【原创】狡猾的intel，分析32nm core i 的性能瓶颈QPI和内存延迟问题和显卡性能。

dothan228

看到很多弟兄抱怨笔记本内存性能差，说比以前的p8700还慢。或者说换了新机器，感觉不到性能提升，其实这是intel的又一个策略。

QPI是intel的新一代总线，并首先应用于nehalem作为cpu和北桥x58（包括Pci-e）的连接以及多cpu系统。后来lynnfield北桥被整合到cpu内部，pci－e也被同时整合。intel考虑到北桥（包括pci－e）已经整合到内部，对于现在的cpu和PCH（传统的南桥）通信，不需要太高的带宽，所以精简了设计继续用传统的DMI（数字多媒体界面）来连接，带宽依旧是2.5GTs，不多，但是对于应付网卡，硬盘的IO是非常的足够了。什么情况会不足够呢？可以这么说，大约10块ssd raid的时候就不够了。

看看主角的结构


32nm时代

到了32nm的I3时代，也就是Clarkdale，笔记本是Arrandale。intel由于考虑到市场需要，把好不容易整合在一起的北桥又拆开了，称为MCP（多核心封装），其中cpu用32nm HKMG工艺，北桥用45nm HKMG工艺，中间用QPI连接。为什么称那个45nm的东东叫北桥呢，因为他和传统意义的北桥并无太大差距，他包括了内存控制器，显卡，PCI－e。不同之处是和cpu连接使用了QPI连接而不再是传统老旧的FSB。但是在评测得分上，i3的内存性能并不突出，延迟还出奇的高，看似非常强悍的QPI，结果性能相比旧的FSB提升只有一点点，难道又是intel的一个玩笑？

分析QPI产生的瓶颈问题，QPI在i3上的任务非常的重，它承担了所有与cpu数据通信的任务，无论内存，显卡还是南桥的IO设备。笔记本i3的QPI是被降级的4.8GTs，台式机可以通过BCLK（外频，比如133mhz）超频来达到QPI的提升，比如超到200mhz的时候，QPI是刚好6.4GTs。解释一下，何谓4.8GTs，4.8GTs就是传统的4800Mhz，QPI带宽的计算是4800 x 16（20位带宽有效16bit）x2（双向）/8＝19.2GBs。看上去非常的大，相比于以往的FSB，提升了一倍不止，略高于双通道ddr3 1066（17.2GBs）提供的带宽。但是由于QPI设计是分单双向传输的，也就是说，单向传输最大只有9.6GBs。最大带宽19.2GBs是指上行下行同时达到峰值9.6GBs的状况。这样的设计能减少等待延迟，可以做到相应更及时，减少堵塞现象。相比FSB是很大的进步，以前的FSB传输是需要等待的，一旦被占用，则需要等待空闲时机，上行下行不能同时发生。虽然进步很大，但是QPI的带宽依旧不足以满足内存交换以及其他应用的要求，所以QPI作为FSB对性能影响非常巨大，尤其是延迟。

双向的QPI


测量跑分问题

测试软件的问题，传统的测试软件，是基于FSB原理来测试的，比如一次上行，一次下行，从而测出带宽，但是对于i3这种QPI可以同时上下行进行的则没有任何提升。所以内存测试比如everest测出来的是单向的带宽，而不是双向的带宽。这一说法anandatech也证实了。原文“The bandwidth figures are not stellar on either side of the scale (bear in mind the Everest bench DLL needs an update for Clarkdale). ”所以笔记本用i3，双通道内存带宽也就是7600MBs左右。符合单向9.6GBs带宽利用率。至于内存延迟，由于采用新的QPI总线，导致了延迟的上升。

后藤说“原文　●等待时间与带宽间保持平衡

　　这样的类似性并不是偶然的。从目前情况来看，CPU最适合的内部连接应该是嵌入式时钟方式。由于嵌入式时钟存在overhead和等待的时间。因此嵌入式时钟解码为“8b/10b”，这样每个时钟循环就是损失5～25%的数据。另外就是EmbeddedClockEfficiency电路会变大。同时控制器需要对数据进行解码和编码，这样对于CPU来说就是等待时间。而这也是为什么Intel仍然在使用FSB的原因，主要是因为FSB等待时间短。”

使用QPI做FSB连接，会导致等待时间上升，所以这就是为什么延迟比原来GM45高了几十个纳秒。

i7的法宝之一

最后关于内存控制器，为什么i7 lynnfield nehlaem内存性能会这么强悍，因为i7的内存控制器被移入cpu内部，和L3直接相连，并没用通过QPI，所以延迟可以做得非常的低。
关于i7带宽：因为内存没有经过QPI，所以没有涉及单双向问题，可以推测，i7的片内总线（一直没有公开，有推测是256bit的环形bus）非常的强大，带宽延迟足以满足内存要求。而且内存交换数据无需经过QPI，也不用和其他资源竞争总线。

