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[新聞資訊] 32nm Westmere六核心Intel 「Gulftown」處理器

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發表於 2009-9-18 20:13 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
「 Nehalem 」微架構是最近的一次「 Tock 」,接著即將登場的是下一代「 Tick 」,具備改良的備改良微架構的全新制程,代號為「Westmere 」的 32nm 處理器,基本上它的微架構沿自「 Nehalem 」處理器並加入了 7 條全新的指令,但改用了入第二代high-k 配搭金屬閘極電晶體、代號為 P1268 的 32 nm 制程,採用 193 浸沒式微影技術 (immersionlithography) 於重要的金屬層並配搭 193 奈米或 248 奈米乾式微影技術 (dry lithography)於非重要的金屬層,處理器採用 9 層 Copper layers 及 low-k 內部連結層 (interconnect layers),並採用無鉛和無鹵素封裝,而晶片尺寸將約為 45nm 產品 的 70% 。
根據 Intel 處理器最新規劃, 32nm 「 Westmere 」處理器將會於 2009 年第四季開始量產,核心代號為 Clarkdale的 32 奈米入門至主流級 DT 處理器,將會於 2010 年第 1 季初出貨,緊接 2010 年第二季中推出代號為 Gulftown 的32nm 高階六核心 DT 處理器, 2010 年第四季將會再推出全新微架構的 32 nm 處理器代號「 Sandy Bridge 」,延續「Tick-Tock 」矽與微架構發展戰略。

針對加密及解密運算 全新 Intel AES 指令集



IntelWestmere 處理器是「 Tick-Tock 」矽與微架構發展戰略的「 Tock」,代表推出具有增強微架構的新一代矽制程技術,因此技術改良主要集中於矽制程上,而微架構設計完全則基於 Nehalem微架構,今代在微架構改良僅加入了六組針對加密及解密運算,全名為「 Intel's Advanced Encryption Standard(AES) Instructions Set 」。

IntelAES 指令集提供了快速及保密的資料加密及解密運算功能,其運算標準是根據 FIPS Publication number 197 制定的AES(Advanced Encryption Standard) 規格, AES 是 block cipher( 塊密碼 )運算的最主流規格,因此全新 Intel AES 指令集能應用十分廣泛並能為不少應用程序進行加速。

IntelAES 指令集共有六組指令提供硬體 AES 運算加速,包括四組 AES 加密及解密 (AESENC 、 AESENCLAST 、 AESDEC、 AESDECLAST) ,另外兩組為 AES 金鑰產生 (AESIMC 、 AESKEYGENASSIST),相較單純以軟體運算效能可高出 4 倍以上。此外, Intel AES 指令集不僅支援 3 種 AES 官方規格金鑰長度 (ASE128 、ASE192 、 ASE256) 及所有 AES 官方規格運算模式,並支援數種 AES 非官方定義規格。

除了效能上的提升外,採用 Intel AES 指令集讓資料以 data-independent time 運算及不需要採用 lookup Table ,Cache Attacks 的攻擊無法再成功,而且難以採用 Software Side Channel Attacks破解,大大提高了資料的安全性及保密性。

此外, Intel Westmere 處理器還加入了一組Carryless multiply 指令 (PCLMULQDQ) ,讓處理器可以在一個週期內處理兩個 64Bit Carry-lessMultiplication( 無攜帶乘法 ) ,它是大部份加密標準所必要處理的元件,採用伽羅瓦計數器模式 (GCM) 。

GCM模式在 2006 年 4 月得到美國政府批準及支援,與 AES 規格混及使用,並成為 NSA Suite B. 的一部分,它也是 IEEE802.1ae 標準,並建議使用於轉發率高於 10 Gbps 的應用中,包括 IPsec (IPsec RFC 4106) 協定及 ISOT11 標準光纖通道存儲標準的 P1619 安全協定。

有了 Intel AES 指令集,日後 PC 的 OS Level Disk 可完全加密形以提升保安性,而且不會把系統效能拖垮,不僅在商業應用上令保密性大幅提高,一般 PC 用戶的個人資料亦得到更好的保障。

