酷睿i7(英文:Core i7,
核心代号:
Bloomfield)处理器是
英特尔于2008年推出的64位四核心
CPU,沿用x86-64
指令集,并以Intel
Nehalem微架构为基础,取代
Intel Core 2系列处理器。
产品介绍
Intel官方正式确认,基于全新
Nehalem架构的新一代桌面处理器将沿用“Core”(
酷睿)名称,命名为“Intel Core i7”系列,
至尊版的名称是“Intel Core i7 Extreme”系列。Nehalem曾经是Pentium 4 3.06GHz版本的代号。Core i7的名称并没有特别的含义,Intel表示取i7此名的原因只是听起来悦耳,“i”的意思是智能(
intelligence的首字母),而7则没有特别的意思,更不是指第7代产品。而Core就是延续上一代Core处理器的成功,有些人会以“爱妻”昵称之。官方的正式推出日期是2008年11月17日。早在11月3日,官方己公布
相关产品的售价,网上评测亦陆续被解封。
Core i7处理器系列将不会再使用Duo或者Quad等字样来辨别
核心数量。最高级的Core i7处理器配合的
芯片组是
Intel X58。Core i7处理器的目标是提升
高性能计算和虚拟化性能。所以在
电脑游戏方面,它的效能提升幅度有限。另外,在64位模式下可以启动
宏融合模式,上一代的Core处理器只支持32位模式下的宏融合。该技术可合并某些X86指令成单一指令,加快计算周期。
Core i7于2010年发表
32纳米制程的产品,Intel表示,代号Gulftown的i7将拥有六个实体核心,同样支持超线程技术,并向下支持X58性价比。
英特尔首先会发布三款Intel Core i7处理器,主频分别为3.2GHz、2.93GHz和2.66GHz。主频为3.2GHz的属于Intel Core i7 Extreme,处理器售价为999美元,当然这款顶级处理器面向的是
高端消费者。而频率较低的2.66GHz的定价为284美元,约合1940元
人民币,面向的是入门级用户。Intel于2008年11月18日发布了三款Core i7处理器,分别为Core i7 920、Core i7 940和
Core i7 965。
而从英特尔技术峰会2008(
IDF2008)上英特尔展示的情况来看,
core i7的能力在core2 extreme qx9770(3.2GHz)的三倍左右。IDF上,
intel工作人员使用一颗core i7 3.2GHz处理器演示了CineBench R10
多线程渲染,结果很惊人。渲染开始后,四颗核心的八个线程同时开始工作,仅仅19秒钟后完整的画面就呈现于屏幕上,得分超过45800。相比之下,core2 extreme qx9770(3.2GHz)只能得到12000分左右,超频到4.0GHz才勉强超过15000分,不到core i7的3分之一。core i7的超强实力由此可见一斑。
第四代Corei7将于2013的
Q3发布。Core i7 49XX系列是属于Ivy Bridge-E,不属于
Haswell。详情请见Haswell。
2018年1月,AnandTech 曝光了英特尔超频网页上一款名叫 酷睿 i7-8809G 的处理器,其采用了四核 / 八线程的设计,
主频为 3.1GHz 。
历代版本
第一代
另:Nehalem相对于65nm产品有着如下几个最重要的新增功能。
第二代
第三代
第四代
第六代
5、采用LGA 1151全新接口
技术参数
CPU支持:
MMX,
SSE,
SSE2,
SSE3, SSSE3,
SSE4.1,
SSE4.2,
EIST, Intel 64,
XD bit, TXT,
Intel VT-x,
Intel VT-d, Hyper-threading,
Turbo Boost, Smart Cache.
Core i7-875K不支持Intel TXT and Intel VT-d
Core i7-875K开放倍频
CPU支持:MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2,EIST, Intel 64, XD bit , Intel VT-x, Hyper-threading, Turbo Boost, Smart Cache.
晶体管数量:7.31亿
核心面积:263平方毫米
CPU支持: MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, EIST, Intel 64, XD bit, Intel VT-x, Hyper-threading, Turbo Boost,AES-NI, Smart Cache.
