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如果说处理器市场的价格战促成了最新处理器技术的平民化趋势，那么英特尔的“Tick－Tock”战略就是牵动整个半导体行业飞速前进的火车头。每两年更新一次硅翩程技术(单数年)，每两年更新一次处理器架构(偶数年)，使得英特尔每年都能为这个行业带来惊喜和活力。当AMD还停留在介绍下一代Phenom处理器技术特点的时候，英特尔已经将45纳米处理器产品送到了我们手中。
Intel Core 2 Extreme QX9650是目前英特尔最高端的一款桌面级处理器产品。用于取代之前的旗舰产品Intel Core 2 Extreme QX6850。作为一颗面向骨灰级用户的四核处理器，Intel Core 2 Extreme QX9650依然延续了“2 Die，1 Socket”的设计思路，并没有像大多数人所期待的那样实现二级高速缓存的全面共享。也正是由于这个原因，使得QX9650的性能水平受到了来自多方、尤其是竞争对手的强烈质疑。在下面的文章里，《个人电脑》将与你一起揭开业界首颗采用45纳米制造工艺的处理器．Intel Core 2 ExtremeQX9650性能的神秘面纱。
摩尔定律的延续：半导体制造工艺的突破
早在30多年前，英特尔的创始人之－Gordon Moore便预言，单块硅晶片上所集成的晶体管数量大约每两年增长一倍，这便是我们所熟知的摩尔定律。45纳米制造工艺的应用，使英特尔新一代处理器再次享受了晶体管数量的大幅度提升：Penryn双核处理器的核心面积由Conroe双核处理器的143平方毫米下降到107平方毫米，而晶体管数量由之前的2.91亿上升到4.1亿；相应的，四核处理器的晶体管数量则由5.82亿提升到8.2亿。核心面积缩小25％，而晶体管数量却提升了40％，二级缓存容量的升幅更是达到了50％——Intel Core 2Extreme QX9650拥有高达12MB的二级高速缓存。同时，晶体管开关速度上近20％的升幅使Penryn可以向更高主频进军，每时钟周期所执行的指令数也会有所提升。新一代处理器的性能提升毋庸置疑，而更小的核心封装意味着更低的成本和更高的收益。毫无疑问，45纳米制造工艺的应用，对于用户方和英特尔公司自身是一个双赢的策略。
当然，仅仅是晶体管数量的成倍提升并不能算是半导体制造工艺的突破，英特尔在45纳米处理器中应用了全新的High-K栅介质和金属栅电极，这才是最值得注意的一项技术提升，同时也是40多年来晶体管技术的最大突破。
漏电是处理器技术面临的最大敌人。在处理器技术发展的过程中，漏电问题倘若得不到很好的解决。任何技术环节上的努力都将付诸东流。举一个简单的例子，如果将45纳米制造工艺应用到当年的Pentium 4处理器上．那么仅仅是处理器内部因漏电而造成的功耗损失就会达到150瓦之多，而整个处理器的耗电量将突破250瓦——很显然，当系统启动后还处于硬件检测阶段时，处理器就已经冒烟了。
在过去的40多年中，二氧化硅是制造晶体管栅介质的主要材料。具有良好可加工性和绝缘性的二氧化硅可以被压缩到“尽可能薄”的程度。从而提高晶体管效能。在90nm和65nm时代，二氧化硅栅介质已经被压缩到了1.2纳米，仅相当于5个原子的厚度，可以说已经接近了极限。更薄的栅介质可以提高低电阻层和晶圆层之间的多晶硅门电极场效应，使电流通过电极的效率更高，同时减少源极一漏极漏电，但当栅介质的厚度过于薄，即便是门电极关闭时依然会有电流通过绝缘层，从而产生功耗浪费。一个晶体管的漏电量虽然可以忽略不计，但当8亿多个晶体管同时漏电，便是一个不小的数字了。栅介质的漏电问题已经成为过去十年中摩尔定律所面临的最大挑战，工程师们急需找到一种用于替代二氧化硅的材料，既可以满足栅介质的厚薄要求，同时也能提供良好的绝缘性能来避免漏电量增加。