六核心、支援 12 線程運算   Intel 「 Gulftown 」工程樣本曝光

Intel Gulftown 六核心工程樣本, A1 版本時脈為 2.4GHz


左為 45nm Bloomfield 四核心背面,右為 32nm Gulftown 六核心背面


圖為 Intel 32nm Westmere 六核心處理器工程樣本,核心代號為 Gulftown ,採用 32nm 無鉛、無鹵制程, LGA1366 封裝,相容現有的 Intel X58 平台主機板,但需要更新主機板 BIOS 靱體。儘管 Intel 還未決定 Gulftown出貨核心時脈及 Turbo Boost 時脈,但 FMB 將會採用 08 規格及最高 TDP 為 130W ,與 45nm 四核心Bloomfield 相同。


IntelGulftown 六核心支援 Hyper-Threading 技術,該技術可在 1 個執行內核中同時處理 2 條線程, 透過 4-Wide執行引擎,多核處理器中的同步多線程能力可將同時運行於所有內核的整體線程的潛在數量提高 1 倍,也就是說 Gulftown 核處理器可同時執行12 條線程。


根據 Intel 所提供的數據指出, Hyper-Threading出色的能耗表現顯著提升了處理器的性能,處理器只需消耗極低的電量,便可將應用性能提升 20 ~ 30% ,在能源日漸短絀的今日,Hyper-Threading 提供了高效能又節能的處理器表現。



6 核心支援 Hyper-Threading 技術,能同時處理高達 12 個線程


IntelGulftown 處理器支援 Quick Path Inteconnect 技術,最高連接速度仍為 6.4GT/s per Link,總頻寬高達 25.6GB/s ,每顆核心內建 32KB 4-Way Instruction L1 Cache 、 32KB  8-WayData L1 Cache 及 256KB 8-Way L2 Cache , L3 Shared Cache 則按照核心數目的提升,由上代Bloomfield 的 8MB 增加至 12MB ,但仍保持 16-Ways 設計。


與Bloomfield 四核心一樣, Gulftown 六核心內建 3 Channel DDR3 記憶體控制器,每 Channel 可支援 2DIMMs ,最高可支援 48GB 容量,不過令人失望的是, Gultown 六核心仍然官方支援 DDR3-1066 速度,最高頻寬為25.6GB/s 。


Gulftown六核心將支援 Intel VT-x 、 Intel VT-d 、 Intel 64 技術及 Intel EIST 技術,但不會支援 IntelTXT 技術。此外,儘管 32nm Westmere 核心支援新一代 Intel AES 指令集,但 Intel 暫定不會在最高階的Gulftown 六核心中開放 AES 功能,但我們手上的工程樣本中仍能使用 AES 指令。


根據 Intel 向主機板業者透露, Intel Gulftown 六核心最終命名,很大機會不會採用 Core i9 家族,而是 Core i7-1000 家族,因為 Gulftown 並沒有微架構上的改動,僅有核心數目的增長,不足以構成全新品牌。



CPU-Z 1.52.1 已能正確顯示 Gulftown 核心資料

測試平台:

Testing Platform
CPUIntel Gulftown ES Sample (6C/12T/2.4GHz/12MB L3/6.4GT/s)
Intel Bloomfield ES Sample (4C/8T/2.4GHz/8MB L3/6.4GT/s)
MBIntel DX58SD Desktop Board (X58 + ICH10R)
RAMQimonda DDR3-1066 1GB (7-7-7-15) x 3
VGANVIDIA GeForce GTX 295
NVIDIA GeForce G210
HDDIntel SSDSA2MH08G1GN 80GB
Power SupplyGIGABYTE OTIN 1200W
OSMicrosoft Vista Ultimate SP1 32bit
DriverIntel Chipset INF Utility 9.0.0.1008
NVIDIA GeForce Driver 190.38

PC Mark Testing :



Bloomfield 4C/8TGulftown 6C/12T
PC Mark 05
Overall90809089
CPU77557810
Memory80178024
Graphics1728018222
PC Mark Vantage
Overall52415297
Memory48114815
TV &Movie64606670
Music44904495
Commiunication43344574
Productivity41574357

儘管 Gulftown 處理器相較 Bloomfield 處理器多出兩組核心,但卻沒有在 PC Mark 測試中反著效能增長,主要原因在於 PCMark 大部份測試均只需要同時處理四組運算,從 Task Manager 的 CPU Usage 中可以看到,大部份情況下 Gulftown的負載率僅有 34%-50% ,並無法完全反映出六核心優勢。

