需要特別注意的是，這份路線圖展示的服務(wù)器產(chǎn)品規(guī)劃，和桌面上并不完全同步。一般來(lái)說(shuō)，Intel的新工藝、新架構(gòu)都是首先用在桌面領(lǐng)域，移動(dòng)領(lǐng)域基本同時(shí)或者稍晚一些，而服務(wù)器領(lǐng)域則要延后很長(zhǎng)一段時(shí)間，而且不同定位的系列產(chǎn)品也有很大差異。

Intel目前已經(jīng)進(jìn)入32nm工藝的鼎盛時(shí)期，服務(wù)器架構(gòu)正在從上代Westmere向新的Sandy Bridge過(guò)渡，接下來(lái)就是22nm新工藝的改進(jìn)版Ivy Bridge，以及未來(lái)的10nm Skymont。下面我們就來(lái)一起梳理一下Intel服務(wù)器架構(gòu)這些年的發(fā)展路線。

Intel 65nm Core

因?yàn)槭袌?chǎng)需求，Intel高性能處理器產(chǎn)品線轉(zhuǎn)移。

停產(chǎn)的“扣肉”

早在2008年65nm Core就已經(jīng)陸續(xù)停產(chǎn)，在此我們就不做過(guò)多贅述了。

Intel 45nm Penryn

Penryn核心

45nm的Penryn雖然同樣標(biāo)示為65W TDP，在同一功耗下Penryn的性能將比65nm的Core更佳，全因Penryn核心頻率將會(huì)由3GHz起跳，雙核心將會(huì)擁有3MB及6MB :2版本，四核心則最高可達(dá)至12MB L2容量，雖然L2增加了，但由于采用上45納米，Wolfdale Die Size只有107平方毫米，相比上代Conroe的143平方毫米減少約25%，令成本進(jìn)一步下降。

在電源管理方面，Intel在下一代Penryn微架構(gòu)加入全新的power state，稱為Deep Down Power State。加上新的power state后，Penryn的C-State將增至五個(gè)。C0為正常狀態(tài)，C2、C3及C4則為不同的省電模式。新增的Deep Down (C6)與C4模式類近，除關(guān)閉核心頻率、PLL及消除Cache外，在Deep Down模式下，整個(gè)Cache亦將會(huì)被關(guān)閉以達(dá)到更佳的省電效果。與C4相較，據(jù)稱 Deep Down耗電量將可減少達(dá)300%。

在下一代Penryn微架構(gòu)中，Intel亦首次加入全新Intel Dynamic Acceleration(IDA)單線程加速技術(shù)于桌面處理器上，令系統(tǒng)在運(yùn)作單線或串行多線程程序時(shí)，可提供自動(dòng)超頻作運(yùn)算，而另一顆則進(jìn)入閑置狀態(tài)。

當(dāng)雙核心處理器運(yùn)作單線或串行行線程程序時(shí)，當(dāng)中只有一顆核心是處于運(yùn)算狀態(tài)，而另一顆只會(huì)處于閑置(C3或更高的省電模式)時(shí)， IDA技術(shù)則可以在系統(tǒng)只需要運(yùn)作一組串行的程序時(shí)，把運(yùn)算中的核心的頻率提高，令系統(tǒng)可以提早完成這一組串行程序，而另一顆核心仍然保持閑置狀態(tài)。

雖然其中一顆核心頻率被自動(dòng)超頻，但由于另一顆核心處于省電的C3或更高的閑置狀態(tài)，因此處理器的最高功耗指不會(huì)因IDA技術(shù)而被提高，在不用增加成本的情況下，用家可獲得更優(yōu)秀的單線程運(yùn)算效果。

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Intel 45nm Nehalem

Nehalem處理器同樣上一代的 Penryn至強(qiáng)一樣，都是采用了45nm的生產(chǎn)工藝，它屬于第二代的45nm產(chǎn)品，但它卻和上一代產(chǎn)品有著很大的區(qū)別。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，Nehalem還是基 本建立在Core微架構(gòu)（Core Microarchitecture）的基礎(chǔ)上，外加增添了SMT、3層Cache、TLB和分支預(yù)測(cè)的等級(jí)化、IMC、QPI和支持DDR3等技術(shù)。