好消息是，这种材料不仅被发现，而且应用在了你即将可以买到的45纳米英特尔处理器中，它就是High-K栅介质。这是一种高K价铪基绝缘材料，它在提高驱动电流效率方面超越了1.2nm厚度的二氧化硅栅介质，并显著降低了漏电率。不过，英特尔并设有透露High-K栅介质厚度具体为多少，仅表示它要略厚于二氧化硅所达到的1.2nm极限。
英特尔解决的第二个问题为栅电极的材质选择。栅电极的主要作用是允许电流通过晶体管，并决定通过电流的强度大小。在此之前，多晶硅是制造栅电极的主要材料，由于多晶硅本身结构特点，电流通过时在底部靠近栅介质的地方会逐渐衰减，从而导致电流强度供给不足的情况发生。这与High-K栅介质所带来的提升电流通过效率的特性是背道而驰的。正因为如此，英特尔在45纳米处理器的研发过程中，重新考虑了栅电极的材质选择，摈弃了陈旧的多晶硅，而重新开发并采用了一种新型合金栅极材料。至于新栅极所采用的新型金属材料究竟为何物，尚且属于商业机密。
随着制造工艺的进步，晶体管的体积在缩小，其内部结构也更加复杂。很显然，在这种情况下选择更换晶体管内部连接材料是极具风险的。英特尔在45纳米处理器中成功应用了High-K栅介质和金属栅极，无疑为整个行业树立了新的技术指标，并为晶体管技术的进一步发展扫清了障碍。这正是我们期望从一个行业领袖身上所能看到的。
增强型酷睿微架构：下一次质变的量变积累
晶体管数量的翻倍，最直接的表现就是二级缓存的增加，不过，根据我们多年以来的测试经验，单纯二级缓存上的提升很难为系统带来性能质变。作为业界里程碑的45纳米制造工艺虽然足以作为QX9650的最大卖点，但以英特尔的做事风格，没有实实在在的性能提升作为绿叶，QX9650的发布也会少了几分艳丽色彩。下面为大家介绍QX965C最为显著的几项技术规格更新，正是因为它们的存在，QX9650才可以在我们苛刻的性能测试中展现出自如的一面。
SSE4多媒体扩展指令集
除了架构和制造工艺的更新，英特尔还通过不断加入的扩展指令来提升处理器在特定应用领域的性能表现。就像三年前130纳米制造工艺提升至90纳米工艺时，Prescott处理器带来SSE3支持一样，采用45纳米制造工艺的新一代处理器将SSE扩展指令集升级至SSE4。作为SSE4的首次亮相，Penryn集成了47条新指令，它们分属于十个指令子群。这也是继1999年Pentium III首次集成SSE指令集以来最大规模的一次指令集扩展行为(Pentium III首次集成SSE指令集共包含70条指令)。最新SSE4多媒体扩展 指令集包括：
Packed DWORD Multiplies包含2条指令，对高级汇编语言所编写的程序而言，它能显著提升自动矢量编译器的执行效率。
Floating Point Dot Product包含2条指令．支持cG和HLSL等汇编语言，能提升3D内容创建和游戏性能。
Packed Blending包含6条指令，与Packed DWORD Multiplies的功能相同，同时还能提升图形处理、视频处理等多媒体应用和游戏应用的性能。
Packed Integer Min end Max包含8条指令，同样用于提高矢量编译器的效率，提升多媒体和游戏性能。
Floating Point Round包含4条指令，可以提升图形图像处理能力、加速2D／3D运算、提高多媒体应用和游戏应用的性能。
Register Insertion／Extraction包含9条指令，提升自动矢量编译器的执行效率和多媒体及游戏性能。
Packed Format Conversion包含12条指令，增强系统的多媒体任务执行能力和3D游戏方面的表现。
Packed Test and Set包含1条指令，能提升自动矢量编译器的执行效率和3D内容创建、图形及视频处理等多媒体及游戏性能。
Pecked Compare for Equal和PackedDWORD to Unsigned WORD分别包含2条和l条指令，除了能提升自动矢量编译器的执行效率外，还可以改进处理器在多媒体及游戏应用中的表现。
