Mixing
Sandy Bridge微架構
 Sandy Bridge微架構的Intel Core i7 2600K俯視照 | |
| 產品化 | 從 2011年 至 現今 |
|---|---|
| 設計團隊 | Intel |
| 生产商 |
|
| 指令集架構 | MMX、SSE、SSE2、SSE3、 SSSE3、SSE4.1、SSE4.2、x86、 x86-64、EM64T、EIST、 XD-bit、AES-NI、AVX、Intel-VT |
| 制作工艺/製程 | 32nm |
| 核心数量 | 1 個[1]至 8 個 |
| 一級快取 | 64KB（每核心） |
| 二級快取 | 256KB（每核心） |
| 三級快取 | 1MB～20MB（各核心共享） |
CPU主频范围 | 至 3.6 GHz |
QPI速率 | 4.8 GT/s 至 8.0 GT/s |
DMI速率 | 2.5 GT/s 至 5.0 GT/s |
| CPU插座 |
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| 封裝 |
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| 應用平台 | 伺服器、工作站、桌上型電腦、筆記型電腦、超級計算機 |
| 核心代號 |
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| 使用的處理器型號 |
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| 上代產品 | Westmere |
| 繼任產品 | Ivy Bridge |
Sandy Bridge，或简称SNB（英特尔官方简称）或SB（中国大陆的网友或玩家一般使用的简称），是Intel研發的中央處理器微架構之代號，2005年開始研發，是為Intel Nehalem微架構的繼任者。2009年Intel公開展示使用Sandy Bridge微架構的處理器樣品，2011年1月正式發布，仍然使用Intel Core系列處理器作為首發產品。[2][3]Sandy Bridge微架構的處理器均使用32納米平面雙柵極電晶體的製程。[4]依照Intel的『Tick-Tock』策略，繼任的Intel Ivy Bridge微架構是Intel Sandy Bridge微架構的製程改進版。Intel Ivy Bridge使用22納米3D三柵極電晶體製程。2011年第四季度Intel展示使用Ivy Bridge微架構的處理器樣品，並宣布於2012年中期陸續發布基於Ivy Bridge微架構的處理器。[5]
目录
1 技術特點
1.1 快取
1.2 多執行緒/超執行緒
1.3 融合顯示核心
1.4 硬體視訊加速
1.5 北橋
1.6 總線
1.7 核心
1.8 指令集
1.9 晶片組、處理器插座
2 CPUID和步進
3 效能
4 處理器列表
5 晶片組缺陷
6 限制
6.1 超頻
6.2 晶片組
7 Intel Insider和遠端控制
8 繼任微架構
9 參見
10 參考資料
11 外部連結
技術特點
Sandy Bridge四核心微架構圖解
Intel Sandy Bridge微架構的研發主要由Intel的以色列分公司的研發中心負責，原先Sandy Bridge代號為『Gesher』（希伯來語中意為『橋梁』）。後來為避免讓人聯想到以色列已解散政黨『Gesher political party』，遂改為現在的代號名稱。[6]研發計劃組由Intel副總裁羅恩·弗里德曼領導並管理。[2]2009年9月在Intel開發者論壇上，Intel展示了使用Sandy Bridge微架構的工程樣品處理器，展示的工程樣品處理器為A1步進，並運作於2.0GHz的時鐘頻率上。[7]
快取
與Intel Nehalem微架構的相近，L1快取仍為每核心64KB（32KB資料快取+32KB指令快取），L2快取每核心獨占256KB，內建共用式L3快取，最高可達20MB。
多執行緒/超執行緒
部分型號的處理器（如Core i3、Core i7等）會繼續沿襲超執行緒技術，最高可達8核心，16執行緒。
融合顯示核心
在Intel Nehalem的製程改進版Intel Westmere上分立的顯示晶片和CPU晶片的設計，在Intel Sandy Bridge上以GPU和CPU完整融合進一塊晶片上的設計所取代，而且在Intel Sandy Bridge上顯示核心將與CPU共用L3快取，顯示核心官方中文品牌名稱為『核芯显卡』（僅中國大陸）。流動平台的處理器均採用這種設計，而這種設計在桌面平台僅見於LGA1155平台。
硬體視訊加速
Intel在Sandy Bridge上新增了Intel Quick Sync Video（快速視訊同步）技術，支援硬體加速視訊編碼/解碼。
北橋
延續Intel Nehalem的設計，記憶體控制器和PCI Express控制器整合於CPU核心中，而且在Sandy Bridge上，記憶體控制器的效能進一步提升，每個記憶體通道每時鐘週期支援兩次存取操作。最高可支援四通道DDR3-2133。PCI-E 3.0 Lanes有40根,暫時較16根的ivy bridge(x8+x8/x8+x4+x4)高。[8]
