Intel Core微架構全解析 X6800搶先測
2023-10-23 16:28:47 3
Intel將於下月正式推出全新Core微架構桌面處理器，核心代號Conroe將命名為Core 2 Duo/Extreme家族，究竟新一代微架構對比上代Netburst有何改善呢?!HKEPC編輯部將詳細分析Core微架構，並率先找來優異型號Intel Core 2 Extreme X6800與AMD Athlon 64 FX-62作對比測試。
時脈、多核心、微架構
作為全球半導體的龍頭，Intel很久沒有受到如此重大的威脅，竟讓AMD的K8架構處理器搶走x86桌面市場及伺服器市場佔有率超過2成以上，究竟Intel在那裡出現問題了!? 在傳統的處理器市場上，消費者喜歡以時脈來分辨處理器的效能，時脈越高效能越好彷佛就是定理，如果在相同微架構下這個說法並無錯誤，但如果比較不同微架構產品，卻會出現嚴重的誤差，然而在舊日Intel雄霸市場的日子，大部份消費者也是使用相同的產品下，時脈卻正好是最簡單直接的比較單位。
或許Intel也明白到普遍用家的看法，故此在2000年發布採用Netburst微架構的Intel Pentium 4處理器，明確地透露了高時脈政策的取向，大幅地增高Pipeline Stage讓產品擁有優秀的時脈提升能力，雖然受外界批評Netburst架構是高時脈低效能的產品，相信原因是人們把它和晚三年推出的AMD K8微架構作比較吧。其實在當時來說，Pentium 4絕對是劃時代的設計，例如為了讓Pentium 4處理器能善用其較長的Pipeline Stage設計，大幅改良了Branch Prediction，其Branch Predictor比上代P6架構高出8倍達4KB，估計可令Branch Prediction出錯減少達1/3，首次加入Trace Cache設計並儲存了12K已被解碼的Micro-Ops指令，取代傳統L1 Cache設計減少了在運算需要解碼的時間，亦能縮短Branch misprediction出現的延誤，容量較少的L1 Cache設計亦令核心時脈更易提升。部份核心設計將運作於時脈的兩倍，例如兩組Fast Integer、Integer RF、Bypress Network、其中一組ALU及AGU(Load &Store)等等，2000年Netburst架構的Pentium 4震撼了整個業界，令對手AMD K7微架構產品受到嚴峻壓力，只能以較低廉的價格作出還抗。
無疑產能和生產技術絕對是Intel的傳統強項，AMD如勉強地與Intel在時脈上競賽只是自尋死路。因此，AMD選擇了在微架構上作出改良，提升每周期的指令處理數目，可是在時脈等於效能的傳統市場心態，要改變這種誤解可說是近乎不可能的任務。縱使如此，AMD也只有這條唯一途徑和Intel抗爭，它們強調著執行效率比時脈作為指標更為準確，提出效率等於時脈乘以每周期的指令處理數目，並以P-Rating代替時脈作為處理器的型號，初時人們對P-Rating還不太接受，但在AMD苦苦經營下亦開始得到了認同。
相反，Intel還是深信他們自己的生產技術及產能，認為在生產技術不斷提升下，時脈數字及效能將繼續發展，並沒有打算推出全新的微架構對抗AMD K8的入侵，我們可以從Intel推出Netburst微架構改良版本的Prescott處理器得悉，把Pipeline Stage由20層進一步提升至31層，讓時脈再進一步提升，當時Intel更誇口下一代Tejas處理器可達至5GHz，可惜在還沒有超越4GHz的門檻時，Intel產品的功耗已達至甚高的水平，在時脈不斷增加生產技術無法突破下，功耗將成為Intel最大的考驗，並且是現階段技術是無法完全解決的，這迫使Intel的執行長在公開場合下跪表示，我們還是沒法子達成4GHz，過份自信生產技術最終竟成為了自己的障礙。
在時脈發展停滯不前下，Intel需要向著時脈以外的方法提升效能，多核心技術成為未來的大趨勢，AMD和Intel同時在2005年各自推出了雙核心設計的處理器產品，但Intel在設計上卻明顯地較AMD落後，主要原因是AMD在企劃是已推算處理器未來大方向將趨向多核心設計，並在設計K8核心初期加入System Request Interface & Crossbar Switch，讓雙核心可以在處理器內部的進行資料交換，例如CPU 0需要讀取CPU 1 L2 Cache的資料，就只需要向System Request Interface提出要求並透過Crossbar Switch就把取讀資料，優秀的Hyper-Transport雙向的傳輸設計，加上內建記憶體控制，無需要透過北橋讀取系統記憶體以減少延遲，都為K8在多核心大戰佔儘先機。相反，Intel早年還是確信時脈將會因製程進步而保持高增長，在Prescott核心之後還會出現更高時脈的Tejas核心，可高達5GHz的時脈如果能解決功耗和熱量的問題，再配合Hyper-Threading多線程技術，理論上在短時間內並無推出雙核心產品的需要，因此在產品的設計規劃上並沒有為多核心留下伏筆，要反勝對手唯一的途徑就必需從根本的微架構設計著手。
要設計一個全新的微架構絕非一朝一夕的事，但Intel在各市場上的佔有率節節下滑已到了不能再等的地步，幸好Intel在早年明白到Netburst架構設計的處理器，在功耗表現上欠佳，因此成立行動處理器研發隊伍，專門開發針對行動電腦的微架構產品，在初推出的Banias核心Pentium M處理器已有出色表現，及後Dothan核心甚至雙核心的Yonah亦一直保持高效率低功耗的水準，因此Intel決定放棄Netburst架構，把行動處理器架構作出改良以減少全新微架構的開發時間，或許這隊位於以色列的開發團隊並沒有想到自己將會變成Intel救星。