从上面的文字中不难发现，在SSE4首先提供的47条指令中，对包含平面图形处理，视频编码，音频编码，2D／3D任务创建在内的多媒体任务和游戏应用进行了大力度加强。这只是个开始，在明年新一代处理器架构Nehalem问世的时候，还会增加另外7条新的SSE4指令，届时英特尔平台的多媒体及游戏性能将会得到进一步增强。关于SSE4指令集在实际应用中是否能体现出自身价值，我们将在后面的文章中进行详细阐述。
快速Radix－16除法器
更新的除法器架构是Penryn带来的又一项显著技术革新。简单的说，Radlx-16除法器就是两个Radlx-4除法器的级联组合，因此，与过去每除法周期只能执行2位商的Radix-4相比，RadiX-16可以完成4位商的除法运算，执行效率提升了一倍。
快速Radix-16除法器可以同时应用于整数和浮点运算，且对平方根运算进行了专门优化。更迅速的完成整数和浮点运算意味着运算延时的减少(最少6个除法周期)．并带来相应的性能提升。当然。针对不同类型的除法运算，Radix-16所带来的性能提升也不尽相同，平均来看，其除法器执行效率相对于第一代酷睿2处理器的性能提升在一倍以上。
Super shuffle引擎
在酷睿微架构的高级数字多媒体增强技术的基础上，英特尔推出了新一代Super Shuffle引擎。我们知道，当SSE单元的平行矢量运算引擎执行运算任务时，其执行效率直接与应用程序的编写方式挂钩——这也是为什么在未进行SSE4优化的软件上体现不出SSE4带来性能改善的原因。虽然Super Shuffle引攀并没有办法改变应用程序本身的结构，但它却可以自动协助优化SsE单元调用数据的机制，保持SSE单元的高运作效率，从而提升处理器性能——这种帮助对于具有相应SSE支持的软件具有更为显著和重要的作用。
Super Shuffk引擎的主要改善体现在下面几个方面：数据分拆／数据打包、数据源链接校正、宽位偏移、数据插入／数据提取、以及对水平运算功能所进行的一些调整。与上一代Shuffle引擎相比，Super Shuffle引擎可以在一个shuffle周期内执行完整的128位shufile操作，效率提升一倍左右。Super Shuffle引擎的受益者并非只是SSE4，对于SSE2、SSE3和SSSE3等需要大量shuftle操作的应用程序而言，SuperShuffle的优势同样也是存在的。
更多技术更新
除了上文介绍的三项主要技术更新外，新一代增强型酷睿微架构还有一些细节上的技术改良值得我们注意，其中包括：
二级高速缓存的存储转发技术(storeForwa rding)可以将8-byte的非对齐store操作结果直接转发至另一个10ad操作，从而缩短load操作延迟。
24路组联(24-way Set Associativity)将上一代16路组联提升至24路，充分利用增加50％的二级高速缓存。
针对服务器领域的Os同步原语性能和虚拟化性能提升
针对移动计算领域的更加智能和高效的电源管理机制和节能特性
由于只是对现有酷睿微架构进行了部分技术更新，因此我们并不期望能在这颗QX9650四核处理器上看到颠覆性的全面性能提升。对于一年后下一代处理器架构将要带来的性能质变而言，45纳米制造工艺的首次应用和增强型酷睿微架构的实施，是必然的量变积累过程，因此我们完全没有必要对它的实际性能表现要求过于苛刻。我们所要做的，仅仅是分享这些技术进步历程上的点点滴滴，以及耐心的等待。
试金!Yorkfield全面性能测试
正如我们之前为大家介绍过的，Penryn事实上是采用45纳米制造工艺的新一代英特尔移动处理器的核心代号，业界习惯用“Penryn家族”来概称目前整个45纳米处理器产品线。45纳米桌面双核处理器的核心代号为Weirdale，四核心产品的核心代号则为Yorkfield——_我们接收到的Core 2 Extreme QX9650是问世的第一款45纳米处理器，英特尔随后还会推出主频更高的QX9770。面向主流用户的双核处理器产品要等到明年年初才会正式发稚，因此尽管我们已经拿到Wolfdale的测试样品，但依然要为它保守性能秘密。
