近年 Intel 系統平台介紹 (處理器篇)

再次重申,由於近年來選購電腦通常以 Intel 的產品為主,加上 AMD 正在等待 2016 年推出新架構-Zen Core,因此本篇暫時不會介紹 AMD 的部份。

Intel 從 2007 年開始奉行所謂的「Tick-Tock 策略模式」,將處理器微架構更新與製程升級的時程錯開,每年推出一次新產品,Tick-Tock 循環每兩年一次,一年進行製程升級或現有架構的微幅改進 (稱為 Tick),另一年則進行處理器微架構的改朝換代 (稱為 Tock)。

除了 Tick-Tock 策略以外,Intel 也在 2008 年確立了高階玩家或伺服器平台與一般主流或入門平台推出時程錯開的模式,一般來說主流與入門平台會先進行更新換代,而高階玩家與伺服器平台則會慢一代跟進,本文著重於個人電腦組裝與選購的部份,因此只談 2011 年的 Sandy Bridge 微架構之後的產品,並以目前在市面上可以購買到的最新 Haswell 架構以及剛剛進入淘汰階段的 Ivy Bridge 架構為主和近幾年來因為性價比 (C/P值) 高而備受玩家與 DIY 用戶喜愛的 Xeon E3 系列入門級伺服器或工作站用處理器,而本篇將不談高端伺服器領域的部份。

2011 年主流與入門平台:Sandy Bridge 架構 (SNB) Tock

Sandy Bridge 架構推出於 2011 年初,算是近幾代 Intel 系統平台中變化比較大的一代,往後的 Ivy Bridge 和 Haswell 有很大部分奠基於此,此架構有雙核心、四核心兩大版本,涵蓋的範圍有第二代 Core i3/i5/i7 系列、入門級伺服器或工作站使用的 Xeon E3 (v1) 與更低階的 Celeron G500/G400/800/700/B800 和 Pentium G800/G600/B900 系列處理器 (Sandy Bridge 時期的低階處理器命名非常的雜亂無章,選購時須要特別注意。)

Sandy Bridge 使用和 Westmere 與 Gulftown 相同的 32nm 平面雙柵極電晶體製程,由 Intel 以色列分部負責開發,和前代 Nehalem 處理器主要有以下不同:

  • 內建顯示與內建記憶體控制器 (IMC) 從 Westmere 的獨立附加晶片改為與 CPU 本身整合成單一晶片。
  • Sandy Bridge 開始採用 LGA1155 (Socket H2) 插槽。
  • Sandy Bridge 將原屬北橋的 PCI Express Graphics Controller 整合入處理器中,至此北橋消失。
  • 採雙通道 DDR3 記憶體架構,容量上限為 32 GB。
  • 內建顯示有所強化,支援 DirectX 10.1。
  • 新增 AVX 指令集。
  • Turbo Boost 技術演化入第二代。

Sandy Bridge 架構的處理器目前已進入停產階段,但由於往後兩代的 Ivy Bridge 與 Haswell 處理器對性能提升有限,因此若預算十分有限,僅足以購買中低階處理器的話,其實收購二手或庫存的高階 Sandy Bridge 處理器也是可以考慮的選擇,高階 Sandy Bridge 處理器在很多方面其實並不會輸給中階的 Ivy Bridge 和 Haswell,特別是由於 Sandy Bridge 架構尚未導入新的 Tri-Gate 3D 電晶體技術,其實整體工作溫度經常是比往後兩代來得低的,對於超頻來說多了不少空間。

2011 年旗艦與玩家平台:Sandy Bridge-E 架構 (SNB-E) Tock

從這代架構開始,Intel 將主流入門平台與高階玩家、旗艦平台正式徹底脫鉤,不僅使用的 CPU 插槽不同,搭配的主機板晶片組也不同,連代甚至連使用的記憶體規格都有可能不同,這很大程度增加了採購時的難度,同時也造成升級困難 (Sandy Bridge 用戶是不可能直接升級 Sandy Bridge-E 處理器的,而必須重新買過主機板),SNB-E 架構推出於 2011 年底,和一般的 Sandy Bridge 架構處理器足足有將近一年的差距,這也是我個人覺得很奇怪的地方:自古以來科技業界通常都是先做出最高端產品,之後再透過各種簡化、Costdown、去除功能的方式來製作出中階與低階型號,然而 Intel 卻是反其道而行,先做出一般級別的平台後,隔了將近一年才發展新世代的旗艦平台。

