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題目 : 64 位元 處理器 -Haswell 系列

題目 : 64 位元 處理器 -Haswell 系列. 指導老師 : 周一婷 老師 報告組別 : 第十二組 報告學生 : 邱柏彰 、林 星仰 、龔 勢棠 、廖宜軒 曾 祥毓 、施 鈞耀 、李 後群 、唐榮恩 、陳立緯. Haswell 系列處理器研發背景. 報告者 ： 邱柏彰. 起源. Intel 曾於 2011 年的 IDF 上展示 出基於 Haswell 微架構的晶片。 基於 Intel Haswell 微架構的處理器定於 2013 年 6 月發布 。

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題目 : 64 位元 處理器 -Haswell 系列

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  1. 題目:64 位元處理器-Haswell系列 指導老師:周一婷 老師 報告組別:第十二組 報告學生:邱柏彰 、林星仰 、龔勢棠 、廖宜軒曾祥毓 、施鈞耀 、李後群 、唐榮恩 、陳立緯

  2. Haswell系列處理器研發背景 報告者：邱柏彰

  3. 起源 • Intel曾於2011年的IDF上展示出基於Haswell微架構的晶片。 • 基於Intel Haswell微架構的處理器定於2013年6月發布。 • 2012年的英特爾開發者論壇上，英特爾公佈了更多關於Haswell架構的工程樣品處理器和技術說明。 • 在2013年6月4日至6月8日的台北國際電腦展上，英特爾正式推出Haswell微架構以及其處理器產品。

  4. 發展 • Intel Haswell是英特爾目前最新的中央處理器架構。 • 由英特爾的俄勒岡團隊負責研發。 • 以取代Intel Ivy Bridge和Intel Sandy Bridge微架構。  • 和Ivy Bridge微架構一樣，採用22奈米製程根據英特爾的「Tick-Tock」策略和產品路線圖。

  5. 特性 作為英特爾「Tick-Tock」策略下的產物，在「Tick-Tock」時間表上，Haswell架構屬於「Tock」階段，是為架構改進換代。根據Fudzilla的訊息，「英特爾透露給合作夥伴的訊息指同時脈下與Ivy Bridge架構的產品相比，Haswell架構的產品其效能至少有10%的提升」。而英特爾宣稱Haswell整體效能將比Ivy Bridge快兩倍。英特爾稱在某些工作負荷上Haswell架構的效率比上代產品的提升了20倍。

  6. 何謂Tick-Tock • Tick-Tock是Intel公司發展微處理器晶片設計製造業務的一種發展戰略模式，在2007年正式提出。 • Intel指出，每一次處理器微架構的更新和每一次晶片製程的更新，時機應該錯開，使他們的微處理器晶片設計製造業務更有效率地發展。 • 「Tick-Tock」的名稱源於時鐘秒針行走時所發出的聲響。 • Intel指，每一次「Tick」代表著一代微架構的處理器晶片製程的更新，意在處理器效能幾近相同的情況下，縮小晶片面積、減小能耗和發熱量。 • 而每一次「Tock」代表著在上一次「Tick」的晶片製程的基礎上，更新微處理器架構，提升效能。一般一次「Tick-Tock」的週期為兩年，「Tick」佔一年，「Tock」佔一年。

  7. 何謂Sandy Bridge微架構 • Intel Sandy Bridge，或簡稱SNB。 • 是Intel研發的中央處理器微架構之代號，2005年開始研發，是為Intel Nehalem微架構的繼任者。 • 2009年公開展示Sandy Bridge，2011年1月正式發布。 • Sandy Bridge微架構的處理器均使用32奈米平面雙柵極電晶體的製程。 • 依照Intel的『Tick-Tock』策略，繼任的Intel Ivy Bridge微架構是Intel Sandy Bridge微架構的製程改進版。

  8. 何謂Ivy Bridge微架構 • Intel Ivy Bridge是Sandy Bridge微架構以22奈米+3D三柵極電晶體製程製造的版本。 • 由於只是製程改進版，因此可以向下相容於Intel Sandy Bridge微架構平台的6系列晶片組，但是可能需要主機板廠商提供BIOS/EFI韌體升級才可支援。 • Intel發布Ivy Bridge微架構的處理器前還推出了7系列晶片組與之搭配，7系列晶片組與6系列晶片組相比，最大的區別在於7系列原生支援USB3.0，而6系列則否。