Core i7-980X和990X两款开放倍频
晶体管数量:11.7亿
核心面积:239平方毫米
基于Sandy Bridge架构
“Sandy Bridge”(32 nm)
CPU支持: MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2,
AVX, EIST, Intel 64, XD bit, Intel VT-x, Hyper-threading, Turbo Boost, AES-NI, Smart Cache.
带K的处理器开放倍频
带K的处理器不支持
Intel TXT, Intel VT-d,
vPro.
核心面积:216平方毫米
“Sandy Bridge-E”(32 nm)
CPU支持: MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, AVX, EIST, Intel 64, XD bit, TXT, Intel VT-x, Intel VT-d, Hyper-threading, Turbo Boost, AES-NI, Smart Cache, Intel Insider.
晶体管数量:22.7亿
核心面积:435平方毫米
基于Ivy Bridge架构
“Ivy Bridge”(22nm)
CPU支持:MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, EIST, Intel 64, XD bit, TXT, Intel VT-x, Intel VT-d, Hyper-threading, Turbo Boost, Smart Cache.
Core i7-3770 锁倍频
Core i7-3770K开放倍频
晶体管数量:14.8亿
核心面积:159.8平方毫米
移动版
基于Nehalem架构
核心代号:“
Clarksfield”(45 nm)
CPU支持:MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, EIST, Intel 64, XD bit, TXT, Intel VT-x, Intel VT-d, Hyper-threading, Turbo Boost, Smart Cache.
晶体管数量:7.74亿
i7-920XM和940XM两款开放倍频
基于Westmere架构
CPU支持:MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, EIST, Intel 64, XD bit , TXT, Intel VT-x, Intel VT-d, Hyper-threading, Turbo Boost, AES-NI, Smart Cache.
FSB被DMI替代
晶体管数量:3.82亿
核心面积: 82 平方毫米
图形核心与集成内存控制器核心面积:114平方毫米
Core i7-610E,620UE,620LE,660UE支持
ECC内存基于Sandy Bridge架构
“Sandy Bridge”(32 nm)
CPU支持:MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2,
AVX,EIST, Intel 64, XD bit , TXT, Intel VT-x, Intel VT-d, Hyper-threading, Turbo Boost, AES-NI, Smart Cache.
Core i7-2610UE, 2655LE不支持XD bit
Core i7-2610UE,2655LE支持ECC内存
晶体管数量:6.24亿
核心面积:149平方毫米
特性详解
缓存设计
Core 2 Quad系列四核处理器其实是把两个Core 2 Duo处理器封装在一起,并非原生的四核设计,通过狭窄的
前端总线FSB来通信,这样的缺点是
数据延迟问题比较严重,性能并不尽如人意。
Core i7则采用了原生
多核心设计,采用先进的QPI(QuickPathInterconnect,下面将进行介绍)总线进行通讯,
传输速度是FSB的5倍。
缓存方面也采用了三级内含式Cache设计,L1的设计和
Core微架构一样;L2采用超低延迟的设计,每个内核256KB;L3采用共享式设计,被片上所有内核共享,容量为4-20MB。
QPI总线
Core i7的Nehalem架构最大的改进在