Sandy Bridge-E 架構是以 Sandy Bridge 架構為基礎,延伸強化後的產品,和 Sandy Bridge 架構相比,有下列特色:

  • 在一般消費性平台中,只用於 Core i7 3800/3900 系列。
  • 在 Intel 官方劃分上,隸屬於第三代 Core i7 處理器。 (推出時程接近一般平台的 Ivy Bridge 架構處理器)
  • 記憶體通道數加倍為四通道 DDR3,且支援的速度也比較高。
  • 使用 LGA2011 插槽。 (與主流平台的 LGA1155 插槽完全不相容)
  • TDP 通常較 SNB 架構處理器而言來得高。
  • 具有 40 條 PCI-E 通道,遠較一般主流平台的 16 條來得多。
  • 在消費性平台上有四核心與六核心兩個版本。
  • 一律支援超執行緒 Hyper-Threading 技術。
  • L3 快取增大為 10MB ~ 15MB。
  • 與 Sandy Bridge 架構不同,所有 SNB-E 處理器都沒有內建顯示。

這個系列在一般消費性平台上最後只推出 i7-3820、i7-3930K、i7-3960X、i7-3970X 四款型號,其中除了 3820 以外均為六核心處理器。

由於這個系列做為高端平台本來銷量就不是那麼理想,至今也未見其有大幅降價的現象,因此其實我並不推薦在此時此刻購買 SNB-E 架構的任何一款處理器,因為 SNB-E 和稍後會介紹的 IVB-E 架構基本上是相容的,而且價差並不明顯,在沒有便宜非常多的情況下,自然是選擇較新的 IVB-E 架構較為理想。

 2012 年主流與入門平台:Ivy Bridge 架構 (IVB) Tick

Ivy Bridge 架構於 2012 年推出,時序輪到了 Tick,因此是進行製程升級與架構上微幅調整,絕大多數 Ivy Bridge 的特色都和 Sandy Bridge 相同,製程升級的部份 Intel 在 IVB 架構中隱入了新的 22nm 工藝,搭配全新的 3D 三柵極電晶體製程,但 Ivy Bridge 處理器是可以延續使用先前 Sandy Bridge 架構的主機板的 (可能會需要 BIOS / UEFI 升級),IVB 架構同樣有雙核心與四核心兩大版本,而雙核心版本較四核心版本晚了一季推出 (為了清理 SNB 架構處理器的庫存),IVB 架構涵蓋的範圍有第三代 Core i3/i5/i7 系列、入門級伺服器或工作站使用的 Xeon E3 (v2) 與更低階的 Celeron 1000/G1600/900 和 Pentium G2000/A1000/2000 系列處理器 ( Ivy Bridge 時期的低階處理器命名和 SNB 時期一樣,非常的雜亂無章,選購時須要特別注意。)

IVB 架構相較於 SNB 架構進行了這些改進:

  • 3D 三柵極電晶體工藝 (可降低電能消耗,但卻也帶來散熱上的不良影響,因此 IVB 架構的處理器 TDP 有所下降但超頻空間也縮小許多)。
  • 完整支援 PCI Express 3.0。
  • 內建顯示效能有所強化,支援 DirectX 11。
  • 新增硬體亂數產生器與 RdRand 指令 (這個功能曾經引起爭議,但個人認為並不是重要因素)。
  • 支援內建顯示的型號新增 Quick Sync Video (QSV) 技術。
  • 繼續使用 LGA1155 插槽,因此可和上代 SNB 架構處理器相容。
  • 相較於上代 SNB 架構處理器,效能上提升大約 5% 至 15%,主要的強化點實際上是節能。
  • IVB 處理器頂部的鐵蓋與晶片本體間的介質使用了矽脂,而非以往的金屬焊接,因此超頻時的散熱效率明顯低於 SNB 架構時期,超頻空間也因此受到影響。