  9. Haswell系列包含之微處理器型別,規格,功能與特色Haswell系列包含之微處理器型別,規格,功能與特色 報告者：林星仰

  10. 新特性 • 製程 更成熟的22奈米製程，大幅改善漏電率 　更成熟的3D-三柵極電晶體

  11. 處理器核心 • 14級管線（從Intel Core微架構開始一直沿用至今） • 每核心4個算術邏輯單元（ALU）和3個位址生成單元（AGU）； • 主流級處理器產品全線均為四核心，但實際上，英特爾公佈的技術說明已表明下一代的Core i3、Pentium系列仍維持雙核心的設計。 • 英特爾事務性同步擴充功能 (TSX)，大幅改善多線程執行效率。 • AVX2指令集（或稱Haswell新指令集，包括向量聚集散射、位元處理以及對FMA3的支援） • 改善AES-NI指令的執行效能

  12. AVX2指令集 • 整數和浮點性能翻倍，每週期單/雙精度都要比AVX高1倍。 • FMA有20種指令形式，與3種運算元次序，形成60種新指令，為選擇記憶體運算元或目的運算元提供了極大的靈活性。 • AVX2中，實現了AVX所不能的高低通道資料互通，效率更高。 • AVX2新指令提供了一種新的向量化途徑，還加入了一些移位元指令和廣播指令，移位元指令包括任意到任意SIMD資料置換與向量移位元，使向量化更高效、可靠。 • AVX2還加強音訊、視頻處理、遊戲及專業計算性能

  13. 快取、記憶體介面、處理器插槽 • 每核心擁有獨立的64KB的L1快取、獨立的256KB L2快取；所有核心可共享最高32MB的L3快取 • 新快取設計，L1、L2快取頻寬由原來的每時鐘週期32位元組，提升至每時鐘週期64位元組，提升L2 TLB命中率。以提升大規模高負載運算任務的資料存取表現； • 支援雙通道DDR3-1600；企業級的Haswell-EP/EX核心還會支援八通道DDR4； • 新處理器插座：桌面版本的是LGA 1150，行動版本的是rPGA 947和BGA 1364。英特爾的技術說明已表示Intel Haswell不會向下相容於現有的英特爾處理器平台。

  14. 內建顯示核心 • 內建顯示核心將支援 DirectX 11.1以及 OpenGL 4.0；通用運算方面支援Open CL1.2；支援HDMI、DisplayPort、DVI、VGA連接埠標準；支援三屏顯示訊號獨立輸出（最高解析度為4096×3072）或是4K解析度輸出； • 新的英特爾HD圖形顯示核心有三種不同型號，代號分別為GT1、GT2和GT3。入門級GT1；主流級GT2；最高階的GT3只用於行動平台。

  15. 電源管理、熱設計功耗 • 處理器晶片將內建完整的電壓調節模組，英特爾稱『整合穩壓器』（IVR），和處理器晶片共用一塊處理器基板。具有可程式化特性，可為處理器各單元模組提供獨立穩定的電壓控制， • 除了傳統的EIST和Turbo Boost以外，新增了幾個電力控制狀態，對於CPU核心和內建GPU核心將會有更明確精細的電壓控制，類似於對手超微半導體（AMD）的Turbo Core 3.0；

  16. 目前已上市

  17. 報告者:龔勢棠 不同型號Haswell處理器

  18. 英特爾發布了第四代智能處理器，作為芯片廠商的英特爾，不管是出於商業因素還是技術更迭，每年都會有新一波的處理器產品問世。這個時候也是各家OEM廠商最忙的時候，新平台新配置的筆記型電腦開始推陳出新，由此也引發了市場新一輪新品上市潮。對於PC產業圈內人或技術達人來說，這是足夠盛大讓人興奮的一件事。作為普通消費者來說，其實並不是太關係技術上發生了哪些變化，對他們來說更多想知道，這些新的處理器能給我使用上帶來哪些變化，它們之間到底有何不同。英特爾發布了第四代智能處理器，作為芯片廠商的英特爾，不管是出於商業因素還是技術更迭，每年都會有新一波的處理器產品問世。這個時候也是各家OEM廠商最忙的時候，新平台新配置的筆記型電腦開始推陳出新，由此也引發了市場新一輪新品上市潮。對於PC產業圈內人或技術達人來說，這是足夠盛大讓人興奮的一件事。作為普通消費者來說，其實並不是太關係技術上發生了哪些變化，對他們來說更多想知道，這些新的處理器能給我使用上帶來哪些變化，它們之間到底有何不同。

