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英特爾(Intel)在稍早前的國際固態(tài)電路會議(ISSCC)中，透露了32納米Sandy Bridge處理器的技術(shù)細節(jié)，包括進一步說明其模塊化環(huán)互連、如何將快取的操作電壓降至最低，以及導(dǎo)入用于監(jiān)控互連流量的除錯總線。 據(jù)英特爾位于以色列Haifa設(shè)計中心工程師Ernest Knoll在ISSCC上所提出的文件顯示，32nm的Sandy Bridge處理器在單顆芯片上整合了4個x86核心、功耗/性能優(yōu)化的繪圖處理單元(GPU)、DDR3內(nèi)存和PCI Express控制器。Sandy Bridge在216mm2的芯片面積上整合了11.6億個晶體管，Knoll說。 Sandy Bridge的IA核心進行了幾項改良，在不增加功耗的條件下提高了性能，這些改善包括改良其分支預(yù)測算法、微運算碼(micro-operation)快取和浮點強化的向量擴展。此外，該組件的CPU和GPU共享相同的8MB三級高速緩存。 雖然四片L3快取分別與四個x86核心相結(jié)合，每核心2MB，但它們完全能與GPU共享，Knoll說。 
Sandy Bridge的環(huán)互連結(jié)構(gòu)可連接晶上的所有元素，包括微處理器、繪圖處理器、L3快取和系統(tǒng)代理。據(jù)Knoll介紹，由于環(huán)互連是模塊化的，因此可以輕易地透過將四核心芯片“砍”(chopping)成2個核心和2個快取模塊，來轉(zhuǎn)換成雙核心芯片。Sandy Bridge最先推出的產(chǎn)品可提供雙核心或四核心版本 。 “只要簡單地將芯片‘砍’成兩片，我們就可以得到另一種版本的產(chǎn)品，”Knoll說。 英特爾在去年9月的開發(fā)者論壇上首次提供了有關(guān)Sandy Bridge系列異質(zhì)處理器的細節(jié)。今年一月，英特爾推出首款Sandy Bridge產(chǎn)品，這也是該公司第一代的Core處理器系列。一月初以來已經(jīng)有部份芯片出貨，英特爾希望今年能有超過500款筆記型和桌面計算機采用該芯片。 功耗最小化 該文件指出，由于Sandy Bridge的x86核心和L3快取共享同一個電源層(power plane)，因此，英特爾所面臨的挑戰(zhàn)，是維持L3快取數(shù)據(jù)所需的最低電壓可能會限制核心的最低操作電壓，從而增加系統(tǒng)功耗。而英特爾透過開發(fā)數(shù)種電路和邏輯設(shè)計技術(shù)，最小化了L3快取和芯片上緩存器檔案的操作電壓，以實現(xiàn)較核心邏輯更低的水平。 “我們的設(shè)計目標(biāo)之一，就是盡可能減少電力消耗。”Knoll說。 英特爾所使用的其中一種技術(shù)是共享的P通道MOSFET，它削弱了內(nèi)存單元舉升(pull up)組件效應(yīng)的強度，從而解決了在低電壓下的射頻寫入能力退化問題，Knoll表示，這可透過制程的變化來達成。 “有了這樣的技術(shù)，我們能夠為絕大多數(shù)的芯片改良最小操作電壓。”Knoll說。 該文件顯示，多虧采用這些技術(shù)，Sandy Bridge的功耗范圍涵蓋了從高階桌面計算機用的四核心組件的95W，一直到可用于移動產(chǎn)品的17W雙核心Sandy Bridge都包含在內(nèi)。 Sandy Bridge還導(dǎo)入了一個除錯總線，可用于監(jiān)控該處理器環(huán)形架構(gòu)中的x86核心、繪圖處理器、快取和系統(tǒng)代理的流量情況。這個總線也稱之為通用除錯外部連接(GDXC)，能讓芯片、系統(tǒng)或軟件除錯器對環(huán)形架構(gòu)的信息流量和協(xié)議控制訊號進行采樣，并將之驅(qū)動到一個外部邏輯分析儀，以回復(fù)并分析這些資料。 “GDXC對系統(tǒng)和軟件除錯器來說是極有價值的工具。”Knoll說。 Sandy Bridge還包含兩個不同類型的溫度傳感器，以用于監(jiān)控芯片溫度。 其中之一是位于每核心上、基于二極管的熱傳感器，主要用來比較二極管電壓到輸出的溫度，以提供溫度調(diào)節(jié)信息、災(zāi)難性失敗訊息，以及風(fēng)扇調(diào)節(jié)等功能。 第二個是尺寸更小的CMOS熱傳感器，其溫度范圍限制較大，但可放置在核心中的數(shù)個不同地方，以提供精確的核心熱點影像。 今年稍早，英特爾在1月9日開始出貨的首款四核心版本Sandy Bridge芯片中，發(fā)現(xiàn)了一個輔助芯片的設(shè)計缺陷。 該公司快速修復(fù)了該問題，并暫停出貨該輔助芯片。稍后英特爾已恢復(fù)出貨該芯片給PC供應(yīng)商 |
