基本介紹
- 中文名：Intel Core i7 740QM
- 主要用途：筆記本
- 核心數量：四核
- 執行緒數量：八執行緒
發布會,核心架構,
性能參數
Core i7 740QM為英特爾移動CPU的高端產品，具有4核8執行緒和6MB三級快取，運行頻率為1.73GHz，它支持英特爾智慧型睿頻（Turbo Boost）技術， 睿頻後可高達2.93GHz。該款CPU採用了45nm的製造工藝，熱設計功耗45W，採用了Socket G1封裝接口，屬於Nehalem四核心產品，並支持超執行緒和虛擬化技術，支持雙通道DDR3-1333記憶體。
Core i7-740QM於2010年6月份發布，官方千顆批發價378美元。其具體參數見如下表格：
主要參數 | |
型號 | Core i7 740QM |
主要用途 | 筆記本 |
核心數量 | 四核 |
執行緒數量 | 八執行緒 |
接口類型 | PGA988 |
核心名稱 | Clarksfield |
主頻 | 1.73GHz |
Max Turbo Frequency | 2.93 GHz |
Intel® Smart Cache | 6 MB |
外頻 | 外頻 133MHz |
倍頻 | 13X |
DMI | 2.5 GT/s |
二級快取 | 2048K L2 |
三級快取 | L3 6144K |
製程工藝 | 45 nm |
最大記憶體容量 （視記憶體類型類型） | 8 GB |
記憶體類型 | DDR3-1066/1333 |
記憶體通道 | 2 |
最大記憶體頻寬 | 21 GB/s |
物理地址擴展 | 36-bit |
ECC記憶體支持 | 否 |
集成顯示晶片 | 否 |
封裝大小 | 37.5mm x 37.5mm |
核心大小 | 296 mm |
電晶體數目 | 774百萬 |
功能參數 | |
節能技術 | 支持節能技術 |
TDP功耗 | 45W |
多媒體指令集 | SSE4.1,EM64T,SSE3,SSE,SSE2,MMX,SSE4.2 |
64位計算 | 支持64位計算 |
Intel® Turbo Boost Technology | 支持 |
Intel® vPro Technology | 支持 |
Intel® Hyper-Threading Technology（超執行緒技術） | 支持 |
Intel® Virtualization Technology (VT-x)（虛擬化技術） | 支持 |
Intel® Virtualization Technology for Directed I/O (VT-d) | 支持 |
Intel® Trusted Execution Technology | 支持 |
AES New Instructions | 不支持 |
Intel® 64 | 支持 |
Idle States | 支持 |
Enhanced Intel SpeedStep® Technology | 支持 |
Thermal Monitoring Technologies（熱量監控技術） | 支持 |
Execute Disable Bit（硬體防病毒技術） | 支持 |
發布會
中國北京2008年1月8日，英特爾公司發布了首批基於英特爾迅馳處理器技術筆記本上的45納米（nm）處理器，至此英特爾45納米技術處理器家族全部產品已經悉數登場。簡單說來，Nehalem還是基本建立在Core微架構（Core Microarchitecture）的骨架上，外加增添了SMT、3層Cache、TLB和分支預測的等級化、IMC、QPI和支持DDR3等技術
核心架構
快取
從高級層面角度看，SNB架構只是一次進化，但是如果看看Nehalem/Westmere以來電晶體變化的規模，絕對是一次革命。 Core 2引入了一種叫作循環流檢測器(LSD)的邏輯塊，檢測到CPU執行軟體循環的時候就會關閉分枝預測器、預取/解碼引擎，然後通過自身快取的微指令(micro-ops)供給執行單元。這種做法通過在循環執行的時候關閉前端節省了功耗，並改進了性能。SNB里又增加了一個微指令快取，用於在指令解碼時臨時存放。這裡沒有什麼嚴格的算法，指令只要在解碼就會放入快取。預取硬體獲得一個新指令的時候，會首先檢查它是否存在於微指令快取中，如是則由快取為其餘的管線服務，前端隨之關閉。解碼硬體是x86管線里非常複雜的部分，關閉它能夠節約大量的功耗。如果這種技術也能引入到Atom處理器架構中，無疑也能使之受益匪淺。
這個快取是直接映射的，能存儲大約1.5K微指令，相當於6KB指令快取。它位於一級指令快取內，大多數程式的命中率都能達到80%左右，而且頻寬也相比一級指令快取更高、更穩定。真正的一級指令和數據快取並沒有變，仍然都是32KB，合計64KB。
