迈向低碳化 Sandy Bridge架构E3解析

【赛迪网讯】Sandy Bridge是Intel于今年刚刚发布的新一代架构，其台式与笔记本平台的处理器产品已经上市近半年了，从市场反应来看，用户认知度很高。

目前在主流市场中，台式机与笔记本已经全面向Sandy Bridge架构转移，而台式平台的主板芯片组已经由P67转向了Z68，更新速度非常之快。

然而此次与以往的发布不同，Intel的Sandy Bridge版至强却迟迟没有亮相，消息显示要等到Q3才能上市。

IDC报告显示，英特尔至强服务器芯片2010年第四季度市场占有率再创新高，相比去年同期增长1.3%。该报告还预测，2011年中国x86服务器出货量将再次攀升，年增长率将高达12.6%。

从服务器市场来看，在中小企业应用方面，非常需要一款低功耗、高效能的产品。而此前Intel推出的5600及7500系列则有些偏“高端”，虽然在最大内存支持、虚拟化以及绝对频率方面表现优秀，但功耗依然不容小视。

今年5月，Intel面向渠道正式发布了基于Sandy Bridge架构的至强E3系列产品。其特点就在于基于全新一代的架构，且功耗表现更加出色。
Sandy Bridge Xeon E3采用环形总线设计


与上代产品不同，Sandy Bridge处理器使用了新的环形总线设计。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。随着核心数量、缓存容量的增多，缓存带宽也随时同步增加，因而能够很好地扩展到更多核心、更大服务器集群。 


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。 

环形总线的存在，可以大大减少核心访问三级缓存的周期。在以往的产品中，多个核心共享一个三级缓存，需要访问的话必须先经过流水线发送请求，在进行优先级排序之后才能进行。新的环形总线将三级缓存分割成了若干部分，借助于每个节点，核心可以快速的访问LLC。 


AVX指令集功能强大


此外，Sandy Bridge平台另一大亮点就是引入了“高级矢量扩展”指令集，简称“AVX”(之前称作VSSE)，其重要性堪比1999年Pentium III处理器引入的SSE指令集。 


Sandy Bridge平台的SIMD演算单元扩展到了256bits，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。 

早4月的IDF2010上，英特尔就曾经演示了AVX的应用。在两个不同平台上动态跟踪刘翔运行服上的五星红旗，结果显示，支持AVX的系统视频跟踪的用时为14秒，比不支持AVX的系统快了21秒，性能提升了60%以上。 

英特尔AVX指令集主要在以下几个方面得到扩充和加强： 

支持256位矢量计算，浮点性能最大提升2倍；增强的数据重排，更有效存取数据；支持3操作数和4操作数，在矢量和标量代码中能更好使用寄存器；支持灵活的不对齐内存地址访问以及支持灵活的扩展性强的VEX编码方式，可减少代码， 

32nm工艺更加环保


Intel的Sandy Bridge平台将CPU和GPU集合起来。桌面方面，上代产品在核心代号为Clarkdale的32nm工艺i3/i5处理器中。不过其解决方案是将一颗32nm制程的CPU核心和45nm的GPU核心封装在一起。而Sandy Bridge则是32nm的CPU和GPU都在一块晶圆上。 

Sandy Bridge所使用的32nm工艺与当前酷睿i3/i5/六核i7处理器并无差别，同样是基于第二代高-K金属栅级及第四代应变硅技术。由于该技术已经有了一年的使用时间，因此Sandy Bridge所使用的32nm工艺会更加成熟。性能功耗比也将会更高。 

SandyBridge GPU有自己的电源岛和时钟域，也支持Turbo Boost技术，可以独立加速或降频，并共享三级缓存。显卡驱动会控制访问三级缓存的权限，甚至可以限制GPU使用多少缓存。将图形数据放在缓存里就不用绕道去访问内存，这对提升性能、降低功耗都大有裨益。 

此外，在整合的图形核心中也有更多新的技术出现，位宽与性能方面有了大幅度提升。不过对于企业级应用方面影响不是很大，就不过多介绍了。
E3是面向中小型企业的高能效比产品


Intel发布的Sandy Bridge平台E3主打中小企业应用，其特点在于具备一定的负载能力且能效比出色，与上代产品相比拥有更强大的计算能力。 

E3的故障率低、信息访问更容易，最终用户可提高工作效率并更快地对业务做出响应。据相关资料显示，与四年前的台式机相比，至强处理器E3-1200产品家族的性能提升可达5.9倍。Intel至强E3处理器就是与上一代产品相比，性能提升最多也可达30%，能为用户带来更加快速的业务响应速度。 


新推出的至强E3家族将主要针对入门级服务器、入门级工作站和微服务器市场，专为满足小型企业应用而设计，可以满足从商业工具到存储备份等一系列独特应用需求。 

随着中小型企业业务复杂化，技术需求亦会愈加多样化。基于英特尔至强处理器E3的服务器让中小企业使用者享有商业级应用程序和操作系统的运行能力，并能提供冗余的存储能力以最大限度地减少因硬盘驱动器故障而导致的数据丢失，从而更好地保护重要信息。而其所需支付的费用仅与桌面系统价格相当。 

至强E3提供商用服务器的可靠性能，通过错误检查和纠正（ECC），数据完整性和系统可靠性更高，从设计到构建再到验证，基于英特尔至强处理器E3的服务器能够保障7×24小时全天候的运行性能。先进的安全功能可以最大限度地避免因中断而造成的重大损失，并防止潜在的灾难性数据丢失。 

总的来看，Intel的Sandy Bridge架构至强E3虽然刚刚发布不久，但却已经全面走向了成熟。中小型企业最需要的高能效比E3可以很好的提供，而且对于未来虚拟化与云计算也能够提供很好的支持，是一款攻守平衡的产品。不过在中低端领域E3也并非没有对手，AMD的皓龙4000系列颇具实力，最近一段时间也有不少厂商推出了相关的产品，包括IBM和戴尔等等。未来中小企业应用将会是一大热点，更多定制化的产品也会因此而出现，能耗比和虚拟化会更加受到关注，让我们期待云时代的全面到来吧。