的有限活动半径。允许笔记本设备与其他设备之间进行无线内容共享，真正开创了娱乐商务的全新移动体验。

    目前的WiDi2.0技术已经可以完美的支持1080p全高清视频播放，而第一代的WiDi技术只能支持720p高清播放，这方面的提升将会为用户带来更加出色的视觉体验。不过，组成无线高清播放的要求依然比较严格，而且WiDi2.0是否能解决传输延迟的问题还是一个疑问。

WiDi2.0支持1080P全高清传输

    此次国际电脑展会上英特尔还将公布Intel Insider安全功能，Intel Insider是英特尔Sandy Bridge芯片架构的一部分，旨在打击盗版高清电影，为电影公司通过互联网发布更多电影保驾护航，Intel Insider将安全功能植入芯片加大了盗版难度。

技术解析-3D影院技术

·助力3D影院技术

    本次CES电子大展上3D技术无疑是另一大看点，去年的全球票房收入在3D影片的推动力下效果十分明显，票房前10名中就有6部影片以3D形式大规模上映。现在的游戏、电影甚至包括电视都开始走向了3D化，就连3D笔记本也将会在本次CES电子大展上首次与大家见面。

    “英特尔引触3D影院技术”将帮助用户在家就可以独享3D视觉盛宴，Sandy Bridge处理器搭载的核芯显卡拥有卓越的高清回放能力，无论时下流行的H.264、VC-1编码1080p，还是未来的主流蓝光3D电影，一概通吃，从此远离排队看大片的烦恼。

蓝光3D显示

    第二代智能处理器还设计了一个专门的硬件加速解码引擎，专门负责视频解码、编码工作。新的硬件加速解码引擎中，整个视频管线都通过固定功能单元进行解码，Sandy Bridge处理器在播放视频的时候功耗可降低一半，对于经常旅行出差的商务人士来说，可以有效的提高笔记本的续航能力。

Sandy Bridge的3D显示能力展示

    SandyBridge集显在画质渲染方面完全没有输给主流的独立显卡，真正融合之后的显示性能不容小视，目前部分主流的独立显卡都无力支撑3D蓝光电影的播放，而英特尔Sandy Bridge处理器的“核芯显卡”则可以轻松的做到了这一点，其中“英特尔引触3D技术”（InTru 3D）功不可没。2011年新款笔记本电脑产品中HDMI输出接口将采用最新1.4a版标准规范，应对3D立体技术游刃有余；Sandy Bridge处理器的“核芯显卡”可以实现双码流H.264、VC-1、MPEG-2编码格式视频的完整硬件解码，这也是获得3D立体效果的必要前提。

    除了能够播放3D蓝光电影以外，用户更需要高质量的视觉品质和色彩保真度，这个时候就需要Clear Video HD技术出马了。它能够在保证高清视频播放流畅性的基础上，消除影像中的锯齿和视频残影，让画质更清晰、更细腻，使画质得到进一步提升，从而改善用户的视觉体验。不仅如此，用户在使用如数字摄像机等导出视频时，它同样也能发挥功效，通过动态侦测和图像增强等技术让捕捉的视频更加清晰、色彩更为饱满。

技术解析-命名规则稍作改动

·酷睿命名不变 处理器型号稍作改动

    英特尔新一代Sandy Bridge处理器仍然以Core iX的形式来进行命名，只不过命名型号位数涨到了四位，针对移动平台，M系列首先则推出Core i7和Core i5两系列，型号分别为Core i7-2920XM、Core i7-2820QM、Core i7-2720QM、Core i7-2620M、Core i5-2540M和Core i5-2520M，前三款处理器均为为4核心4线程，而后三款为2核心4线程，至尊版的最高核心频率为2.5GHz，支持TurboBoost可提升至3.5GHz。

移动版Sandy Bridge酷睿处理器产品线

    第二代英特尔智能酷睿处理器的命名方面略有一些变化，而其具体的产品名称将继续沿用酷睿这一命名方式，只是在数字编号部分升级成为了4位。三条产品线分别为高端酷睿i7，中端酷睿i5和低端酷睿i3。而未来还将会推出基于相同架构的更为入门级产品奔腾和赛扬处理器。

Sandy Bridge新酷睿家族型号

－ XM：四核心至尊版，不锁倍频
－ QM：四核心标准版
－ M：双核心标准版
－ B：赛扬处理器

    其中第一位均为“2”，代表第二代Core ix系列，移动平台的最后一位为M，这也是有别于桌面平台的标识，在M字母前面的往往还有一个代表不同含义的字母，可以看到除了主流的XM、QM和M以外，还加入了入门级的赛扬核芯，随着后续新增的产品不断丰富，针对用户不同需求的处理器将会悉数登场，另外它们还将全部整合图形核心，而且SandyBrige的显示核心的频率也会拥有动态加速的功能，能够根据负载来自动调节频率的高低。

