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CPU那些事英特尔篇之第一代酷睿
2026/8/21 15:02:44
 
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CPU那些事英特尔篇之第一代酷睿

第一代: LGA 1156接口; Nehalem/Westmere架构45/32纳米(2种规格)最高支持DDR3-1333

Core i系列处理器首次整合了内存控制器、抛弃了老迈的FSB,启用高速的QPI总线、加入大容量共享式三级缓存,支持英特尔睿频加速技术1.0。

从技术方面来讲,同为Core i系列产品线,居然拥有两种不同的CPU和接口、三种截然不同的架构。在型号命名方面来讲,共有三种型号i7/i5/i3,但这三种型号并没有与三种架构相对应,三种型号又被细分为五大系列,Nehalem、Westmere两种处理器架构,BloomField、Lynnfield、Clarkdale三种核心。

“胶水”CPU,CPU和GPU部分就是两个Die芯片放在同一块PCB板上,一个32nm制程,一个45nm制程,完全就是为了把集成显卡放入CPU中而做的,导致内存控制器的延迟十分严重,集成显卡是INTEL GMA,性能不好。

1、赛扬: G1101(32纳米,Westmere/Clarkdale)

2、奔腾: G6950、G6951、G6960

(32纳米,Westmere/Clarkdale)

3、酷睿i3: 520(ES)、530、540、550、560

(32纳米,Westmere/Clarkdale)

4、酷睿i5: 650、655K、660、661、670、680

(32纳米,Westmere/Clarkdale,有核显)

740、750、750S、760

(45纳米,Nehalem /Lynnfield,无核显)

5、酷睿i7: 860、860S、870、870S、875K、880

(45纳米,Nehalem /Lynnfield,无核显,四核心八线程,1156)

920、930、940、950、960、965EE、975EE

(45纳米,Nehalem /Bloomfield,无核显,四核心八线程,1366)

970、980、980X、990X

(32纳米,Westmere /Gulftown,无核显,;六核心十二线程,1366)

备注:主要使用P55/P57/H55/H57/Q57/X58

★ 首批Core i7:965X、940、920三款(2008年10月,Intel正式发布了Nehalem架构的Core i7 965/940/920三款处理器以及X58芯片组,这是Intel第一款整合内存控制器和QPI总线的产品。i7 9XX系列处理器是基于Nehalem架构的首款产品,核心研发代号是Bloomfield,采用了45nm工艺制造,是原生四核心设计,集众多先进技术于一身:1. 超线程技术回归,四核八线程大幅提升CPU的多任务和多线程计算能力;2. 整合三通道DDR3内存控制器,带宽大幅提升、延迟大大下降,从此内存不再是瓶颈;3. QPI总线取代FSB总线,用以连接北桥芯片,Core 2架构最大的瓶颈被消除;4. 采用大容量共享式三级缓存设计,较少数据等待延迟,多核应用效率提升。)

★ 第二批Core i7:975X、960、950、930(在首批Core i7发布三月后,Intel改进制程,依然是45nm工艺但D0比C0体质更好、功耗发热更低、超频能力更强。由此就诞生了主频达3.33GHz的i7 975X处理器,主流价位的i7 920也跟着沾光,D0制程的新版大受欢迎。为了进一步细分产品线,不同倍频的型号相继上市,他们是960(3.2GHz,与965X相同但960锁倍频)、950(3.06GHz)、930(2.8GHz)。Bloomfield核心的整个i7 9XX系列CPU除了主频(倍频)不同外,其它方面几乎没有任何区别。

★ 配套芯片组X58+ICH10R,接口类型LGA1366(与之搭配的芯片组,只有X58这一款。X58芯片组为传统的南北桥设计,北桥通过QPI总线与CPU相连,内部整合了36条PCI-E 2.0通道,可以灵活的分配为两条x16或者四条x8插槽,供多显卡使用。而南桥方面使用的依然是P45芯片组当中的ICH10R,通过DMI总线与北桥相连。)

