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Ivy Bridge微架构

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Intel Ivy Bridge是Intel所研发的处理器微架构，也是Sandy Bridge微架构以22纳米+3D三栅极晶体管制程制造的版本。由于只是制程改进版，因此基于Ivy Bridge微架构的处理器可以向下兼容于Intel Sandy Bridge微架构平台的6系列芯片组，但可能需要主板厂商提供BIOS/UEFI固件升级才可支持。[1][2]Intel发布Ivy Bridge微架构处理器的同时还推出了7系列芯片组与之搭配，7系列芯片组与6系列芯片组相比，最大的区别在于7系列芯片组原生支持USB 3.0、SATA 3.0，同样，Intel Sandy Bridge微架构的处理器也可使用于Intel 7系列芯片组。[3]

Ivy Bridge
产品化2012至现今
指令集架构x86、x86-64
MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSSE3、SSE4.1、SSE4.2、AES、RDRAND
AVX、Intel-VT
制作工艺/制程22 nm
核心数量2至15个
一级缓存64KB（每核心）
二级缓存256KB（每核心）
三级缓存3MB～8MB（各核心共享）
CPU主频范围2.5 GHz 至 3.5 GHz
QPI速率4.8 GT/s 至 8.0 GT/s
DMI速率2.5 GT/s 至 5.0 GT/s
CPU插座
封装
  • LGA（桌面平台、服务器平台）
  • BGA（移动平台）
  • PGA（移动平台）
应用平台服务器、工作站、台式机、笔记本电脑
核心代号
  • Ivy Bridge
  • Ivy Bridge-HM
  • Ivy Bridge-M
  • Ivy Bridge-H
  • Ivy Bridge-HE
  • Ivy Bridge-E
  • Ivy Bridge-EN
  • Ivy Bridge-EP
  • Ivy Bridge-EX
使用的处理器型号
上代产品Sandy Bridge
继任产品Haswell

Intel在2011年第三季度已经宣布基于Ivy Bridge微架构的处理器进入量产阶段，[4]，2012年4月29日正式推出其四核心型号[5]，而双核心型号的处理器，由于销售业绩不如预期，Intel为了清理Sandy Bridge微架构处理器的库存，改在2012年6月份推出，[6]基于Ivy Bridge微架构的Core i3桌面版于2012年第三季度推出。[7]

特性

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不同于此前的Nehalem进化至Westmere，Intel Ivy Bridge微架构基于Intel Sandy Bridge微架构的改进较多，包括：[8][9]

  • 三栅极晶体管（3D晶体管）技术，与相同性能的平面双栅极晶体管相比，最多可减少50%的电能消耗。[10]
  • PCI Express 3.0。[11]
  • 超频时无需重启计算机。[12]
  • DDR3存储器时钟频率最高支持至2800MHz；可以以200Mhz为一级逐步调整。[12]
  • 集成显示核心再次升格为Intel HD Graphics 2500/4000，全面支持DirectX 11、OpenGL 3.1和OpenCL 1.1[13]，而且Intel也表示新一代HD Graphics可以支持OpenGL 4.0，但需要9.17.10.2729 beta版或更高版本的驱动程序。[14]
  • 集成显示核心有6至16个EU（执行单元），而Sandy Bridge微架构的HD Graphics 3000最多只有12个执行单元。[15]
  • 新的随机数生成器以及RdRand指令。[16]代号“Bull Mounttain”。[17]
  • 移动平台的处理器还支持DDR3L（低电压版DDR3 SDRAM）和可设置的TDP（热设计功耗）。[18]
  • 多屏显示输出，分辨率最高可达4K。
  • Intel Quick Sync Video（快速视频同步）。[15]

一些新功能需要搭配7系列芯片组方可支持，Ivy Bridge处理器尽管可以搭配6系列芯片组，但部分功能将没有支持而无法使用。Intel已经公布了Ivy Bridge搭配6系列芯片组时有支持限制的功能特性。[19]

性能表现

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与Sandy Bridge相比：

  • CPU有5%至15%性能提升[20]
  • iGPU(内置绘图核心)有25%至68%性能提升[20]
  • 耗电量降低30%[21]

