整合CPU+GPU！Intel酷睿i3处理器首测

    【泡泡网CPU频道8月22日】 随着32nm工艺的临近，X86处理器微架构发展进入全新里程，全新32nm Intel Westmere处理器家族中素有酷睿i3之称，代号为Clarkdale的入门至主流级双核心产品，将进一步集成3D显示核心，曾经占整体PC市场7成份额的集成芯片组将会成为历史。虽然Intel 32nm Westmere处理器要到明年第一季才会上市，香港IT网站HKEPC继上次Intel 32nm六核处理器首测过后，又率先抢先找来全港首颗Intel Core i3处理器及H55主板工程样本，并与上代Intel集成平台作了详细的性能对比测试。

    具备改良微架构及全新工艺，Westmere系列的32nm处理器将于2009年第四季末量产，基本上，其微架构设计沿自Nehalem处理器，仅加入了7条全新的指令，因此在相同频率下，45nm Nehalem处理器与32nm Westmere处理器并没有明显的性能提升，但别忘记Westmere处理器是全新工艺的产物，其重点并不在于微架构改良上，而是全新制程所带来的生产效益。

  内置GPU版32nm Clarkdale双核处理器率先浮出水面

    Westmere系列处理器采用第二代high-k配搭金属闸极电晶体，代号为P1268的32nm工艺，采用193浸没式微影技术于重要的金属层，并配搭193nm或248nm干式微影技术于非重要的金属层，处理器采用9层Copper layers及low-k内部连接层，并采用无铅和无卤素封装，而芯片尺寸约为45nm产品的70% 。

 

    据Intel总裁Paul Otellini指出，全新32nm不仅有效降低所需功耗，同时也能提升核心频率，强化运算性能，而且也缩小处理器核心面积，令处理器能包含更多的运算核心或显示核心、PCI-E接口及内存控制器，芯片组简化为单芯片，可进一步缩小PC体积，可切换显示支持功能，能在内置GPU核心及独立显卡之间作出实时切换，达至节能省电效果。

   根据Intel处理器最新规划，32nm Westmere系列处理器将于2009年第四季正式量产，核心代号为Clarkdale的32nm入门至主流级双核心桌面级处理器，将内置3D显示核心，并于2010年第一季初出货，紧接着2010年第二季中推出代号为Gulftown的32nm高端六核处理器， 2010年第四季再推出全新微架构的32nm处理器，代号为Sandy Bridge，延续工艺年/架构年的发展战略。

  模组化设计加快32nm整体研发时程 

     虽然Intel Clarkdale处理器内置显示核心这句话并无不妥，但事实上其显示核心并非内嵌于X86运算核心之中，而是X86核心与显示核心采用所谓的"胶水"技术封装在一起，其中仅有X86核心采用32nm工艺，显示核心则采用45nm工艺。

    在设计Nehalem微架构时，Intel已加入具扩充性模组化设计，可以轻松地提供专门针对每个服务器、桌面级电脑和笔记本电脑市场进行优化的架构版本，如此一来，Intel便可在不需作出改动下，推出涵盖各种价位、性能的处理器产品，透过改动处理器核心、缓存、内置GPU核心、系统内存控制器及QPI的规格组合，以迎合不同市场需求。

    Westmere处理器基于Nehalem微架构作出改良，因此同样具备模组化设计，Intel Clarkdale处理器的X86运算核心共有两组处理器核心， 4MB三级缓存，利用QPI连接GPU核心。

    GPU核心内建内存控制器及PCI-E控制器，其实说穿了，就是Clarkdale处理器把北桥芯片直接封装在处理器内。然而，为何Clarkdale处理器不将GPU核心直接内嵌于X86运算核心之中？ 据Intel总裁Paul Otellini先前公开表示，负责处理核心与绘图核心的团队是分开研发，此作法不仅能加快上市时间，且令工艺/微架构发展战略更具弹性。

    Paul也进一步举例说明，原定2010年第一季初推出的是45nm制程Havendale处理器，X86运算核心与GPU核心均为45nm工艺，但由于32nm制程Westmere核心比预期提早成熟，因此Intel把45nm制程的Havendale取消，直接更新处理核心至32nm Westmere ，但却保留45nm制程的GPU核心，令Clarkdale能提前上市。

    未来，处理核心与显示核心的研发团队仍会分开研发，当全新显示核心完成研发，Intel可推出新的GPU芯片取代原有45nm芯片，并配合现有的X86处理器一同封装，令Intel的产品技术升级更具弹性，发挥模组化设计的优势。

