在介紹完 Ivy Bridge 之後,接下來這個世代也是目前許多人正在使用的 (畢竟因為中間的一些插曲,這跟目前最新款的處理器對大多數人來說其實只差一代而已,原因後述),本篇要看的就是在 2013 年以「第四代 Intel Core 處理器家族」名義推出的 Intel Haswell 架構處理器。

AMT9866

Intel Haswell 架構

2013 年在 Intel 奉行的 Tick-tock 時程上又輪到「Tock」的一年,也就是架構更新的一代,一般而言我們可以預期在「Tock 的一年」會出現比較大的變革,而「Tick 的一年」通常只會在製程上做文章,不過或許是製程提升越來越困難了吧?所以這樣的規律其實從 Ivy Bridge 開始就亂了 (Ivy Bridge 對架構的改動程度其實跟 Haswell 差不了多少),同時 Haswell 也是最後一代還稱得上遵循 Tick-tock 時程規劃的產品,之後基本上兩年一輪已經變成不可能的理想。

HSW3501

雖然說時序輪到 Tock 的主題會是架構更新,但其實 Intel 往往在 Tock 也會對製程做一些改進,雖然不會改變奈米尺度,但會作一些可以提升良率或效率的改進,例如這次 Intel 就強調 Haswell 內部的金屬連接層有 11 層 (IVB 只有九層),可以提高性能,降低晶片的面積 (當然也就降低成本)、3D 立體三閘極電晶體也在此代更臻於成熟,此外,Haswell 世代的研發領導又再次從以色列海法團隊轉回奧瑞岡州團隊。

性能改進困難,轉往節能發展

ADM8899

從 Haswell 開始就可以很明顯發現 Intel 對處理器運算核心本身的改進越來越少了 (或者說花了很多力氣做的改進但實際上性能提升可能只有個位數個百分點),由於性能提升越來越困難,接下來幾代的 Intel 處理器架構有轉往強化節能發展的趨勢 (其實就是 Core 架構當年揭示的「由一味追求性能提升,轉為追求效能比的提升」,雖然某種程度上只是性能已經很難拉上去的藉口啦,不過確實結果論而言是這樣),因此節能是 Haswell 架構的一大重點 (其實從下面這張圖放在架構介紹中很前面的地方就可以略知一二了)。

HSW3502

Haswell 在節能方面的設計思維是「盡可能擴大作業模式的範圍」,也就是閒置時的耗電量要被壓得更低 (連帶的,在不需要的時候性能輸出也更低)、滿載時的性能要拉得更高 (連帶的在滿載運作時允許比以前耗用更多電力),並且各模式之間切換的速度要更快,沒有用到的電路應該盡可能被關閉或是提供低耗電模式。

HSW3503

除此之外還有一項特性是與 IVB、SNB 不同的,Haswell 處理器的環狀匯流排、L3 快取的運作時脈是與處理器核心脫鉤的 (為了避免內建顯示要存取快取記憶體時得順便把處理器核心的時脈拉上來,造成額外的耗電,所以 Haswell 處理器片上一共分成三個區域,各自擁有自己的運作時脈,分別是快取與內部連線、運算核心與內建顯示),並且在電源受限的時候,電源管理單元會進行動態分配。

  • Johnson Huang

    中間有一段:
    連帶的載滿在運作時允許比以前更耗電
    應該是 :
    連帶的在滿載運作時允許比以前更耗電
    才對吧?

    • Andrew Huang

      已修正,感謝回報

  • Johnson Huang

    第四頁:
    正好把 IVB/SNB 上太大的 dead area 給用掉了一半
    是dead還是 die ?

    • Andrew Huang

      dead area 指的是 die 上面沒有用處的部分 (中國那邊稱之為「死區」),實質上是Layout時因為走線或模組化要求帶來的限制導致浪費掉的區域。

      • Johnson Huang

        喔, 了解了~ 3Q~