Sandy Bridge

最近Sandy Bridge的報導、報告和分析非常多。談一談大家"好像"沒講的很清楚或沒提到的東西吧!

一、Intel微架構(Microarchitechture)、處理器(CPU;Processor)、和平台(Platform)代表不同的意義

1.上一代Nehalem和這一代Sandy Bridge是Microarchitechture，同時也是第一顆Processor的codename

4Q08發表的上一代45nm Nehalem microarchitecture，對外叫做Core，主要特色包括Hyper-Threading、Intel Dynamic Speed Technology、Dynamic Power Management、Integrated memory controller(以前是放在北橋裡面)，而這個微架構的第一顆processor，codename也叫做Nehalem，但是隨後基於Nehalem基礎的各款Processor，就有各種不同的codename。

在Nehalem微架構基礎下，進入32nm，Intel就改稱為32nm Westmere Microarchitechture。

1Q11的Sandy Bridge是新一代的Microarchitechture，同時第一顆 Processor也叫同名Sandy Bridge，對外叫做第二代Core家族系列processor，加強了Turbo Boost 2.0、4-way/8-way Multi-Task processing、Enhanced Visuals Features、Intel Graphics HD 2000/3000、增加AVX指令集，個人感覺，Sandy Bridge微架構革新的腳步沒有Nehalem大，最大的改進是在視覺和繪圖運算上面。

2. 在同一個Microarchitechture之下，會有製程技術(process technology)的演進，Intel刻意讓這兩個進展分開進行，以避免在同一個Processor上同時導入新的Microarchitechture和新的process technlolgy可能發生的重大風險，讓產品延遲。這就是Intel說的"Tick-Tock"，45nm Penryn之後，45nm製程不變但導入新的微架構Nehalem，之後微架構不變製程導入32nm Westmere，之後32nm製程不變，導入新的微架構Sandy Bridge，之後微架構不變但製程導入22nm Ivy Bridge......

上代微架構Nehalem(45nm)=Westmere(32nm)
這代微架構Sandy Bridge(32nm)=Ivy Bridge(22nm)

3. 同一個微架構和製程技術之下，會有多款Processor(CPU)產品，例如以Nehalem/Westmere微架構基礎之下，就有多款Processor，像DT的Bloomfield(45nm)、Lynnfield(45nm)，NB用的Clarksfield processor(45nm)和Arrandale processor(32nm)，而Arrandale其實是32nm Processor die + 45nm Graphics die = MCP Processor。通常不同的Processor係為了產品的多樣化和市場區隔，例如有不同的核心數(single/duel/quad cores)、Clock speed、DRAM speed/supporting、有沒有整合繪圖晶片、功耗(W)、SFF(Small form factor)通常是低電壓LV/ULV、還有最重要的，有多大的Cache(1M to 8M)......等等，這些都會影響Processor產品的成本/價格和性能，至於Sandy Bridge Processor(新的微架構的第一顆CPU是同樣名字)除了微架構之外，最大創新就是將CPU、Memory controller和Graphics整合在同一個32nm Die裡面，還可以共享Cache。

4.至於Platform，通常用在NB，必須包含三個元素:
(1)Processor
(2)Chipset(現在將北橋的memory controller和Graphics移到Processor內之後，Intel就改稱為PCH:platform controller hub)
(3)Wireless
(4)LAN
例如:Huron River Platform = (1)Sandy Bridge + (2)Cougard Point PCH + (3)一大堆WiFi/Wimax/BT產品的排列組合 + (4)Lewisville
而前一代的Calpella Platform = (1)Clarkfield(獨立型)/Arrandale(整合繪圖型) + (2)Ibex Peak PCH + (3)Kilmer Peak/Puma Peak/Condor Peak + (4)Hanksville
當然，最主要是(1)+(2)，(3)/(4)用Intel以外的廠商也可以，以前是都要用才能貼貼紙(Centrino)，後來就沒有Platform貼紙可以貼了，用別家也無仿。

二、Sandy Bridge繪圖性能大躍進，可能和CPU共用大塊Cache有關，這是有史以來第一次，也是獨立Graphics無法做到的地方，對Graphics晶片長期發展不利