45nm晶圓

Intelligent Performance 超強(qiáng)的性能

首先，XEON 5500系列集成內(nèi)存控制器（IMC），說(shuō)到這里，我們不得不把時(shí)間拉回到XEON 5300系列的時(shí)代，由于其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手AMD在其K8架構(gòu)時(shí)代，就集成了內(nèi)存控制器，正因?yàn)槿绱?，這大大的提升了AMD處理器的性能，這也成了AMD驕傲的 資本，再來(lái)看看intel，CPU訪問(wèn)內(nèi)存的延遲，大大的影響了XEOn產(chǎn)品的性能，所以在XEON 5400時(shí)代，intel開(kāi)發(fā)了一種高速全緩沖內(nèi)存技術(shù)，就是我們通常說(shuō)的Fully-buffer DIMM，他是在內(nèi)存上面加載了一個(gè)處理芯片，來(lái)提高與CPU交換的速度，從實(shí)際情況來(lái)看，這確實(shí)為解決之法，但是，從另外的技術(shù)方面，我都為intel 捏了一把汗，這為治標(biāo)不治本。從各大OEM廠商和使用者的回饋反應(yīng)來(lái)分析：FBD內(nèi)存發(fā)熱量大，為此還穿上了金屬的馬甲，功耗也比REG ECC內(nèi)存高出許多。

集成內(nèi)存控制器

其次是超線程技術(shù)，超線程技術(shù)是在一顆CPU同時(shí)執(zhí)行多個(gè)程序而共同分享一顆CPU的資源，理論上要像兩顆CPU一樣在同一時(shí)間執(zhí)行兩個(gè)線程，處理器需 要多加入一個(gè)Logical CPU Pointer（邏輯處理單元）。而其余部分如ALU（整數(shù)運(yùn)算單元）、FPU（浮點(diǎn)運(yùn)算單元）、L2 Cache（二級(jí)緩存）則保持不變，這些部分是被分享的。

雖然采用超線程技術(shù)能同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)線程，但它并不象兩個(gè)真正的CPU那樣，每各CPU都具有獨(dú)立的資源。當(dāng)兩個(gè)線程都同時(shí)需要某一個(gè)資源時(shí)，其中一個(gè)要暫時(shí)停止，并讓出資源，直到這些資源閑置后才能繼續(xù)。因此超線程的性能并不等于兩顆CPU的性能。

超線程技術(shù)

需要注意的是，含有超線程技術(shù)的CPU需要芯片組、軟件支持，才能比較理想的發(fā)揮該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

再次是XEON的自動(dòng)超頻，Turbo Boost，（也叫渦輪推進(jìn)技術(shù)），很多時(shí)候，CPU在處理數(shù)據(jù)或者在運(yùn)行的時(shí)候，都達(dá)到了100％ 的使用率，為了解決這個(gè)問(wèn)題，在新一代的XEOn處理器中，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)2級(jí)超頻功能，從原來(lái)頻率基礎(chǔ)上，增加2個(gè)133M的頻率。

自動(dòng)超頻Turbo Boost

不過(guò)，并不是所有的XEON都會(huì)支持這個(gè)功能，例如面對(duì)低端市場(chǎng)的XEON 5502和XEON5504，這兩個(gè)型號(hào)的CPU，也將會(huì)有可能只有2個(gè)核心的版本，共享了4M二級(jí)緩存，也不支持超線程技術(shù)，從這方面來(lái)看，intel 把改省的都省下了，呵呵。從中端的XEON E5506，到XEON E5540都支持了Turbo Boost。不同的是高功耗版本的XEON X5550，功耗達(dá)到了95W，它可以在使用2個(gè)核心的情況下，實(shí)現(xiàn)3級(jí)超頻功能，也就是133M×3。例如XEON X5570本來(lái)頻率是2.93G，如果四個(gè)核心同時(shí)使用，那么每個(gè)核心可以自動(dòng)超頻到3.2G；如果只使用了2個(gè)核心，那么這2個(gè)核心可以自動(dòng)超頻到 3.33G運(yùn)行。

Automated Energy Efficiency 自動(dòng)化能源控制

在XEON5500以前，通常情況下，一個(gè)企業(yè)使用的服務(wù)器都 是全天24小時(shí)運(yùn)行，功耗基本上都是滿負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，在我們提倡節(jié)約能源的今天，這是一個(gè)巨大的浪費(fèi)。不過(guò)，從這一代開(kāi)始，處理器更加智能，能夠根據(jù)使用 時(shí)的狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)功耗。下面是一個(gè)企業(yè)一天中監(jiān)測(cè)服務(wù)器的功耗情況圖，可以看出在早上7點(diǎn)以前，晚上8點(diǎn)以后，功耗大大降低，為企業(yè)節(jié)省了不少的開(kāi)支。

