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intel 微架构sandybridge

 图吧垃圾王 2021-05-26

纠正一点点,Intel一直是自称核心显卡的,集成显卡一般是指集成在主板的显卡,不过都是一类东西,叫法不一样。

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深圳一下子就入冬了。这一阵子一直比较忙,专栏好久都没有写了。上一次写到英特尔的第八代微架构酷睿。下一代就是sandybridge了,也是我最熟悉的一个微架构。
这个微架构我是在2012年接触的。算起来不算很久。后面几代的CPU也没有太出格的技术。所以后面的文章还会接着写,但不会流水账似的往下写。而是会每篇文章聚焦一个小主题。最近我的工作稍稍有了一些变动。加入了海思。工作中涉及茶八六的内容越来越少。更多涉及的是arm和gpu。x86的内容我不会丢下,会关注业界最新动态,然后分享给大家。但后面我也会加入一些arm和gpu相关的东西。

做为一个重要的节点,我打算在这里做一下总结。把以前没有展开讲的技术在这里展开讲一下。他们可能不是sandybridge引入的。但由于他们在sandybridge中存在, 我这里就一起讲了。

sandybridge是一个微架构。有很多基于它的处理器型号。各个处理器也有不同之处。我这里随便选一个作为栗子,希望能cover到主要的技术。

我会从网上先找一张架构图给大家看看。

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然后就着这个架构图,大致说说他的组件。图片中包含了三种规格的芯片的内部结构.很容易看到,它们内部都使用一个称为Ring Bus的内部总线来连接CPU核,显卡和非核心组件(Uncore)部分的.

桌面版与服务器版

2核和4核的版本可以看到内部是集成了GPU的,而8核版本则没有GPU.2,4核版本只能用于桌面,而8核版本则可能用于服务器.

核心显卡

从图中可以看到2核,4核版本是带GPU的,而GPU与CPU之间也是通过ring bus总线连接的.这个GPU是我们大家都见得至的核显.没有核显的话,则需要连接一个pcie接口的外接显卡。

Ring Bus

环形总线由四条独立的环组成,分别是数据环(DT)、请求环(QT)、响应环(RSP)、侦听环(SNP),每个环都是32Byte,即256bits位宽。

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从图中可以看到,环形总线工作于CPU核心频率,可以说非常之快.每个时钟同期传32Byte的话,则CPU频率为3GHz的情况下,带宽为96GByte/s.

QPI与PCIe

QPI用于实现多路服务器,即将多个CPU连在一起,总成一个系统,比如说4路服务器,就有4个CPU,总共32个核.

QPI总线的具体设计外人无从得知,但是大家可以从它的一个子集PCIe总线来得到一个大致的印象.PCIe总线可以说是QPI总线的外化,也可以说它的至少是同源的.它们采用类似的设计理念,在事务层(transaction layer)是兼容的,一个PCIe TLP( transaction layer packet)可以无缝转化为一人QPI总线的事务层数据包.PCIe是采用差分信号来传输数据的,一对差分线称为一个lane.PCIe支持1,4,8,16个lane的几种规格.而QPI总线则是20个lane.

北桥/Uncore/SystemAgent

大家学组成原理的时候可以还有北桥的概念,北桥通常包含内存控制器和显卡插口等高速高带宽设备.南桥则包含硬盘控制器等等低速设备.现在北桥已经被吸收到CPU中,最初称为Uncore,即非核心组件的意思,这个Uncore和北桥一样,包含内存控制和一两个PCIe 接口和显示接口.在Sandy Bridge中,Uncore又被称为System Agent,这么说可能也不全对.实际上System Agent是环形总线与Uncore的桥或者说代理.Uncore则是CPU中非核心组的通称,但它不包括GPU,所以说来说去说的还是原来北桥上的那么东西.它们虽然被集成到了CPU中,但是它们与CPU core仍然不是一家,时钟比core慢,电源也不在一个电源平面.

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DMI

DMI是北桥与南桥之间的接口,它由4根差分线组成,协议包括物理层和数据链路层,但没有更上层的协议,物理层和数据链路层与PCIe实际上是一样的.但它更上层承载的不是PCIe的TLP,而仅仅用于数据的透传.

编辑于 2017-12-24

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