  Clarkdale显示核心仍基于GMA架构

    Clarkdale显示核心基于G965/GM965的架构，支持DX10、SM4.0及OpenGL 2.0规格，采用Unified Shader设计。

    上代G45芯片的GMA X4500HD显示核心基于GMA X3000架构作出不少改良，包括改良Thread Dispatch单元的排序效率，Execute Unit改良Multi-Threaded执行能力以减少高时脉下运算延滞时间，同时支持更长的Shader指令。

    Clarkdale的显示核心则基于GMA X4500HD再作出适量改良，包括每组Mathbox的Execute Unit数目由5个提升至6个，令Execute Unit数目由15个增加至18个，Unified Execution Unit的Cache容量同时也进一步提升，以满足Execute Unit数目上升的需要。此外，Clarkdale在数学计算法则作出了部份改良，这方面将会在OpenGL绘图程序中获得明显的效果。

    由于Clarkdale的绘图核心仍基于GMA架构，因此仍不能提供AA反锯断功能；虽然这些功能均非DX9及DX10规格中非必需存在，但面对显示芯片双雄NV/ATI完整的支持性，Clarkdale的GPU规格显得较为落后。

    Clarkdale显示核心内建PCI-E接口控制器，其中一个重点是提供，可切换显示功能，能在内建显示核心及独立显卡之间作出实时切换，达至节能省电效果，由于驱动程式尚未支持，暂时没有测试此项目。

  Clarkdale采用全新技术，具有100%硬解能力   

    为满足全高清影像需要，GMA X4500HD显示核心加入100%硬解码能力，支持全新Intel Clear Video技术，真正能做到完全硬体解码MPEG2、VC-1及AVC(H.264)影像。

    Clarkdale则进一步强化影像处理能力，并命名为Intel Clear Video HD技术，再追加Dual Stream硬体解码，支持双流解码，输出方面支持两组独立HDMI影像输出，音效方面则追加Dolby TrueHD及DTS-HD Master Audio支持，以迎合HTPC应用需要。

    对比Intel上代整合芯片组平台，新一代Clarkdale处理器将显示核心、内存控制器等主要北桥功能内建于处理器中，因此仅需要一颗代号为Ibex Peak的Intel系统单芯片，透过DMI通讯协定连接(最高频宽为2GB/s) ，取代以往南北桥双芯片架构，所占用的PCB空间减少，更适合用于MINI PC应用。

  P55平台搭配Clarkdale仍可正常运行但无法使用GPU

    不过，Clarkdale的显示核心并未完整内置所有北桥功能，包括显示输出控制器、以及另外负责AMT技术的Management Engine均未加入显示核心内，而被放置于Ibex Peak系统单芯片中，影像讯号并不是透过DMI通讯协定传送至bex Peak系统单芯片控制器，而是透过独立的Intel Flexible Display Interface ，因此不会对DMI频宽构成负担。

    但值得注意的是，并非整个Ibex Peak系统单芯片系列均支持Intel Flexible Display Interface ，尽管Clarkdale内建显示核心，但一些主板上的系统芯片不支持Intel Flexible display Interface ，将无法提供显示功能，例如即将于9月初推出的P55平台，使用Clarkdale处理器会正常运作但无法使用其GPU功能。

    输出方面，Ibex Peak系统单芯片支持一组Analog及两组Digital输出，并支持双独立显示输出，不再需要额外的芯片。Digital输出方面原生支持DVI 、 HDMI及DisplayPort输出配置，并已把HDCP Key已内建于芯片组中，并不需要额外芯片。

    但是，Ibex Peak系列的Digital显示输出是采用DisplayPort规格，如果主板业者要提供DVI及HDMI输出，需要加入一颗Level Shifter电压调整芯片，把输出讯号转化为DVI及HDMI作用的电压标准，Level Shifter芯片成本大约为1美元。  

  从奔腾到酷睿i3/i5、Clarkdale横跨三个品牌

    根据Intel桌面处理器最新规划，代号为Clarkdale的32nm双核心处理器将会横跨三个不同产品品牌，包括Core i5 、 Core i3及Intel Pentium家族，预定2010年第一季初正式上市，首发型号将会有7款。

    部份Clarkdale处理器采用Core i5品牌，是为了与Lynnfield四核心的Core i5型号有所区别，没有显示核心的Lynnfield四核心处理器被命名为Core i5-700家族，而内置显示核心的Clarkdale双核心处理器则命名为Core i5-600，Intel此举却遭不少人批评，容易导致市场规格混乱。