不同時(shí)段服務(wù)器的功耗并不相同

XEON 5400和XEON5500的對(duì)比情況：SPECpower_ssj2008是一個(gè)利用標(biāo)準(zhǔn)Java的JDK計(jì)算整體服務(wù)器性能，根據(jù)其中11個(gè)不同工作 負(fù)載區(qū)域段的功耗得出服務(wù)器的工作負(fù)載/能耗比的測(cè)試方式。是一個(gè)較為客觀的服務(wù)器的能耗標(biāo)準(zhǔn)：簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，這一切只與服務(wù)器的節(jié)能設(shè)計(jì)有關(guān)，也就是 XEON5500的自動(dòng)能源控制。

Nehalem架構(gòu)的至強(qiáng)服務(wù)器明顯在節(jié)能方面有更好的表現(xiàn)

Flexible Virtualization 靈活的虛擬化技術(shù)

除此之外，英特爾還在強(qiáng)化了Flex-Magretion虛擬化技術(shù)。這一技術(shù)雖然在在Penryn里就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但是英特爾在XEON5500里得到 了加強(qiáng)。相較于之前的英特爾VT技術(shù)，F(xiàn)lexMigration則更偏向傳統(tǒng)對(duì)虛擬化技術(shù)的定義，這種技術(shù)可以讓虛擬機(jī)上的應(yīng)用在英特爾不同產(chǎn)品線的處 理器上進(jìn)行動(dòng)態(tài)遷移，提高處理器使用率。新一代的XEON5500 平臺(tái)上，包括了chipset芯片，還有network，都對(duì)虛擬化有了良好的支持，這使得整個(gè)服務(wù)器性能有了巨大的提升。>>

Intel 32nm Westmere

Westmere-EP采了 32納米第二代high-k金屬柵技術(shù)，先進(jìn)的制程工藝使得Westmere-EP具備更多的處理核心抑或在保持同樣TDP封裝前提下提高處理器的主頻。 鑒于Thermal Police（熱量排放政策）的緣故，處理器的主頻都有所限制，英特爾計(jì)劃為Westmere-EP增加更多的處理核心以及緩存。

Westmere-EP芯片結(jié)構(gòu)

具體而言，45納米向32納米的進(jìn)步，使得Westmere-EP能增加兩個(gè)處理核心并且每個(gè)核心的三級(jí)緩存也增長(zhǎng)了50%達(dá)到12MB之多。英特爾架 構(gòu)事業(yè)部資深高級(jí)工程師Nasser Kurd確認(rèn)Westmere-EP將支持Turbo Boost特性（智能加速技術(shù)），即在芯片其他芯片元素靜默狀態(tài)下小幅提高處理器核心的主頻。

總體而言，Westmere-EP的主頻和熱封裝范圍同現(xiàn)有的至強(qiáng)5500一樣，此外在處理器插槽、主板芯片組和DDR3內(nèi)存的支持方面也同至強(qiáng)5500一樣，每個(gè)插槽都有著三個(gè)內(nèi)存通道。

六核Westmere-EP處理器有著11.7億個(gè)晶體管，芯片面積為為240平方毫米。正如上圖所示，六個(gè)處理核心被一分為二，每組三個(gè)核心。處理核 心區(qū)域有著專門的時(shí)鐘頻率和電源供給，三級(jí)緩存和內(nèi)存控制器在優(yōu)化設(shè)計(jì)之后歸為“uncore”（非核心）區(qū)域，有著獨(dú)立的功率門限（power gating）。在Nehalem家族芯片中，英特爾為每個(gè)核心的晶體管引入了功率門限，當(dāng)核心處于閑置狀態(tài)時(shí)就會(huì)被自動(dòng)關(guān)閉。核心狀態(tài)存儲(chǔ)于芯片緩存 中，但是非核心區(qū)域依舊保持全功率運(yùn)行。但是在Westmere家族中，非核心區(qū)域也引入了功率門限，由此可以看出Westmere更加綠色節(jié)能。

Westmere-EP芯片保持了英特爾HyperThreading同步多線程特性，每一個(gè)核心都有著兩個(gè)虛擬線程，此外Westmere還具備新的 加密指令集在加密解密數(shù)據(jù)之時(shí)實(shí)現(xiàn)AES算法。另外一個(gè)新特性在于其嵌入式的內(nèi)存控制器能夠支持低壓的DDR3內(nèi)存，這樣在無(wú)需損失性能的前提下能夠減少 20%的熱量。