Ivy Bridge 架構可說是 Intel Core 處理器大發利市且較為長青的一代,Sandy Bridge 架構在 IVB 架構中進化得更加成熟穩定,我個人其實相當推薦採購時可以將 IVB 架構處理器同時列入考慮,特別是在預算有限時,若沒有升級電腦部份零件習慣者,或是通常選擇直接購買新電腦者,可以考慮採購 IVB 架構的高階處理器 (目前 IVB 架構處理器價格正在下跌,因 IVB 架構已逐漸進入停產淘汰階段),雖然 IVB 有超頻空間較窄與導熱效率較差的小問題,但若在 SNB 與 IVB 架構價格相仿時,請無需考慮直接選購 IVB 架構處理器即可,IVB 架構相較於 SNB 架構仍然有效能上的提升的

2013 年旗艦與玩家平台:Ivy Bridge-E 架構 (IVB-E) Tick 千呼萬喚始出來?

距離 Sandy Bridge-E 架構足足有兩年之久,Intel 才推出微幅進化的 IVB-E 架構,相較於 SNB 轉換至 IVB 架構只有一年的時間,SNB-E 顯得相當長壽,然而特別注意 Ivy Bridge-E 架構基本上是基於 Ivy Bridge 架構修改而來,但實際上在特性上是比較接近 Sandy Bridge-E 架構的,例如 IVB-E 延續過去 SNB-E 架構使用的 LGA2011 插槽,X79 晶片組用戶可以在升級 BIOS / UEFI 之後直接升級至 IVB-E 處理器而不需要更換主機板。

Ivy Bridge-E 架構是以 Ivy Bridge 架構為基礎,延伸強化後的產品,和 Ivy Bridge 架構相比,有下列特色:

  • 在一般消費性平台中,只用於 Core i7 4800/4900 系列。
  • 在 Intel 官方劃分上,隸屬於第四代 Core i7 處理器。 (推出時程接近一般平台的 Haswell 架構處理器)
  • 記憶體通道數仍為一般平台的兩倍,也就是四通道 DDR3。
  • 仍使用 LGA2011 插槽,可相容於 SNB-E 架構處理器。 (與主流平台的 LGA1155 插槽完全不相容)
  • 在消費性平台上有四核心與六核心兩個版本。
  • 一律支援超執行緒 Hyper-Threading 技術。
  • 具有 40 條 PCI-E 通道,遠較一般主流平台的 16 條來得多。
  • L3 快取為 10MB ~ 15MB。
  • 所有 IVB-E 處理器都沒有內建顯示,且都是解鎖版本。

這個系列在一般消費性平台上最後只推出 i7-4820K、i7-4930K、i7-4960X 三款型號,其中除了 4820K 以外均為六核心處理器。

SNB-E 和 IVB-E 架構基本上是相容的,而且價差並不明顯,在沒有便宜非常多的情況下,自然是選擇較新的 IVB-E 架構較為理想,當預算足以購買 IVB-E 處理器時,我會建議不要考慮 SNB-E 架構的處理器,而是直接考慮是否採購 IVB-E 處理器或是當前最新的 Haswell-E 架構平台,若未來有升級考量者,請直接採購 Haswell-E 平台為佳,因為 HSW-E 將採用新的插槽與架構,將不再和 IVB-E 架構相容,請注意,IVB-E 處理器並沒有 IVB 架構中使用樹脂影響散熱的問題,IVB-E 全線處理器都繼續維持使用金屬焊接工藝

 2013 年主流與入門平台:Haswell 架構 (HSW) Tock 雖是架構進化,但似乎沒啥兩樣?

