接下來今天要談的是 Intel Nehalem 架構,或許 Nehalem 這個名字並不是那麼為人所知,但如果說他是第一代 Core i7 處理器的話相信大家就認識他了,這個架構在近十年內的 Intel x86 處理器演進中佔有幾乎與 Core Microarchitecture 同等重要的地位,今天我們所見到的 Sandy Bridge、Ivy Bridge、Haswell、Broadwell 與最新的 Skylake 上有很多特色都奠基於此代。

intel_core_i7

題外話,Nehalem 是當年 Pentium 4 的主導研發團隊-奧瑞岡州研發中心設計的,奧瑞岡州研發中心在當年 Netburst 失敗,被本來屬於旁支的以色列海法團隊打到趴在地上之後已經忍很久了 XDDDD

第二個 Tick-tock 循環

從 2006 年 Core 架構開始確立的兩年一循環,單數年大改架構,雙數年微縮製程的 Tick-tock 規律,在 2008 年正式迎來了第一個架構大改,也就是本篇要談的 Nehalem,Nehalem 這個代號對 Intel 來說有很大的意義,因為它曾經被用於指稱 Netburst 架構當年預想的理想結局-「10 GHz 版 Pentium 4」,當然最後這個計畫如同你我所知道的,根本還沒成形就胎死腹中,而同樣的代號在幾年後再次成為 Intel 核心產品的開發代號,想必背後是有相當的意涵存在的。

tick-tock-2008

學走 AMD 的精髓

Nehalem 這一世代還蠻有趣的,基本上除了將一些當年 Netburst 擁有的技術特性移植到 Core 架構上之外,還有很大一部分是「模仿 AMD 的做法」,不過 Intel 抄歸抄但最後效果卻很好,AMD 架構的缺點則幾乎都沒有出現在 Intel Nehalem 上。

整合記憶體控制器 (IMC),系統架構大翻新

以往的 Intel 系統架構大致上是長這樣的 (以 X48 + Core 2 處理器為例),其實傳統的電腦架構也都是如此,中央由處理器、北橋晶片、南橋晶片組成,北橋負責頻寬需求比較高的記憶體與顯示卡,頻寬需求比較沒那麼高的周邊設備則由南橋晶片負責 (詳細的說明之後的章節會有):

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至於下面這張圖則是 Nehalem 的系統基本架構圖 (搭配的晶片組是 X58 與 ICH10),從中你可以很明顯的發現,DDR3 記憶體除了從雙通道改為三通道 (伺服器級系統可以到四通道,消費性市場中低階型號則維持雙通道) 之外,最明顯的差異就是改成跟處理器直接連接了,就像 AMD 的 K8 與 K10 架構那樣,是的沒錯,Nehalem 學 AMD 把記憶體控制器整合到 CPU 裡面了 (Integrated Memory Controller, IMC)

X58

將記憶體控制器整合到處理器的好處自然是明顯的,如同過去的章節也說過,在電路板上的實體距離其實對於傳輸速率是有很大影響的,因此記憶體插槽才會必定設計在處理器或北橋晶片旁邊,快取記憶體也從主機板移到處理器晶片旁,後來更直接整合到處理器裡面,這些改變的目的就是為了盡可能縮短之間的距離以加快傳輸效率。

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不過也因為記憶體控制器被整合到 CPU 裡面,所以 CPU 本體的針腳數突然增加不少 XD,腳位直接從原本的 775 暴漲到破千等級 (左起依序為 LGA1366、LGA1156、LGA775)。