【IT168评测中心】按照Intel Tick-Tock战略，同一工艺和同一微架构的处理器系列会一年更新一次，不过Nehalem-EX是一个异类，它基于45nm工艺，以及Nehalem微架构，但却和Nehalem微架构发布隔了相当久的时间。最早出现的Nehalem架构处理器是桌面的Core i7，2008年8月发布，服务器版本Nehalem-EP则是在2009年3月底发布。
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2009.03，45nm Nehalem Xeon发布：
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2010.03，32nm Westmere Xeon发布：
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今日（美国时间2010年3月30日，中国时间31日）发布的Nehalem-EX不仅仅比最早的Nehalem迟，也比32nm的Westmere要迟，这是因为Nehalem-EX是x86处理器上前所未有的产品，它不仅仅是首个8核心的X86处理器，具有和普通Nehalem很不相同的架构，还拥有X86上最强的RAS（Reliability， Availability， Serviceability：可靠性、可用性、稳定性）特性。实际上，它是X86处理器在可靠性上的巅峰作品，理论上也应该是X86中最强的处理器。
发布前叫做Nehalem-EX，代号Beckton
发布后就要叫做Xeon 7500系列了，不过，实际上，Nehalem-EX还包含了一个6500系列
本来Nehalem-EX的NDA也是30号过期的，这样和AMD的Magny Cours倒是同期登场，不过由于时区不同的缘故……本文要今天才能现身。不过这样也好，笔者不用赶着同一天发这么多东西。下面我们就来深入解析Nehalem-EX的独特结构。关于Nehalem-EX，我们之前也已经做过了相当多的内容。
Nehalem Microarchitecture
既然顶着Nehalem的大名，Nehalem-EX自然也是基于Nehalem微架构。就设计上来说，Nehalem设计时就考虑到了这种情况，它采用了一种“模块化”的设计方案，，系统分成了Core和Uncore两个大模块，每个模块再分成多个小的模块，这样通过不同的组合，就可以衍生出不同核心数量、不同L3缓存等处理器产品。实际上，Nehalem-EX架构和通常Nehalem相比最大的不同就在Uncore架构上。
Nehalem-EX具有很不同的Uncore架构
我们首先要清楚企业级Nehalem处理器的后缀：计有Nehalem-EN、Nehalem-EP、Nehalem-EX。其中，EN是指Entry（入门）、EP是指Efficient Performance（效率、性能）、EX是Expandable（可扩展）。Nehalem-EN就是常见的单路Xeon 3400系列，Nehalem-EP则是双路Xeon 5500系列，而Nehalem-EX就是多路Xeon 7500系列了。Nehalem-EX就相当于之前的Xeon MP系列，它可以组建四路或者四路以上的多路处理器系统，虽然Nehalem-EX也有面向双路的产品：Xeon 6500系列。
Nehalem-EX晶圆图
总结一下，Nehalem-EX具有以下特点：
原生45nm 8核心16线程Nehalem微架构处理器
24MB共享L3缓存（每核心3MB，Nehalem-EP/Westmere-EP是每核心2MB）
23亿晶体管（六核Westmere-EP是11.7亿）
两个内存控制器，支持最多4个内存通道共16个DIMM（Nehalem-EP/Westmere-EP是3个内存通道共9个DIMM）
四路系统支持64个DIMM，内存容量达1TB（Nehalem-EP/Westmere-EP内存上限是144GB/288GB）
4个6.4GT/s QPI总线（Nehalem-EP/Westmere-EP是两个QPI）
扩展性可以从2路到256路系统（Nehalem-EP/Westmere-EP最多双路）
TDP和普通处理器一致：95W、105W、130W
高级RAS特性（Nehalem-EP/Westmere-EP只拥有基本的RAS特性）
接下来我们就来看看Nehalem-EX的内部架构。
我们已经知道，Nehalem-EX的Uncore架构处处都透露着不同，这首先要从L3缓存以及与核心 之间的互联总线说起，看过的朋友可能知道Nehalem-EX使用了独特的环形总线，不过现在我们可以看到更多的细节：
和普通的Nehalem不同，Nehalem-EX的L3缓存容量达到了24MB，每个核心可以分到3MB，比Nehalem-EP/Westmere-EP的2MB要更大。大容量缓存在大型系统下是相当有必要的。此外，Nehalem-EX的L3缓存真的是分成了8个3MB的Slice（块），每一个L3块在每一个时钟周期可以同时进行4个存取操作，这样Nehalem-EX在同一个时钟周期就可以同时进行32个L3缓存操作，并且经过哈希计算，可以将操作分散到多个L3 Slice上，避免了热区效应（hot-spot）。通常的处理器中，共享的LLC缓存只会有一个端口，同时只能进行数个操作。
Nehalem-EX：Ring Interconnet
多个核心/L3块之间的互联通过一个环形总线来完成，而通常的Nehalem处理器则是通过传统的Crossbar来进行，在Intel 32nm Westmere-EP处理器首发评测中我们对Westmere-EP进行的测试结果表现， 六核Westmere-EP比四核Nehalem-EP的L3缓存内存潜伏期有所上升，内存带宽也下降了，这表明了传统架构在核心数量变多、访问冲突增加之后的效应。要想达到8个或者更多的核心数量，最好是：使用其他的总线架构，就像Nehalem-EX这样。