Haswell 架構於 2013 年推出,是目前 Intel 最新主流平台,製造工藝的部份則和 IVB 架構大致相同,但有針對漏電流的部份進行改善,與 IVB 架構相比而言其實改進之處並不明顯,主要是針對內建顯示的部份進行強化,HSW 架構主要涵蓋有第四代 Core i3/i5/i7 系列、入門級伺服器或工作站使用的 Xeon E3 (v3) 與更低階的 Celeron 2000/G1800/2900 和 Pentium G3000/2000 系列處理器 ( Haswell 時期的低階處理器命名和 SNB、IVB 時期一樣,非常的雜亂無章,選購時須要特別注意。),而 HSW 架構的主要特色有:

  • 內建顯示再度進化,效能大幅提升,支援 DirectX 11.1。
  • 改採用 LGA1150 插槽,與前代 IVB、SNB 架構均不相容。
  • 同樣分為雙核心與四核心版本,但雙核心的型號有所減少。
  • 新增 AVX2 指令集,支援 FMA3。
  • 新增 TSX 指令集。 (不過因為有 bug 所以已被武功全廢)
  • 繼續維持雙通道 DDR3 架構。
  • FIVR 架構,將供電模組整合入處理器中,在 CPU 中進行統一調節,從此主機板廠商不再需要複雜的電路設計,板卡廠商間的相位數大戰也因此告終,但卻因此衍伸出溫度上升的問題。

Haswell 架構基本上不用特別多談,它就是目前 Intel 最新的主流平台,包含最多新特色且效能也是最高,如果預算充裕就直接衝上 Haswell 平台吧,接下來預估會推出的 Broadwell 平台則是 Haswell 的製程進化版,也就是時序 Tick,預料不會有太大變動,且會繼續使用 LGA1150 插槽並與 Haswell 架構處理器相容,因此日後可以保有一年的升級可能,雖然 Broadwell 平台至今始終只聞樓梯響,除了流出一些樣品測是以外,還沒有看到太多動作倒是延遲不斷

2014 年旗艦與玩家平台:Haswell-E 架構 (HSW-E) Tock 漫長等待帶來大幅進化

距離 Ivy Bridge-E 架構足足又經過了一年半,Intel 才終於推出全新的 HSW-E 架構,相較於主流平台 IVB 架構與 HSW 架構的微小差異,HSW-E 和上代 IVB-E 相比變化之處可多了,同時 HSW-E 也不再使用過去的 LGA2011 插槽,因此將不再和 IVB-E 與 SNB-E 相容,玩家將需要選購全新的硬體設備才能升級至 HSW-E 平台。

Haswell-E 架構是以 Haswell 架構為基礎,延伸強化後的產品,和 Haswell 架構相比,有下列特色:

  • 在一般消費性平台中,只用於 Core i7 5800/5900 系列。
  • 在 Intel 官方劃分上,隸屬於第五代 Core i7 處理器。
  • 與 Haswell 架構不同,首次導入 DDR4 記憶體,同前代產品為四通道架構。
  • 不再有四核心版本,只有六核心與新增的八核心版本。
  • 使用新的 LGA2011-3 插槽,雖然和上代一樣是由 2011 個金屬接點組成,但腳位定義已完全不同因此無法與前代產品相容。
  • 一律支援超執行緒 Hyper-Threading 技術。
  • L3 快取為 15MB ~ 20MB。
  • TDP 均為 140W。
  • 具有 40 條 PCI-E 通道,遠較一般主流平台的 16 條來得多。
  • 所有 HSW-E 處理器都沒有內建顯示,且都是解鎖版本。

這個系列在一般消費性平台上最後只推出 i7-5820K、i7-5930K、i7-5960X 三款型號,其中除了 5960X 為八核心以外均為六核心處理器。

HSW-E 架構作為 Intel 當前的最高旗艦平台,確實擁有最完整的 I/O 介面與最強勁的性能,且少了 2013 年間 Ivy Bridge-E 與 X79 平台對於周邊設備支援不足甚至比主流平台還差的窘境,當預算充裕且想挑戰極致效能時,直接選擇 HSW-E 平台就對了,接下來預估會推出的 Broadwell-E 平台則是 Haswell-E 的製程進化版,也就是時序 Tick,預料不會有太大變動,且會繼續使用 LGA2011-3 插槽並與 Haswell-E 架構處理器相容,因此日後可以保有一年半左右的升級可能,雖然連主流級的 Broadwell 平台至今始終只聞樓梯響,更別提本來就會殿後的 Broadwell-E 旗艦平台,目前尚無法得知 Intel 會不會跳過 Broadwell-E 或是在很短時間內就推出無法向下相容的 Skylake-E 架構取代