过热问题

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受惠于制程由32nm进步到22nm，桌上版四核心型号耗电量由95W降至77W。但不少超频爱好者以及媒体的反映，解锁倍频型号的Ivy Bridge处理器在超频并满负载运作时的核心温度要比同样状况下的Sandy Bridge处理器多高出摄氏20 °C（68 °F），在厂方默认电压下超频情况依旧。[22]一些超频爱好者认为这是Intel在处理器出厂时“偷工减料”来压低成本，在原本处理器金属散热顶盖和处理器核心的空隙处使用普通导热硅脂，而非导热性要比硅脂好几百倍的金属焊接，他们通过撬开Ivy Bridge的首发型号之一的Core i7-3770K处理器的顶盖证实这一点[23]。由于普通硅脂导热效率远不如金属焊接，因此原本就已经很小的处理器核心变成热量集中地[24][25][26][27] 。此外，采用3D三栅极晶体管制程亦令芯片密度进一步提高。另一种观点认为，Ivy Bridge处理器的核心面积太小，已经接近硅的导热极限，无论是金属焊接还是其它措施都只能缓解散热问题。[28][29]后来日本的Impress PC Watch （页面存档备份，存于互联网档案馆）通过对处理器开盖并以不同的导热膏来进行测试，证实Intel原厂所使用普通导热硅脂是造成Ivy Bridge超频时温度过高的主要元凶。[30][31][32]

Intel也承认由于缩小的核心面积，导致在Ivy Bridge和Sandy Bridge的发热量相当的条件下，芯片表面的热量密度由于芯片面积减少而大增的情形出现。但Intel对于导热硅脂的问题则避而不谈，还称不会为已出厂的和后续的处理器产品作出改良。[33]这种情况与当年Intel发布使用90纳米制程的Prescott核心之Pentium 4有同工异曲之处——都是由于芯片面积缩小，导致发热量与前代芯片相同的情况下，热量密度过高而引起的处理器核心温度过高。

翌年推出的极致版及服务器处理器Ivy Bridge-E/EP保留金属焊接，待机及满载时的温度都比Sandy Bridge-E/EP低。这证明采用3D三栅极晶体管及更小的核心面积都不是导致温度升高的原因，相反温度仍能下降。[34]

技术规范比较

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Ivy Bridge Sandy Bridge
核心代号 核心数量 缓存 iGPU 晶体管 芯片面积 处理器插座 核心代号 核心数量 缓存 iGPU 晶体管 芯片面积 处理器插座
Ivy Bridge-M-2 2 3MB[35] 6[36] 94 mm2[37] LGA 1155,
rPGA988B,
BGA-1224,
BGA-1023 		Sandy Bridge-M-2 2 3MB 6 5.04亿 131 mm2 LGA 1155,
rPGA988B,
BGA-1224,
BGA-1023
Ivy Bridge-H-2 2 4MB 16 118 mm2[37] Sandy Bridge-H-2 2 4MB 12 6.24亿 149 mm2
Ivy Bridge-HE-4 4 8MB 16 14亿[38] 160 mm2[37] Sandy Bridge-HE-4 4 8MB 12 9.95亿[39] 216 mm2
Ivy Bridge-HM-4 4 6MB[35] 6 133 mm2[37] Sandy Bridge-EP-4 4 10MB N/A 12.7亿[40] 294 mm2 LGA 2011
Sandy Bridge-EP-8 6∗/8 20MB N/A 22.7亿[41] 435 mm2

*iGPU代表内置显示核心，数字是执行单元(EU)的数目

Ivy Bridge依然没有消费级的八核心处理器。[42]最强的消费级处理器是六核心的i7-4960X，售价999美元。

最便宜的八核售价885美元，但频率很低，只适用于入门级服务器。工作站则有高频的八核处理器。E5-1680v2运行于3.0GHz，但售价达到1723美元。[43]

处理器列表

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主条目：Intel Core i7、Intel Core i5、Intel Core i3、Intel Pentium和Intel Xeon

用于Intel Xeon系列的Ivy Bridge制品核心数量最高将会达到15核心，透过超线程技术使线程数量多达30条，三级缓存容量37.5MB，支持四通道DDR3-1600存储器、Turbo Boost 2.0（涡轮加速）、AVX指令集、QPI总线、内置SATA/SAS控制器以及PCI-E 3.0控制器等特性。与C602J服务器芯片组组成平台代号‘Brickland’的服务器平台。[44]