這看起來有點兒像Pentium 4的追蹤快取，但最大的不同是它並不快取追蹤，而更像是一個指令快取，存儲的是微指令，而非x86指令(macro-ops)。 與此同時，Intel還完全重新了一個分支預測單元(BPU)，精確度更高，並在三個方面進行了創新。
第一，標準的BPU都是2-bit預測器，每個分支都使用相關可信度(強/弱)進行標記。Intel發現，這種雙模預測器所預測的分支幾乎都是強可信度的，因此SNB里多個分支都使用一個可信度位，而不是每個分支對應一個可信度位，結果就是在分支歷史表中同樣的位可以對應更多分支，進而提高預測精確度。
第二，分支目標同樣做了翻新。之前的架構中分支目標的大小都是固定的，但是大多數目標都是相對近似的。SNB現在支持多個不同的分支目標大小，而不是一味擴大定址能力、保存所有分支目標，因而浪費的空間更少，CPU能夠跟蹤更多目標、加快預測速度。
第三，提高分枝預測器精度的傳統方法是使用更多的歷史位，但這隻對要求長指令的特定類型分支有效，SNB於是將分支按照長短不同歷史進行劃分，從而提高預測精度。
物理暫存器檔案
核心面積的精簡正是AVX指令(SNB最主要革新之一)集得以實現並保證良好性能的關鍵所在。以最小的核心面積代價，Intel將所有SIMD單元都轉向了256-bit。
Nehalem架構中有三個執行連線埠和三個執行單元堆疊：
SNB允許256-bit AVX指令借用128-bit的整數SIMD數據路徑，這就使用最小的核心面積實現了雙倍的浮點吞吐量，每個時鐘可以進行兩個256-bit AVX操作。另外執行硬體和路徑的上位128-bit是受電源柵極(Power Gate)控制的，標準128-bit SSE操作不會因為256-bit擴展而增加功耗。
AMD推土機架構對AVX的支持則有所不同，使用了兩個128-bit SSE路徑來合併成256-bit AVX操作，即使八核心(四模組)推土機的256-bit AVX吞吐量也要比四核心SNB少一半，不過實際影響完全取決於應用程式如何利用AVX。 SNB的峰值浮點性能翻了一番，這就對載入和存儲單元提出了更高要求。Nehalem/Westmere架構中有三個載入和存儲連線埠：載入、存儲地址、存儲數據。
SNB架構中載入和存儲地址連線埠是對稱的，都可以執行載入或者存儲地址，載入頻寬因此翻倍。 SNB的整數執行也有了改進，只是比較有限。ADC指令吞吐量翻番，乘法運算可加速25%。環形匯流排、三級快取和系統助手
Nehalem/Westmere每個核心都與三級快取單獨相連，都需要大約1000條連線，而這種做法的缺點是如果頻繁訪問三級快取，效果可能不會太好。 SNB又整合了GPU圖形核心、視頻轉碼引擎，並共享三級快取。Intel並沒有沿用此前的做法，再增加2000條連線，而是像伺服器版的Nehalem-EX、Westmere-EX那樣，引入了環形匯流排(Ring Bus)，每個核心、每一塊三級快取(LLC)、集成圖形核心、媒體引擎、系統助手(System Agent)都在這條線上擁有自己的接入點，形象地說就是個“站台”。
這條環形匯流排由四條獨立的環組成，分別是數據環(DT)、請求環(QT)、回響環(RSP)、偵聽環(SNP)。每條環的每個站台在每個時鐘周期內都能接受32位元組數據，而且環的訪問總會自動選擇最短的路徑，以縮短延遲。隨著核心數量、快取容量的增多，快取頻寬也隨時同步增加，因而能夠很好地擴展到更多核心、更大伺服器集群。
這樣，SNB每個核心的三級快取頻寬都是96GB/s，堪比高端Westmere，而四核心繫統更是能達到384GB/s，因為每個核心都在環上有一個接入點。 三級快取的延遲也從大約36個周期減少到26-31個周期。此前預覽的時候我們就已經感覺到了這一點，現在終於有了確切的數字。三級快取現在被劃分成多個區塊，分別對應一個CPU核心，都在環形匯流排上有自己的接入點和完整快取管線。每個核心都可以訪問全部三級快取，只是延遲不同。此前三級快取只有一條快取管線，所有核心的請求都必須通過它，現在很大程度上分而治之了。 和以前不同的是，三級快取的頻率現在也和核心頻率同步，因而速度更快，不過缺點是三級快取也會隨著核心而降頻，所以如果CPU降頻的時候GPU又正好需要訪問三級快取，速度就慢下來了。
經過環形匯流排、三級快取的變化，非核心(Uncore)概念還在，但是Intel改稱之為系統助手，基本就相當於曾經的北橋晶片： PCI-E控制器，可提供16條PCI-E 2.0信道，支持單條PCI-E x16或者兩條PCI-E x8插槽；
系統助手的頻率要低於其他部分，有自己獨立的電源層。
整合圖形核心
