探一探Ivy Bridge的功力

我们都记得一个里程碑式的名字――奔腾（Pentium），它引领PC桌面处理器十余年不止，而“奔腾”这个品牌自1993年以来依旧沿用至今，长久不衰。自2006年开始Core酷睿微架构的推出便引来了PC历史上的又一次轰动。途径六年“酷睿”这个品牌越来越深入人心，在IT变革飞速的时代一直屹立不倒。就在今年4月23日，酷睿平台再一次更新，英特尔将我们带入了22nm Ivy Bridge的世界。

英特尔并不严格遵循18个月为周期的摩尔定律，它有着自己独特的更新周期模式――Kick-Tock钟摆式芯片技术发展战略。Tick-Tock芯片发展战略即Tick年工艺更新，Tock年微架构更新。2012年恰逢Tick年，发展到了英特尔工艺更新的Tock年，由之前的32nm制程工艺更新到了22nm。换而言之，Ivy Bridge就是22nm的Snady Bridge，因为它还在继续沿用Snady Bridge的微架构。

晶体管步入3-D时代

2012年，2-D晶体管结构正式过渡到了3-D晶体管结构，可以说是半导体集成电路发明以来的一个“新世纪”。3-D晶体管结构，亦三栅极晶体管结构（Tri-Gate）。早在十年前英特尔就曾泄露出3-D晶体管设计，但直到2011年技术上才可以实现3-D晶体管工艺，而真正量产则推迟到了今年。

3-D晶体管结构，相较一直被使用的2-D晶体管结构有着质的飞越，将原仅在2-D平面结构的晶体管制造时代终结。它在原二维晶体管中间增加了一个鳍片，来解决由于制程逐渐变小而绝缘层过薄造成的漏电现象。3-D三栅极晶体管在垂直的鳍片的三个侧面形成三个导电层，由此可以从三个方向控制着晶体管中的电流。英特尔将晶体管制造工艺升级至3-D晶体管结构之后，可以得到更高的能耗比、更快的切换速度、更高的驱动电流，以及比SOI工艺更低的成本增加。

其实简单来说，3-D晶体管结构相比2-D晶体管结构有着更低的延迟，以及获得更低的驱动电压。从而我们也能看到Ivy Bridge在提供同等性能的同时，功耗更低，也能获得更高的频率。

新的Maho Bay平台

随着Ivy Bridge处理器的更新，英特尔整套平台也更新至Mabo Bay平台，它包含Ivy Bridge处理器和Panther Point PCH芯片组。

由于Ivy Bridge的制程更新了，虽然晶体管数量增加到了14亿，但较核心面积216mm2晶体管数量9.95亿的Sandy Bridge核心小了25.9%，仅有160mm2。与Sandy Bridge一样，把北桥与CPU同时封装在了同一个DIE里面。在规格上Ivy Bridge相比Sandy Bridge没有过多变化，除了更新到了22nm制程之外，也更新了它的核心显卡HF Graphics 4000。

由示意图上我们可以看出，它有很大一部分核心被核心显卡所占据，这次Ivy Bridge核心显卡的执行单元由Sandy Bridge的12个增加到16个（以i7处理器而言），并且可以支持DirectX 11规范。四个核心，通过超线程技术可以达到八线程，四个CPU核心各有独立的32KB L1一级缓存与指令缓存以及256KB的L2 二级缓存。系统助手（System Agent）包括内存控制器、PCIE控制器、电源管理单元、DMI总线、FDI总线以及Display Port接口。8MB L3智能三级缓存则是共享的，核心显卡、CPU核心、系统助手和I/O控制器通过环形电路都可访问。

Ivy Bridge的TDP（最大散热设计功耗）比上一代Sandy Bridge的95W降低了不少，这也要归功于22nm制造工艺。除了内存支持频率由原先的DDR3-1333提升至了DDR3-1600之外，核心显卡HD Graphics 4000的频率反而降低至了650MHz，当然还有就是Ivy Bridge加入了对于PCI-E 3.0的原生支持。此外，Ivy Bridge在指令集方面的支持没有太多改变，依旧是SSE4.1/4.2和AVX指令集。

