移动处理器霸主：全新32nm i5-540M解析

地瓜 · 发表于 2010-3-30 13:11

前言：摩尔定律再次得到实践的检验，当我们告别单核，全民进入CPU双核时期，封装、功耗控制难度更高的四核笔记本CPU在笔记本产品中俨然已然成为现实。当我们还沉浸45纳米四核酷睿i7给我们带来震撼的同时，全新的32纳米i7/i5/i3处理器已经到来。
　　今年面向高中低端市场分别对应Core i7、Core i5和Core i3，之前的Core 2 Duo、Core 2Quad、Core 2Extreme将逐渐淡出市场，这也意味着酷睿2时代已经离去，处理器标识再次得到简化，而我们熟知的Pentium、Celeron、Atom等处理器品牌将会继续存在，分别面向入门级桌面市场和Netbook、MID等超移动领域。

地瓜 · 发表于 2010-3-30 13:12

一、全新移动酷睿i5处理器Core i5 540
　　全新的i5i7系列双核处理器，与之前的45nm四核i7相比制作工艺再次得到提升至32nm，同样基于Nehalem架构，全部拥有三级缓存系统、睿频加速技术、集成内存控制器等技术，从下图可以看出全新的酷睿i家族的分类，至尊级的酷睿i7四核以及双核处理器，中端的i5系列处理器，以及处于入门性价比系列的i3处理器。（入门级别i3不支持睿频技术）

全新i7 i5 i3全系处理器家族

　　自2010年起英特尔将全面切换到全新的酷睿i7家族，如下图所示，五款酷睿双核i7处理器根据结尾字母不同其定位也不同，例如i7-620M则为常规的35W性能类产品，i7-640LM则定位为低电压处理器，i7-640UM则定位为超低电压处理器，全新的处理器型号，而i5系列处理器则只有i5-520M一款超低电压型号，i3则仅有常规的处理器型号。相信i5-520M必将成为OEM厂商争夺超低电压高性价比的笔记本市场利器。

　　从目前的移动处理器型号来说，i7/i5/i3的意义均不同，它们均具备有两个和四个核心版本的处理器，所以核心数量不再是衡量处理器的关键。划分依据主要决定于其是否支持超线程技术以及Turbo加速技术，比如移动版Corei7为四个或八个线程、支持Turbo加速；i5为四个线程、也支持Turbo加速；i3为四个线程、但不支持Turbo加速。

　　虽然从定位上分i7、i5、i3分别针对发烧级、高端和主流市场，但从实际的应用来看它们的界限不是很明晰，比如最高性能的i5与最低性能的i3之间的性能差距在哪里？仅仅是睿频技术这一点么？有的消费者会疑问，之前我不要睿频技术不一样性能也不错么？Turbo加速能都成为新的核心技术亮点？要我说直接英特尔就索性将所有的处理器的功能都开启仅仅以核心数量以及频率来定义处理器的高低岂不是更好？

2010年英特尔全系家族处理及无线产品

　　未来英特尔的移动平台以酷睿为主，强调处理器的性能，Centrino不再包含移动处理器，而是针对Wi-Fi、WiMAX等无线技术。这其实也意味着迅驰时代划上了句号，捆绑策略一定程度上获得放松，或许这会让PC厂商更愿意采用非英特尔的芯片组方案。

移动Core i5处理器正面与背面

　　Core i5/i3/i7三款处理器，全部自带图形核心，不过和AMD的思路不同，Intel暂时未将处理器模块和图形核心模块(含内存控制器)完全融合在一起，而是直接封装在一块基片上，二者的制造工艺也不同，分别是32nm的处理器核心和45nm的显示核心。