Intel 32nm Sandy Bridge

隨著鐘擺的又一次擺動(dòng)，時(shí)間跨入了2011年。這將是制程-架構(gòu)的又一次轉(zhuǎn)換，2011年英特爾的Tick-Tock發(fā)展戰(zhàn)略迎來(lái)了Sandy Bridge架構(gòu)年的到來(lái)。桌面以及移動(dòng)版的Sandy Bridge已經(jīng)面世，服務(wù)器領(lǐng)域的至強(qiáng)版本也將在稍后登場(chǎng)。

與上一代架構(gòu)各產(chǎn)品線相對(duì)應(yīng)的Sandy bridge家族產(chǎn)品

從產(chǎn)品定位看

與現(xiàn)有至強(qiáng)產(chǎn)品線3000、5000、7000系不同，新一代Sandy Bridge產(chǎn)品線將劃分的更為明確。過(guò)去一路產(chǎn)品線由至強(qiáng)3000系獨(dú)占，而現(xiàn)在將被細(xì)化為面向入門級(jí)一路產(chǎn)品的Sandy Bridge-DT和主流一路/入門級(jí)兩路產(chǎn)品Sandy Bridge-EN構(gòu)成，一部分原屬于過(guò)去雙路至強(qiáng)5500/5600系的市場(chǎng)將被劃歸這條產(chǎn)品線。而與此同時(shí)，主流級(jí)兩路產(chǎn)品則被劃歸到Sandry Bridge-EP產(chǎn)品線。在高端四路服務(wù)器市場(chǎng)則被細(xì)分為入門級(jí)四路產(chǎn)品和主流性能級(jí)四路產(chǎn)品，入門級(jí)產(chǎn)品線將由Sandry Bridge-EX占據(jù)。

從產(chǎn)品接口看

　 　從圖中右側(cè)我們可以看到，QPI總線一定程度上了決定了產(chǎn)品定位不同，既多路的擴(kuò)展性。接口也被劃分為一路產(chǎn)品LGA1156-Socket H2；兩路產(chǎn)品LGA1356-Socket B2；四路產(chǎn)品LGA 2011-Socket R。這與AMD在2010年的G34/C32平臺(tái)有異曲同工之處（皓龍6100支持2路與4路，皓龍4100支持1路與2路），在四路與兩路產(chǎn)品上不在做 明確劃分而是提供統(tǒng)一的芯片組，給用戶以彈性的選擇。按照如此定位的話，今年推出的Sandy Bridge-EX性能將不及我們已知的Westmere-EX。

　　到這里，筆者有了一定疑問(wèn)，Socket R的市場(chǎng)將面向誰(shuí)？生命周期依然是2年？相比起Westmere-EX提供更好的性價(jià)比？這個(gè)問(wèn)題我們稍后再討論。

Sandy Bridge家族 從PC到Server1路、2路、4路產(chǎn)品

從圖中我們可以看出，從PC平臺(tái)到入門級(jí)服務(wù)器工作站平臺(tái)，同樣采用了LGA1155接口，雙通道內(nèi)存，內(nèi)置GPU核心等，唯一的區(qū)別在于對(duì)PCI-E通道數(shù)量的支持。LGA1155不支持QPI互聯(lián)架構(gòu)。

而到了入門級(jí)兩路平臺(tái)LGA 1356 接口上Sandy Bridge-EN，提供了24條PCI-E通道，三通道內(nèi)存（DDR3-1600，支持UDIMM和RDIMM，低電壓內(nèi)存，最大38.4GB/S的內(nèi) 存帶寬），更大的L3緩存等，與現(xiàn)有5500/5600至強(qiáng)相同，會(huì)根據(jù)占用內(nèi)存通道數(shù)量不同，進(jìn)行1600、1333、1066的降頻。提供1個(gè)QPI 用來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展。

在LGA 2011接口上Sandy Bridge-EP/EX上，提供了40條PCI-E通道，四通道內(nèi)存等，提供2個(gè)QPI用來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展。