由于Ivy Bridge处理器仅是对于制程方面的更新，并未在处理器微架构上做什么改动，从而它依然采用LGA 1155接口，从而主板方面上一代的H61、H67、P67、Z68也都可以支持。不过使用Sandy Bridge处理器与Panther Point（7系列主板）搭配会减少对DX11和3屏输出的支持；使用IVY处理器与Cougra Point（6系列主板）搭配会减少USB3.0、三屏输出、中小企业通锐、英特尔Smart Connect、英特尔快速启动技术的支持。当然如果要享受到Ivy Bridge时代的全部功能，还是要选用Z77、Z75、H77、Q77、Q75和B75芯片组主板。

Ivy Bridge的福利

睿频2.0（Turbo Boost 2.0）

英特尔在Ivy Bridge处理器上将动态加速技术更新到了第二代，使得处理器的动态加速能力更好。最大睿频幅度同样为4倍，一至二个核心负载时提升4倍；三四个核心负载时提升2倍。这样，即可认为在二至三个核心负载时的频率提高了。

内存控制器

在上一代平台中，内存频率默认为1333，不仅不能满足高频大带宽的需要，超频也不爽，使得高频内存没有用武之地。而在Ivy Bridge处理器中的内存控制器得到了提升，直接可以支持到1600。此外，使用超频内存可以达到DDR3-3000以上，丰富的分频，也使得超频频率得到了极大的丰富。

快速视频转码2.0（Inte Quick Sync Video 2.0）

英特尔把曾经仅支持H.246编码引擎升级为多格式转码引擎（Multi-Format Code Engine），转码的选择性更多。

PCI-E总线

除了支持PCI-E 3.0规格之外，Ivy Bridge还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块显卡SLI或交火。Ivy Bridge则可以支持8+4+4模式，可以支持3块显卡SLI或交火模式。

原生USB 3.0

不再需要其他USB3.0解决方案，英特尔在新系列主板上都加入了4个USB 3.0接口的原生支持。不仅在性能上有所提升，在主板价格上也会有所下降。

Ivy Bridge来尝鲜

下面，我们对我们针对新的Ivy Bridge（i7-3770K）+Panther Pion主板（Z77），与Sandy Bridge（i7-2600K）+Vougar Point主板（Z68）进行一系列对比测试。测试对比的主要目的是：测试新平台与老平台的综合性能，核心显卡的显示性能及视频转码能力。

测试平台：

测试软件：

SiSoftware Sandra 2012、Cinebench R11.5、wPrime，以及ArcSoftMediaConverter 7.5来测试快速视频转码功能。

测试快速视频转码时，我们选取的是一个1080p时长为2小时8分18秒的，大小为8.73GB的.MKV文件，每秒24帧，码流9759Kbps。它将会被采用H.264编码被压缩转码为720p的.AVI文件，每秒24针，音频码率128Kbps。

总结：

从数据上看，Ivy Bridge给大家的感受可能并不能用“震撼”来形容，从CPU性能提升来看不足10%的提升似乎并不能满足贪婪的欲望。不过就对于3DMark Vantage 3D显示而言，性能提升就非常明显了。当然新的HD Graphics 4000还支持DirectX11，这瞬间就提升了它的 3D处理能力。相对来说i7-3770K的视频转码能力也增强不少，比上一代的Sandy Bridge产品要减少了约1/3的时间。不过我们可以注意到采用相同的转码设置，两个平台转码后的文件大小和码流也是不一样的，3770K的要大一些，不过画质方面没有多少提升。

整体来看Ivy Bridge产品没有太多改变，这是因为它的微架构没有做出太多改变的缘故。但就半导体晶体管工艺制造来说，这是一个不小的飞跃。英特尔在Ivy Bridge首次使用了3-D晶体管结构，并将22nm制程工艺进行量产市场化。相信经过这次历史的变革，Ivy Bridge系列产品会很快取代曾经的Sandy Bridge产品。