【IT168 评论】纵观TOP500全球超算排行榜，我们可以看到绝大部分HPC都基于了Intel的Xeon平台，而赋予超算魅力的核心部件就是处理器。从装机量和实用程度来看，Xeon E5的人气指数明显高于E7和E3，但相比主流桌面平台及E3，E5的Westmere-EP架构已经明显老化，急需新鲜的血液来补充。

　　2012年3月7日，Intel就将正式发布Sandy Bridge架构的E5处理器了，高效能、环形总线、AVX新指令集等等技术将让E5焕发青春。接下来，就让我们先来了解一下新E5的特点吧。　　　　　　　　

　　新一代AVX指令集

　　指令集源于最早Pentium时代的MMX，然后经历了SSE等时代的不断改进，目前在Sandy Bridge处理器中的指令集则为AVX(Advanced Vectors Extensions)。AVX指令集主要针对密集型浮点运算，3D游戏、CAD/CAM、数字内容创建等应用是这类计算的代表。Intel官方资料显示：Sandy Bridge的AVX进行矩阵计算的时候将比SSE技术快90%，同时Sandy Bridge平台的SIMD演算单元扩展到了256bits，数据传输也获得了显著的提升，因此理论上，AVX指令集的引入使得CPU内核浮点运算性能提升到了2倍。

　　总的来看，AVX指令集在经历了十余年的改进后，效率方面有了巨大的提升，在运行经过优化的应用软件会带来意想不到的效果，对于工作站等方面应用的帮助会更加给力。

　　减少延迟的环形总线

　　英特尔Sandy Bridge架构的E5处理器引入了新一代环形总线(Ring Bus)。说到环形总线，相信大家都不会陌生，早在几年前AMD HD2000系列显示核心就已经开始使用了，其优点在于减少操作次数和提高读取命中率，如今Intel新E5也开始配备环形总线了。

　　英特尔的环形总线连接了各个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。与上代产品最大的不同在于CPU和GPU都可以共享L3缓存，大大减少了访问周期，效能方面有了明显提升。据Intel官方资料显示，三级缓存的延迟从大约36个周期减少到26-31个周期。

　　如今，处理器核心数量日益增多，相互交换数据若出现较大延迟反而会影响整体效率，而环形总线则能够让各个核心以及GPU“独立”访问L3缓存并且降低延迟，因此在相同环境下会较上代产品有成倍的效能提升。

　　睿频2.0技术

　　随着工艺的不断进步，处理器的可超频能力也在飞速提升，大多数处理器都有一定的超频潜力。而按照厂商的设计频率来运行，无疑也是一种资源的浪费。为了进一步榨取处理器的“剩余”资源，睿频技术应运而生。

　　其实睿频技术早在Nehalem时代就已经提出了，这次的Sandy Bridge则做了增强。全新2.0(Turbo Boost 2.0)技术不仅传承并优化了上代的智能超频技术，同时让集成的核芯显卡也同样具备了超频的技术，这点也算是Sandy Bridge处理器最核心的技术了。在调节CPU频率时，让集成的GPU也同样能起到加速超频的作用，并随着系统负载的不同协调CPU和GPU的频率。

　　睿频技术能够更好的控制处理器频率及功耗，对于负载时常不稳定的服务器系统来说，则有着重大的实战意义。

　　E5首度引入PCI Express 3.0

　　去年11月，在美国华盛顿州西雅图SC11大会上，英特尔数据中心及互联系统事业部技术计算业务总经理Rajeeb Hazra介绍过英特尔新至强E5处理器E5：它是全球首款支持在芯片内集成PCI-E 3.0规格的服务器处理器。PCI-E 3.0可提供双倍于PCI-E 2.0规格的互连带宽，从而能推动拥有更低功耗、更高密度的服务器的实现。新的网络控制器将充分利用PCI-E3.0规格的优势，随着高性能计算系统内部节点的增多，来实现更高效率的性能扩展与数据传输。

　　PCI Express 2.0和PCI Express 3.0之间的最大区别就是数据吞吐量有显著增加。PCI Express 2.0中的信号强度为5GT/s，从而实现了500MB/s的数据吞吐能力。由此一个lane数据通路，被定义为x1，它的数据传输能力即是500MB/s。因此，具备PCI Express 2.0 x16的规格，意思是它有配备16条Lane数据通路，它可以实现8GB/s的数据吞吐能力。而PCI Express 3.0中，这些数据传输能力被再次加强了一倍。PCI Express 3.0的信号强度为8GT/s，可以实现1GB/s的数据吞吐能力。

　　目前PCIE 3.0在桌面平台已经出现，不过从测试结果来看与2.0相比并未有太大提升，其关键在于应用环境的不同。桌面平台的PCIE总线主要用来连接显卡，而当前系统的运行瓶颈并非在此，所以性能提升有限也是理所应当的了。

　　而服务器平台则有着很大不同，企业级超高性能固态硬盘、磁盘存储以及一些网络芯片都会连接到PCIE总线中来，而总线所承载的数据交换数量也远远超过桌面平台。因此PCIE 3.0位宽的提升对于服务器来说意义更大。

　　除了上述技术之外，其他诸如32nm工艺、内存控制器、电源控制以及IO接口、磁盘控制等方面Sandy Bridge E5也做了相应增强，在这里我们就不过多介绍了。总的来看，英特尔Sandy Bridge架构E5在效能、功耗以及新技术等诸多方面都带来了创新，对于企业级应用来讲更是有着标志性的意义，相信SnB大潮很快就会覆盖服务器平台。