   Clarkdale处理器初上市共有四款Core i5-600双核处理器，包括Core i5-650、Core i5-660、Core i5-661及Core i5-670 ，频率为3.2GHz、3.33GHz、 3.33GHz及3.46GHz，采用4MB三级缓存，支持超线程，提供双核4线程运算能力，支持DDR3双通道内存控制器，最高支持DDR3-1333速度及最高32GB内存容量。

    Core i5-650、Core i5-660、Core i5-661及Core i5-670均支持Intel Turbo Boost技术，针对没有为多核心进行优化的程序作出动态超频，其最高Turbo Boost频率分别为3.46GHz、3.6GHz、3.6GHz及3.73GHz 。

    Core i5-660及Core i5-661在处理器规格上完全相同，分别在于GPU核心频率，整个Core i5-600系列的GPU核心频率为733MHz ，但Core i5-661则被提升至900MHz，令显示性能相比其他型号较高，但也同时换来了较高的功耗，整个Core i5-600系列的处理器TDP为73W，但Core i5-661则为87W 。而且Core i5-600整个系列均支援VT-x 、 VT-d 、 TXT及AES-N指令集功能，唯独Core i5-661并不支援VT-d及TXT功能，Intel的处理器市场产品划分政策绝对是耐人寻味。售价方面，Core i5-650、Core i5-660、Core i5-661及Core i5-670每千颗单价分别为176、196、196及284美元。

   Clarkdale两款Core i3-500系列及一款奔腾G6950

     采用Core i3品牌的Clarkdale处理器将会被命名为Core i3-500系列，与Core i5-600系列的分别除了处理器频率较低外，同时也不支持Intel Turbo Boost技术、VT-d、TXT及AES指令集。

   Clarkdale处理器初上市共有两款Core i3-500双核心处理器，包括Core i3-530及Core i3-540 ，主频为2.93GHz及3.06GHz，同样4MB三级缓存，支持超线程技术，双通道DDR3内存控制器，最高支持DDR3-1333速度及最高32GB内存容量， Core i3-500系列的显示核心频率均为733MHz ，处理器TDP同样为73W 。

 

    此外，Pentium品牌仍会保留，持续主攻入门级市场，Clarkdale处理器初上市会有一款采用Pentium品牌，型号为Pentium G6950，频率为2.8GHz，三缓容量由4MB减至3MB，不支持超线程技术，同样DDR3双通道内存控制器，但最高支持速度降至DDR3-1066，Pentium G6950显示核心频率为533MHz，处理器TDP同样为73W。

    同样地Pentium G6950不支持Intel Turbo Boost技术、VT-d、TXT及AES指令集，更重要的是不包括完整的Intel Clear Video HD功能，例如不支持双流解码、双HDMI输出、及各种音效，明显与Core i5/Core i3型号作出市场划分。售价方面， Pentium G6950 、 Core i3-530及Core i3-540千颗单价分别为87、123及143美元。

  Intel Core i3 540处理器工程样本欣赏

   这款Intel Core i3-540工程样本，C0版本频率为3.06GHz

图左为45nm Lynnfield四核、图右为45nm Havendale双核

    图上为Intel 32nm Westmere系列酷睿i3双核处理器工程样本，核心代号为Clarkdale ，处理器核心采用32nm、显示核心则采用45nm ，全部均为无铅、无卤制程，采用LGA 1156封装并相容所有芯片组Intel P5X及H5X系列平台，但显示核心则只有在H5X平台下才会被启用。

  Clarkdale双核CPU-Z及GPU-Z识别不完善

    本次评测的Clarkdale工程样本核心频率为3.06GHz、4MB三级缓存，支持超线程技术，最高TDP为73W ，规格与正式版本的Core i3-540相同，但由于是工程样本的关系， Clarkdale的所有功能均被开放，包括Intel VT-d 、TXT及AES功能，但正式上市时Core i3-540并不会支持以上功能。 此外，工程样本的显示核心频率为700MHz ，但正式版本应为733MHz 。

    现在CPU-Z已能正确认出Clarkdale处理器的资料，不过显示部份GPU-Z则无法确定，曾联络过CPU-Z及GPU-Z的作者，但由于Intel没有释放出有关Clarkdale显示核心的资料，因此仍然无法透过软件窥探Clarkdale的硬件规格。

