解析英特尔第三代酷睿处理器及芯片组

从第一代酷睿处理器到现在，英特尔带给我们一系列在性能和功耗表现上都极为优秀的处理器。随着时间发展以及Tick-Tock战略的演进，英特尔就像一台精密的机器，按部就班地向前发展。2012年，我们将迎来代号为Ivy Bridge的全新一代酷睿处理器。这一代酷睿处理器有什么特点？产品的规格又有什么特别之处？随着上市日的临近，Ivy Bridge身上的迷雾也正一层一层被揭开……

前不久，英特尔公布了自己的财报。2011年第四财季，英特尔营收高达139亿美元，净利润也达到了34亿美元之多。在2011年交出一份优秀答卷后，2012年的英特尔又会带给我们什么惊喜呢？ 没错，可能你已经猜到了，这就是强大的Ivy Bridge——新一代酷睿处理器。相比前几代产品，Ivy Bridge通过全新的HKMG 22nm 3D工艺、HD Graphics 4000图形核心以及7系列芯片组，再次将x86处理器的性能提升到了一个新高峰。

制程改进带来的性能跃进

在英特尔的Tick-Tock战略中，Ivy Bridge属于Tick部分。相比架构改进、制程不变的Tock，Tick部分主要是制程全面进化，架构则基本维持不变。换句话来说，Ivy Bridge和上代Sandy Bridge在CPU核心方面没有太大区别。虽然核心架构没有改变，但是英特尔还是为我们带来了诸多新特性。比如全新的22nmHKMG工艺以及3D晶体管的联合使用，这使得芯片面积更小，功耗更低，单位面积可以容纳更多的晶体管。

Ivy Bridge属于英特尔发展步伐中的Tick部分

在22nm工艺中，英特尔同时采用了高介电常数Hi-K和金属栅极(Metal Gate)两种技术，简称就是HKMG。简单来说，高介电常数在不改变原有材料厚度的情况下，可以有效改善晶体管内部的漏电电流问题，使得晶体管在进一步缩小的情况下依旧对电流保有一定的阻断能力。英特尔高介电常数的材料主要是稀有金属铪，不过铪金属和传统的栅极材料存在一定的兼容性问题，因此英特尔干脆使用了全新的金属电极替换了原有的多晶硅材料。也正是通过这两种技术的联合应用，英特尔得到了漏电低、电子迁移率高的优秀晶体管。

Ivy Bridge系统架构和细节说明

除了HKMG材料的引入外，3D晶体管也在Ivy Bridge上崭露头角。3D晶体管主要是用于解决金属栅极无法有效沉积在越来越小的晶体管上而研发的，它巧妙地将晶体管的漏极和源级从传统的“平躺”状态变成“站立”状态，这样一来不但能有效控制制造成本，还能获得相当优秀的工作性能，比如低电压即可轻松驱动，漏电降低带来了更低功耗，能够承受更大的电流等。

总的来说，英特尔这次应用的全新工艺，带来了功耗更低、性能更强的产品。Ivy Bridge家族中四核心处理器的高功耗不超过77W，相比上代95W的大功耗至少降低了19%。双核心产品的功耗也下降到了55W，而英特尔还计划推出45W和35W的版本以适应不同的消费者。在频率方面，Ivy Bridge高频率目前也达到了3.5GHz，和上代Core i7 2700K处于相同水平。

Ivy Bridge处理器依旧采用了LGA 1155接口，和上代的Sandy Bridge相同，上代Z68等6系列芯片组可以直接支持Ivy Bridge处理器。不过主板兼容性方面依旧需要厂商确认，除了BIOS更新之外，可能在电路上也需要做出一些调整。

根据英特尔路线图，2012年第二季度Ivy Bridge就将正式上市。

PCI-E支持方面，英特尔的官方路线图并未说明是否可以支持PCI-E 3.0，但根据目前的情况来看，之前LGA 2011接口的Core i7 3960X等处理器都可以支持PCI-E 3.0，说明英特尔对PCI-E 3.0的研发和应用已经很成熟，因此Ivy Bridge支持PCI-E 3.0基本是板上钉钉的事。Ivy Bridge支持16条PCI-E通道，支持拆分成2×8条以组建双显卡系统(需要芯片组支持)。