  19. 相信大多數人去購買一款筆記型電腦，也並不是為了追趕新技術的時髦，只是在購買期間有新型的筆記本上市，他們的選擇新型的理由僅僅是怕自己的產品會過快被淘汰。因此很多人對於Haswell產品特點並不了解，同時每一代處理器上市都會伴隨大量型號出現。不會區分每款處理器之間差別，就很難做到理性購買。相信大多數人去購買一款筆記型電腦，也並不是為了追趕新技術的時髦，只是在購買期間有新型的筆記本上市，他們的選擇新型的理由僅僅是怕自己的產品會過快被淘汰。因此很多人對於Haswell產品特點並不了解，同時每一代處理器上市都會伴隨大量型號出現。不會區分每款處理器之間差別，就很難做到理性購買。

  20. 我們不管是在網路上還是現實中購買電腦，總會看到產品配置單上，第一條醒目位置標註的處理器型號。例如i7-XXXX，對此我們直觀的反映，會對i7、i5、i3比較有直觀的理解，自從2010年初英特爾推出基於32納米的全新酷睿處理器，分為i3、i5、i7三個系列後，之後每代產品都沿用這種分類。這個分類好處在於能夠讓消費者快速明白產品的定位進行區分。我們不管是在網路上還是現實中購買電腦，總會看到產品配置單上，第一條醒目位置標註的處理器型號。例如i7-XXXX，對此我們直觀的反映，會對i7、i5、i3比較有直觀的理解，自從2010年初英特爾推出基於32納米的全新酷睿處理器，分為i3、i5、i7三個系列後，之後每代產品都沿用這種分類。這個分類好處在於能夠讓消費者快速明白產品的定位進行區分。

  21. 大部分人都能分清i3、i5、i7之間的區別，可後面的數字看上去就有些懵，其實同樣是有規律可循。例如第四代和第三代英特爾酷睿處理器家族的酷睿處理器的編號採用基於代編號的方法，即首先是品牌及其修飾符，例如我們經常看到的“英特爾酷睿i7”這樣的標示;然後是代編號和產品系列，四個數字序列中的第一個數字表示處理器的代編號。大部分人都能分清i3、i5、i7之間的區別，可後面的數字看上去就有些懵，其實同樣是有規律可循。例如第四代和第三代英特爾酷睿處理器家族的酷睿處理器的編號採用基於代編號的方法，即首先是品牌及其修飾符，例如我們經常看到的“英特爾酷睿i7”這樣的標示;然後是代編號和產品系列，四個數字序列中的第一個數字表示處理器的代編號。

  22. 例如Haswell是第四代智能酷睿處理器，那麼就應該是i7-4XXX，如果是第三代Ivy Bridge則是i7-3XXX;接下來的三位數是SKU編號，SKU通常是代表處理器性能高低，通常數值越大默認主頻越高，我們通常用這個數值高低來區分相同類型處理器性能之間的差別；最後處理器名稱末尾有一個代表處理器系列的字母後綴，這個字母后綴代表處理器版本，從目前英特爾處理器劃分來看，分為移動和台式和嵌入式三種，其中移動式又分為標準電壓和低電壓兩種，分別用HQ和U作為後綴加以區分。台式機同樣按功率和核心顯卡不同後綴有R、T、S、K幾種。嵌入式處理器指直接集成在主機板上，型號上沒有明顯區分，目前Haswell上酷睿的嵌入式處理器型號也並不多，主要集中在Atom產品上。

  23. Haswell與前代系列之比較 報告人：廖宜軒、曾祥毓

  24. 關於 Haswell

  25. Haswell搭配Z87 V.S Ivy Bridge搭配Z77 

  26. Haswell處理器 V.S Ivy Bridge 處理器

  27. Haswell的優勢 • 在處理器運算部分提升效能約7 %。 • 顯示卡效能部分效能提升了30%。 • 儲存方面Haswell優於Ivy Bridge。 • 續航力有了大躍進，約增加50％。

  28. Haswell與Bridge角位

  29. Haswell與Ivy Bridge處理器規格比較

  30. Core i7-4770K效能增加幅度約6.7％

  31. Core i7-4770K效能增加幅度約12.3％

  32. Core i7-4770K效能增加幅度約17.6％

  33. Haswell與Bridge內顯規格資訊比較

  34. Core i7-4770K效能增加幅度約45.1％

  35. 新增AVX2指令集（Advanced Vector Extensions2） 在Sandy Bridge世代現身的AVX，是植基於SSE4開發的256bit 高級向量擴展指令集，具有提升浮點運算性能的效用。 Haswell採用版本演進至AVX2，增加2個FMA融合乘加單元 （Fused Multiply-Add），每個FMA單元支援8個單精度或 4個雙精度浮點數，每週期的FLOPs效能較AVX提高1倍。