技术解析-环形总线

·环形总线

    SandyBrige采用了环形总线（Ring Bus），这条环形总线由四条独立的环组成，分别是数据环(DT)、请求环(QT)、响应环(RSP)、侦听环(SNP)。每条环的每个站台在每个时钟周期内都能接受32字节数据，而且环的访问总会自动选择最短的路径，以缩短延迟。

第二代智能酷睿处理器核心架构

    这样，SNB每个核心的三级缓存带宽都是96GB/s，堪比高端Westmere，而四核心系统更是能达到384GB/s，因为每个核心都在环上有一个接入点。

第二代智能酷睿处理器核心架构

    三级缓存的延迟也从大约36个周期减少到26-31个周期。此前预览的时候我们就已经感觉到了这一点，现在终于有了确切的数字。三级缓存现在被划分成多个区块，分别对应一个CPU核心，都在环形总线上有自己的接入点和完整缓存管线。每个核心都可以访问全部三级缓存，只是延迟不同。

技术解析-32nm制程工艺

 ·32nm制程工艺

　　Sandy Bridge在架构上有了不小的变化，而32nm的制程工艺依然沿用，了解芯片行业的人知道，要想提高CPU的性能一方面是提高他的主频，一方面是更改他的架构，再有一方面就是提高他的制作工艺了。制造工艺的改进理论上可以带来功耗的降低，使得产品的默认时钟频率可以更高，直接提升性能。

32nm晶圆展示（点击放大）

● 英特尔 32nm 制造工艺的技术优势

　　和现有的45nm工艺相比，32nm工艺在以下几个方面有着显著的变化：

　　>>32nm工艺使用第二代高-K金属栅级
　　     0.9nm等价氧化物厚度高-K（45nm技术是1nm）
　　     金属栅级工艺流程更新
　　     30nm栅极长度
　　     第四代应变硅
　　>>有史以来最紧密的栅极间距
　　     第一代32nm技术将使112.5nm栅极间距
　　>>有史以来最高的驱动电流
　　>>晶体管性能提升22%
　　>>同比封装尺寸将是45nm工艺产品的70%

32nm的栅极间距更密但漏电率仍然得到改善

    英特尔在2011年CES电子大展上将会发布29款全新处理器，其中有15款处理器是用于笔记本电脑，这次推出的芯片主要是高性能的i5和i7芯片，其中包括10款新的i7移动处理器。在最高端产品中，有i7-2920XM终极版笔记本电脑处理器，这颗处理器有四个内核，每个内核的基本时钟速度是2.5GHz，虽然与上一代产品同为32nm制程工艺，但性能会有不小的提升。

技术解析-超线程技术

·超线程技术

    第二代智能酷睿处理器中超线程技术也成为了不可不提的智能应用。其中从前面的产品分布表格中我们便可以看出，核心数量，睿频加速技术2.0和超线程已经成为了划分产品定位的标准。我们知道，Nehalem架构重新启用了曾经在NetBurst上应用过的超线程技术，不过已经更名为同步多线程技术（Simultaneous Multi-Threading，SMT）。NetBurst架构上的超线程技术局限于FSB和内存传输数据带宽，实际带来的性能提升可能并不明显，因此后来的酷睿2处理器直接抛弃了超线程技术。

    SandyBrige架构将QPI和集成内存控制器引入后直接带来惊人的带宽，重新启动同步多线程技术毫无疑问不用再担心传输带宽所产生的瓶颈。

Nehalem架构多线程技术演示

    第二代智能酷睿处理器所采用的同步多线程技术基于2路设计，即每颗核心可以同时执行2个线程。在多任务情况下可以有效提升性能，采用这种模拟的逻辑运算核心绝对比直接增加一颗物理运算核心成本低。Intel表示SMT技术可以在能耗增加不明显的情况下提升20-30%性能。

Atom平台主打上网本

·Atom平台主打上网本

    在笔记本市场中入门级的上网本也在经历着一轮技术进步带来的洗礼，有消息称，此次CES展会中也将会发布不少的上网本新品，Sandy Bridge新平台发布的同时，英特尔在Atom处理器方面也进行了同步更新，上网本逐步迈进了多核芯时代，在保证便携性的前提下，整体性能有进一步的提升，但提升的幅度并不明显。

Atom处理器也同步升级

Atom处理器参数表

上网本在未来将是Atom平台主打市场

    双核心的N550将会基于PineTrail架构，续航时间将会有所提升。此外，最大的变革是加入了超线程技术，即每个核心可以运行两个线程。它的二级缓存是每核心512KB，最大支持2G DDR3 667MHZ内存控制器。借助英特尔凌动N550双核处理器，消费者在上网本紧凑外形不变的前提下，能够在上网冲浪时获得更快捷的响应体验。后续还将在Atom N550的基础上推出主频稍有提高的Atom N570。

    除了上网本以外，还需提到的就是英特尔一直在开发的Meego系统，在去年的IDF上，英特尔也对Meego系统未来的发展计划进行了推广，英特尔公司高级副总裁兼软件与服务事业部总经理詹睿妮，在会上透露了MeeGo的最新进展，基于MeeGo的智能电视、上网本和笔记本电脑以及家庭电话、汽车电子等产品即将上市。