其他方面，Ivy Bridge继承了源自Sandy Bridge的英特尔Tubro Boost 2.0技术，自动调整频率以获得更高性能；还有全新的增强型AVX指令集加入。在内存通道方面，Ivy Bridge支持双通道DDR3 1600内存。相比AMD处理器高支持双通道DDR3 2133的惊人规格，Ivy Bridge似乎在内存支持方面较为落后。不过英特尔的内存控制器在延迟、带宽以及实际测试方面有相当不错的表现，这部分可能在正式产品上市后还会有进一步的调整。

繁荣的“大家族”

首批Ivy Bridge的上市时间定在2012年第二季度，新消息是第一批产品将在4月份上市，从高端的Core i7到中低端的Core i5、Core i3全部都有，一个也不少，全面替代Sandy Bridge系列。

Ivy Bridge的产品命名规则基本和Sandy Bridge相同，都使用了“Core+系列(i7、i5、i3)+四位型号+特殊代号”的方法。同为高端的产品，Core i7 2700K是Sandy Bridge家族的，而Core i7 3770K来自于Ivy Bridge家族，两者的差别在于后者的四位型号第一位是“3”，而Sandy Bridge的第一位是“2”。此外，Ivy Bridge在产品的四位型号上更复杂，基本上所有的型号都启用了三位数字(上代Sandy Bridge大部分使用两位数字，用两个“0”补全四位，如Core i5 2500和Core i5 2400)，同系列中基本可以认为数字越大性能越强， 比如有Core i5 3570K、Core i5 3550以及Core i5 3470等不同产品，差别主要是频率和大睿频频率，强的则是Core i5 3570K。需要注意的是，Ivy Bridge即使同数字型号，带K的版本相比不带K的版本默认性能也会更强一些。总的来看，Ivy Bridge的命名稍显复杂，更多的数字位数导致产品难以被迅速识别，用户在购买前需要仔细对比才能够分清。

和上代产品一样，Ivy Bridge处理器也带上了相应的后缀对产品进行进一步的功能细分。比如K代表不锁倍频的产品，S代表低功耗产品(四核心只有65W功耗)，T代表超低功耗的产品(四核心产品功耗45W和35W)。目前已经确定的新处理器请参加下表。(下表中只列出普通版本产品，节能版本和低功耗版本不在其中。)

需要说明的是，目前英特尔尚未确定Ivy Bridge架构的Core i3系列双核心产品的具体型号和规格，因此下表中没有列出相关产品的规格。奔腾和赛扬系列在第二季度暂时没有Ivy Bridge架构的产品出现，奔腾系列早要到第三季度才有相关产品上市，赛扬系列暂时还杳无音讯。

功能相当齐全HD Graphics 4000上阵！

在下表中， 我们看到了Ivy Bridge中的图形核心有HD Graphics 4000和HD Graphics 2500两种。首先来看HD Graphics 4000，这款图形核心是上代HD Graphics 3000的升级版本，流处理器数量从上代的12个升级到16个，不过实际运行频率有一定幅度的降低——HD Graphics 3000的运行频率默认为850MHz，睿频频率更是高达1350MHz，而HD Graphics 4000的默认频率只有650MHz，睿频频率为1150MHz。考虑到英特尔官方数据中相当明显的性能差距，英特尔应该在图形核心的架构和带宽方面做出了较大的改进。

HD Graphics 4000可运行的游戏数量也从HD Graphics 3000的50个增加到了100个，提供了对DirectX 11的曲面细分和Direct Compute功能的支持，CPU和GPU都可以支持OpenCL 1.1标准。此外，HD Graphics 4000的其他功能也得到了一定增强，如高清视频转码速度提升了2倍(仅限特定编码的高清视频转码至另一种编码的高清视频)、无线视频传输技术WiDi升级到了3.0版本(号称更低的延迟和更平滑的画质)、高清播放技术Insider升级到了2.0版本(支持更多版本的软件)、支持三屏独立数字输出、支持视频会议动态码率(保证各种网络状态下流畅的会议画面)等新技术。

虽然看上去HD Graphics 4000的提升很多，但由于基数不高( 英特尔官方测试多用HD 2000做对比，详见后文)，HD Graphics 4000给人的感觉依旧是“功能大于性能”，它主要用于满足基础的图形应用，在3D性能上我们依旧不要对它抱有过高的期望。另外刚才提到的HD Graphics 2500，英特尔并没有在路线图中给予详细介绍。不过从命名不难得出，它很可能是HD Graphics 3000降低频率后的产品，本身特性没有任何变化.由于频率降低，性能相对HD Graphics 3000也有所降低，因此命名上也“缩水”成为HD Graphics 2500。

