和前一代架構(gòu)相比，Ivy Bridge雖然依然是CPU+GPU雙芯片的布局，但是在工藝制程、圖形/媒體處理器、IA核心/指令集架構(gòu)(ISA)、安全、能耗管理和內(nèi)存實(shí)現(xiàn)方面都有許多技術(shù)創(chuàng)新。

22nm制程工藝

Ivy Bridge是屬于Tick的范疇，從上一代的32nm的制程工藝，全面切換到了具有更高的性能和更低的功能的22nm制程工藝。22nm究竟多大?就像馬宏升在上午的主題演講中所說的，22nm是用肉眼看不到的，一億個(gè)這么大的晶體管能夠裝到一個(gè)枕頭上，用馬宏升的話說，這是一個(gè)“科學(xué)奇跡”。

圖形/媒體處理器

新一代的微架構(gòu)能帶來更高的3D性能，并且支持Microsoft DirectX 11，在媒體處理器功能和性能提升顯著。

IA核心/指令集架構(gòu)(ISA)的顯著改變

數(shù)字隨機(jī)數(shù)發(fā)生器(DRNG)：Ivy Bridge引用了一個(gè)高質(zhì)量/高性能的數(shù)字隨機(jī)數(shù)發(fā)生器DRNG。(如下圖所示)這個(gè)DRNG是為了符合各類標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的，如ANSIx9.82、NIST SP 800-90以及NIST FIPS 140-2/3 Level 2等。通過“RDRAND-可供所有特權(quán)級/運(yùn)行模式使用”指令，可以把一個(gè)隨機(jī)數(shù)(可以是16位、32位或者是64位)返回到目的寄存器，RDRAND通過CPUID.1.ECX[30]引用。

監(jiān)管模式的執(zhí)行保護(hù)(SMEP)：Ivy Bridge引入了SMEP來幫助防止EoP(越權(quán))安全攻擊，比如說在較高級特權(quán)級運(yùn)行時(shí)溢出到不可信的應(yīng)用內(nèi)存區(qū)域執(zhí)行。如果CR4.SMEP設(shè)定為1而且是在監(jiān)管模式(CPL<3)，那么來自用戶模式為1的線性地址的指令不會被執(zhí)行。SMEP在32位和64位的運(yùn)行模式下都可使用，使用的方式為通過CPUID.7.0EBX[7]引用。

能耗管理

可配置的TDP和低功耗模式：可配置的TDP允許在一個(gè)CPU上實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同的TPD能耗水平，因?yàn)閯討B(tài)變化的能耗/性能范圍更大(如下圖所示)，并且基于運(yùn)行中的觸發(fā)器動態(tài)變遷;低功耗模式定義了CPU的最低能耗，英特爾提供了驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)上述2種功能，可配置的TDP和低功耗模式允許OEM更加靈活地設(shè)計(jì)更具有彈性的系統(tǒng)。

在典型的工作負(fù)載中，Ivy Bridge芯片的平均功耗最高可以改善20%。

PCI-e 3.0:IVB芯片上支持3個(gè)第三代控制器和16條數(shù)據(jù)線，16條數(shù)據(jù)線的組合形式可以為1×16、2×8或者是1×8+2×4。并且支持PCIe ASPM所有的能耗狀態(tài)，包括L0s、L1。向后兼容PCI-E第一代和第二代的板卡。

Ivy Bridge核心顯卡

圖 Ivy Bridge核心顯卡架構(gòu)

由上圖可看出，Ivy Bridge新的“彈性”架構(gòu)分為5個(gè)區(qū)域：全局單元、模塊陣列共享區(qū)、模塊陣列區(qū)、視頻CODEC和顯示單元。Ivy Bridge核心顯卡在3D微架構(gòu)、可編程性和能耗方面都有了很大的改善。

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