探一探Ivy Bridge的功力

我們都記得一個里程碑式的名字——奔騰（Pentium），它引領PC桌面處理器十余年不止，而“奔騰”這個品牌自1993年以來依舊沿用至今，長久不衰。自2006年開始Core酷睿微架構的推出便引來了PC歷史上的又一次轟動。途徑六年“酷睿”這個品牌越來越深入人心，在IT變革飛速的時代一直屹立不倒。就在今年4月23日，酷睿平臺再一次更新，英特爾將我們帶入了22nm Ivy Bridge的世界。

英特爾并不嚴格遵循18個月為周期的摩爾定律，它有著自己獨特的更新周期模式——Kick-Tock鐘擺式芯片技術發展戰略。Tick-Tock芯片發展戰略即Tick年工藝更新，Tock年微架構更新。2012年恰逢Tick年，發展到了英特爾工藝更新的Tock年，由之前的32nm制程工藝更新到了22nm。換而言之，Ivy Bridge就是22nm的Snady Bridge，因為它還在繼續沿用Snady Bridge的微架構。

晶體管步入3-D時代

2012年，2-D晶體管結構正式過渡到了3-D晶體管結構，可以說是半導體集成電路發明以來的一個“新世紀”。3-D晶體管結構，亦三柵極晶體管結構（Tri-Gate）。早在十年前英特爾就曾泄露出3-D晶體管設計，但直到2011年技術上才可以實現3-D晶體管工藝，而真正量產則推遲到了今年。

3-D晶體管結構，相較一直被使用的2-D晶體管結構有著質的飛越，將原僅在2-D平面結構的晶體管制造時代終結。它在原二維晶體管中間增加了一個鰭片，來解決由于制程逐漸變小而絕緣層過薄造成的漏電現象。3-D三柵極晶體管在垂直的鰭片的三個側面形成三個導電層，由此可以從三個方向控制著晶體管中的電流。英特爾將晶體管制造工藝升級至3-D晶體管結構之后，可以得到更高的能耗比、更快的切換速度、更高的驅動電流，以及比SOI工藝更低的成本增加。

其實簡單來說，3-D晶體管結構相比2-D晶體管結構有著更低的延遲，以及獲得更低的驅動電壓。從而我們也能看到Ivy Bridge在提供同等性能的同時，功耗更低，也能獲得更高的頻率。

新的Maho Bay平臺

隨著Ivy Bridge處理器的更新，英特爾整套平臺也更新至Mabo Bay平臺，它包含Ivy Bridge處理器和Panther Point PCH芯片組。

由于Ivy Bridge的制程更新了，雖然晶體管數量增加到了14億，但較核心面積216mm2晶體管數量9.95億的Sandy Bridge核心小了25.9%，僅有160mm2。與Sandy Bridge一樣，把北橋與CPU同時封裝在了同一個DIE里面。在規格上Ivy Bridge相比Sandy Bridge沒有過多變化，除了更新到了22nm制程之外，也更新了它的核心顯卡HF Graphics 4000。

由示意圖上我們可以看出，它有很大一部分核心被核心顯卡所占據，這次Ivy Bridge核心顯卡的執行單元由Sandy Bridge的12個增加到16個（以i7處理器而言），并且可以支持DirectX 11規范。四個核心，通過超線程技術可以達到八線程，四個CPU核心各有獨立的32KB L1一級緩存與指令緩存以及256KB的L2 二級緩存。系統助手（System Agent）包括內存控制器、PCIE控制器、電源管理單元、DMI總線、FDI總線以及Display Port接口。8MB L3智能三級緩存則是共享的，核心顯卡、CPU核心、系統助手和I/O控制器通過環形電路都可訪問。

Ivy Bridge的TDP（最大散熱設計功耗）比上一代Sandy Bridge的95W降低了不少，這也要歸功于22nm制造工藝。除了內存支持頻率由原先的DDR3-1333提升至了DDR3-1600之外，核心顯卡HD Graphics 4000的頻率反而降低至了650MHz，當然還有就是Ivy Bridge加入了對于PCI-E 3.0的原生支持。此外，Ivy Bridge在指令集方面的支持沒有太多改變，依舊是SSE4.1/4.2和AVX指令集。

