同时,为进一步提高处理器核心、图形核心的工作效率,Intel在Sandy Bridge处理器中创新性地引入了三级缓存环形总线设计。三级缓存被划分成多个区块,并分别对应GPU,以及每一个CPU核心。
环形总线的引入大大提升了处理器内部各个功能块访问三级缓存的效率。
因此每个核心都可以随时访问全部三级缓存,Sandy Bridge的集成GPU可以通过“接入点”共享三级缓存。将图形数据放在缓存里,GPU就不用绕道去拜访遥远而缓慢的内存了,这对提升性能、降低功耗都大有裨益。
除了在GPU上进行大幅改进外,Sandy Bridge处理器还通过引入微指令缓存、整合物理寄存器堆、改良分支预测单元、AES-NI指令集(可大幅提升处理器的加密解密运算能力)来提升处理器的浮点运算性能。不过相对于上一代处理器来说,它大的改进举措是提供了对AVX高级矢量扩展指令集的支持。该指令集将计算位宽由128位升级至256位,一次计算就可以处理更多数据,理论上高可以将每秒浮点操作数提高一倍。另外,AVX还使用了新的256位函数,在操作和排列中效率更高,存取数据速度更快。不过要使用AVX指令集,需要CPU在硬件上做出改变。为此Intel为Sandy Bridge核心增加了多个256位端口,用于处理AVX指令,浮点寄存器也彻底更改为256位,保证AVX指令的全速运行。
AVX指令集在得到支持后,将缩短诸如图片拼接之类的图像处理时间。
不过目前暂时没有软件与操作系统可以支持AVX指令集,只有等到Windows SP1发布以后,我们才能逐渐体验到AVX的强大威力。此外,Sandy Bridge还对整数执行单元进行了小幅升级,其运算性能也得到了一定提升,如ADC指令吞吐量翻番、乘法运算加速25%。
从Sandy Bridge开始,它将引入新一代睿频2.0自动超频技术。从以往的单纯对处理器超频,到现在的智能对处理器、GPU进行同步超频。GPU将在占用率较高的游戏或图形程序中自动提高频率,增强性能。当然,如果软件需要更多CPU资源,那么CPU就会加速、GPU同时减速。从下表来看,每款Sandy Bridge正式版处理器都将具备这个特性,其GPU默认频率后都跟有一个动态频率参数。与工程版处理器相比,在正式版处理器中,每一款处理器都可正常地开启睿频功能。以Core i7 2600K为例,一旦运行Super pi这样的单核心运算程序,处理器核心就会由默认的3.4GHz上升到3.7GHz或3.8GHz。
不过尽管睿频技术得到较大发展,但让人遗憾的是,普通Sandy Bridge处理器的手动超频能力将大幅下降。这主要是由于在Sandy Bridge处理器平台上,Intel将彻底放弃外置CK505时钟发生器的设计,而把所有的时钟控制单元全部集成到处理器核心内部,并将每条总线的速度与内部时钟发生器进行绑定,基础频率均为100MHz。这造成用户在对处理器外频进行超频时,也在对DMI总线、GPU、PCI-E显卡总线进行超频,将极大增加外频超频的难度。因此要想对Sandy Bridge处理器进行进一步的性能提升,你只能选择为数不多、未锁倍频的K版产品。