Haswell架构官方深入解析.doc

Haswell架构官方深入解析作为此次旧金山IDF峰会的重头戏，下一代处理器Haswell无疑是最受关注的，Intel也派出多位高层和资深技术人员(包括Haswell架构设计师之一Ronak Singhal)，首次详细披露了Haswell的架构技术细节。Tick-Tock交替发展策略就不多说了。Haswell处于Tock阶段，工艺不变架构改进。但是说起来Haswell的本质架构并没有太大变动，沿袭了Sandy Bridge、Ivy Bridge的诸多技术特性，只是在一些细节上做了进一步优化。广泛的通用性是Haswell的重要特点之一，上到服务器下到平板机它都可以用。还是模块化设计，核心2-4个，图形核心三种级别，扩大能效范围。22nm工艺在Ivy Bridge上首次尝试并不能说完全成功，3D晶体管被吹得神乎其神，但结果也带来了一些负面效应。Haswell因此重点加强了电源管理的优化，有超过20项的改进，并增加了S0主动状态、S0ix主动状态、S3/4休眠状态等众多新的电源管理等级，不同状态的切换时间也大大缩短，最低可以做到8W(实测7.5W)，能用于平板机和无风扇静音系统。Intel宣称，Haswell可以在与IVB相同的功耗上获得两倍的图形性能。Haswell的电源管理策略可以分为主动功耗、空闲功耗、平台功耗三个方面，都有很细致的改进。具体来说又有：动态加速改进、更细致的电压和频率岛、处理器与芯片组连接优化，更细致的功率门控、新的C状态和更低的切换延迟(最多加快25)、制造工艺优化，新的平台功耗定位、改进的平台功耗架构(USB/SATA/PCI-E都增加了新的功耗管理状态)。Intel还与OEM厂商合作，共同降低系统周边部件的功耗。下边谈谈微架构方面的进步。其实并不多，比如关键渲染管线就没什么变化，只是一些局部细节的增强，提高性能和能效。Haswell增加了第六、第七个分派端口，每时钟周期最多八个操作，比之前多出两个。整数ALU、存储寻址端口也都多了一个，每时钟周期可执行两个分支、两个载入和一个存储。指令集最重要的当然是AVX2，每核心每时钟周期的单精度、双精度浮点均翻一番，可执行两个FMA操作，还有其他一些新的指令。一级、二级缓存的管理方式和容量都没变，但得益于AVX2，带宽均翻了一番，对于AVX2代码和老代码都有效。交易同步扩展(TSX)。通常情况下，多核心处理器同样的数据结构时，只能有一个线程在工作，但是TSX可以让两个线程访问同样的数据表，并且完全独立更新，然后可以利用并发存取来并行执行，多核心处理器的效率将大大提高。操作系统支持Windows、Linux。GPU核芯显卡，架构上和Ivy Bridge的基本没什么两样，会支持DirectX 11.1、OpenGL 4.0、OpenCL 1.2，但不要指望有多大用处。Intel确认了三种版本，GT1、GT2都是基本的，GT3则是相当于把两个GT2做到一块而来，各种规格和性能翻番，但仅用于笔记本。CPU、GPU完全捆绑在环形总线上。CPU频率和电压很低的时候，GPU就有足够的资源，所谓此消彼长，跑分应该很有效。纹理采样器改进，部分模式下吞吐能力可提升最多4倍。视频 部分引入了基于硬件的SVC(可扩展视频编码)解码器(可用于视频点播和多方会议视频等)、Motion JPEG硬件解码器、MPEG2硬件编码器，支持4K2K超高清视频播放(Ivy Bridge其实就已经可以了)，并会通过SDK继续提升编码质量。新设计的视频质量引擎(VQE)可以减轻执行单元的负担，专门负责视频画质的调节，新增伽玛扩展(GE)、肤色调节增强过滤器、帧率转换(FRC)、图像稳定(IS)。Haswe