  36. AVX2作用簡單來說，就是能 夠強化整點與浮 點運算能力，除了作業系統之類軟體受惠， 對圖像、視訊影音等處理能力也有提升效果。

  37. 新增TSX指令集（Transactional Synchronization Extensions） 其作用是允許指定同步代碼空間，讓現行使 用粗粒度線程鎖定（Coarse-grained thread lock）程序，能更 加自由利用細粒度線程鎖定（Fine-grained thread lock）， 藉以提高多線程性能表現。不過Intel實行有限度提供策略， 不鎖倍頻K系列被排除在外，Core i5系列中定位最低 的Core i5-4430同樣被拔除這功能。

  38. 電源管理 處理器晶片將內建完整的電壓調解模組英特爾的這種設計並 非是電壓調節模組和處理器晶片完全融合，電壓調節模組是 一塊獨立的供電晶片，英特爾稱『整合穩壓器』（IVR）， 和處理器晶片共用一塊處 理器基板。晶片採用22奈米製程， 內建20個『供電單元』（Power Cell），具有可程式化特性 ，可為處理器各單元模組提供獨立穩定的電壓控制。

  39. 新增C7運作狀態 雖然TDP賬面規格提升，Intel為了降低實際運作消耗功率， 從而強化C6並且新增C7運作狀態。 過去幾代處理器在C6閒置模式下，其最低電流需求為 0.5A （即6W），Haswell進入C6與C7狀態，電流需求會大幅降低 到0.05A（即 0.6W），相當趨近於關機的低耗電量模式。

  40. 報告人：施鈞耀、李後群 應用範疇與未來展望

  41. 一.Ultrabook筆記型電腦 低功耗的發展已有重大突破，可做到耗電11.5瓦 同時續航力也增加50％ ※與傳統筆店不同之處 捨棄傳統硬碟 捨棄光碟機 捨棄非必要的插槽與設備 節省出的空間用以擺放大量電池 應用範疇

  42. 應用範疇 • Q系列：為4核心版本，功耗分為37瓦與47瓦。 • H系列：整合新一代繪圖核心IntelIris Pro Graphics 5200，這是目前Haswell平臺中繪圖效能最高的型號。 • M系列：傳統標準電壓版處理器，但目前只有4核心的版本可選。 • U系列：低功耗處理器版本。從這一代開始，此系列將有2種功耗規格。其中，處理器型號8U結尾的功耗較高，效能也較強，並搭配IntelIris Graphics 5100核心顯示。 • Y系列：新的最低電壓處理器版本，只有11.5瓦。目前只有i5與i3的版本。 i5-4302Y

  43. 2.Haswell平臺的核心顯示能力 同時支援DirectX 11.1、OpenGL 4.1與OpenCL 1.2等高階3D顯示規格 Ivy Bridge Haswell HD Graphics 3000 / 1000 HD Graphics 4600 應用範疇

  44. 下一代產品-Broadwell 採用14奈米製程 ADOC/ADCX指令，用於任意精度整數操作

  45. 消費型處理器&企業型處理器 消費型處理器 • 平板電腦.變形本 .超極本 • 筆記型電腦 • 桌上型電腦 企業型處理器 • 完全針對運算系統如工作平台 • 伺服器

  46. 消費型處理器 • Haswell在平板掉腦性能上更好地支持觸控熒幕、語音聲控和手勢操控 • 在PC領域將迎來新的變革，電池續航時間增加 • 低耗能.高運算能力

  47. 企業型處理器 主要特點: • 匯流運算 . 大量平行運算： 運用在財務分析、地震偏移分析、生命科學研究、3D繪圖、 在廣泛科學、企業及消費端運用面上大量的處理效能，並大幅節省企業花在計算這些複雜資訊的運算時間 。 • 伺服器:雲端運算 • 工作站:處理器的創新工作站平台，加快設計、建模、創作及視覺化的過程

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