總線
仍然使用QPI/DMI總線，但處理器內部則改為環形總線（Ring Bus）的形式，單向傳輸位寬為256位元。處理器上各核心、GPU、快取、記憶體控制器、PCI Express控制器以及各種在處理器上的輸出輸入控制器等均以環形總線連接。
核心
對分支預測器的設計進一步優化，擴大微碼解碼器快取。電源和效能管理方面Turbo Boost（渦輪加速/睿頻）則升級為2.0版本。
指令集
提升處理器運算超越函數的效能，優化AES加密效能（AES指令集）和SHA-1切細效能；新增256位元指令集AVX指令集，增強矢量運算能力和浮點運算能力。
晶片組、處理器插座
Sandy Bridge微架構的i7-2600K，採用LGA 1155
Intel為Sandy Bridge微架構的處理器推出了6系列消費級晶片組和C200系列企業級晶片組。處理器插座也順勢更變：桌上型平台、伺服器平台、工作站平台的為LGA1155、LGA2011、LGA1356（僅伺服器、工作站平台）；行動平台的為BGA 1023/Socket G2、BGA 1224以及rPGA988B。
CPUID和步進
幾乎所有的Sandy Bridge微架構的單核、雙核甚至是四核的處理器都使用了同樣為 0206A7h 的CPUID[9]。這些資訊使得不能由CPUID直接識別處理器型號，但仍可以透過PCI配置空間來識別。後來極致效能/伺服器平台的Sandy Bridge-E，最高可達八核心十六執行緒，無整合顯示核心的處理器則使用 0206D6h 和 0206D7h 的CPUID。[10]詳細的資訊如列表所示：
| 核心代號 | CPUID | 步進 | 處理器插座 | 晶片面積 | 電晶體數量 | 最大 核心數量 | 最大 顯示核心 執行單元數量 | 最大 L3快取容量 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sandy Bridge-HE-4 | 0206A7h | D2 | LGA 1155, rPGA988B, BGA-1224, BGA-1023 | 216 mm² | 11.6億 | 4 | 12 | 8 MB |
| Sandy Bridge-H-2 | J1 | LGA 1155, rPGA988B, BGA-1023 | 149 mm² | 6.24億 | 2 | 4 MB | ||
| Sandy Bridge-M-2 | Q0 | 131 mm² | 5.04億 | 6 | 3 MB | |||
| Sandy Bridge-EP-8 | 0206D6h | C1 | LGA 2011 | 435 mm² | 22.7億 | 8 | 0（無整合顯示核心） | 20 MB |
| 0206D7h | C2 | |||||||
| Sandy Bridge-EP-4 | 0206D6h | M0 | LGA 2011 | 294 mm² | 12.7億 | 4 | 0（無整合顯示核心） | 10 MB |
| 0206D7h | M1 |
效能
- 平均效能表現繼續提升，根據IXBT Labs和Semi Accurate等眾多媒體的基準測試，每時鐘週期的效能比上代的Nehalem微架構高出平均11.3%，包括Nehalem微架構家族之中代號的Bloomfield、Clarkdale和Lynnfield等一眾處理器。[11]但相比Intel Nehalem與Intel Core巨大的效能落差，Intel Sandy Bridge與Intel Nehalem的效能落差相對小得多。由於AMD的Bulldozer微架構遲遲未能推出，加之原來的K10.5架構日漸老舊以及Bulldozer微架構推出後其效能表現不佳，使Intel Sandy Bridge的高階型號的處理器在x86處理器領域幾近毫無對手（但是相對於整個處理器領域，目前仍落後於不少大型精簡指令集體系的處理器，如 IBM POWER 7）。
- 整合的顯示核心升格為Intel HD Graphics 2000/3000，執行單元為6個和12個，但其效能表現相比Intel Westmere的Intel HD Graphics 1000相比幾近翻倍，但仍不及AMD Fusion整合的Radeon HD 6550D/6530D等整合顯示核心。
處理器列表
晶片組缺陷
2011年1月31日，Intel突然發布關於6系列晶片組的召回通知，原因是PCH晶片組上SATA控制器的瑕疵。[12]
這個SATA控制器的問題，在於其SATA 3Gbps連接埠會隨時發生故障而使主機板失去與硬碟機等設備的連線，儘管不會造成資料丟失等嚴重後果，而且SATA 6Gbps連接埠並沒有這個問題。[13]Intel認為這個瑕疵僅會使5%的使用者在使用3年後才會出現問題，但儘管如此，重度輸出輸入負載會使這個問題更早暴露出來。