★ 第三批Core i7 8XX和i5 7XX系列,简化版的Lynnfield核心。

Lynnfield相比Bloomfield,在处理器内核部分几乎没有任何改动,同样是45nm工艺、原生四核心设计、支持超线程(仅限i7)、三级缓存容量也保持8MB,它也整合了内存控制器和QPI总线,但删去了一条内存通道,成为主流的双通道设计,QPI总线也删去了一条,仅保留一条。Bloomfield已经整合了传统北桥最重要的功能——内存控制器,所以X58北桥当中就只剩下了PCI-E控制器。Lynnfield核心由于定位较低一些,考虑到大多数主流用户并不需要多显卡互联,因此Intel索性将北桥当中剩余的模块——PCI-E控制器简化之后(只有16条通道),全都整合在了CPU当中。正因为整合了PCI-E控制器的关系,Lynnfield的晶体管数以及核心面积都要比Bloomfield大。

★ 配套芯片组P55,接口类型LGA1156(通过Intel官方Lynnfield核心示意图来看,处理器与芯片组之间居然没有使用QPI、而是通过DMI总线相连。要知道QPI总线带宽高达25GB/s,而DMI仅有2GB/s。事实上在Lynnfield核心内部,除了整合了内存控制器外,Intel连PCI-E控制器也整合了进去,这就相当于整颗北桥都被CPU吃掉了,连接CPU与北桥的QPI总线自然也不会幸免。如此一来,CPU将直接与“南桥”相连,他们之间的总线叫做DMI。也就是说,Lynnfield内部还是整合了QPI总线的,虽然只有一条,这一条QPI总线用以连接CPU核心部分与PCI-E控制器部分。P55是单芯片设计的芯片组,其本质上就是一颗南桥,功能和ICH10R没有太大区别,既不支持SATA3.0也不支持USB3.0,而且南桥中的PCI-E通道是落后的1.0版本。要知道Lynnfield核心内部整合的PCI-E 2.0通道只有16条,只能满足单显卡或者双显卡的需要,此时如果用户有需要使用高速的扩展设备(比如USB3.0扩展卡)的话,P55南桥提供的PCI-E 1.0接口就成为了最大瓶颈。为了缓解这一瓶颈,一线主板厂商不得不整合第三方PCI-E桥接芯片,将P55当中的多条PCI-E 1.0通道组合起来使用,这种方法让主板成本增加不少。)

★ 第四批Core i5 6XX和i3 5XX系列,双核心的Clarkdale,亮点:首次使用32nm工艺、首次整合GPU。

Clarkdale核心:双芯片封装、内置GPU设计(Clarkdale核心包括CPU和GPU两个部分,CPU部分使用了新一代32nm工艺制造,是双核心四线程设计;GPU部分就是传统意义上的北桥,为45nm工艺制造,内含双通道DDR3内存控制器、PCI-E控制器和集成显卡。CPU部分和GPU部分是各自独立的,微观上通过QPI总线相连,宏观上被封装在了一起,接口是与Lynnfield相同的LGA1156。整体上来看Clarkdale不仅整合了内存控制器和PCI-E控制器,还整合了显示核心,看似更加先进。实际上它的这种架构与Core 2时代的G45没有本质区别,只不过G45的北桥(GPU)在主板上,而Clarkdale的北桥被转移到了CPU内部。也就是说,Clarkdale的内存控制器并没有被真正整合在CPU核心内部,而是在北桥当中,需要透过QPI总线传输数据,这与Bloomfield/Lynnfield直连的内存控制器有本质区别,这样做的结果导致Clarkdale的内存带宽和延迟相比Core 2提升不大。)

★ 配套芯片组H55,接口LGA1156(由于都采用了LGA1156接口,Lynnfield和Clarkdale是可以共用芯片组的,但如果想要使用Clarkdale内置的集成显卡的话,就必须使用H55芯片组,因为只有H55才支持FDI通道,用来输出显示信号。所以,H55和P55最大的区别就是能否支持FDI,其它南桥功能上的删减都是无关紧要的。另外,Lynnfield和Clarkdale内置的PCI-E 2.0通道虽然都是16条,但Lynnfield可以被拆分为两个x8通道支持双卡互联,而Clarkdale不能被拆分只能支持单个独立显卡。如此一来,Clarkdale处理器搭配P55主板的话,即便主板提供了两条PCI-E插槽也不能支持双卡互联,而且内置显卡无法使用。因此Clarkdale的非常好的搭档还是H55。)