Westmere-EX與Sandy Bridge-EX連接上的區(qū)別

從圖中可以看出，Sandy Bridge的只有兩條QPI與相鄰CPU進(jìn)行連接，而Nehalem/Westmere-EX則有4條QPI與其他CPU全部進(jìn)行直連。每?jī)深wCPU共 享一個(gè)南橋與PCI通道進(jìn)行通信。使得系統(tǒng)內(nèi)的CPU通信效勞更高，而Sandy Bridge如果要訪問(wèn)非相鄰的CPU數(shù)據(jù)則要多一個(gè)CPU通信環(huán)節(jié)，一定程度上會(huì)降低效率。

Intel 22nm IvyBridge

雖然IvyBridge是SandyBridge的22nm工藝升級(jí)版，但I(xiàn)vyBridge并非僅僅是將工藝制程升級(jí)為22nm，同時(shí)它還帶來(lái)了諸多 新的特性，如原生支持USB3.0、支持ConfigurableTDP技術(shù)、同時(shí)還具有更強(qiáng)性能的顯示單元。配套主板方面，IvyBridge處理器將 搭配新一代PantherPoint7系列主板，但使用6系列主板可以通過(guò)更新BIOS的方式提供對(duì)IvyBridge的支持，為用戶升級(jí)提供了方便。

IvyBridge

IvyBridge除了將工藝制程升級(jí)為22nm為，其內(nèi)部還采用了先進(jìn)的Tri-Gate3D制造工藝，這也是自硅晶體管問(wèn)世50多年來(lái)，3D結(jié)構(gòu)晶體管史無(wú)前例的被投入批量生產(chǎn)。

與之前的32nm2D晶體管相比，22nm3D三柵極晶體管，可以在大量增加晶體管的同時(shí)有效得控制芯片的體積，同時(shí)在低電壓下可將性能提高37%。受 限于物理結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的2D型晶體管已經(jīng)嚴(yán)重的制約了摩爾定律的進(jìn)步與發(fā)展，而3D三柵極晶體管的出現(xiàn)無(wú)疑又為摩爾定律開(kāi)啟了一個(gè)新的時(shí)代。

新一代HDGraphics圖形核心

IvyBridge采用了Intel新一代的HDGraphics圖形核心，EU執(zhí)行單元的數(shù)量較SandyBridge翻一番，達(dá)到最多24個(gè)，同時(shí)可支持DirectX11.0。

同時(shí)，IvyBridge還加入了FlexibleDisplayInterface技術(shù)，此技術(shù)可以支持用兩屏或者三屏輸出顯示。

原生支持USB3.0

IvyBridge處理器將搭配新一代PantherPoint7系列芯片組主板，該芯片組將加入XHCIUSB3.0控制器，可提供最多4個(gè)USB3.0接口。至此主板廠商無(wú)需再用第三方芯片。

同時(shí)，7系列芯片組中還集成了兩個(gè)EHCIUSB2.0控制器，可提供總共14個(gè)USB2.0接口的支持。

ConfigurableTDP技術(shù)

IvyBridge處理器還支持一項(xiàng)名為“ConfigurableTDP”的技術(shù)。我們知道，IntelTurboBoost技術(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載情況，對(duì)處理器進(jìn)行超頻，然而超頻的幅度始終不會(huì)超過(guò)TDP功耗的限制。

而ConfigurableTDP技術(shù)可在高負(fù)載時(shí)，更高幅度的超頻處理器，不會(huì)去考慮TDP功耗限制，但是如果溫度超過(guò)了界限，處理器又將降回安全的頻率。

Intel 22nm Haswell及未來(lái)

然后呢，22nm工藝上的新架構(gòu)叫做“Haswell”，2014年上半年進(jìn)入服務(wù)器領(lǐng)域(桌面2013年)；次年制造工藝進(jìn)化為14nm，新產(chǎn)品家族代號(hào)“Rockwell”。

繼續(xù)往后是又一個(gè)新的架構(gòu)“Skylake”，還是14nm工藝，預(yù)計(jì)2016年下半年在服務(wù)器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)(桌面應(yīng)該是2015年)。

等到了2017年底至2018年初，Intel將在服務(wù)器上為我們帶來(lái)10nm工藝，對(duì)應(yīng)產(chǎn)品代號(hào)“Skymont”，至于桌面上可能會(huì)在2017年上半年就迎來(lái)這個(gè)10nmSkymont。那時(shí)候PCI-E4.0總線、100Gb網(wǎng)絡(luò)之類的技術(shù)應(yīng)該也普及了。

如果繼續(xù)按照這樣的速度發(fā)展下去，Intel會(huì)在大約2019年把半導(dǎo)體工藝帶入到單位數(shù)字時(shí)代。

zhabin