內建顯示功能的Intel新系列處理器


Intel Core i5-661

隨著處理器製程全面進入45nm技術之後,依照規畫進入新的Nehalem微架構,並推出了新的桌上型處理器Core i7與Core i5系列。Nehalem微架構將原本的Core微架構做了改良,最重要是它將傳統位於北橋晶片的記憶體控制器整合進來處理器。在推出的產品當中,主要是高效能的四核心產品,除了部分較低階的產品不具有HyperThreading技術外,高階的產品幾乎都有。不過對於主流級市場或是一般工作環境的運用,雙核心的產品似乎比較適當,對不少一般的使用者而言,雙核心的產品已經很夠用了。


大家所熟知的Tick-Tock模型

在2009年下半年時,推出了新的H55晶片組以及1156接腳的Core i7/i5(Lynnfield)系列,依照過去的傳統,在搭配額外顯示卡的主流級晶片組之外,還會推出整合顯示功能的產品,以滿足如辦公室環境或是一般家用市場的需求。這次Intel在P55晶片組外,的確再推出這類的產品,但是設計方式與過去不一樣了,同樣擁有內建繪圖功能,但是顯示核心整合至處理器當中!

Intel推出的整合繪圖功能主流級處理器,研發代號為Clarkdale,正式名稱分別為Core i5-6XX系列以及Core i3-5xx系列,後來還推出更低價的Pentium系列。這個系列產品採用的封裝技術並不是首見,但是整合繪圖晶片的確是項新做法。Clarkdale是一款多晶片單一封裝的設計,即運算核心與繪圖核心是二個個別的晶片,再一起封裝在同一個包裝中。這樣的做法雖然讓生產過程稍為複雜一點,但是組合較具彈性,任何一個晶片有更新設計時,都不會影響太大。


由於繪圖處理器及記憶體控制器皆建於中央處理器中,改變了傳統晶片組的設計

Clarkdale運算核心是採用全新的32nm製程,這是Intel首度引入新製程時就大規模運用在主流產品。過去Intel引進新製程時,通常是先用在高階的產品上,等技術成熟穩定後才擴大至大規模的生產上。這次32nm製程的轉換似乎比過去來得快速且成熟,讓Clarkdale得以一次推出多種產品。目前的32nm製程,採用第二代High-K金屬閘極,閘極高度更僅為0.9nm。在相同的微架構設計,採用更精密的製程,晶片的面積可以縮小,同時在功耗的改進下,處理器核心的頻率也可以再向上提升。目前推出的Core i5及i3系列產品中,全部都是雙核心的設計,並且支援Hyper-Threading技術(Pentium系列除外),當然它一樣整合了雙通道的DDR3記憶體控制器。除了Core i3系列外,內建顯示的新Core i5-6xx系列全部皆支援TurboBoost自動加速技術,這項之前僅有高階產品才擁有的記術,現在主流級產品也可以享用。TurboBoost在設定的功耗之內,會隨著運算需求的提升,自動提升工作頻率,例如現在最高階的i5-670,標準工作時脈為3.46GHz,在TurboBoost加速下,最高可達3.73GHz。Core-i3與Pentium G6950也不支援某些技術,如VT-d、TXT等。


Clarkdale採用LGA1156的接點規格

雖然Clarkdale仍採用Nehalem微架構,但是也做小幅度的改變,那就是加入新的指令!在32nm的Nehalem微架構中共加入七個新指令,而Clarkdale正式首款加入新指令的新處理器系列,新指令中有六個是支援先進加密標準(AES)的指令,稱為AESNI,另外一個則是不進位的乘法指令(PCLMLQDQ)。由於現在的應用環境不論是網路或是資料保密,有許多使用AES加解密的時機,在處理器中加入處理AES的指令後,將可加速AES的運算。AESNI目前在Pentium G6950與Core i3系列並不支援。

至於與運算核心封裝在一起,稱為Intel HD Graphics繪圖處理器,目前採用45nm製程,它可提供平順的高畫質(HD)視訊播放能力,並完全支援Windows 7作業系統,也可以輕鬆應付一般的3D遊戲而不需要額外的顯示卡。在現在推出的Core i5/i3產品當中,除了Core i5-661之外,其工作頻率都是733MHz,而Core i5-661則是高達900MHz。由於繪圖處理器採用45nm製程,雖然電晶體數(1.77億顆)比運算核心(3.82億顆)少,但是晶片面積卻較大(114mm² vs 81mm²),它運作時的功耗也有影響,Core i5-661(87W)就比其它的同樣Clarkdale的73W來得高。除了繪圖處理器外,Clarkdale同樣也整合了一組PCI Express 2.0 X16控制器,可並拆成二組x8使用,讓主機板可以支援二片顯示卡同時使用。

Clarkdale數個系列挸格比較表

Pentium G6950 Core i3-540 Core i5-661 Core i5-670
運算核心數 2 2
執行緒數 2 4
工作頻率 2.8GHz 3.06GHz 3.33GHz 3.46GHz
TurboBoost最高速 N/A N/A 3.6GHz 3.73GHz
L3快取記憶體 3MB 4MB
匯流排種類 DMI
指令集 64位元
SSE指令集版本 SSE4.2
AESNI No No Yes Yes
VT-x Yes
VT-d No No No Yes
TXT No No No Yes
支援記憶體 DDR3-1066 DDR3-1066/1333
傳輸通道 雙通道
最大容量 16GB
繪圖處理器速度 533MHz 733MHz 900MHz 733MHz
中央處理器製程 32nm
中央核心電晶體數 382M
中央核心晶片面積 81mm2
繪圖處理器製程 45nm
繪圖核心電晶體數 177M
繪圖核心晶片面積 114mm2
TDP最大功耗 73W 73W 87W 73W

雖然Clarkdale內建了顯示功能,但是想要使用它,還得搭配新的系統晶片組,即H55/H57/Q57等,因為顯示的輸出還是得經由主機板,之前推出的P55並不具備(Flexible Display Interface,FDI)的輸出功能。搭配H55/H57/Q57後,將可擁有VGA、DVI與HDMI等不同輸出,而外部的PCI Express X16插槽則在未來擴充高速的顯示卡。Clarkdale與Lynnfield都是採用1156包裝,二者皆可在目前的P55/H55/H57上使用。Clarkdale在P55上可以順利運作,但是無法有顯示功能。同樣的Lynnfield也能安裝在H55/H57上,只是主機板上原本的顯示輸出就變成無用了。如果以實用的角度來看,H55/H57的主機板似乎比P55的產品有更大的用途!

Clarkdale的推出代表個人電腦新處理器又進入一個新的階段,未來整合的功能只會增加不會減少。至於新處理器的效能表現,將在下一篇介紹H55主機板時供大家參考。

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