至強(Xeon處理器):研發背景,第一代處理器,性能提升,Xeon處理器,單核處理

至強Xeon是英特爾生產的微處理器，它用於"中間範圍"的企業伺服器和工作站。在英特爾的伺服器主機板上，最多達八個Xeon處理器能夠共用100MHz的匯流排而進行多路處理。Xeon設計用於網際網路以及大量的數據處理服務，例如工程、圖像和多媒體等需要快速傳送大量數據的套用。

基於奔騰微處理器P6構架，它被設計成與新的快速外圍元件互連線以及加速圖形連線埠一起工作。Xeon具有：512千位元組或1兆位元組，400MHz的高速緩衝存儲器、在處理器、RAM和I/O器件之間傳遞數據的高速匯流排、能提供36位地址的擴展伺服器記憶體結構。

裝有Xeon微處理器的計算機一般可使用Windows NT、NetWare或Unix作業系統，其系統可與Sun Microsystem、Silicon Graphics等媲美。

基本介紹

中文名：至強
外文名：Xeon
類屬：英特爾處理器
開發代號：Woodcrest
移動開發代號：Merom
定位：伺服器/工作站
推薦CPU：E3 1231 V3和E3 1230 V3
三級快取：8M

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研發背景

Xeon 是作為Intel的伺服器。Intel處理器基本已經形成如下格局：伺服器Xeon，高端core i9/i7，中端Core i5/Core i3/Pentium，低端Celeron。其中Xeon可以使用多處理器技術。

第一代處理器

1998年英特爾發布了Pentium Ⅱ Xeon（至強）處理器。Xeon是英特爾引入的新品牌，當時Intel公司為了區分伺服器市場和普通個人電腦市場，決定研製全新的伺服器CPU，命名也跟普通CPU做了一些明顯的區分，稱為Pentium Ⅱ Xeon，取代之前所使用的Pentium Pro品牌。這個產品線面向中高端企業級伺服器、工作站市場；是英特爾公司進一步區分市場的重要步驟。Xeon主要設計來運行商業軟體、網際網路服務、公司數據儲存、數據歸類、資料庫、電子，機械的自動化設計等。

Pentium Ⅱ Xeon處理器不但有更快的速度，更大的快取，更重要的是可以支持多達4路或者8路的SMP對稱多CPU處理功能，它採用和Pentium Ⅱ Slot1接口不同的Slot 2接口，必須配合專門的伺服器主機板才能使用。

性能提升

1999年，英特爾發布了Pentium Ⅲ Xeon處理器。相信大家都還記得，採用“銅礦”核心的奔騰3處理器那幾年是如何的風光，都還被譽為一代經典產品，而作為Pentium Ⅱ Xeon的後繼者，除了在核心架構上採納全新設計以外，也繼承了Pentium Ⅲ處理器新增的70條指令集，以更好執行多媒體、流媒體套用軟體。除了面對企業級的市場以外，Pentium Ⅲ Xeon加強了電子商務套用與高階商務計算的能力。Intel還將Xeon分為兩個部分，低端Xeon和高端Xeon。其中，低端Xeon和普通的 Coppermine一樣，僅裝備256KB二級快取，並且不支持多處理器。這樣低端Xeon和普通的Pentium Ⅲ的性能差距很小，價格也相差不多；而高端Xeon還是具有以前的特徵，支持更大的快取和多處理器。

Xeon處理器

2001年英特爾發布了Xeon處理器。英特爾將Xeon的前面去掉了Pentium的名號，並不是說就與x86脫離了關係，而是更加明晰品牌概念。Xeon處理器的市場定位也更加瞄準高性能、均衡負載、多路對稱處理等特性，而這些是桌上型電腦的Pentium品牌所不具備的。Xeon處理器實際上還是基於Pentium 4的核心，而且同樣是64位的數據頻寬，但由於其利用了與AGP 4X相同的原理－－“四倍速”技術，因此其前端匯流排有了巨大的提升，表現更是遠勝過Pentium Ⅲ Xeon處理器。Xeon處理器基於英特爾的NetBurst架構，有更高級的網路功能，及更複雜更的3D圖形性能，另一方面，支持至強的晶片組也在並行運算、支持高性能I/O子系統（如SCSI磁碟陣列、千兆網路接口）、支持PCI匯流排分段等方面更好地支持伺服器端的運算。