性能提升如何？

虽然Ivy Bridge还没有正式上市，但从英特尔官方透露出的一些成绩我们还是能对Ivy Bridge的性能有一个大致的了解。英特尔选择了Core i7 3770和Core i7 2600两款频率同为3.4GHz的处理器，其中前者搭配了HD Graphics 4000，后者则集成的是HD Graphics 2000。先来看CPU的性能，在考察商务性能的SYSmark中，Core i7 3770领先约7%，考察3D计算能力的Cinbench领先了约24%，和数据分析有关的Excel性能上，Core i7 3770领先25%，内容创建方面的HDXPRT 2011测试领先了14%，幻灯片内容方面领先了13%。

从英特尔给出的测试成绩来看，Ivy Bridge的性能相比上代产品并没有跃进式的增长。

接下来是有关集成显卡性能的比拼。在3DMark Vantage中，搭配HD Graphics 4000的Core i7 3770领先搭配HD Graphics 2000的Core i7 2600幅度很大，基本都是以倍数胜出。在E等级测试中，Core i7 3770总分达到了Core i7 2600的2.43倍，图形性能达到了2.68倍，CPU也领先17%。P模式下Core i7 3770进一步扩大领先优势，总分达到后者的2.92倍，图形性能更是2.99倍。此外，为了证明HD Graphics 4000中有关视频转码方面的进步，英特尔还给出了一段高清转码速度的对比，Core i7 3770领先Core i7 2600的幅度达到56%。由于并非架构更替，Ivy Bridge相比同频率的Sandy Bridge，在综合性能上的提升在15%左右，考虑到功耗的降低，这个成绩已经很不错了。

2012年，7系列芯片组将随着Ivy Bridge处理器一起到来，占据中端和高端市场，低端的H61在2012年将一直存在。

终于有了原生USB 3.0的7系列芯片组

再来看芯片组，按照英特尔的时间表，7系列芯片组和CPU同时在第二季度发布。目前针对消费领域的有Z77、Z75以及H77三个型号，商用产品有B75以及五月份发布的Q77和Q75。我们主要来看一下消费领域的产品。

先来看一下产品架构。英特尔芯片组实际上是一颗南桥芯片，主要用于外围设备通讯、连接等功能。在结构上，7系列产品和之前的6系列芯片组没有太大差别。在CPU连接方面，英特尔依旧使用了老旧的DMI总线。

功能方面，Z77、Z75和H77都完全支持CPU内部的集成显卡输出。在视频输出方面，7系列产品也依旧使用了FDI总线连接CPU，提供了Display Port以及HDMI 1.4输出。此外，三款芯片组都提供了对USB 3.0的支持，多支持四个USB 3.0接口和十个USB 2.0接口，不过全部不支持PCI总线，主板厂商依旧需要通过额外的芯片才能在实际产品上加入对PCI的支持。磁盘方面，Z77和H77提供了对SRT固态磁盘缓存加速技术的支持，Z75则不支持，同时三款产品都能提供2个SATA 6Gbps接口和4个SATA 3Gbps接口。在超频性上，Z字打头的两款芯片组都可以支持Ivy Bridge超频功能，而H77则“惯例”不支持。

此外，多卡互联的支持一向都是区分芯片组地位的重要参数。Z77支持将CPU提供的16路PCI-E拆分为两个8路PCI-E，搭建双卡SLI或者CrossFire系统，或者拆分为一个8路PCI-E和两个4路PCI-E，这样就可以组建三卡SLI或者CrossFire X系统。Z75则仅能支持16路PCI-E拆分为两个8路PCI-E。H77不支持任何拆分，只能提供一根完整的PCI-E x16的插槽。此外，这三款芯片组都额外提供了8路PCI-E 2.0通道，用于挂接其他设备或者转接芯片。