 性能对比测试 一

测试平台介绍

    Intel Clarkdale + H55对比上代Core 2 Duo E8500配搭G45平台，由于Clarkdale处理器核心频率为3.06GHz ，而Core 2 Duo E8500较高，为了能减少频率因素对微架构测试的影响，把Core 2 Duo E8500处理器轻微降频至3.07GHz。由于G45主板仅支持最高DDR3-1066速度，因此Core 2 Duo E8500配搭G45平台将会采用相同的内存，但内存频率为DDR3-1066、CL 7-7-7-18 。

    45nm Intel Havandale + H55对比32nm Intel Clarkdale + H55 ，由于该Havandale工程样本最高频率为2.4GHz ，因此Clarkdale样本将会降频至2.4GHz作对比测试。Clarkdale及Havandale工程样本绘图核心频率均为700MHz，相较正式版本733MHz为低，因此正式出货版本显示性能将相较本测试略高，G45显示核心频率为800MHz 。

  PC Mark：

    全新Clarkdale双核处理器设计基于Nehalem微架构，其根据Core微架构之下大幅改良了众多设计，根据PC Mark的测试，Clarkdale双核在同频率下，相较上代Core 2 Duo产品有明显性能提升。

    45nm Havandale双核与32nm Westmere双核同样基于Nehalem微架构，显示核心也是同一芯片，差异仅在于Westmere采用更先进的制程及支持AES指令集，因此除了Sandra 2009测试中的AES编码及解码测试外，大部份测试均指出45nm Havandale双核与32nm Westmere双核在微架构上并无任何增长。

  CineBench R10：

    Cine Bench R10是著名的OpenGL绘图运算测试软件，并可支持多线程运算，大家可以发现当采用单核心运算模式，Clarkdale双核与上代Core 2 Duo处理器的性能并不明显，但当采用多核心运算模式时，虽然两者同样为双核产品，但Clarkdale双核凭着超线程技术，令同一时间可处理四个线程，两者差距被扩大。

    同时，Clarkdale显示核心改进了数学计算效率，这方面对于OpenGL运算有明显改善，因此，尽管Clarkdale的显示核心与G45的GMA X4500 HD同样基于GMA架构，但Clarkdale在OpenGL测试上会有明显的性能改善。同样地，45nm Havandale双与32nm Clarkdale双核同样基于Nehalem微架构，显示核心也是同一芯片，在CineBench R10测试中并无任何增长。

  性能对比测试 二 

  Sandra 2009：

    Sandra 2009主要是测试处理器的运算最大吞吐量，因此得出的结果都是最大理论值，当中Clarkdale处理器凭着超线程技术大幅压倒了频率相等的Core 2 Duo处理器，不过实际性能差距能否达至此一幅度，完全视乎软件对多线程的优化功力。

    Sandra 2009测试结果的其中一个要点是，其具备Cryptographic Bandwidth、AES256 Bandwidth及SHA256 CPU Hashing Bandwitd性能测试，正好用来体验Intel AES指令集的威力，从这三项测试中可获知，Clarkdale支持Intel AES指令集后，其Cryptographis及AES256运算性能高于上代Core 2 Duo处理器5至10倍。

    此外，45nm Havandale双核与32nm Clarkdale双核虽然同样基于Nehalem微架构，但只有32nm Westmere处理器家族有加入Intel AES指令集支持，因此45nm Havandale双核的Cryptographis及AES256运算性能，相较上代Core 2 Duo处理器并无没有明显提升。由于Clarkdale内置内存控制器减少了延迟，加上支持速度更高的DDR3-1333速度，因此内存测试项目大幅超越上代Core 2 Duo。

  性能对比测试 三 

  ScienceMark 2.0：

    ScienceMark 2.0虽然能认出Clarkdale双核支持4个线程，但由于超线程技术并不是真正的四核运算，面对主要采用ALU运算的SciencMark 2.0，超线程其实性能提升并不明显，因此Clarkdale处理器在测试中并没有显优势。

  Microsoft Excel 2007：

    Microsoft Excel 2007测试基于金融业的算式，计算美国国库债券现价及计算期权现价的程式作测试，可以看到Clarkdale处理器运算性能也较上代Core 2 Duo处理器优胜。

  Microsoft Office 2007：

    同样是Microsoft Office的一员，测试采用两个50MB的Word文件进行Word Merge ，然后把一个304MB的PowePoint档案列印成向量的XPS档案，两者同时进行，结果上代Core 2 Duo竟然轻微领先Clarkdale处理器，反覆测试下发现，如果关上超线程功能后，Clarkdale处理器的Word 、 PowerPoint测试成绩分别为37.4s、51s，证明超线程并不是所有软件均能有效，在部份情况下更可能出现性能衰退。