單核處理器

Prestonia

Prestonia是Xeon處理器的第二代核心，Prestonia同第一代的Foster核心之間的首要區別就是整合的二級快取容量的差別，前者為512KB，而後者僅為256KB。Prestonia核心處理器也採用了先進的0.13微米製造工藝。但是Prestonia核心最大的優勢就是增加了對Hyper- Threading（超執行緒）的支持。Hyperthreading早先稱為Jackson技術，這是一種多執行緒（SMT Simultaneous Multi-Threading）技術的擴展，其主要功能就是讓處理器在單處理器工作模式下也進行多執行緒工作（每塊處理器可以同時進行一個以上進程的處理）。

Nocona

這是Intel的XEON CPU核心，採用90nm製程，使用800Mhz FSB，具有16KB L1快取、1MB L2快取和12KB uOps Trace快取，同時支持SSE3以及HyperThreading。對應Xeon處理器通過EM64T技術同時支持32位和64位計算，並通過集成 DBS（Demand Based Switching，基於需要切換技術）實現增強型SpeedStep技術，可以根據工作負載動態調整處理器運行頻率和功耗。

Irwindale

Xeon產品的核心，前端匯流排、HyperThreadingⅡ、增強型Speedstep、EDB以及EM64T都和Nocona完全一致。該核心與 Nocona核心最大的不同就是二級快取進一步提升到2MB，頻率由3.0G開始起跳，與Pentium 4 600系列處理器的架構有些類似。不過由於二級快取的加大，工藝也沒得得到改進，導致該處理器的功率和發熱量均大大高於Nocona，在選購該處理器時散熱應該引起足夠的重視。

Conroe

Intel Xeon 3000系列的新核心，與Intel Core 2 Duo採用相同的LGA 775針腳，而非Woodcrest所用的LGA 771針腳。Xeon 3000系列處理器運行於1066 MHz系統匯流排（FSB），內含4 MB或2 MB共享型二級快取，支持Intel 64位擴展技術(Intel EM64T），Intel虛擬化技術（Intel Virtualization Technology）及Enhanced Intel SpeedStep技術，其中包括 Xeon 3040,3050,3060和3070，Intel Xeon 3070 (2.66 GHz/4MB L2/FSB1066），Intel Xeon 3060 (2.40 GHz/4MB L2/FSB1066），Intel Xeon 3050 (2.13 GHz/2MB L2/FSB1066），Intel Xeon 3040 (1.83 GHz/2MB L2/FSB1066）。其中3040和3050配備了2MB二級快取，而3060和3070配備了4MB二級快取。新的Xeon處理器採用了Core核心，與前代的NetBurst相比，在性能和功耗方面都有了很大的提高和改善。

雙核處理器

Dempsey

Dempsey是Xeon的雙核心版本，型號命名為50xx的雙核處理器，包括5030(2x2MB/2.67GHz/667 MHz前端匯流排/功率95W/DP）、5050(2x2MB/3.00GHz/667MHz前端匯流排/功率95W/DP）、5060 (2x2MB/3.20GHz/前端匯流排1066 MHz/功率130W/DP）、5063(2x2MB/3.20GHz/前端匯流排1066 MHz/功率95W/DP）、（5080 2x2MB/3.73 GHz/前端匯流排1066 MHz/功率130W/DP）。這些Xeon 50XX系列均為雙核心，主頻從2.50GHz到3.73GHz，所有處理器採用 65 納米製造工藝，均支持FB-DIMM記憶體，英特爾虛擬化技術、超執行緒（HT）技術、增強型英特爾SpeedStep動態節能技術（其中5063、5060 不支持）、英特爾64位記憶體擴展技術、英特爾病毒防護技術。這些處理器均配置了4MB L2快取，其中每個核心獨享2MB L2快取，其前端匯流排為1066MHz或者667MHz，可以提供8.5GB/s或者5.3GB/s的傳輸頻寬。採用65nm工藝的雙核心Xeon Dempsey使用LGA771接口。與此50XX系列配合的晶片組為INTEL 5000X，5000P，5000Z，5000V。