7系列芯片组大的亮点在于USB 3.0的加入

英特尔除了在路线图中介绍7系列芯片组的情况外，还对6系列产品的升级情况做出了说明。目前来看，所有6系列消费级芯片组都可以支持Ivy Bridge处理器，但需要更新主板固件、BIOS以及英特尔显卡驱动程序。考虑到英特尔只提供芯片组，具体到每一款主板是否都符合Ivy Bridge的要求，以及厂商是否都提供BIOS、固件等供玩家升级，还要视具体情况而定。

Ivy Bridge移动版，超极本有了专属处理器

2011年，英特尔提出了自己的超极本计划，而在移动版的Ivy Bridge上我们也看到了专门针对超极本的产品系列。

首先来看产品的分类方式。在Sandy Bridge时代，英特尔移动处理器的划分比较复杂。总体来说，分为标准电压版、低电压版以及超低电压版三种。这三种产品分别对应大于35W功耗、25W功耗以及17W功耗三个级别。

但是在Ivy Bridge时代，英特尔将三种功耗级别改成两种，名称也有所变化：一是标准性能版本(Standard Performance)，型号中含有“M”，功耗分别为55W、45W和35W；另一种是专门针对超极本的版本(Ultra)，型号中含有“U”，功耗统一为17W。相比之下，新版本更为简洁，功耗可选种类中去掉了25W的档次，并且专门针对超极本设计了命名和产品线。

有了专属处理器的加持，超极本在2012年的发展更有看头。

其次就是产品命名了。和之前桌面版命名方式基本一致，移动版Ivy Bridge依旧分为Core i7、Core i5和Core i3加四位数字的命名方式。后则是惯例的后缀英文字母，目前英特尔公布的有XM、QM、M和U四种，分别代表至尊版、四核心、双核心和超极本版本。从目前已经发布的产品信息来看，下一代Ivy Bridge移动处理器暂时没有单核心版本，至少都是双核心，并且全部支持超线程、Turbo Boost 2.0睿频动态加速(移动版睿频加速幅度相当大)等用户关心的技术。在集成图形核心方面，全系列Ivy Bridge处理器都升级到了HD Graphics 4000系列，其中M系列集成图形核心的基础频率是650MHz，U系列稍低一些，为350MHz。

第三则是具体的产品型号。Ivy Bridge至尊版只有一款Core i7 3920XM，默认频率为2.9GHz，睿频加速频率高可达3.8GHz，图形核心默认频率650MHz，睿频加速高可达1300MHz。内存方面不仅仅支持DDR3，还支持低功耗的DDR3L，TDP为55W。四核心产品有两款，分别是Core i7 3820QM和Core i7 3720QM，主要差别在于前者频率和高睿频频率分别为2.7GHz和3.7GHz，后者为2.6GHz和3.6GHz，此外二级缓存也分别为8MB和6MB，TDP为45W。双核心有三款，一款Core i7系列，型号是Core i7 3520，默认频率和大睿频为2.9GHz、3.6GHz，三级缓存为4MB，TDP为35W，两款Core i5，型号是Core i5 3360M和Core i53 320M，默认频率和大睿频频率依次降低到2.8GHz、3.5GHz以及2.6GHz、3.3GHz，三级缓存也缩减到3MB，TDP依旧维持35W。后则是面向超极本的U系列，型号Core i7-3667U和Core i5-3427U，都是双核心设计，默认频率和大睿频分别为2.0GHz、3.2GHz以及1.8GHz、2.8GHz，三级缓存分别只有4MB和3MB，TDP维持在17W。

按照惯例，移动版本不需要多卡互联等功能，因此全部以H打头，目前有HM77、HM76、HM75以及面向超极本的UM77四款。针对商务领域的有QS77和QM77两款。由于具体规格尚不清楚，因此就不多做介绍了。

写在后

总的来说，Ivy Bridge相比Sandy Bridge主要在于更新的工艺、更低的功耗以及更强的功能， 性能方面的进步不算特别大。从目前英特尔的市场情况来看，只需要按部就班按照路线图发布产品即可，这样平稳而有预见的产品进化步伐也是市场和玩家都乐于接受的。对Sandy Bridge的用户来说，手中的CPU性能依旧不算落伍，因此购买Ivy Bridge的欲望不会太高。即使要升级，原有的6系列主板也可能不需要更换。这样看来，2012年有可能成为玩家升级热情相对较低的一年。不过对新装机或者新购笔记本电脑的用户来说，Ivy Bridge更低的功耗和更多的功能依旧拥有不小的吸引力。