Meego系统

    MeeGo是一款基于Linux的操作系统，于2010年2月份全球移动大会上亮相，是英特尔Moblin和诺基亚Maemo结合后的产物。前有数家小公司在开发MeeGo平板电脑，相比此前，如今的MeeGo已经处于产品成熟期，而随着大面积产品的推出与上市，势必会对市场上的相应产品领域带来重大影响。

搭载新平台神舟笔记本首发测试

·搭载新平台神舟笔记本首发测试

    上述所讲的一些新平台技术要点可能略显无味，大家更愿意看到处理器在笔记本产品中所发挥的效果。所以下面文章我们还加入了全新平台下的神舟笔记本工程样机测试，通过实际测试和Benchmark跑分来体验处理器带来突出的显示性能，抢先拿到的这款神舟笔记本为工程样机，整机外观中规中矩，在笔记本底部并没有标注产品的具体型号，这款机型是否会成为神舟的量产机型目前还不清楚，不过这并不影响对核心处理器的测试结果。

神舟笔记本工程样机

酷睿i5 2540M处理器相关参数

    通过上面的CPUID可以看到，这颗酷睿i5 2540M处理器的代号已经更新为Sandy Bridge，制程工艺依然是32nm，核心电压为0.766V，主频达到了为2.6GHz比上一代的酷睿i5-540M的主频2.53GHz略高一些，双核睿频加速后可提高到3.1GHz，核心数量为2个，支持超线程技术因此我们看到线程数为4个。

CINEBENCH测试得分 多核成绩为8742分

3DMark Vantage中GPU得分为8061分

测试对比中全新处理器集显性能突出

    按照惯例我们还进行了CINEBENCH项目测试，测试结果中酷睿i5 2540M处理器的单核成绩为4109分，多核成绩为8742分，与上一代处理器相比提升幅度不大，而新一代“核心显卡”的性能与以往的英特尔集成显卡相比却有大幅度的提高，通过3DMark Vantage测试进一步证实了这一点，其中GPU获得了8061分，性能已经超越了独立显卡ATI Mobility Radeon HD 5470，这可以说明第二代酷睿智能处理器在中低画质下能够流畅运行目前的主流游戏。

下一代处理器正在孕育中

·写到最后

     Sandy Bridge微框架的已经全面打响，接下来将看到的是成熟产品蜂拥而至的繁荣景象，在新平台的带动下势必将会引爆新一轮的价格大战，采用Sandy Bridge平台的笔记本不仅在价格方面更有优势，而且在散热、续航等方面与目前的产品也有不小的提升，这也使得各笔记本厂商之间的竞争日趋白热化。今年平板电脑依然会抢尽风头占据用户不少的关注度，但笔记本依然是用户选择的主力军，相信60%以上的网友在选择笔记本的时候已经不会纠结在是选集显还是独显的问题上，因为Sandy bridge整合后“核心显卡”已经完全具备了入门级图形处理的性能，可以满足普通用户的日常应用需求。

    反观独显两大阵营NVIDIA和AMD，相信在英特尔放出Sandy Bridge消息的那一刻起就已经都有了自家的盘算，因为今后看到的大部分笔记本中独显的位置将会被扫地出门。两大独显厂商会将旗下的产品线和战略部署进行重新调整，Sandy Bridge正式推出之后，整体的独立显卡性能档次将会再往上提升一个位置。例如，现有的中低端显卡改为入门级独显，中高端显卡改为中端，高端显卡改为中高端。总之，如果想占领市场，原则就是和Sandy Bridge集显拉开性能的差距。当然，对于喜欢玩大型3D游戏的玩家来说，高要求的图形处理及游戏能力方面集成显卡仍不具备与中高端独立显卡抗衡的能力。

展望下一代22nm处理器

    32nm的Sandy Bridge已经实现了处理器、图形核心、视频引擎的单芯片封装，其中图形核心拥有最多12个执行单元，支持DX10.1、OpenGL 2.1，性能可达当前酷睿i5/i3集显的1.5-2倍。32nm完成使命的同时也让我们开始展望下一代处理器，明年将发布22nm的Ivy Bridge平台，在Sandy Bridge基础上会将图像核心执行单元的数量翻一番，达到最多24个，显示性能自然会带来不小的提升。

英特尔未来技术流程的蓝图展望

    高瞻远瞩的英特尔已经开始孕育下一代TICK模式下22nm新工艺处理器，按照惯例新处理器将横跨服务器、桌面和移动领域，核心架构则会基本沿用即将面世的Sandy Bridge，并在细节上继续进行改进。英特尔奉行的Tick-Tock交替发展策略，Sandy Bridge是一次老工艺、新架构的Tock，而Ivy Bridge则是新工艺、老架构的Tick。

    有消息称，Ivy Bridge将会加入对DX11的支持，显存达到1GB，这一个巨大的增幅将会加剧对独立显卡市场的威胁，Ivy Bridge系列产品的游戏性能将得到进一步的提升，该处理器预计将会在2011年底投产，正式发布需要等到2012年初。