以上測試意味著,如果使用者並不需要同時執行很多應用軟件,或是所執行的軟件並沒有為多核心進行優化,沒有支援超過四組以上線程的話, Gulftown 六核心根本毫無用武之地。

Cine Bench R10 :

Bloomfield 4C/8TGulftown 6C/12T
OpenGL54855523
Rendering 1 CPU27672781
Rendering x CPU1158014714

CineBench R10 是著名的 OpenGL 運算測試軟件,並可支援多線程運算, Cine Bench R10 執行 Rendering多核心測試,可把 Gulftown 六核心及 12 個執行線程能力完全發揮,效能大幅超越 Bloomfield 四核心。

Sandra 2009 :

Bloomfield 4C/8TGulftown 6C/12T
Processor Arithmetic57.54GOPS83.38GOPS
Dhrystone iSEE4.261.13GOPS90.04GIPS
Whetstone iSSE354GFLOPS76.67GFLOPS
Multi-Media Performance97MPixel/s144.44Mpixel/s
Multi-Media x8 iSSE4.1107.22MPixel/s159.57Pixel/s
Multi-Meida x4 iSSE286.59MPiexel/s129.3MPixel/s
Multi-Media Double x2 iSSE244.48MPixel/s67.45MPixel/s
Inter-Core Bandwidth33.37GB/s34.66GB/s
Inter-Core Latency23ns20ns
Cryptographic Bandwidth347MB/s4GB/s
AES256 Bandwidth298MB/s7.59GB/s
SHA256 CPU Hashing Bandwidth396MB/s589MB/s

Sandra 2009 主要是測試處理器的運算最大吞吐量,因此得出的結果都是最大理論值,而效能得貼近理論值所得出的差距,則要視乎軟件對多線程的優化功力。

筆者採用 Sandra 2009 測試軟件,除了要証實這顆 Gulftown 六核心真的是所有核心均正常運作外,更重要的是測試 IntelAES 指令集的威力,從 Cryptographic Bandwidth 、 AES256 Bandwidth 及 SHA256 CPUHashing Bandwitdh 測試中可以看到,新一代 32nm Westmere 在 AES 運算效能有著明顯的突破。

ScienceMark 2.0 :

Bloomfield 4C/8TGulftown 6C/12T
Overall1522.461534.03
Molecular Dynamics1650.531750.48
Primordia1374.081386.82
Cryptography1123.911199.23
Memory2589.62594.89
BLAS/FLOPs2168.982176.17

ScienceMark 2.0 雖然能認出 Gulftown 六核心支援 12 個線程,但事實常 ScienceMark 2.0 並無法完全運用這顆六核心的線程,証明軟件設計將左右多核心的效能提升幅度。

Microsoft Excel 2007 :

Bloomfield 4C/8TGulftown 6C/12T
BigNumber5.734s3.719s
OptionPricing18.565s12.281s

Microsoft 曾經表示 Excel 2007 針對多核心運算作出了完全優化,因此我們採用了兩個用於金融業的算式,計算美國國庫債卷現價及計算期權現價的程式作測試,可以看到 Gulftown 六核心大幅超頻 Blommfield 四核心。

Microsoft Office 2007 :

Bloomfield 4C/8TGulftown 6C/12T
Microsoft Word 2007
Word Merge45.1141.61s
Microsoft PowerPoint 2007
Print to XPS61s58s


同樣是 Microsoft Office 的一員,但筆者採用兩個 50MB 的 Word 文件進行 Word Merge ,然後把一個304MB 的 PowePoint 檔案列印成向量的 XPS 檔案,但多核心的優勢並未為 Gulftown 帶來漂亮的成績單。

Microsoft Windows Vista :

Bloomfield 4C/8TGulftown 6C/12T
Windows Photo Gallery
25 Photos Print to PDF39.54s39.32s
25 Photos to Attach Email32.96s32.68s
Windows Movie Maker
Create 72MB Movie120.17s118.69s

Adobe Photoshop CS4 :

Bloomfield 4C/8TGulftown 6C/12T
25 Photos Noise Removal
33.70s33.27s
25 Photos Smart Fix157.44s151.16s

Mainconcept H.264 Encoder :