Intel的集成顯示卡似乎總是個笑話，但這次確實不一樣了。SNB的CPU性能相比現在提升了10-30%，進化到第六代的GPU圖形性能則會輕鬆翻好幾番。 Westmere雖然也自帶了圖形核心，但與CPU是雙核心封裝，只是通過45nm工藝、更多著色硬體、更高頻率提升了性能，SNB則將CPU、GPU封裝在同一核心中，全部採用32nm工藝，特別是顯著提高了IPC(指令/時鐘)。
SNB GPU有自己的電源島和時鐘域，也支持Turbo Boost技術，可以獨立加速或降頻，並共享三級快取。顯示卡驅動會控制訪問三級快取的許可權，甚至可以限制GPU使用多少快取。將圖形數據放在快取里就不用繞道去遙遠而“緩慢”的記憶體了，這對提升性能、降低功耗都大有裨益。 不過這么做並沒有說起來這么簡單。NVIDIA GF100核心費了九牛二虎之力，SNB其實也差不多，同樣進行了全新設計。
順便提一下Intel的獨立顯示卡工程Larrabee。它的重點是廣泛使用全面可程式硬體(除了紋理硬體)，SNB則是全面使用固定功能硬體，功能特性和硬體單元相對應，這樣的好處是性能、功耗、核心面積都大大最佳化，損失則是缺乏彈性。顯然，Intel世界的中心仍舊是CPU，不能讓GPU過分強大，這和NVIDIA的理念正好相反。
可程式著色硬體被稱為EU，包含著色器、核心、執行單元等，可以從多個執行緒雙發射時取指令。內部ISA映射和絕大多數DX10 API指令一一對應，架構很像CISC，結果就是有效擴大了EU的寬度，IPC也顯著提升。
抽象數學運算由EU內的硬體負責，性能得以同步提高。Intel表示，正弦(sine)、餘弦(cosine)操作的速度比現在的HD Graphics提升了幾個數量級。
Intel此前的圖形架構中，暫存器檔案都是即時重新分配的。如果一個執行緒需要的暫存器較少，剩餘暫存器jiuihui分配給其他執行緒。這樣雖能節省核心面積，但也會限制性能，很多時候執行緒可能會面臨沒有暫存器可用的尷尬。在晶片組集成時代，每個執行緒平均64個暫存器，Westmere HD Graphics提高到平均80個，SNB則每個執行緒固定為120個。
所有這些改進加起來，SNB里每個EU的指令吞吐量都比現在的HD Graphics增加了一倍。
SNB集成的GPU圖形核心分為兩大版本，分別擁有6個、12個EU。首批發布的移動版全部是12個EU，桌面版則根據型號不同而有兩種配置，可能是高端12個、低端6個。得益於每個EU吞吐量翻番、運行頻率更高、共享三級快取等特點，即使只有六個的時候性能也會相當令人滿意。
媒體引擎
除了GPU圖形核心，SNB中還有一個媒體處理器，專門負責視頻解碼、編碼。
新的硬體加速解碼引擎中，整個視頻管線都通過固定功能單元進行解碼，和現在正好相反。Intel據此宣稱，SNB在播放視頻的時候功耗可降低一半。 視頻編碼引擎則是全新的。具體細節沒有公布，但是Intel現場拿出了一段3分鐘長的1080p 30Mbps高清視頻，將其轉換成640×360 iPhone格式，結果整個過程耗時僅僅14秒鐘，轉換速度高達400FPS左右，而這隻花費了大約3平方毫米的核心面積。 Intel與軟體產業合作密切，相信這種視頻轉碼技術會很快得到廣泛支持。
新一代Turbo Boost
Lynnfield Core i7/i5首次引入了智慧型動態加速技術“Turbo Boost”(睿頻)，能夠根據工作負載，自動以適當速度開啟全部核心，或者關閉部分限制核心、提高剩餘核心的速度，比如一顆熱設計功耗(TDP)為 95W的四核心處理器，可能會三個核心完全關閉，最後一個大幅提速，一直達到95W TDP的限制。 現有處理器都是假設一旦開啟動態加速，就會達到TDP限制，但事實上並非如此，處理器不會立即變得很熱，而是有一段時間發熱量距離TDP還差很多。
SNB利用這一點特性，允許單元控制單元(PCU)在短時間內將活躍核心加速到TDP以上，然後慢慢降下來。PCU會在空閒時跟蹤散熱剩餘空間，在系統負載加大時予以利用。處理器空閒的時間越長，能夠超越TDP的時間就越長，但最長不超過25秒鐘。 不過在穩定性方面，PCU不會允許超過任何限制。
之前我們也已經說過了，SNB GPU圖形核心也可以獨立動態加速，最高可達驚人的1.35GHz。如果軟體需要更多CPU資源，那么CPU就會加速、GPU同時減速，反之亦然。
Sandy Bridge平台匯總
Sandy Bridge家族仍然沿用酷睿i3/i5/i7的品牌+子系列的命名方式，編號上採用四位數字，其中第一位均為“2”，表示第二代Core i系列，編號末尾往往有一個代表不同含義的字母：K代表不鎖定倍頻，均為高端產品；S代表性能最佳化，原始頻率比沒有字母后綴的低很多，但是單核心加速最高頻率基本相同，另外熱設計功耗都是65W；T代表功耗最佳化，熱設計功耗只有45W或35W。
