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性能提升 功耗剧降 45nm至强处理器测试

  服务器处理器平台中,Xeon DP系列是最常见的处理器之一,Xeon DP处理器经历了Paxville DP(双核,Netburst)、Dempsey(双核,Netburst,Benlsey平台)、Woodcrest(双核,Core,Benlsey平台)和Clovertown(四核,Core,Benlsey平台)这样的一个历程,现在45nm平台中,Xeon DP也升级到了Wolfdale DP(双核,增强Core架构,Stoakley平台)和Harpertown(四核,增强Core架构,Stoakley平台)。

代号 型号 SMP 主频 FSB L2 TDP 接口 制程
Clovertown Xeon E5310 DP 1.60 1066Mhz 8MB 80W LGA771 65nm
Xeon E5320 DP 1.86 1066Mhz 8MB 80W LGA771 65nm
Xeon E5335 DP 2.00 1333Mhz 8MB 80W LGA771 65nm
Xeon E5345 DP 2.33 1333Mhz 8MB 80W LGA771 65nm
Xeon X5355 DP 2.66 1333Mhz 8MB 120W LGA771 65nm
Xeon X5365 DP 3.00 1333Mhz 8MB 120W LGA771 65nm

当前主流4核Xeon: Clovertown

代号 型号 SMP 主频 L2 TDP 制程
Harpertown Xeon E5405 DP 2.00 12MB 80W 45nm
Xeon E5410 DP 2.33 12MB 80W 45nm
Xeon E5420 DP 2.50 12MB 80W 45nm
Xeon E5430 DP 2.66 12MB 80W 45nm
Xeon E5440 DP 2.83 12MB 80W 45nm
Xeon E5450 DP 3.00 12MB 80W 45nm
Xeon E5460 DP 3.16 12MB 120W 45nm
45nm Xeon第一波:Harpertown

  45nm Xeon DP包括了两个型号:Harpertown和Wolfdale DP。代号为Harpertown的Xeon DP处理器是四核处理器,代号为Wolfdale-DP的处理器为双核处理器,它们都是Penryn架构处理器衍生产品,均采用了45nm High-k制程技术。从65nm到45nm的转变,不仅仅是当前芯片设计在体积上的缩小。此类处理器中还增加了许多新的特性,如全新的Intel SIMD流指令扩展4(SSE4),可通过47条全新指令加快包括视频编码在内的工作负载的处理速度,从而支持高清晰度画质和照片处理,以及重要的HPC和企业应用。据称,与前代四核Intel Xeon DP 5300系列处理器相比,45nm High-k Intel Xeon处理器的性能功耗比提升了38%,进一步巩固了其性能功耗比领先优势。

  和上一代Clovertown相比,Harpertown处理器将2 x 4MB的L2缓存提升到了2 x 6MB L2缓存,每两个核心共享6MB缓存。Harpertown处理器将不再使用旧的1066MHz FSB,而开始支持更高的1333MHz/1600MHz FSB。由于采用了45nm High-k制程技术,四核Harpertown的功耗依然保持同现有的双核大致相当的水平,TDP依然为50瓦、80瓦和120瓦,并且频率规格也有所提高,最高端的Xeon E5460处理器可以达到3.16GHz,而上一代Xeon X5365只有3.00GHz,这意味着新的Harpertown平台的计算密度可以得到很大的提升。

  在Intel的Tick-Tock战略上,Penryn是45nm工艺的第一个处理器产品线,因此其核心架构在Core微架构上进行改良,除了45nm工艺带来的电气改进之外新的Penryn微架构主要有5方面:

Intel Wide Dynamic Execution(Intel宽动态执行)方面的改进着实从基础上提升了处理器的运算性能,包括快速16进制除法器、更快速的操作系统基础支持、增强的Intel虚拟化技术三个部分。

Intel Advanced Smart Cache(Intel先进智能缓存)则进一步提升了缓存性能,以符合未来多核心的趋势,其包括了更大容量的缓存以及更多路的缓存关联。

Intel Smart Memory Access(Intel智能内存存取)提升了装载数据的速度,包括强化的存储转发结构和更高的总线带宽设计。

Intel Advanced Digital Media Boost(Intel先进数字媒体增强)则是对数字媒体的一系列优化、增强,包括了SSE4指令集的加入,以及全新的Super Shuffle Engine超级传送引擎。

Intel Intelligent Power Capability(Intel智能电源特性)则是充分发挥新制程的特点,降低总体能源的消耗,包括了深层关机技术和增强的Intel动态加速技术。

  虽然45nm Penryn的并非基于全新的架构,然而在测试当中,45nm桌面处理器QX9650的性能有了比较明显的提升,因此我们预计,从Clovertown到Harptertown也会具有相似的结果,下面我们先来看看微架构上影响性能的这些主要改进。

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