总结：鉴于笔记本arrandale问题的特殊性，要提升性能，只能开启双通道，一定程度的缓解单通道内存IO带来的瓶颈，尤其是显卡。不要过分相信跑分软件，部分软件没有对qpi特性进行优化。intel很狡猾，估计内存延迟和带宽问题要通过Sandybridge才能解决了，但是新的结构，gpu和L3共享，这样就极有可能严重影响L3的性能。还有Intel是否会在片内使用QPI总线，就像Atom内部用FSB一样也是一个不清楚的问题。假如Intel仅仅是把位置再次移动而不做本质（使用高速片内总线而非内部QPI）改变的话，就会重犯arrnadale上的内存性能的错误。也许是intel故意为之的，为了让45nm库存清空。因为内存性能要是做到和i7一样，那样i3的性能将至少再有10％－20％的提升，会极大的影响45nm的库存。一方面是预留sandybridge的提升空间。

以上是小弟的一些看法。如有不对，请指正。

QPI的物理特性具体请参考http://server.it168.com/a2009/0206/264/000000264646.shtml




[ Edited by  dothan228 on 2010-8-13 01:02 ]

巴香水印

顶技术贴···

dothan228

QUOTE:

Posted by 巴香水印 on 2010-8-12 21:14
顶技术贴···

偶尔写点看法，看了后能更加了解一下自己的cpu呵呵。

[ Edited by  dothan228 on 2010-8-12 21:29 ]

冰冻的山泉

所以。。。要买就是i7。。。。i3和i5都是骗钱的

dothan228

QUOTE:

Posted by 冰冻的山泉 on 2010-8-12 21:29
所以。。。要买就是i7。。。。i3和i5都是骗钱的

不算太骗吧，毕竟是有提升的。。。也许是为了留给sandybridge提升吧？

[ Edited by  dothan228 on 2010-8-12 21:34 ]

vagabondcat

来学习的，LZ牛人

dothan228

QUOTE:

Posted by vagabondcat on 2010-8-12 21:33
来学习的，LZ牛人

谢谢支持，牛人不敢当，写点看法而已。

asdf8568

学习一下 。前排顶

jingzi123123

QUOTE:

Posted by 冰冻的山泉 on 2010-8-12 21:29
所以。。。要买就是i7。。。。i3和i5都是骗钱的

i7太贵了，买不起啊。

dothan228

QUOTE:

Posted by jingzi123123 on 2010-8-12 21:38

i7太贵了，买不起啊。

intel要赚钱，一分钱一分货。

RWFYPF

楼主又发技术贴了···膜拜···

Bestir

台机的i5 750是什么状况？

hqccww

顶技术贴！~

dothan228

QUOTE:

Posted by Bestir on 2010-8-12 21:57
台机的i5 750是什么状况？

i5 750是lynnfield的无超线程版本。内存性能很好。就是没有超线程而已。

3496099

楼主，你知道的太多了，

skyshihui

QUOTE:

Posted by 冰冻的山泉 on 2010-8-12 21:29
所以。。。要买就是i7。。。。i3和i5都是骗钱的

i7 620M还是不行，呵呵

linpey

不顶的话就对不起LZ的打字所花费的时间了~~~~

dothan228

QUOTE:

Posted by linpey on 2010-8-12 22:34
不顶的话就对不起LZ的打字所花费的时间了~~~~

用x201打的，很快的。

dothan228

QUOTE:

Posted by skyshihui on 2010-8-12 22:32


i7 620M还是不行，呵呵

620m不过是体制比较好而已。。。一样是通过QPI连接的，速度也一样。

wolfowl

这些年头已经看不懂这些新名词了

想当年期期买电脑报就知道了

Bestir

是不是这个“胶水”粘得不够好啊。

看来要直接上i7 720了。

dothan228

QUOTE:

Posted by Bestir on 2010-8-12 22:45
是不是这个“胶水”粘得不够好啊。

看来要直接上i7 720了。

QPI适合粘cpu，不适合粘内存呵呵。i7 720太热了而且频率奇低。

纷飞冷雨

这个必须顶。虽然没怎么读懂~

dothan228

QUOTE:

Posted by 纷飞冷雨 on 2010-8-12 22:50
这个必须顶。虽然没怎么读懂~

帮忙做个测试http://www.ibmnb.com/thread-987989-1-1.html 呵呵。

css6786

顶技术贴

scika - T50-79

看不懂，还是顶一下，“探索频道”

dothan228

QUOTE:

Posted by Bestir on 2010-8-12 22:45
是不是这个“胶水”粘得不够好啊。

看来要直接上i7 720了。

i7 720的内存性能的确很强悍。

dothan228

QUOTE:

Posted by scika on 2010-8-12 23:11
看不懂，还是顶一下，“探索频道”

可能说的不够简单易懂。

pingguo00

我就怀疑我同事的I3处理器怎么跟我的T8300比差不多呢
原来并没有很大差距啊

dothan228

QUOTE:

Posted by pingguo00 on 2010-8-13 00:16
我就怀疑我同事的I3处理器怎么跟我的T8300比差不多呢
原来并没有很大差距啊

就是内存和QPI限制了i3的大幅度提升。解决了i3至少比现在有10-20％的增长。