WoodCrest

這是XEON採用Core微架構的伺服器級雙核心處理器，WoodCrest核心處理器包括Xeon 5110(1.6GHz/4MB L2/1066MHz FSB）、Xeon 5120(1.86GHz/4MB L2/1066MHz FSB）、Xeon 5130(2GHz/4MB L2/1333MHz FSB）、Xeon 5140(2.33GHz/4MB L2/1333MHz FSB）、Xeon 5150(2.66GHz/4MB L2/1333MHz FSB）及最高型號Xeon 5160(3GHz/4MB L2/1333MHz FSB），採用LGA 771處理器接口，全線最高功耗只有80W，對比上代Dempsey核心最高功耗可高達130W有著明顯的改善，支持Intel EM64T、Intel Execute Disable Bit、Intel Virtualization Technology功能，而Demand-Based Switching功能則只提供於Xeon 5140或以上的型號。另有一款低功耗產品XEON 5148 LV，頻率為2.33GHz/4MB L2 Cache/1333MHz FSB，但最高功耗只有40W，是正常型號的一半，並完全支持援Intel EM64T、Intel Execute Disable Bit、Intel Virtualization Technology功能及Demand-Based Switching功能。與此51XX系列配合的晶片組為INTEL 5000X，5000P，5000Z，5000V。

CPU性能

隨著Intel Core Extreme Edition QX9650的誕生，處理器開始進入45NM時期

這款處理器以其強大的性能，超低的發熱量，讓INTEL晶片巨頭的位置更加穩定

英特爾至強處理器 7000 系列

跨時代的增加了三個6核心處理器：X7460、L7455、E7450

處理器號Δ 二級高速快取三級高速快取時鐘速度（主頻）前端匯流排系統類型功率核心數

X7460 9 MB 16 MB 2.66 GHz 1066 MHz 多路 130 瓦 6

L7455 9 MB 12 MB 2.13 GHz 1066 MHz 多路 65 瓦 6

E7450 9 MB 12 MB 2.40 GHz 1066 MHz 多路 90 瓦 6

Xeon系列

現有的Xeon跟Core一樣分為三個系列，另有加速卡Xeon Phi。只有部分Xeon E3提供內置繪圖核心，其餘均沒有iGPU。

四位數字型號的第一個數字代表最大的處理器數目，有單路、雙路、四路和八路。第二個數字代表CPU插座類型，共有四種規格，第一代產品1、2、4、6、8分別代表BGA 1284、LGA 1155、LGA 1356、LGA 2011和LGA 1567。

Xeon E3

Xeon E3是針對工作站和入門級伺服器的單路處理器系列，有E3-1100和E3-1200兩個子系列，除E3-1220L為雙核心以外均為四核心，但有四執行緒和八執行緒型號。Xeon E3的更新速度最快，每年跟隨消費級的Core i7一同更新，插座也跟消費級產品相同，採用LGA 1155和LGA 1150，第一/二/三代產品的型號為E3-1200/E3-1200v2/E3-1200v3。其中性價比極高的有E3 1231 v3和E3 1230 v3。

Xeon E5

Xeon E5是針對高端工作站及伺服器的處理器系列，此系列每年更新，不過架構落後Xeon E3一代。2013年第3季，Xeon E5更新到Ivy Bridge微架構。與此同時，Xeon E3更新到Haswell微架構。

Xeon E5共有五個子系列，入門的單路處理器系列E5-1400，高端的單路處理器系列E5-1600，入門級雙路處理器系列E5-2400，主流級雙路、四路處理器系列E5-2600及E5-4600，前兩者採用LGA 1356，後兩者採用LGA 2011。

Xeon E7

Xeon E7是面向關鍵任務和數據中心的處理器系列，強調可靠性、可用性和可服務性（RAS）。

第一代Xeon E7於2011年第2季推出，提供三個子系列，頂級的八路、四路及雙路處理器系列E7-8800、E7-4800及E7-2800，分別最大支持4TB、2TB及1TB存儲器。全線代號均為Westmere-EX，支持四通道存儲器技術，採用LGA 1567，亦是採用此插座的系列。

第二代Xeon E7於2014年第1季推出，代號Ivy Bridge-EX，提供三個子系列E7-8800/4800/2800v2，全部型號支持最大1.5TB存儲器，採用LGA 2011，最多15核心30執行緒及37.5MBL3。採用八路Xeon E7支持最多12TB存儲器。雖然名稱相同，但此款LGA 2011是Xeon E7專用，並不兼容Xeon E5或Core i7。