地瓜 · 发表于 2010-3-30 13:12

二、解密i5处理器

　　从外观上来看全新的i5双核处理器与之前的QX9000系列四核处理器外观很相像，两个处理器核心占据了处理器表面大部分空间，有点胶水四核的意思。但是强悍的是英特尔将处理器模块和图形核心模块(含内存控制器)完全融合在了一起，从下图可以看出左侧为45纳米的显示核心，右侧则为32纳米的处理器核心。

全新32纳米i5 430M处理器

全新32纳米i5 430M处理器底部

全新酷睿家族产品分类

全新的芯片架构内置图形显示芯片

　　全新的酷睿i3/i5/i7是把北桥芯片组也集成到CPU上，其内部仍是采用QPI总线来通讯，而外部与主板芯片组通讯，其实就是以往主板上南桥与北桥通讯，采用的正是DMI总线。酷睿i3/i5/i7并没有精简QPI总线，只是集成度更高而已。

　　QPI总线可以用于CPU内部通讯，也可以用于CPU与主板北桥芯片组通讯，而Bloomfield Core i7正是利用QPI作为CPU内部通信以及CPU与北桥通信的通道。

集成的内存控制器性能再次提升

　　酷睿i3/i5/i7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，转而采用类似于PCI Express串行点对点传输技术的通用系统接口（CSI），Intel称之为QuickPathInterconnect（QPI）总线技术。QPI的传输速率为6.4GT/s，这样一条QPI总线的带宽就能达到25.6GB/s（6.4GT/s x 2 Byte/T x 2 = 25.6GB/s）。而传统的FSB1600MHz（换算成传输速率是1.6GT/s），其带宽为12.8GB/s（FSB 1600MHz x 8 Byte/T =12.8GB/s）。

　　QPI总线的传输速率是FSB1600MHz的4倍多，虽然前者数据位宽较窄，但传输带宽仍然是后者的2倍。更高带宽的DDR3内存加上三通道技术的引入，FSB的传输带宽已经完全不能满足要求，成为系统瓶颈，因此全新的QPI总线引入势在必行。通过QPI总线，可以有效地降低了处理器和各个硬件之间数据传输的延迟，能有效地提高系统性能

地瓜 · 发表于 2010-3-30 13:12

三、集成显示+内存控制芯片，技术介绍（一）

全新32纳米处理器技术规格

　　酷睿i5的CPU内部采用新的QPI总线进行通讯。缓存系统方面，采用全新三级缓存设计，引入新的SmartCache智能缓存技术，L1和L2缓存为内核缓存，具有超低延迟，其中L1缓存由32KB指令缓存+32KB数据缓存组成。每个内核256KB的L2缓存（256KB x 4）。L3采用共享式设计，容量为3MB，被片上所有内核共享，以确保多核心运算的效率最大化。

内存控制芯片

　　内存控制器（MemoryController）AMD早在2003年K8时代CPU已经集成了内存控制器，一直沿用到现在的PhenomII，集成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适合，即使是2006年推出的Core2处理器也没有集成内存控制器，这也使得优秀Core 2在内存性能上一直处于Athlon 64 X2与Phenom系列的下风，这种情况直到去年Core i7发布后才发生改变。

　　集成内存控制器后的Corei系列处理器，无需通过北桥芯片组来访问内存数据，极大程度上减少了内存延迟的现象，并明显提高内存带宽，同时使其存性能得到翻倍的提升。Corei5/i7/i3依然集成内存控制器，官方支持DDR3-1333内存，但只支持双通道。

集成显示核心同样具备动态频率调整技术

地瓜 · 发表于 2010-3-30 13:13

四、睿频+HT超线程，技术解析（二）

　　超线程技术（Hyper-Threading，简称HT），最早出现在2002年的Pentium4上，它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CPU的运行效率。基于Nehalem架构的Corei系列处理器再次引入超线程技术，例如全新的双核酷睿i5采用了HT超线程以后，核心数量达到4个，大幅增强其多线程性能。

HT多线程技术

　　超线程技术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Pentium 4的超线程技术，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。按照的说法，Nehalem的HT可以在增加很少能耗的情况下，让性能提升20-30%。

