英特尔揭露Sandy Bridge技术细节

    英特尔(Intel)在稍早前的国际固态电路会议中，透露了32奈米 Sandy Bridge 处理器的技术细节，包括进一步说明其模组化环互连、如何将快取的操作电压降至最低，以及导入用於监控互连流量的除错汇流排。

    据英特尔位於以色列Haifa设计中心工程师Ernest Knoll在ISSCC上所提出的文件显示，32nm的 Sandy Bridge 处理器在单颗晶片上整合了4个x86核心、功耗/性能最佳化的绘图处理单元(GPU)、DDR3记忆体和PCI Express控制器。 Sandy Bridge在216mm2的晶片面积上整合了11.6亿个电晶体，Knoll说。

    Sandy Bridge的IA核心进行了几项改良，在不增加功耗的条件下提高了性能，这些改善包括改良其分支预测演算法、微运算码(micro-operation)快取和浮点强化的向量扩展。此外，该元件的CPU和GPU共享相同的8MB三级快取记忆体。

    虽然四片L3快取分别与四个x86核心相结合，每核心2MB，但它们完全能与GPU共享，Knoll说。

   
    Sandy Bridge的环互连结构可连接晶上的所有元素，包括微处理器、绘图处理器、L3快取和系统代理。据Knoll介绍，由於环互连是模组化的，因此可以轻易地透过将四核心晶片‘砍’(chopping)成2个核心和2个快取模组，来转换成双核心晶片。Sandy Bridge最先推出的产品可提供双核心或四核心版本。

    “只要简单地将晶片‘砍’成两片，我们就可以得到另一种版本的产品，”Knoll说。

    英特尔在去年9月的开发者论坛上首次提供了有关Sandy Bridge系列异质处理器的细节。今年一月，英特尔推出首款Sandy Bridge产品，这也是该公司第一代的Core处理器系列。一月初以来已经有部份晶片出货，英特尔希望今年能有超过500款笔记型和桌上型电脑采用该晶片。

    功耗最小化

    该文件指出，由於Sandy Bridge的x86核心和L3快取共用同一个电源层(power plane)，因此，英特尔所面临的挑战，是维持L3快取资料所需的最低电压可能会限制核心的最低操作电压，从而增加系统功耗。而英特尔透过开发数种电路和逻辑设计技术，最小化了L3快取和晶片上暂存器档案的操作电压，以实现较核心逻辑更低的水准。

    “我们的设计目标之一，就是尽可能减少电力消耗，”Knoll说。

    英特尔所使用的其中一种技术是共享的P通道MOSFET，它削弱了记忆体单元举升(pull up)元件效应的强度，从而解决了在低电压下的射频写入能力退化问题，Knoll表示，这可透过制程的变化来达成。

    “有了这样的技术，我们能够为绝大多数的晶片改良最小操作电压，”Knoll说。

    该文件显示，多亏采用这些技术，Sandy Bridge的功耗范围涵盖了从高阶桌上型电脑用的四核心元件的95W，一直到可用於行动产品的17W双核心Sandy Bridge都包含在内。

    Sandy Bridge还导入了一个除错汇流排，可用於监控该处理器环形架构中的x86核心、绘图处理器、快取和系统代理的流量情况。这个汇流排也称之为通用除错外部连接(GDXC)，能让晶片、系统或软体除错器对环形架构的资讯流量和协议控制讯号进行采样，并将之驱动到一个外部逻辑分析仪，以回复并分析这些资料。

    “GDXC对系统和软体除错器来说是极有价值的工具，”Knoll说。

    Sandy Bridge还包含两个不同类型的温度感测器，以用於监控晶片温度。其中之一是位於每核心上、基於二极体的热感测器，主要用来比较二极体电压到输出的温度，以提供温度调节资讯、灾难性失败讯息，以及风扇调节等功能。第二个是尺寸更小的CMOS热感测器，其温度范围限制较大，但可放置在核心中的数个不同地方，以提供精确的核心热点影像。

    今年稍早，英特尔在1月9日开始出货的首款四核心版本Sandy Bridge晶片中，发现了一个辅助晶片的设计缺陷。该公司快速修复了该问题，并暂停出货该辅助晶片。稍後英特尔已恢复出货该晶片给PC供应商。