Nehalem-EX的环形总线包含了两个方向相反的环，包含了10个站（8个Core/L3站，两个外部IO站），相邻站之间通信只需要一个时钟周期，每个方向具有32Bytes（256bit）的带宽，运行频率为Uncore频率，可以提供很高的总带宽。在起步阶段，它可以提供200GB/s以上的带宽，平均延迟约21ns。
在环形总线上，除去8个Core/L3缓存站之外，剩下的两个站就身负对外部进行IO的重大任务，名字上，它们叫做QPI Caching agent，除了负责连接外部的QPI总线之外，它们也负责连接系统的内存控制器：
QPI Caching agent，每个使用QPI的处理器都有
QPI Cachingagent——CA0/CA1通过连接Router模块来连接外部QPI总线，通过连接HA0/HA1模块来连接内存控制器，它支持48（两个CA合96）个并发请求，并支持120项snoops buffer。
QPI Home Agent ——HA0/HA1则负责沟通QPI和内存，它支持256个并发请求（每个Caching agent支持最多48个），并且支持来自8个其他处理器、4个其他IO/NC芯片的请求。两个HA一共能支持512个并发请求。QPI HA还使用了内存预取、预写入等优化延迟的技术。
HA0/HA1分别连接到MC0/MC1，一共两个内存控制器，普通的Nehalem处理器只有一个内存控制器。 每个内存控制器提供一个SMI（Scalable Memory Interface），它们可以运行于Lockstep模式（普通的Nehalem处理器也提供了这种模式）以提升性能和增强RAS。
SMI接口是一个串行界面，因此它需要连接到一个叫做Scalable Memory Buffer（SMB）的芯片才能联接到并行的DIMM上（久远的Pentium 4使用的RIMM则是串行的），这个芯片就和以前FBD内存上的AMB芯片一样，用来将串行界面转换为并行界面，只是在Nehalem-EX上，这个SMB可以集成在主板上而不是集成在内存条上，兼容性远非FBD架构可比。每个SMI接口支持两个SMB芯片。
每个SMB芯片支持两个DDR3内存通道，每个内存通道最多支持2个DIMM，这样一个Nehalem-EX处理器就能提供最多8个内存通道、16个DIMM、256GB的内存容量支持。目前Nehalem-EX只支持DDR3 1066，Intel表示其未来可以支持到DDR3 1333规格。Nehalem-EX支持8个内存通道，这确实和通常想象的不太一样。很多人曾以为它支持的是4个内存通道。
内存访问延迟约是108ns，距离一跳的远程内存访问延迟约是161ns，比使用DDR3 1333的Nehalem-EP/Westmere-EP要高，即使是Nehalem-EX以后达到DDR3 1333的规格下也应该是如此，这是使用了SMB的代价，作为交换，Nehalem-EX获得了增强的内存RAS特性，以及更高的带宽和更大的容量支持。
不过关于其最终的带宽还是个谜……如表所示，Nehalem-EX的内存带宽只是Westmere-EP的1.15倍么？
作为Intel直联架构的一个重要部分，QPI总线在多路系统总扮演着非常重要的角色。在Nehalem-EX当中，4个QPI总线通过一个Router模块和内部环形总线以及内存控制器连接起来。实际上，CA0/CA1、HA0/HA1以及Router这三个模块都是可以直接互相通信的。
Router模块面对着8个组件：两个CA、两个HA，以及四个QPI，它是一个8端口的Crossbar交叉总线架构，任意两个组件之间可以建立直接的通信通道。这个交叉总线为全流水线设计，宽度为64bit（缓存线宽度），可以提供约120GB/s的理论交换带宽，路由延迟约为18ns。Nehalem-EX的Router模块还支持两个无死锁虚拟通道，以支持复杂的无死锁拓扑结构。
四个QPI总线，每个3.2GHz、6.4GT/s，双向带宽25.6GB/s
可能和很多人想的不一样，QPI是一个并行总线而不是一个串行总线，和HT总线一样，它可以拆分为半宽度的链接；QPI可以分为四分之一链接，这一点比HT要特别一些
4路Nehalem-EX，可以连接两个IO Hub
8路Glueless架构的Nehalem-EX，任意处理器之间最多两跳距离
QPI通过Node Controller，还可以支持更多路的结构
【IT168评测中心】在前面我们已经见识了Nehalem-EX独特的内部架构，以及巨大的内存支持能力以及多路系统组件能力。对于Nehalem-EX来说，还有一个非常重要的要素是它提供了相对更为先进的RAS（Reliability， Availability， Serviceability：可靠性、可用性、稳定性）特性，这一点我们将会稍后再进行撰文介绍。
8核、环形内部互联总线、8通道DDR3、4 QPI总线
Nehalem-EX让X86处理器踏入Mission Critical应用领域
总的来说，Nehalem-EX首次引入了环形内部互联架构，从而将Nehalem架构扩展到8核，并为以后扩展至更多核心做好了准备，凭着强化的内存支持和多路处理器联接支持，Nehalem-EX代表了目前X86架构的巅峰水平。基于Nehalem架构的优良表现，笔者相信Nehalem-EX的性能也将会非常强劲（如果笔者说Nehalem-EX比12核心的Magny-Cours更强，你们相信么？）。稍后笔者将会专门介绍让Nehalem-EX达到X86巅峰的另一个要素：RAS特性，敬请期待。
Nehalem-EX实物，很快我们就可以拿到……