睿频加速技术

　　TurboBoost，加速技术，它基于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（热功耗设计）情况下，能把核心工作频率调得更高。

睿频加速技术

　　举例说明，如果某个游戏或软件只用到一个核心，TurboBoost技术就会自动关闭另个核心，把正在运行游戏或软件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。反观Core2时代，即使是运行只支持的程序，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。

　　比如Corei5-540型号的处理器，它拥有2个核心、标准工作频率为2.53GHz，但在Turo模式下最高频率可稳定在3.06GHz，若只开启一个核心，频率将提升至3.06GHz，一个核心开启时频率可冲到3.06GHz。这种模式在实际应用中会有较高的价值，毕竟并非所有应用都能支持多核心，绝大多数情况下都还是单核心在发挥。

地瓜 · 发表于 2010-3-30 13:13

五、酷睿i5处理器及芯片组详细信息

　　本次测试的处理器为酷睿i5540M，其采用了32nm的制作工艺，LGA的封装，主频达到2.53Ghz，与之前P系列的P8700主频一致，后面的评测我们将选取P8700与i5 540M进行性能比较，两款处理器采用了不同的制作工艺，P8700缓存同为3M的，功耗为25W，新老交战究竟战况如何？下面我们一起来看。

全新32纳米i5 540M处理器详细信息

　　全新的i5i7系列双核处理器，与之前的45nm四核i7相比制作工艺再次得到提升至32nm，同样基于Nehalem架构，全部拥有三级缓存系统、睿频加速技术、集成内存控制器等技术，从下图可以看出全新的酷睿i家族的分类，至尊级的酷睿i7四核以及双核处理器，中端的i5系列处理器，以及处以入门性价比系列的i3处理器。（入门级别i3不支持睿频技术）

核心	型号	主频	Turbo 频率	缓存	内存支持DDR3	工艺	功耗	封装
Nehalem	酷睿i7 620M	2.66GHz	3.33GHz	4M	1066MHz	32nm	35W	rPGA BGA
Nehalem	酷睿i7 640LM	2.13GHz	2.93GHz	4M	1066MHz	32nm	25W	BGA
Nehalem	酷睿i7 620LM	2.0GHz	2.8GHz	4M	1066MHz	32nm	25W	BGA
Nehalem	酷睿i7 640UM	1.2GHz	2.26GHz	4M	800MHz	32nm	18W	BGA
Nehalem	酷睿i7 620UM	1.06GHz	2.13GHz	4M	800MHz	32nm	18W	BGA
Nehalem	酷睿i5 540M	2.53GHz	3.06GHz	3M	1066MHz	32nm	35W	rPGA BGA
Nehalem	酷睿i5 520M	2.4GHz	2.93GHz	3M	1066MHz	32nm	35W	rPGA BGA
Nehalem	酷睿i5 520UM	1.06GHz	1.86GHz	3M	800MHz	32nm	18W	BGA
Nehalem	酷睿i5 430M	2.26GHz	2.53GHz	3M	1066MHz	32nm	35W	rPGA BGA
Nehalem	酷睿i3 350M	2.26GHz	无	3M	1066MHz	32nm	35W	rPGA BGA
Nehalem	酷睿i3 330M	2.13GHz	无	3M	1066MHz	32nm	35W	rPGA BGA

全新32纳米处理器技术规格

CPU详细信息双核支持HT超线程技术

　　全新的i5 540M处理器详细信息，从上图可以看到二个处理器核心在HT超线程下均显示四个核心，i5 540M可同时处理四个线程操作，大幅增强其多线程性能。

采用了全新的HM55芯片组

地瓜 · 发表于 2010-3-30 13:13

六、全新的集成显卡性能测试

　　测试平台简单说明：安装Windows 7Ultimate32英文版操作系统，安装必要的芯片组驱动、显卡驱动、声卡驱动和网卡驱动等；关闭ORC、关闭屏保、关闭休眠，关闭系统Update及其它自动更新设置；桌面背景设为纯色、选择并设置电池最高性能模式；设置系统最高性能模式；进行C盘磁盘碎片整理等。