以往Graphics不是和Chipset的北橋整合，或是現在和CPU整合，所謂的整合型晶片的繪圖效能，都遠不如獨立的Graphics繪圖晶片，多用在中低階市場或商用市場，每一次Intel更換新的繪圖核心，和主流Graphics chip的性能就拉近一點，然後Nvidai/AMD推出新產品，又把差距拉大，至於整合型CPU(以前是整合型chipset)佔整體PC的比重逐漸增加，和性能差距關係不大，而是PC市場擴大、許多低價PC興起，自然用便宜的整合型晶片。許多報告都有提到Sandy Bridge的繪圖效能進步很大，讓人覺得不過又是一次CPU和Graphics之間互有勝負的新產品之爭罷了! 不以為意，但個人感覺，這次的演進可能是結構性的大躍進，Grahpics要把性能差距再拉開，可能會越來越困難了。

以往Intel Graphics整合在北橋裡面，基本上是獨立運做的一個IP Block，運作方式和獨立Graphics晶片類似，但為了技術、市場和成本因素，只能將比較低階的主流市場用的Graphics整合進去，性能自然無法和更複雜、龐大的獨立型高階Graphics競爭，到了Arrandale，雖然CPU內含Graphics，但基本上還是兩個獨立的die，用MCP(multi-chips package)封裝在一顆chip內，外表看上去是整合的一顆CPU，但只是省掉PCI-E的bus效率，和以前Graphics被整合在北橋的方式差異不大，但是到了Sandy Bridge，CPU和Graphics整合成一顆32nm的die，這樣做有一個很大好處，就是可以共用CPU大量的Cache。

談到Cache，X86 CPU早期，只有L1 Cache，到後來有L2 Cache，到後來有L3 Cache，現在乾脆叫Last Level Cache(LLC)，目前最大CPU內含8MB Cache，有時候一顆CPU die size有一半的面積是Cache，Cache的大小，也是在同一個CPU系列裡面，影響效能很重要的因素。個人感覺Sandge Bridge有一大創新，就是讓一大塊LLC Cache Block可以讓CPU和Graphics共用，這是獨立型Graphics chip無法辦到的地方，就算他要用CPU同樣的方法在Graphics內部設計大容量Cache，也無法在成本上和Sandy Bridge內的繪圖核心競爭，因為Intel Graphics核心等於 "免費" 共用CPU原有的大塊LLC Cache。因此，長期看對於Nvidia和AMD這種獨立Graphics Chip和Intel整合型Graphics的性價比競爭，對Nvidia和AMD(ATI)不利。

三、Clock Generator被整合到Cougar Point PCH

Huron River平台6系列的Cougar Point PCH(chipset)已經將Clock generator整合進去，可以節省一個零件，雖然不貴，但是對CK505 Clock Generator廠商來說，總不會是一件好事吧!

至於Audio Codec聽說好像也會被整合進去，但是在網路上找一片剛上市的6系列主機板(P67)，上面還是有一顆Audio Codec，這就讓Richard搞迷糊了，有人知道真相如何，煩請告知。

四、Wi-Fi + Bluetooth正式成為Huron River的Wireless選項之一

Huron River這次的Wireless module選擇讓人眼花撩亂，除了好幾個Wi-Fi + WiMax的排列組合之外，還有 Wi-Fi + B/T，Wi-Fi + Wireless display，好像是不錯的嘗試，但搭載率多少就很難說了。Wi-Fi Direct建構的Peer-to-Peer(點對點)資料傳輸，似乎也是個不錯的應用。

後記:
有兩位讀者熱心指正Richard的觀點，認為GPU和CPU共享Cache並不能幫助GPU有更好的performance，感謝讀者的指正，當時，聽PC廠都說Sandy Bridge的繪圖效能進步很多，找了一下資料，發現除了新的繪圖核心之外，這一次也是首度共享CPU Cache，而Intel自己也提到這個原因，因此個人猜測這應該是主要原因，但因為Richard並非產業中人，如果推測錯誤，請各位多包涵，在此註明不同意見，有興趣的讀者可以看一下本篇文後"意見"中的留言。