前端总线(FSB)上,传统的并行
传输方式被彻底废弃,转而采用基于PCIExpress串行点对点传输技术的
通用系统接口(CSI),被Intel称为QuickPath。QuickPath的
传输速率为6.4Gbps,这样一条32bit的QuickPath带宽就能达到25.6GB/sec。QuickPath的传输速率是FSB1333MHz的5倍,前者虽然数据
位宽较窄,但传输带宽仍然是后者的2.5倍。由于分别用于双处理器和单处理平台,Gainestown有两条QuickPath,而Bloomfield仅有一条。不难看出,在
AMD推出
HyperTransport高速串行总线,并逐渐在高性能运算领域建立优势之后,Intel也迎头赶上。若干年前,关于
串行传输将一统天下的预言已经变成了现实,所要等待的是串行内存何时重返市场。
内存控制器
内存控制器相信大家不会感到陌生,竞争对手
AMD早在
K8时代CPU已经集成了内存控制器,能大幅提升内存性能,而Intel方面则表示由于时机还不合适,因此没有在Core2中使用,最新的Corei7终于拥有集成内存控制器IMC(IntegratedMemoryController),可以支持
双通道的
DDR3内存,运行在
DDR3-1333,
内存位宽从128位提升到192位,这样总共的
峰值带宽就可以达到32GB/s,达到了Core2的2-4倍。处理器采用了集成
内存控制器后,它就能直接与物理
存储器阵列相连接,从而极大程度上减少了
内存延迟的现象。
多线程技术
超线程技术(Hyper-Threading),最早出现在130nm的
Pentium4上,超线程技术就是利用特殊的硬件指令,把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,让单个处理器都能使用线程级
并行计算,进而兼容
多线程操作系统和软件,减少了CPU的
闲置时间,提高的CPU的
运行效率。超线程技术使得Pentium4单核CPU也拥有较出色的
多任务性能,通过改进后的超线程技术再次回归到Corei7处理器上,新命名为
同步多线程技术(SimultaneousMulti-Threading,
SMT)。
同步多线程(SimultaneousMulti-Threading,SMT)是2-way的,每核心可以同时执行2个线程。对于执行引擎来说,在多线程任务的情况下,就可以掩盖单个线程的延迟。SMT功能的好处是只需要消耗很小的核心面积代价,就可以在多任务的情况下提供显著的性能提升,比起完全再添加一个物理核心来说要划算得多。比起Pentium4的超线程技术(Hyper-Threading),Corei7的优势是有更大的缓存和更大的
内存带宽,这样就更能够有效的发挥多线程的作用。按照INTEL的说法,Nehalem的SMT可以在增加很少能耗的情况下,让性能提升20-30%。
为什么Core2没有使用SMT?很显然,它是可以做到的。SMT是在节省电力的基础上增加了性能,而且软件支持的
基础建设也早就有了。有2个可能的原因:一是Core2可能没有足够的
内存带宽和CPU内部带宽来利用SMT获得优势。通常,SMT能够提升
内存级并行(memorylevelparallelism,MLP),但是对于内存带宽已经成为瓶颈的系统则是个麻烦。而更有可能的原因则是SMT的设计、生效等是很麻烦的,而当初设计SMT是由INTEL的Hillsboro小组主持,而并非是Haifa小组(Core2是由这个小组负责的)。这样Core2不使用SMT就避免了冒险。
睿频加速1代
睿频加速(Turbo Boost)是基于Nehalem架构的
电源管理技术,通过分析当前CPU的负载情况,智能地完全关闭一些用不上的核心,把能源留给正在使用的核心,并使它们运行在更高的频率,进一步提升性能;相反,需要多个核心时,动态开启相应的核心,智能调整频率。这样,在不影响CPU的TDP情况下,能把核心
工作频率调得更高。
举个简单的例子,如果游戏只用到一个核心,
睿频加速就会把其他三个核心自动关闭,把正在运行游戏的那个核心的频率提高,也就是
自动超频,在不浪费能源的情况下获得更好的性能。Core2时代,即使是运行只支持单核的程序,其他核心仍会全速运行,得不到性能提升的同时,也造成了能源的浪费。
睿频加速默认是开启的,通过自动调高CPU的倍频提高性能。在Intel原厂X58主板上,低负载时默认调高1-2个倍频。例如Corei7920默认频率为2.66G,在TurboBoost默认是开启的情况下,运行SuperPI是以单核2.8G来跑,这样