软件平台
操作系统	Windows 7 Ultimate32英文版操作系统
驱动程序	显卡：Intel Graphics Media Accelerator HD
评测软件	常规软件： CPU-Z GPU-Z Wprime WinRAR 3.90 Everest Ultimate 5.02 CineBench R10 32Bit 3DMark 06 PCmark Vantage MobileMark 2007 HD-tune WIN7自检高清阿凡达H.264 阿童木H.264

　　新的处理器的升级最吸引大家要数内置的全新显示核心，由于全新的显示核心尚未公布，从GPU-Z可以看到全新的显卡命名，AcceleratorHD显卡，与之前X4500一样同样共享系统内存，由于软件更新的问题，显示不全面，后续的评测将为大家一一揭示全新的显卡的细节参数，下面为大家解密全新集显的性能表现。

CPU-Z

　　通过3Dmark06测试成绩来看，全新的集成显卡性能较上一代X4500有了大幅度的提升，通过对比成绩来看达到X4500的2倍，这样的成绩玩魔兽世界以及普通的3D游戏都不在话下，即便是与入门级别的独显NV9300相比差距也不是很大，新显卡的性能让人满意。

3Dmark06测试

3D显卡测试成绩对比

3D性能测试对比（1024×768分辨率）	P8700+X4500	P8400+NV9300M	i5 540M+新集显
3Dmark06	总分	916	2396	1890
	SM2.0	293	840	595
	HDR/SM3.0	340	911	748
	CPU	2280	2076	2878

1920×1080高清测试

　　下面我们再来看看游戏与高清播放能力，游戏测试中，默认特效下能够非常顺畅的运行魔兽世界，而如果再调低特效的话，即使是要求更高的英雄连也不在话下，让人相当满意。如此看来，新的集成显卡性能确实给我们带来了巨大的应用飞跃。

　　高清播放测试，我们使用H,264编码1080P高清规格的《阿凡达》进行测试，CPU平均占用率大概在17%左右，表现较上一带集显提升明显；高清播放的同时用户还可以进行其它程序和应用操作。

地瓜 · 发表于 2010-3-30 13:14

七、全新酷睿i5处理器性能测试

　　CineBench使用针对电影电视行业开发的Cinema4D特效软件引擎，可以测试CPU和显卡的性能。CineBench10更能榨干系统的最后一点潜能，准确体现系统性能指标，通过测试软件得出i5540M的测试成绩7029分的表现也是相当强悍，本项测试成绩越高越高，耗时越低越好。

CineBench R10

Wprime

　　wPrime是一款与Super Pi相似的圆周率计算软件，但与Super Pi只能支持单线程不同的是，wPrime最多可以支持八个线程，也就是说可以支持八核心处理器，并且测试多核心处理器性能时比Super Pi更准确，本项测试分值越低越好。

处理器测试项目对比成绩

　　通过对比测试成绩可以看到新的i5 540M的最终测试成绩与P8700的成绩相比提升也是比较明显的，在相同的频率下i5540M的CineBench R10的最终成绩高出P8700百分之30左右，全新的32nm的制作工艺再次刷新了处理器的性能，预计全新i5540M处理器平台下的机器价格较P8700处理器要便宜不少

　　Everest作为一个系统检测软件，其前身是Aida32，它可以详细的显示出PC每一个方面的信息。软件自带的MemoryLatency评测，可以通过对内存延时的评测，直观显示出内存子系统的效能。对于普通用户来说，内存系统的快慢可以简单理解成双击文件夹的响应速度。

内存读取性能测试

全新酷睿i系列产品与酷睿2产品比较