我们选择了基于Intel X38芯片组的ASUS Maximus Formula主板为Core 2Extreme QX9650搭建系统平台。由于Maximus Formula只提供了DDR2内存插槽，因此我们为之搭配了双通道2GBKingmax DDR2-800内存。显卡方面我们选择了单卡GeForce 8800GTX，而不是X38最高支持的双16X 2900XT，原因很简单：对于针对CPU进行的多项基准测试中，两块2900XT组建的双16X CrossFire 图形系统除了带来更大的功耗之外，并'没有太多实际意义。
为了更直观的了解QX9650在各种应用环境中的性能提升．我们选择上一代的Core 2 ExtremeN舰产品QX6850进行了相同的测试，以便对测试结果进行对比。QX6850基于酷睿微架构，主频和前端总线规格与QX9650完全相同，二者的差异仅存在于Q X9650更大的二级高速缓存(12MB，大于QX6850的8MB)和增强型酷睿微架构的一系列技术革新。所有测试都在Windows Vista Enterprise操作系统下完成，所采用的硬件驱动均为最新版本。我们还对主板B10S进行了刷新，以便能更好的支持最新45纳米处理器，并提升系统的整体稳定性。
基本性能测试：微弱优势聊胜于无
基本性能测试环节包括了常见的SYSMark和Futuremark的诸多测试工具，如果你经常阅读PC及核心组件的评测文章，一定不会对这些Benchmark软件感到陌生。这几个测试软件由业界权威评测软件开发机构研发．其测试结果具有较高的指导意义。我们选择的测试工具包括最新版的SYSMark2007 Preview和PCMarkVantage，以及至今依然被各大评测机构广泛沿用的PCMark05及3DMark06。其中3DMark06的CPU子项主要用于考查CPU独立完成3D场景渲染任务的能力，而另外几个测试工具除了考查系统的综合性能之外，还可以用于衡量系统的多任务处理能力；SYSMark和PCMark的多个测试单元都组织了负载较高的多任务场景，用于模拟用户的日常应用模式，因此其得分对于评估系统的多任务处理性能也具有一定的参考价值。
很显然，制造工艺的提升和处理器架构E有限的几项改良并没有为系统整体性能带来大的变化，两个测试平台的SYSMark2007 Prevlew和PCMark Vantage大部分子项成绩都非常接近。不过，相信你也注意到了一个细节，那就是SYSMark2007 Preview的VideoCreatian环节，QX9650相对于QX6850的得分增幅达到了14.4％。从该环节的测试项目安排来看，显然是增强型酷睿微架构在多媒体任务执行效率方面的改进起了作用。
多媒体应用测试：软件决定一切
多媒体应用测试环节主要针对系统的视频编码和3D渲染能力进行考察。我们选择了广大用户熟知的几款多媒体软件作为测试工具，并按照用户日常应用的操作习惯编写了测试脚本，在保证测试科学性的同时，尽可能使测试成绩更具有实际意义。需要说明的是，在多媒体应用铡试环节，除Cinebench 10的测试得分为相对得分，数值越大越好之外，其它各项测试的得分均为任务实际耗时，单位为秒．数值越低越好。
坦白的说，QX9650在多媒体应用测试环节的表现令我们有些许失望。SuperShuffle引擎对于SSE3和SSE2的优化并没有想象中的好，在并未官方提供SSE4支持的H.264 Eneoder和3DMax 8测试中，QX9650相对于QX6850的提升不到5％。不过，对于那些真正支持SSE4的应用程序而言，QX9650的优势还是比较明显的。最新版本的TMPGEnc Xpress4.4.0和DivX 6.7 Pro都加人了对SSE4指令集的优化，软件设置窗口中也明确提供了针对SSE4的复选框。在这两项测试中，QX9650的性能提升分别达到了12％和46％，也算是为增强型酷睿微架构正名。
