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面向高端的8核心Sandy Bridge

Intel公司计划将会推出面向服务器和高端桌面的8核心Sandy Bridge处理器。因此Sandy Bridge将拥有从双核心到八核心的可扩展性。而Sandy Bridge的改革点之一就是以CPU的可扩展性为前提之一，并且始终贯彻模块的整个设计过程。因此Intel能够很快速得从2核心扩展至8核心，而通过2核心和8核心产品的设计，可以很清晰得看到Sandy Bridge的组件化设计。

高端Sandy Bridge处理器的核心布局就如下图所示。这里可以看到有8个处理器核心，以及20M缓存，集成有PCI Express 3.0控制器，DDR3内存接口，QuickPath Interconnect(QPI)。产品包括面向4插槽平台的Socket R(LGA2011)版以及双插槽的Socket B2(LGA1356)版。同时8核心版产品将会与AMD将要推出的Bulldozer架构处理器进行竞争。

Sandy Bridge EP的核心布局

Sandy Bridge的插槽

Intel公司之前的Nehalem架构也推出了8核心～10核心的服务器处理器。但是Sandy Bridge8核心处理器与Nehalem系列8/10核心处理器存在很大的不同。与PC版Sandy Bridge在设计多少会存有一些差异。而这也意味着在设计上会有很多共通之处，因此设计起来也会相对容易一些。

Nehalem/Westmere系列CPU，面向PC的EX核心以及面向服务器的处理器核心在核心布局上有着较大的差异。首先就是内部的总线架构是完全不相同。物理布局也有很大差异。比如通过下面的图片可以看到，Nehalem-EX核心的中央部分主要为总线以及路由器、集线器所占据。

然而Sandy BridgePC版和服务器版则没有这样的差异。PC版CPU单纯得将核心列在一起。Sandy BridgePC版处理器同样也采用了环形总线设计，而8核心产品推测2列核心会环绕着环形总线设计，这样就实现了简单的布局设计。这个是其与Nehalem系列产品的主要差别，这也让芯片设计产生了很大变化。

Nehalem-EX与Nehalem(Bloomfield)对比

Sandy Bridge EP和4核心对比

核心尺寸的变化

这样Sandy Bridge的模块的设计，也很好得体现在了2核心产品的派生设计上。Intel公司是在四核心处理器时代设计出了Sandy Bridge,不过在推出四核心处理器的同时，双核心处理器同样也在销售。而在另一方面，Nehalem双核心派生设计则花费了一年时间，而Sandy Bridge则快速完成了双核心产品的设计，其主要原因就是Intel公司在设计之初就在关注双核心产品派生设计以及高度关注模块化设计。

下面这张图就是4核心Sandy Bridge的核心布局图。中央是4个CPU核心，每个CPU核心均配备了2MBLL(Last Level)缓存。左面是GPU核心，右面是系列接口，下面是内存接口。这个核心尺寸约为216平方毫米。比如移动版Core i7-2820QM核心面积就与之相当。

Intel公司首先基于这个基本设计，然后取消掉中间的2个CPU核心以及LL缓存，这样双核心产品就成功推出。这样LL缓存容量由8M减少一半至4M，核心面积也变成149平方毫米。差不多相当于移动版Core i7-2620M处理器的核心面积。

Sandy Bridge核心布置变奏曲

不过Intel的核心派生设计并不仅单纯停留在2核心化上，通过这个Intel还会派生出廉价版产品。首先削减四分之一的缓存面积，这样每个核心缓存容量减少至1.5MB。同时减少约三分之二的GPU核心处理器数量。这个已经通过上面第三张图使用红线已经表现出来。这样就产生了第四张图那样的小GPU和缓存，至此一款小一号的核心就成功产生。

这样的话，该核心面积大约在131平方毫米左右。就拿台式机处理器作为对比的话，相当于Core i3-2100的核心面积。因此通过四核心产品进行3个级别的切割，核心面积就减少了60％左右。