Xeon Phi

Xeon Phi是運算加速卡的品牌，採用MIC架構（Many Integrated Core），最多61個核心，利用硬體型超執行緒讓每個核心擁有4個執行緒，總共244個執行緒，但此超執行緒無法關閉。Xeon Phi用作高效運算（HPC）加速，主要用於超級電腦及HPC伺服器。Xeon Phi的出現是為了抗衡GPGPU（通用GPU）在HPC領域的普及，美國橡樹嶺國家實驗室的超級電腦泰坦（2012年11月–2013年6月全球最快的超級電腦）的主要運算能力並不是來自CPU，而是來自NVIDIA TeslaGPGPU。

第一批Xeon Phi代號均為Knights Corner，不計算定製化產品，共有六款型號，3100/5100/7100各有兩款型號，分別有57/60/61個核心及6GB/8GB/16GB記億體。兩款型號的分別在於散熱器的不同，包括主動式、被動式和沒有散熱器，主動式（A）指有風扇，被動式（P）則只有一塊很大的散熱片，沒有散熱器（X）需要配合水冷使用。

型號分類

基於Sandy Bridge新架構的Xeon E3-1200系列處理器大致可以分為三大部分；

一是五款沒有GPU圖形核心的E3-12x0系列，此前已經上市

Xeon E3-1280：四核心，八執行緒，主頻3.5GHz，動態加速最高3.9GHz，三級快取8MB，官方標價612美元。

Xeon E3-1270：四核心，八執行緒，主頻3.4GHz，動態加速最高3.8GHz，三級快取8MB，官方標價328美元。

Xeon E3-1240：四核心，八執行緒，主頻3.3GHz，動態加速最高3.7GHz，三級快取8MB，官方標價250美元。

Xeon E3-1230：四核心，八執行緒，主頻3.2GHz，動態加速最高3.6GHz，三級快取8MB，官方標價215美元。

Xeon E3-1220：四核心，四執行緒，主頻3.1GHz，動態加速最高3.5GHz，三級快取8MB，官方標價189美元。

Xeon E3-1280熱設計功耗95W，其他四款熱設計功耗80W。

二是四款同樣帶有GPU的E3-12x5系列，也就是2015年的主角

Xeon E3-12x5系列更接近桌面上的Sandy Bridge Core i7/i5/i3，只不過規格更加強大，功能特性也更齊全：32nm工藝製造，LGA1155封裝接口，Tcase溫度72.6℃，熱設計功耗95W；雙通道DDR3-1333/1066記憶體，最大容量32GB，最高頻寬21GB/s，並支持ECC錯誤校驗；整合圖形核心HD Graphics P3000，動態頻率850-1300MHz，支持Quick Sync視頻轉碼、InTRU 3D立體、FDI彈性顯示輸出、Clear Video HD高清視頻解碼、雙屏輸出等等；SSE4.1/4.2、AVX指令集，Hyper-Threading超執行緒技術（E3-1225例外），Turbo Boost 2.0動態加速技術，VT-x、VT-d虛擬化技術，TXT可信賴執行技術，DBS按需切換技術，TMT溫控技術，EDB防毒技術，快速記憶體訪問與彈性記憶體訪問技術。

Xeon E3-1275：四核心，八執行緒，主頻3.4GHz，動態加速最高3.8GHz，三級快取8MB，官方標價339美元。

Xeon E3-1245：四核心，八執行緒，主頻3.3GHz，動態加速最高3.7GHz，三級快取8MB，官方標價262美元。

Xeon E3-1235：四核心，八執行緒，主頻3.2GHz，動態加速最高3.6GHz，三級快取8MB，官方標價240美元。

Xeon E3-1225：四核心，四執行緒，主頻3.1GHz，動態加速最高3.4GHz，三級快取8MB，官方標價194美元。

這四顆處理器均已在日本秋葉原市場上開賣，售價分別為30980日元、24180日元、22180日元、18480日元，約合人民幣2460元、1920元、1760元、1470元。

三是兩款特殊的低功耗節能版本，尚未看到身影

兩顆尚未露面的低功耗版分別是Xeon E3-1260L，四核心八執行緒，主頻2.4GHz，動態加速最高3.3GHz，三級快取8MB，集成圖形核心HD Graphics 2000 650-1250MHz，熱設計功耗45W；Xeon E3-1220L，雙核心四執行緒，主頻2.2GHz，動態加速最高3.4GHz，三級快取3MB，沒有圖形核心，熱設計功耗20W。

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