单线程性能也就得到提升。
超频爱好者也许会想到,TurboMode自动提升的那个频率可以手动调整吗?如果可以,不就能利用它进行超频吗?答案是可以的,只要是ExtermeEditionCPU,就可以手动调整,好好利用,新的超频方式从此诞生。
睿频加速2代
Lynnfield Core i7/i5首次引入了智能
动态加速技术“Turbo Boost”(睿频),能够根据工作
负载,自动以适当速度开启全部核心,或者关闭部分限制核心、提高剩余核心的速度,比如一颗
热设计功耗(TDP)为95W的
四核心处理器,可能会三个核心完全关闭,最后一个大幅提速,一直达到95W TDP的限制。
现有处理器都是假设一旦开启动态加速,就会达到TDP限制,但事实上并非如此,处理器不会立即变得很热,而是有一段时间
发热量距离TDP还差很多。
SNB利用这一点特性,允许单元
控制单元(
PCU)在短时间内将活跃核心加速到TDP以上,然后慢慢降下来。CPU会在空闲时跟踪散热剩余空间,在系统负载加大时予以利用。处理器空闲的时间越长,能够超越TDP的时间就越长,但最长不超过25秒钟。
不过在稳定性方面,cpu不会允许超过任何限制。
之前已经说过,SNB GPU图形核心也可以独立动态加速,最高可达惊人的1.35GHz。如果软件需要更多CPU资源,那么CPU就会加速、GPU同时减速,反之亦然。
多媒体指令集
完整的
SSE4(
StreamingSIMDExtensions4,流式单指令多数据流扩张)
指令集共包含54条指令,其中的47条指令已在45nm的Core2上实现,称为SSE4.1。SSE4.1指令的引入,进一步增强了CPU在
视频编码/解码、
图形处理以及游戏等多媒体应用上的性能。其余的7条指令在Corei7中也得以实现了,称为SSE4.2。SSE4.2是对SSE4.1的补充,主要针对的是对XML文本的
字符串操作、存储校验
CRC32的处理等。
其它家族
酷睿i5
酷睿i5处理器是
英特尔的一款产品,是Intel Core i7的派生中低级版本,同样基于Intel
Nehalem微架构。与Core i7支持
三通道存储器不同,Core i5只会集成双通道DDR3存储器控制器。另外,Core i5会集成一些
北桥的功能,将集成
PCI-Express控制器。接口亦与Core i7的
LGA 1366不同,Core i5采用全新的
LGA 1156。
处理器核心方面,代号Lynnfiled,采用45纳米制程的Core i5会有四个核心,不
支持超线程技术,总共仅提供4个线程。L2
缓冲存储器方面,每一个核心拥有各自独立的256KB,并且共享一个达8MB的L3缓冲存储器。
芯片组方面,会采用Intel P55(代号:IbexPeak)。它除了支持Lynnfield外,还会支持Havendale处理器。后者虽然只有两个处理器核心,但却集成了
显示核心。P55会采用
单芯片设计,功能与传统的
南桥相似,支持SLI和Crossfire技术。但是,与高端的
X58芯片组不同,P55不会采用较新的
QPI连接,而会使用传统的
DMI技术。接口方面,可以与其他的5系列芯片组兼容[2]。它会取代
P45芯片组。
酷睿i3
酷睿i3处理器是
英特尔的首款CPU+GPU产品,基于Intel Westmere微架构。与Core i7支持三通道
存储器不同,
Core i3只集成双通道DDR3存储器控制器。另外,Core i3集成了一些北桥的功能,将集成PCI-Express控制器。接口亦与Core i7的LGA 1366不同,Core i3采用了全新的LGA 1156。处理器核心方面,代号
Clarkdale,采用
32纳米制程的Core i3有两个核心,
支持超线程技术。L3缓冲存储器方面,两个核心共享4MB。Core i3已于在2010年年初推出。
芯片组方面,采用
Intel P55,P57(代号:IbexPeak)。它除了支持Lynnfield外,还支持Havendale处理器。后者虽然只有两个处理器核心,但却集成了显示核心。P55采用单芯片设计,功能与传统的南桥相似,支持SLI和Crossfire技术。但是,与高端的X58芯片组不同,P55不采用较新的QPI连接(因为I3处理器将
PCI-E和
内存控制器集成在CPU中了,还是用QPI连接,只不过外部是用
DMI与单芯片P55连接),而使用传统的DMI技术。接口方面,可以与其他的5系列芯片组兼容。