 这样的派生设计的结果就是Sandy Bridge将可以推出更多拥有不同核心数量的处理器产品。同时可以看到4核心产品与2核心产品也存在不同。这个对于CPU来说也是首次出现。

以前面向PC的CPU产品由于只有一种核心，因此一般是将核心的部分功能屏弃掉从而推出不同的产品。比如锁住或者作废其中的一个处理器核心从而推出拥有不同核心数量的产品，同样的方式也可以应用在缓存上，从而推出拥有不同缓存容量的处理器产品。当然Intel现在也在做着这种买卖。

PC CPU目前变化不多，而进行必要的物理派生设计一般认为会面临成成本以及风险方面的问题。由于CPU核心设计极为复杂，因此花费在设计上的时间也是相当惊人的。同时除了面临设计上的风险，还要同时面临生产成本增加的问题。不过Sandy Bridge则彻底改变了设计思维，采用了完全的PUC组件化设计，从而进行相当的核心派生设计。据说由于Sandy Bridge采用了彻底得组件化设计，Intel将可以如同玩乐高积木那样实现简单的构成设计。也就是说可以在相同的架构设计情况下任意改变处理器核心数量。而Intel和AMD之前的架构均未能像Sandy Bridge这样实现组件化。

环形总线的不同配置

Intel另一张王牌就是环形总线。由于Sandy Bridge能够轻松得增减CPU核心数量，而由于总线是环形总线，因此Sandy Bridge的核心可以很有逻辑得通过环形总线连接，这样Intel就可以通过这个优点轻松得增减核心数量。

Sandy Bridge的block diagra

Sandy Bridge的核心印模大部分被环形总线以及LL缓存所占据。如果仔细得观察Sandy Bridge核心的话，会发现在各个缓存和GPU I/F中间，形成了类似于长方形的环路。这样就可以了解4核心向2核心派生设计的方法。

Sandy Bridge的布置

并且由2核心 4MB版产品派生出2核心3MB版处理器，LL缓存容量减少四分之一。这样如果通过Sandy Bridge的核心来观察，就可以认为是取消了环形总线的逻辑区域部分。因此这里可以推测削减四分之一缓存对于环表总线的停止功能也没有影响。

在GPU核心方面，执行单元数量减少了。Intel当前的集成显卡，预备有最多12个执行单元 「EU(execution unit)」。执行单元为单精度(32-bit)浮点(FP)处理器群，并且附属有寄存器等。

Sandy Bridge的图形

快速推出相关派生产品

从Sandy Bridge的核心布置来看的话，在四核心布局上可以明显得看到死角部分。这个部分虽然不会影响到成品率，但是会浪费核心尺寸以及减少晶体客的数量。

Intel似乎认为这样的权衡在于如何快速得推出派生版产品。实际上在Sandy Bridge上，Intel已经计划会快速得将派生版产品投入市场。同时出于成本方面的考虑，之后的核心会严格控制核心尺寸。这样双核心处理器的核心面积会控制在130～150平方毫米范围内。而在此之前，Intel低端CPU核心尺寸与GPU核心尺寸控制均比较妥当。而对于AMD，通过其Llano(rano)的设计就可以知道其有能力迅速推出双核心产品。

不过Intel Sandy Bridge延续了CPU核心架构的扩展，同时也延续了Merom→Nehalem架构提升时所带来的功能和性能的提升，因此CPU核心尺寸会变得更大。这样受到显著影响的就是8核心处理器。

Intel在ISSCC(IEEE International Solid-State Circuits Conference)发布的8核心尺寸约为400平方毫米。该核心基于的是Socket R(LGA2011)插槽，属于Sandy Bridge-EP/EX，因此面向PC平台的Socket B2(LGA1356)插槽Sandy Bridge-EN核心尺寸至少也应该达到300平方毫米以上。

通过核心尺寸路线图可以看到，8核心和4核心产品都属于大尺寸产品。不过Intel公司在过渡至22nm之后，将可以大幅减少高端处理器核心面积。

Bulldozer和Sandy Bridge对比

核心尺寸的变化

来源：硬派