12.26 CPU發展史 Haswell-EP 與 Haswell-E 架構

Haswell-EP 與 Haswell-E 架構

一如過去幾代的作法,Haswell 架構家族依然有後續的完整版 Haswell-EN/EP/E,同時也如同 Ivy Bridge 家族般推出了最高級的老大哥 Haswell-EX,但由於一般人是不太有機會碰到 Haswell-EX 與 Haswell-EN 的,所以本篇也就不打算談了。

Haswell-EP:面向中高階服務器市場

Haswell-EP 在 Haswell 推出後的來年,也就是 2014 年才以 Intel Xeon E5 v3 家族的名義推出,最鮮明的特色主要有四個,依序是大增的核心數 (最多可以高達 18 核心)、大增的 L3 緩存 (最大可以來到 45 MB,與前代一樣是跟處理器核心切齊的結果,所以核心數大漲緩存也就跟著大增了)、採用四信道 DDR4 內存 (根據型號不同支持的速度也不同,最高到 2133 MT/s)、更快的 QPI 聯機 (根據型號不同,最高從前代的 8.0 GT/s 提高到 9.6 GT/s)。

而 Haswell-EP 也跟前代一樣分成三種 Layout,但核心數量都大幅增加了,高配置 (HCC) 是 14 ~ 18 核心 (有兩套四組環型總線與兩組內存控制器),中配置 (MCC) 是 10 ~ 12 核心 (有兩套三組環型總線與兩組內存控制器),低配置 (LCC) 則是 4~8 核心 (僅有一套兩組環型總線跟一組內存控制器)。

不過呢 Haswell-EP 最主要的升級同樣不是出現在處理器本身,而其實是在於芯片組的部分,因為 C600 / X79 芯片組前後已經撐了將近三年了,在 Ivy Bridge E/EP 推出時,Haswell 也正好同步推出,當時就發生了高階 HEDT 平臺與中高階服務器的擴充性竟然不如主流與入門平臺的尷尬情況 (當時 C600/X79 原生只有兩組 SATA 6Gbps,也不支持 USB 3.0),而到了 Haswell-EP 搭配的 C610 / X99 芯片組才終於補上相關的擴充能力。

此外,Haswell-E/EP 跟 Haswell 一樣,腳位也跟前代的 Ivy Bridge-E/EP 不同了,雖然仍然是 LGA2011,但底下的觸點分佈跟定義都完全不同了,新的腳位稱為 LGA2011-3 (Socket R3)。

(上圖取自 Tom's Hardware)

Haswell-E:面向高階計算機玩家 HEDT 平臺

依循前面訂下的慣例,所以 Haswell-E 是以第五代 Core i7 處理器的名義推出,推出時間在 2014 年的九月初,但由於 Broadwell 難產,所以搞到最後第五代 Core 處理器家族反而是 HEDT 平臺先出了 (第四代的 HEDT Ivy Bridge-E 推出於 2013 年九月,Haswell 則推出於 2013 年六月,至於 Broadwell 呢?2015 年的事情了)。

不知道是不是因為 Haswell 架構的性能提升不是很明顯的關係,在介紹 Haswell 家族架構的時候 Intel 常常把自家的老產品拿出來鞭屍 XD,這張是把 Intel 旗下第一個掛 Extreme Edition (極致版) 的產品 P4EE 開始一路到現在的 Core i7 Extreme 做對比,號稱這十年內性能足足提升了 40 倍之多。

Haswell-E 的標誌意義其實在於這是 Intel 第一次將八核心處理器帶入個人計算機市場,同時 HEDT 平臺也不再有四核心的型號了,讓 HEDT 平臺與主流平臺的性能差距拉開許多,不過呢,最低階的 5820K 只有 28 條 PCI Express 3.0 通道,似乎是為了跟 5930K 拉開所以故意讓 5820K 的性價比降低而做的設定 (不過結果好像反而造成 5930K 不好賣的反效果?因為如果不玩多顯示適配器的話其實 PCI Express 通道 28 條也夠用了,為了 0.1 GHz 花 1.75 倍價錢怎麼想也不值得)。

從 Die Map 上也可以很明顯看出 Haswell-E 其實就是 LCC 配置的 Haswell-EP。

製程改進版:Intel Broadwell 架構

Broadwell 架構基本上就是 Haswell 架構移植到 14 奈米工藝的版本,如同介紹 Ivy Bridge 時提過的,製程改進隨著尺度越縮越小,難度也越來越提高,雖然 Ivy Bridge 的時候有很多新的製程技術,看似好像突破了許多困難,但實際上在 Broadwell 架構的時候 Intel 還是踢到鐵板了。

由於推出的時候 (2015 年六月) 距離 Skylake 的發佈只差一、兩個月,因此 Broadwell 上市的型號很少 (且在臺灣只有少數店家有進,官方規畫只有五種),以臺灣而言能買到的 LGA1150 封裝盒裝版本只有 i7-5775C 跟 i5-5765C 兩款而已,值得注意的是這兩款居然配了 Iris Pro 內建顯示,可說是前無古人,目前也未有來者。

從 Die map 上可以發現 Broadwell-C 的內建顯示單元的大小實在太誇張了,比處理器本體還大了 XD。

第二代 3D 立體三閘極晶體管

14 奈米制程中所使用的晶體管也獲得了升級,直觀上的差異是「魚鰭」的高度變高、密度也變得更密了,這樣的改變能夠提升性能與降低漏電流。

各類性能都有「微幅」提升

實際上 Broadwell 以 Haswell 作為基礎,在蠻多方面都有性能上的提升 (像是分支預測也又升級了一番),不過因為 Skylake 在不到兩個月後就推出了,自然也就沒甚麼人關注,甚至在官方的 IDF 大會上其實也直接跳過 Broadwell 就介紹 Skylake 了,怎麼說呢,畢竟有更快的東西,第二名就不會有人在意了吧?