  性能对比测试 四

  Microsoft Windows Vista：

    Windows操作系统附连的软件，使用普及度相较其他软件更高，因此我们也使用Windows Photo Gallery及Windows Movie Maker软件进行测试，新一代Clarkdale处理器在测试中拥有明显优势，而部份测试3.071 GHz的Core 2 Duo性能只能达到2.4Ghz Clarkdale水平，新旧架构在性能上的差异明显。

  Adobe Photoshop CS4 ：

    同样是超线程惹的祸，Adobe Photoshop CS4测试的25 Photos Noise Removal项目，Clarkdale处理器在启用功能后，性能不及Core 2 Duo处理器，但关闭功能后则为32.97s ，性能反超前Core 2 Duo处理器。

  Mainconcept H.264 Encoder

    Mainconcept H.264 Encoder测试方面，新一代架构产品存在极大优势，性能大幅超前上代Core 2 Duo产品，就算是2.4GHz的Clarkdale处理器性能也胜过3.07GHz的Core 2 Duo处理器。

  3D基准/游戏测试：

    此次测试绝对是万分艰辛，因为Intel的Beta驱动程式一直为更新，较早版本的驱动程式连跑3DMark都会出现问题，更不用说测试其他3D游戏。最后我们取得了2009年8月14日推出的最新版本驱动程式，编号为8.15.10.1843 ，表现已较稳定，唯少部份游戏仍然无法开启或出现贴图错误问题。

    Clarkdale显示核心性能相较上代GMA X4500HD优胜，但部份性能为处理器微架构所加持，整体而言进步幅度仍然显著，可惜的是，面对NVIDIA GeForce 9400芯片组，Clarkdale显示核心就像清兵拿着刀对抗西洋大炮一样，全军覆没。

  高清/功耗对比测试：

  高清处理测试：

    Intel Clarkdale显示核心支持全新Intel Clear Video HD技术，其中一个最大的改进是支持Dual-Stream Acceleration ，采用DXVA Checker已能侦测出支持两组1920 x 1080p硬加速功能。我们同时采用Cyberlinke PowerDVD 9及Arcosoft TotalMedia Theather播放两组40Mbps的MP4影片，采用上代Intel G45芯片组下处理器会被完全负载，但Intel Clarkdale显示核心则令处理器资源使用率仅16-24% ，效果令人满意。

    不过，对比GeForce 9400的PureVideo HD技术，Intel Clarkdale显示核心所占的处理资源略为偏高，同样的影片采用GeFore 9400集成芯片，处理器资源占有率仅11-14%

  处理器功耗及温度测试：

    首先我们测试45nm Havendale与32nm Clarkdale之间的处理器功耗及温度差异，从结果中可以发现，32nm所带来的功耗改善十分明显，即便是3.06GHz的Clarkdale功耗表现，竟然与2.4GHz的Havandale相等。当然，32nm处理器核心、45nm显示核心的Clarkdale处理器，对比上代45nm Core 2 Duo E8000处理器配搭65nm G45芯片，在功耗表现上当然相距更远，但值得注意的是，Core 2 Duo E8500的处理器温度较Clarkdale优胜，主要是Core 2 Duo E8500没有内置显示核心所致，并不能作直接比较。

  编辑测试总结：

    虽然Nehalem微架构已推出接近三季，但由于集中于高端市场，大部份玩家并无法感受Intel全新架构的威力，Intel Clarkdale处理器将于明年第一季初推出，预期基于Nehalem微架构的Intel处理器将占整体市场7成，新旧架构将正式进入世代交替。

    Intel Clarkdale处理器出现，也代表示着一个新时代的开始，以往占率整体PC市场7成的整合芯片组，将会逐渐在市场上消失，就像传呼机一样在手机出现后，成为历史上的一个形容词。无疑，Intel Clarkdale是一颗优秀的处理器，基于Nehalem架构相较上代有明显的提升，AMD现有的K10.5微架构难以匹敌。不过，Intel Clarkdale却不是一颗强劲的显示处理器，虽然相较上代GMA X4500HD有一定改善，但面对GPU双雄的整合产品却被毫无招架之力，Intel必需要尽提升GPU技术，否则难以抵挡AMD的Fusion处理器来犯。

    制程进步下芯片整合是必然的进化，昔日电脑需要声卡、网卡、 I/O控制卡、显卡，但这些功能已慢慢地集成于芯片组内，而芯片组的功能又慢慢被整合处理器内，终极进化必然是完全整合处理器、南北桥的系统单芯片。 ■<