芯片组

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7系列芯片组

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由于Intel限制，Z77、H77、B75不支持 Windows Vista操作系统。

下一代微架构

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Intel在2011年9月展示了Intel Sandy Bridge/Intel Ivy Bridge的下一代微架构——Intel Haswell，并宣布计划于2013年发布之，来取代现行的Sandy Bridge和Ivy Bridge架构[45]。

 
Intel的微处理器架构路线图，从 NetBurst以及P6至Tigerlake

参见

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参考资料

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  1. ^ Cole. Ivy Bridge's Backwards Compatibility Explained. 2011-05-27 [2011-11-11]. （原始内容存档于2012-07-21）. 
  2. ^ LG Nilson. Ivy Bridge should work in H67 and P67 motherboards. VR-Zone Technology beats. 2011-02-05 [2011-11-12]. （原始内容存档于2016-01-13）. 
  3. ^ Anand Lal Shimpi. Correction: Ivy Bridge and Thunderbolt - Featured, not Integrated. AnandTech. 2011-06-01 [2011-11-11]. （原始内容存档于2020-11-30）. 
  4. ^ Gruener, Wolfgang. Intel to Sell Ivy Bridge Late in Q4 2011. Tom's Hardware. 2011-10-19 [2011-11-11]. 
  5. ^ Demerjian, Charlie. Intel launches Ivy Bridge amid crushing marketing buzzwords. SemiAccurate. 2012-04-23 [2012-05-25]. （原始内容存档于2020-09-22）. 
  6. ^ Matthew DeCarlo. Ivy Bridge delay rumors exaggerated, i5-3570K sample benched early. Techspot. 2012-02-21 [2012-05-27]. （原始内容存档于2018-09-22）. 
  7. ^ Ivy Bridge desktop Core i3 CPUs won't arrive until Q3 by. Vr-zone.com. 2012-04-12 [2012-05-25]. （原始内容存档于2013-04-04）. 
  8. ^ Webster, Clive. Ivy Bridge Media Upgrades and Security Features. bit-tech. Dennis Publishing Limited. 2011-10-10 [2012-05-27]. （原始内容存档于2016-03-03）. 
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  10. ^ Intel Reinvents Transistors Using New 3-D structure. Intel. [2011-05-04]. （原始内容存档于2016-01-19）. 
  11. ^ Delahunty, James. Intel Ivy Bridge chips feature PCI Express 3.0. After Dawn News. 2011-03-30 [2011-11-11]. （原始内容存档于2020-08-15）. 
  12. ^ 12.0 12.1 Shimpi, Anand Lal. Ivy Bridge Overclocking: Ratio Changes Without Reboot, More Ratios and DDR3-2800. AnandTech. 2011-09-13 [2012-02-21]. （原始内容存档于2024-02-24） （美国英语）. 
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  16. ^ Taylor, Greg; Cox, George. Behind Intel's New Random-Number Generator. Spectrum. IEEE. September 2011 [2012-05-27]. （原始内容存档于2019-07-01）. 
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  19. ^ Ivy BridgeはZ68、P67、H67などでも使えます. [2012-05-29]. （原始内容存档于2012-06-16）. 
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  26. ^ Ivy Bridge Temperatures – It’s Gettin’ Hot in Here. [2012-05-27]. （原始内容存档于2020-11-11）. 
  27. ^ Intel's Ivy Bridge Hotter Than Sandy Bridge When Overclocked. 
  28. ^ Intel Core i5-3570K & i7-3770K 评测 （页面存档备份，存于互联网档案馆） - chiphell
  29. ^ [2] （页面存档备份，存于互联网档案馆） - 有图有真相：揭秘Ivy Bridge超频温度高原因-Intel,Ivy Bridge,超频,温度高-驱动之家
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  32. ^ [3] （页面存档备份，存于互联网档案馆） - Core i7-3770K继续开盖！不同硅脂温度对比-i7-3770K,开盖,硅脂,温度-驱动之家
  33. ^ Intel admits Ivy Bridge chips run hotter. The Inquirer. [2012-05-25]. （原始内容存档于2019-12-19）. 
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外部链接

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