出現該問題的6系列晶片組批次屬於正式發售的B2步進版本，原來的工程樣品並沒有發現該問題的存在。Intel事後也迅速停止了B2步進版本的6系列晶片組的生產，改為生產經過電路修正後的B3步進的6系列晶片組。對主機板廠商和OEM主機廠商，對於已出貨的B2步進批次，Intel給予採購廠商有償退換B3步進批次的產品，召回和退換行動由2011年2月14日開始，截止至2011年4月，在Intel確認已回收完所有B2步進批次的6系列晶片組以後。[14]在銷售終端方面，主機板廠商（例如華碩、技嘉等廠商）以及OEM品牌主機廠商（如DELL、HP等）則停止銷售並回收在架的產品，由於Intel的召回行動並沒有針對消費者，所以這些廠商有的自身出資為使用者更換問題主機板，有的則對問題主機板使用者提供技術支援（但可以選擇自行與廠商聯繫更換）等。[15][16]
由於晶片組的瑕疵，使得日後Sandy Bridge微架構處理器的銷售受到了一定影響，畢竟要使用Sandy Bridge微架構處理器必須使用6系列/7系列（2011年第四季度推出）的晶片組，對於Nehalem微架構的5系列晶片組Intel則不予支援。儘管如此，新架構處理器的發布照常進行，並沒有受到影響。[17]問題被公佈以後的兩個星期，一些問題晶片組仍有少量出貨，但主機板廠商卻要接受Intel的一系列條款，保證沒有使用者遇到晶片組出現問題的情況出現。[18]
限制
超頻
Intel從Sandy Bridge微架構開始，處理器與PCH晶片組、晶片組與各系統總線之間統一使用DMI總線連接，而且還把系統總線（包括USB、SATA、PCI、PCI-E、CPU核心外頻、記憶體控制器等）的時鐘頻率統一由PCH晶片組內建的時鐘頻率發生器（DMICLK）產生，基準為100MHz，不再外加時鐘頻率發生器CK505 External。[19]在處理器的倍頻被鎖定的情況下，提升時鐘頻率只能通過提升基準時鐘頻率，在Sandy Bridge微架構上，由於一改變基準時鐘頻率（DMI總線時鐘頻率）就會連帶改變所有系統總線的時鐘頻率，而部分系統總線（如SATA、PCI-E）並不能承受更高的時鐘頻率，致使基準時鐘頻率的提升空間被大大限制（僅能提升5%至7%），儘管DDR3系統記憶體的時鐘頻率倍率沒有限制。為照顧超頻使用者，Intel也順勢推出了不鎖倍頻的K/X系列處理器，允許使用者可以調整出超過渦輪加速最大倍頻的倍頻值，但最高倍頻仍限制在57x。[20]而在Sandy Bridge-E平台，限制相對放寬，Intel在BIOS/EFI中提供了幾個基準頻率的值以供使用者選擇。[21]
在2010年的IDF上，Intel曾展示了一塊未知型號的基於Sandy Bridge微架構的處理器，在風冷情況下穩定運作在4.9GHz上。[22][23]
晶片組
在6系列晶片組中，全線均採用LGA1155之處理器插座。H6X系列型號的H61晶片組不支援RAID，H67和H61既不支援超頻（即使是不鎖倍頻的K系列處理器），也不支援渦輪加速技術（即使處理器支援），但支援核芯顯卡顯示輸出；而P6X系列則支援H6X所不支援的功能，但不支援核芯顯卡的顯示輸出；而Z6X系列則支援P6X和H6X的所有功能。
2012年中期推出的7系列全系列晶片組，除了供Intel Ivy Bridge使用以外，還可與Intel Sandy Bridge相容，其中的H7X、Z7X型號的晶片組全面支援顯示訊號輸出，以及Turbo Boost（除H7X型號之晶片組以外）。而2011年後期發布的供Sandy Bridge-E處理器使用的X79晶片組，採用LGA2011插座，無顯示輸出支援，除了支援K/X系列不鎖倍頻的處理器，還支援多個基準時鐘頻率預設值的調整，這些值由Intel官方預設。
此外，P6X、Z6X系列晶片組還可以支援非K系列處理器的倍頻調整，但最多只能到達渦輪加速的倍頻上限。7系列晶片組類似。
Intel Insider和遠端控制
Intel在Sandy Bridge微架構中還整合了一個名為Intel Insider的DRM服務，公司宣稱這是“一層額外的內容保護層”。[24]
Intel Sandy Bridge微架構處理器均帶有vPro功能，出於安全目的，該功能可以從遠端停止PC的使用或者是從磁碟機上擦除資料，這個功能在PC丟失或被盜竊的情況下不失為一個實用的功能，處理器可以透過接受3G信號、以太網或者是網際網路連線接收這些命令；此外新增的AES指令集可以在此時“大展拳腳”，充分展示處理器進行AES硬體加速加密/解密的能力，這對於企業內部的電視會議、VoIP應用等方面非常實用。[25]
繼任微架構
Intel依照Tick-Tock策略，於2012年發布Sandy Bridge微架構的製程改進版Ivy Bridge；而2013年Intel將會發布全新的Haswell微架構，取代現行的Sandy Bridge以及Ivy Bridge。
Intel的微處理器架構路線圖，從 NetBurst以及P6至Tigerlake
參見
- x86
- x86-64
- Intel P5
- Intel P6
- Intel NetBurst
- Intel Core
- Intel Nehalem
- Intel Westmere
- Intel Ivy Bridge
- Intel Haswell
- AMD Fusion
- AMD Bulldozer
參考資料
^ 赛扬G470：这会是最后的单核吗？[永久失效連結] - ithome.com
^ 2.02.1 The Man Behind 'Sandy Bridge'. December 28, 2010 [November 11, 2011]. （原始内容存档于2011年12月2日）.