★ 第五批Core i7 9XX系列

32nm工艺6核12线程的Core i7 980X(2010年3月,Intel在32nm工艺成熟之后,在45nm Bloomfield核心基础上进行了改进,由此诞生了代号为Gulftown的六核心处理器。代号为Gulftown的六核心处理器在架构上其实与Bloomfield完全相同,但由于该处理器使用了32nm制造工艺,而且与Clarkdale一样支持AES加密/解密指令集,因此Intel将其归类到了Westmere架构里面。Gulftown相比Bloomfield,得益于32nm先进工艺,Intel可以在CPU内部植入更多的晶体管,最终结果就是核心多了两颗,三级缓存由8MB升级为12MB,其它架构和技术方面没有任何变化(唯一的改进就是加入了AES加密指令),配套芯片组依然是X58,老主板只要更新BIOS内CPU代码就能支持。可以看出,Gulftown在晶体管数大增的同时,核心面积反而有所较少,32nm工艺的威力可见一般。Gulftown目前只有Core i7 980X这一个型号,今后Intel将会发布倍频较低并且锁定倍频的主流版本。由于Gulftown在架构方面与Bloomfield几乎没有差别,只是改进工艺扩充规模的产物,因此Intel将其依然命名为Core i7 9XX系列。)

第一代Intel的处理器分为Nehalem(45nm)和Westmere(32nm)两种架构,LGA1366和LGA1156两套平台,X58、P55、H55(H57)三种芯片组,Bloomfield、Lynnfield、Clarkdale和Gulftown四颗核心,Core i7 9XX/8XX、i5 7XX/6XX、i3 5XX五大系列,其关系错综复杂,根本无法一一对应。

2010年,Intel对基于Clarkdale核心的Core i3和Core i5处理器进行制程步进升级,从C2更新为K0。参与升级的处理器包括Core i3 530/540、Core i5 650等,而i3-550、i5-665K和i5-680已经率先采用K0步进。

K0步进的处理器具有以下特点:

1、采用新的规格标号(S-SPEC编号和MM编号)。

2、CPUID范围从0x00020652扩展到0x00020655。

3、HostRevID范围从0x12更新为0x18。

4、加强了引脚封装,但向下兼容以前C2步进的引脚规范。

5、加入了处理器PCID支持。

Core i5-670 (3.46 ): SLBLT (C2) -> SLBTL (K0);

Core i5-661 (3.33 ): SLBNE (C2) -> SLBTB (K0);

Core i5-660 (3.33 ): SLBLV (C2) -> SLBTK (K0);

Core i5-650 (3.2 ): SLBLK (C2) -> SLBTJ (K0);

Core i3-540 (3.06 ): SLBMQ (C2) -> SLBTD (K0);

Core i3-530 (2.93 ): SLBLR (C2) -> SLBX7 (K0);

Pentium G6950 (2.8 ): SLBMS (C2) -> SLBTG (K0).

在产品线中,还有一款定位于入门级别的产品,奔腾G6950,其仅仅具备两颗核心,不支持超线程技术和睿频加速技术,三级缓存被精简至3MB,同时也仅仅能够支持1066MHz的DDR3内存。在GPU方面,奔腾G6950也是有所精简,仅仅达到了533MHz的频率。

G6950和G6951的区别是:G6951集成的图形核心频率提到了733MHz,G6950是533MHz,另外G6951有一项独门绝技,可以通过安装Intel提供的一款名为UAUC的软件,直接升级为G6952,其智能高速缓存会从3M提升为4M,并会开启超线程技术成为4线程。Intel已经在官方网站上提供了UAUC软件的下载。安装该软件后,需要输入一组序列号/激活码,验证后重启电脑,G6951就会摇身一变成为G6952,频率依然为2.8GHz,但三级缓存容量会直接解锁到完整的4MB,HT超线程技术也会开启实现4线程。这样一来,奔腾G6952几乎就相当于一颗频率稍低的Core i3-500系列处理器了。由于G6952性能与i3 520基本无差别,所以i3 520胎死腹中。当时一个升级激活码的售价为49美元,后续涨到了55美元。不过G6951+扩展卡的价格已与i3 530的售价差不多,这种模式消费者不买账,英特尔在2011年停止了升级服务。

i5 740:网上有资料、照片,但是在淘宝、咸鱼上找不到实物,好多型号大全里面也没有收录。

(DVOL本文转自:中国DV传媒 http://www.dvol.cn)

 

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