由于Ivy Bridge處理器僅是對于制程方面的更新，并未在處理器微架構上做什么改動，從而它依然采用LGA 1155接口，從而主板方面上一代的H61、H67、P67、Z68也都可以支持。不過使用Sandy Bridge處理器與Panther Point（7系列主板）搭配會減少對DX11和3屏輸出的支持；使用IVY處理器與Cougra Point（6系列主板）搭配會減少USB3.0、三屏輸出、中小企業通銳、英特爾Smart Connect、英特爾快速啟動技術的支持。當然如果要享受到Ivy Bridge時代的全部功能，還是要選用Z77、Z75、H77、Q77、Q75和B75芯片組主板。

Ivy Bridge的福利

睿頻2.0（Turbo Boost 2.0）

英特爾在Ivy Bridge處理器上將動態加速技術更新到了第二代，使得處理器的動態加速能力更好。最大睿頻幅度同樣為4倍，一至二個核心負載時提升4倍；三四個核心負載時提升2倍。這樣，即可認為在二至三個核心負載時的頻率提高了。

內存控制器

在上一代平臺中，內存頻率默認為1333，不僅不能滿足高頻大帶寬的需要，超頻也不爽，使得高頻內存沒有用武之地。而在Ivy Bridge處理器中的內存控制器得到了提升，直接可以支持到1600。此外，使用超頻內存可以達到DDR3-3000以上，豐富的分頻，也使得超頻頻率得到了極大的豐富。

快速視頻轉碼2.0（Inte Quick Sync Video 2.0）

英特爾把曾經僅支持H.246編碼引擎升級為多格式轉碼引擎（Multi-Format Code Engine），轉碼的選擇性更多。

PCI-E總線

除了支持PCI-E 3.0規格之外，Ivy Bridge還增加了通道分配方式。原16x通道PCI-E控制器只能支持8+8模式，因此只能2塊顯卡SLI或交火。Ivy Bridge則可以支持8+4+4模式，可以支持3塊顯卡SLI或交火模式。

原生USB 3.0

不再需要其他USB3.0解決方案，英特爾在新系列主板上都加入了4個USB 3.0接口的原生支持。不僅在性能上有所提升，在主板價格上也會有所下降。

Ivy Bridge來嘗鮮

下面，我們對我們針對新的Ivy Bridge（i7-3770K）+Panther Pion主板（Z77），與Sandy Bridge（i7-2600K）+Vougar Point主板（Z68）進行一系列對比測試。測試對比的主要目的是：測試新平臺與老平臺的綜合性能，核心顯卡的顯示性能及視頻轉碼能力。

測試平臺：

測試軟件：

SiSoftware Sandra 2012、Cinebench R11.5、wPrime，以及ArcSoftMediaConverter 7.5來測試快速視頻轉碼功能。

測試快速視頻轉碼時，我們選取的是一個1080p時長為2小時8分18秒的，大小為8.73GB的.MKV文件，每秒24幀，碼流9759Kbps。它將會被采用H.264編碼被壓縮轉碼為720p的.AVI文件，每秒24針，音頻碼率128Kbps。

總結：

從數據上看，Ivy Bridge給大家的感受可能并不能用“震撼”來形容，從CPU性能提升來看不足10%的提升似乎并不能滿足貪婪的欲望。不過就對于3DMark Vantage 3D顯示而言，性能提升就非常明顯了。當然新的HD Graphics 4000還支持DirectX11，這瞬間就提升了它的 3D處理能力。相對來說i7-3770K的視頻轉碼能力也增強不少，比上一代的Sandy Bridge產品要減少了約1/3的時間。不過我們可以注意到采用相同的轉碼設置，兩個平臺轉碼后的文件大小和碼流也是不一樣的，3770K的要大一些，不過畫質方面沒有多少提升。

整體來看Ivy Bridge產品沒有太多改變，這是因為它的微架構沒有做出太多改變的緣故。但就半導體晶體管工藝制造來說，這是一個不小的飛躍。英特爾在Ivy Bridge首次使用了3-D晶體管結構，并將22nm制程工藝進行量產市場化。相信經過這次歷史的變革，Ivy Bridge系列產品會很快取代曾經的Sandy Bridge產品。