Bloomfield 4C/8TGulftown 6C/12T
Mainconcept H.264 Encoder
108MB 1080p Mpeg2 to H.26478.95s75.30s

我們找來 Microsoft Windows Vista 內建的 2 款軟件、 Adobe Photoshop CS4 的兩個插件及Mainconcept H.264 Encoder作測試,看來並不是所有軟件均能為六核心帶來領先優勢,所以消費者在選擇處理器時,如果要求提升執行單一軟件效能,則較高時脈的四核心的增益很大機會較六核心更明顯。

3D 遊戲測試:

Bloomfield 4C/8TGulftown 6C/12T
3DMark 06
Overall1635116799
SM 2.059835921
SM 3.0/HDR83588361
CPU43655182
Test 11.4711.811
Test 22.0732.372
3DMark Vantage (P)
Overall87239132
CPU1510922331
GPU88128856
Call of Juarez DX10*155.1156.6
Crysis DX10*127.76135.8
FaryCry 2 DX10*84.7489.38
Lost Planet DX10*92.893.2
PT Boats DX10*64.767.8
Tropics DX10*97.798.8
* 1024 x 768 , Detail Low

在3D 遊戲測試方面,由於要減低繪圖卡效能瓶頸以達至處理器效能差別最大化,我們採用了現時最強的 GeForce GTX 295繪圖卡,並把解析度設定於 1024 x 768 及 Detail 設定為 Low ,測試核心數目對遊戲 FPS 的增益。結果是大部份 3D遊戲均未有對六核心進行優化,處理器核心數目的提升並沒有為 FPS 帶來明顯增益。

處理器功耗及溫度測試:





Bloomfield 4C/8TGulftown 6C/12T
Idle (EIST On)131.4W* / 39.2oC**
127.8W* /38.4oC**
Full Load163.4W* / 55.4oC**
159.9W* / 52.2oC**
* 整機功耗,換上功耗較低的 GeForce G210 繪圖卡
** 室溫為 26.5c ,散熱器及 Core i7-965 原裝風扇, Fan Speed Max

功耗及溫度測試方面,採用 32nm 制程的 Intel Gulftown 六核心表現令人驚喜,雖然核心數目相較 45nm 的Bloomfield 四核心多出兩組,但閒置及完全負載的功耗及溫度表現均低於 Bloomfield 四核心,証明新一代 32nm制程已經十分成熟。

編輯評論:

Intel「 Westmere 」處理器如期現身,每年推出具備改良微架構的全新制程,全新或大幅改良的微架構設計的承諾順利達陣,雖然「 Westmere」在微架構上改動不大,但制程技術提升後不僅功耗、溫度下降,更為 Intel 帶來更大的時脈提升空間及核心數目提升空間,而且 Die Size進一步縮少令成本更低,競爭力進一步提升。

來源:HKEPC

傳說由於模組化設計(45跟32差異不大)現任主機板只需更新BIOS就可享用I9

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發表於 2009-9-18 23:37 | 顯示全部樓層
感謝分享CPU的新知。
雖然有六核心的CPU,若無支援的系統及應用程式,效能也沒什麼差別。

"傳說由於模組化設計(45跟32差異不大)現任主機板只需更新BIOS就可享用I9"

若這句話可靠,再根據編輯手上的工程樣本,是在08年已生產出來,理論上W7應該已有支援才對。
可惜作者沒有測試W7。這也意謂著,使用XP系統將無法享受到六核心的真正效能。

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 樓主| 發表於 2009-9-19 00:48 | 顯示全部樓層
XP的時代背景本來就不是在多核心訴求下開發出來的,要2001這麼老得作業系統支援8年後的處理器是不是有點強人所難。是該讓它退休了,XP的規格已漸漸不敷使用世代交替才能使硬體發揮他應有的效能。

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 樓主| 發表於 2010-2-20 23:14 | 顯示全部樓層
??你再發問嗎?

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發表於 2010-2-22 20:39 | 顯示全部樓層
基本上 很多大型商業軟體後期都有支援多核了 只是不知道六核能否再提升 題外話 intel的超線程技術真的很威 核心越多 線程加倍更誇張 可惜amd的CPU一直沒搞出這個技術 XD

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 樓主| 發表於 2010-2-22 21:28 | 顯示全部樓層
我記得amd產品計畫中因該是不會發展類似的技術,不過未來的事也很難說。

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