^ Brooke Crothers. CES: First Intel next-gen laptops will be quad core. The Circuits Blog (CNET.com). December 15, 2010 [November 11, 2011].
^ Intel Ivy Bridge preview: everything to know about. [6 march 2012]. （原始内容存档于2012年3月6日）. 请检查|access-date=中的日期值 (帮助)
^ Intel 22nm 3-D Tri-Gate Transistor Technology. News release and press materials (Intel). May 2, 2011 [November 11, 2011].
^ 'Sandy Bridge' Breaks the Mold for Chip Codenames. December 28, 2010 [November 11, 2011]. （原始内容存档于2012年4月6日）.
^ Anand Lal Shimpi. IDF 2009 - Intel Shows off 22nm & 32nm, Sandy Bridge Demoed. AnandTech. September 22, 2009 [November 11, 2011].
^ e-zone DIY第746期第16頁
^ http://www.intel.com/support/processors/corei5/sb/CS-032059.htm?wapkw=%20specification%20update
^ http://www.intel.com/content/dam/doc/specification-update/core-i7-lga-2011-specification-update.pdf
^ AnandTech - The Sandy Bridge Review: Intel Core i7-2600K, i5-2500K and Core i3-2100 Tested
^ Sandy Bridge، راه حلها، بازار ایران
^ Tom's Hardware,Intel Identifies Cougar Point Chipset Error, Halts Shipments http://www.tomshardware.com/news/cougar-point-sandy-bridge-sata-error,12108.html
^ Intel Identifies Chipset Design Error, Implementing Solution (新闻稿). Intel Corporation. January 31, 2011.
^ Intel chip bug affects HP, Dell, Samsung and Lenovo. BBC News. 2011-02-03.
^ HP to offer refund for PCs with flawed Intel chip. Reuters. 2011-02-02.
^ Intel to Ship Dual-core Sandy Bridge Chips on Feb. 20 | PCWorld
^ Intel to continue shipping flawed Sandy Bridge chipsets | Expert Reviews
^ Intel to limit Sandy Bridge Overclocking, Bit-Tech, July 22, 2010
^ Anand Lal Shimpi. Intel’s Sandy Bridge Architecture Exposed. AnandTech. September 14, 2010: 8 [November 11, 2011].
^ http://benchmarkreviews.com/index.php?option=com_content&task=view&id=874&Itemid=63&limit=1&limitstart=14
^ YouTube - Intel demos Sandy Bridge running at 4.9GHz
^ IDF Intel 2010: Intel Overclocks Sandy Bridge CPU to 4.9 GHz, outpaces 12-core AMD Opteron. ZDNet. （原始内容存档于2010-09-21）.
^ Knupffer, Nick. Intel Insider - What Is It? (IS it DRM? And yes it delivers top quality movies to your PC). [2011-02-02].
^ Hachman, Mark. Intel’s ‘Sandy Bridge’ Chip to Include vPro Business Features. PC Magazine. 2010-09-14.
外部連結
- Intel's AVX page
Marco Chiappetta. Intel Core i7-2600K and i5-2500K Processors Debut. HotHardware.com. January 2, 2011 [January 2, 2011].
David Kanter. Intel's Sandy Bridge Microarchitecture. realworldtech.com. September 25, 2010 [December 16, 2010].
David Kanter. Intel's Sandy Bridge Graphics Architecture. realworldtech.com. August 8, 2011 [November 4, 2011].
Gabriel Torres. Inside the Intel Sandy Bridge Microarchitecture. hardwaresecrets.com. December 30, 2010 [January 16, 2011]. （原始内容存档于2011年9月28日）.
Andrew Van Til. Intel Sandy Bridge: Core i5-2500K and DH67BL Motherboard. www.missingremote.com. January 3, 2011 [January 3, 2011]. （原始内容存档于2011年1月4日）.
- SNB系列第八弹，Sandy Bridge处理器同步评测
 | 维基共享资源中相关的多媒体资源：Sandy Bridge微架構 |
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