【IT168 技术】如今距离英特尔发布下一代至强处理器整整还有1个月的时间。作为万众期待的产品，至强E5面向双路及四路市场，恰巧迎合了主流用户的消费。对比上一代的Westmere-EP和去年发布的单路产品E3，至强E5目前已知采用了SandyBridge架构，代号为SandyBridge-EP。从血缘上看，至强E5与至强E3的关系会更近一些，相比之下Westmere-EP架构已经被完全放弃了。因此，本次我们也将结合至强E3的一些新特征，猜测这款即将发布的双路产品会有怎样的规格趋势。

Intel Sandy Bridge微架构32nm至强处理器

　　至强E3处理器规格介绍：从至强E3来看，至强Sandy Bridge处理器的最大变化就是采用了环形总线架构，这也是Intel在继Nehalem和Westmere之后继续使用环形总线的架构。

Sandy Bridge核外架构图

　　Sandy Bridge处理器使用了新的环形总线设计。事实上从之前的Nehalem开始，Intel就转向了融合核心的理念。在Nehalem当中，Intel将内存控制器融入其中，而在接下来的Westmere当中，GPU也作为融入的对象而出现（只是那时候的GPU还仅仅使用的是45nm工艺）。在之前的8核心Nehalem-EX上，我们就看到了环形总线的身影，不过当时的产品在性能和功耗上并没有表现出明显的优势。

　　本次Sandy Bridge使用的是重新设计的核外结构，全新的Ring Bus环形总线更能够较好的展示出Sandy Bridge的真实性能。通过上图大家可以看到，Ring Bus环形总线连接各个CPU核心、LLC缓存（L3缓存）、融合进去的GPU以及System Agent（系统北桥）等部分。

　　环形总线的存在，可以大大减少核心访问三级缓存的周期。在以往的产品中，多个核心共享一个三级缓存，需要访问的话必须先经过流水线发送请求，在进行优先级排序之后才能进行。新的环形总线将三级缓存分割成了若干部分，借助于每个站台，核心可以快速的访问LLC。LLC小容量缓存的延迟优势与核心频率一致性在这里也就体现了出来，这就使得Sandy Bridge的周期相比以往产品有所缩减，从原来的35-40个缩减到了26-31个。同时，由于每个核心与LLC之间可以提供若干带宽，使得Sandy Bridge的整体带宽也提升了4倍。

　　至强E5平台猜想：既然至强E5依然延续了Sandy Bridge的架构，所以在规格上相比E3来说可能不会有太多的变化。但由于定位的问题，至强E3不存在与其他处理器互通的压力（单路处理器），而至强E5则需要考虑到这个问题，因此在内部设计上或许会有细节上的不同。同时，出于多处理器及其他部件交互的考虑，它们之间通信方式和带宽也成为了瓶颈，原有的QPI总线或许还会进一步提升，从现有的6.4GT/s提升到更多也是有可能的。

　　至强E3处理器规格介绍：至强E3另外一个重大改进要算是增加了全新的AVX指令集——Advanced Vector Extensions，高级矢量扩展。这个指令集的增加是X86处理器中的重要内容，不仅仅是提供了更为良好的性能，同时也是对现有指令集的整合与优化。

　　介绍AVX指令集之前，先要引入一个向量的概念。所谓向量，就是多个标量的组合，通常意味着SIMD（单指令多数据），就是一个指令同时对多个数据进行处理，达到很大的吞吐量。早在1996年，Intel就在X86架构上应用了MMX（多媒体扩展）指令集，那时候还仅仅是64位向量。到了1999年，SSE（流式SIMD扩展）指令集出现了，这时候的向量提升到了128位。

　　随着E3处理器的出现，Sandy Bridge的AVX将向量化宽度扩展到了256位，原有的16个128位XMM寄存器扩充为256位的YMM寄存器，可以同时处理8个单精度浮点数和4个双精度浮点数。换句话说，Sandy Bridge的浮点吞吐能力可以达到前代的两倍。不过现在，AVX的256位向量还仅仅能够支持浮点运算。不过AVX的特别之处在于，它可以应用128位的SIMD整数和SIMD浮点路径。

　　至强E5平台猜想：AVX指令集是一个非常重要的内容，同时也是SandyBridge的精华所在。在提升到256bit之后，增加的向量位宽能够更好的帮助处理器运行。因此在新一代的至强E5当中，这部分指令集或许还会得到进一步的优化，比如推出V2.0版本之类。

　　至强E3处理器规格介绍：Sandy Bridge核一个特色的改进在于整合GPU。作为Tioc-Tock时钟式的重要内容，其实从Wesrtmere 32nm处理器开始，Intel就在处理器中整合了GPU，不过仅仅是将二者封装在一个Die上。因为45nm的GPU与32nm的CPU在制程上不一致，最重要的是关键的内存控制器被放在了45nm的GPU当中，造成了32nm Westmere性能并没有想象的那么出色。而在Tock中，Sandy Bridge的出现解决了这一问题，特别是将GPU整合在了环形总线之内，实现了二者真正的融合。

　　SandyBridge GPU有自己的电源岛和时钟域，也支持Turbo Boost技术，可以独立加速或降频，并共享三级缓存。显卡驱动会控制访问三级缓存的权限，甚至可以限制GPU使用多少缓存。将图形数据放在缓存里就不用绕道去遥远而“缓慢”的内存了，这对提升性能、降低功耗都大有裨益。

　　至强E5平台猜想：整合GPU是至强E3的一大特色，真正的原生GPU从这里开始出现。

　　不过从至强E3的规格来看，已经有整合GPU的处理器出现，结尾数字为5的型号都是整合GPU的产品。因此在本次E5处理器中，虽然主要面向的是服务器应用，但难免会有专业工作站的产品。而从Intel一贯的做法来看，至强Nehalem-EP系列的至强W5580也是面向工作站的应用，因此本次我们预测E5系列中依然会有整合GPU的产品出现，但看起来至强E3也只有2款产品，看来E5所提供的型号也不会很多。

　　至强E3处理器规格介绍：从至强E3处理器开始，Intel使用了一个全新的概念——System Agent（系统助手）。事实上，System Agent也就是我们之前所说的核外架构，而在以往的名称中，我们亲切的称之为系统北桥。

系统助手

　　System Agent包含了比以往产品更为丰富的功能，包括整合内存控制器、支持16条PCIE2.0通道的PCIE控制器、图形处理器（GPU）、电源控制单元（PCU）以及DMI总线的IO接口。

　　至强E5平台猜想：刚刚在谈到环形总线的时候，我们预测E3与E5并不会有太大的变化，但是核外架构方面，受限于双路或多路处理器的影响，在对外互联的时候可能会增加额外的总线或者处理单元，这样才能保证处理器随时实现高效的运行。而在E3中，因为只是单路应用，这部分内容会相应的简化。

　　本次，我们针对即将推出的至强E5平台进行了4点大胆的猜想，这些猜想都基于已有的E3系列完成。我们认为，至强E5在规格上与E3并不会有太大的出入，但因为面向的市场不同，双路甚至多路应用需要处理器之间更好的协调，因此E5的特性也将保持在这些方面。

　　今天，距离英特尔发布至强E5已经剩下刚好1个月的时间。回顾之前的几代至强产品，其逐渐强大的性能和逐步降低的功耗让我们对至强刮目相看，同时也充满了信心。如今的RISC与X86的大战更是说明X86架构，特别是英特尔的产品已经具备了相当的实力与RISC抗衡。在这样的情况下，新款至强E5又将带来怎样的惊喜呢？我们拭目以待。

　　2012年3月7日，至强SandyBridge-EP，it's coming!