需要提醒用户的是，即便是在软件提供SSE4支持的情况下，不同的视频源和视频编码设置也会对最终结果造成很大影响，换而言之，增强型酷睿微架构在多媒体处理效率方面的改善并不是在任何环境下都能屡试不爽的。因此，要想看到增强型酷睿微架构全面而显著的多媒体执行效率提升，软件供应商更新补丁和程序版本的步伐还得加紧。
游戏应用测试：帧率并不是唯一追求
为了验证增强型酷睿微架构带来的游戏性能改善，我们选用目前流行的几款大型3D游戏对搭载QX9650的系统平台进行了游戏性能测试。不过，与针对3D显示卡所进行的游戏测试略有区别，我们在游戏的视频设置中选择了相对较低的分辨率，从而尽可能减少显卡对测试结果的影响，而将包括材质细节、水体碰撞、HDR等在内的各项特效设置调为最高，同时选择4倍全屏抗锯齿和4倍各异向性过滤，关闭垂直同步。此外，部分游戏提供了CPU多核优化选项，在这种情况下均选择开启该选项；对于没有提供该类选项的游戏则不进行其他设置。
我们选择了几款第一人称射击游戏并制作了测试脚本，其中包括大家熟悉的《英雄连》、《反恐精英：起源》、《Quake4》等游戏，以及最新的《孤岛危机》(Crysis)预览版和DX10版《失落星球》。各项测试结果均为游戏的平均帧率，单位为FPS，数值越大越好。
由于分辨率设置较低，因此各项游戏测试的帧率普遍较高。不过，号称“硬件杀手”的Crysis即便是枉800×600分辨率下(特效设置均为Very High)也无法突破30fps大关(但这绝对是一款值得你花钱升级PC配置的高端游戏)。可以看到，搭载了QX9650的系统平台相对QX6850平台而言游戏帧率全面上浮，最大升幅超过了20％，在涉及大量AI运算的《失落星球》和拥有超复杂物理运算的《孤岛危机》测试中，QX9650的提升分别为14.3％和7.3％。
值得一提的是，并没有一款游戏能使四核处理器达到100％CPU占用，在普通用户看来，这也许并没有达到“测试CPU”的目的。但这恰恰是我们希望向用户传达的信息：用单一的应用将CPU“填满”是对CPU性能认识的误区，当硬件发展的速度远远超越了软件发展步伐的时候，我们首先需要考虑的是如何在单位时间内“做更多的事”，其次才是如何“更快的做一件事”。前者是多任务应用环境的构建，后者则是软件开发商针对多核发展趋势所进行的软件优化。因此，对于选择Intel Core 2Extreme QX9650四核处理器的用户而言，你们所获得的不仅是更高的游戏帧率，而是系统在应付繁重的多任务处理环境时，依然可以保持较高游戏帧率的能力。
功耗测试：节能省电新高度
45纳米制造工艺和创新材料的应用，对于提高处理器能效比起到了至关重要的作用。在前面的文章中，我们已经向大家大致介绍了45纳米高K硅制程技术为新一代英特尔双核／四核处理器所带来的能耗改观：晶体管开关速度提升20％以上、 但开关功耗降低近30％，源极漏极漏电率降低5倍以上，栅介质漏电率降低10倍以上等等。对于漏电率和晶体管切换功耗的有效控制，使得英特尔45纳米处理器可以在进一步提升核心频率、提升处理器性能的前提下，同时保证良好的功耗和发热水平。在系统能效比被越发重视的今天，“Penryn”家族的到来无疑是大快人心的。
鉴于此，我们利用《个人电脑》实验室的功率测试设备分别对搭载了QX9650和QX6850的两个系统平台进行了功耗测试。测试包括CPU分别在空载／满载环境下的瞬时功耗，系统在空载／睡眠状态下的瞬时总功耗，以及专为考察系统能效比的EEP测试：我们选择了多款用户频繁接触的应用程序，按照用户的日常使用习惯分别构建不同时间段的多任务应用环境，通过对不同种类多任务环境下的系统功耗分别进行测量，进而计算出系统一年的总耗电量。这项测试对于网吧和企业等成本控制要求严格的用户而言，具有相当的参考价值。各项瞬时功耗值的单位为瓦特，而EEP功耗值的单位为千瓦时，数值越小越好。
由于测试中所采用的主板和显卡规格较高，因此系统的整体功耗并不低。我们在测试中关闭了处理器的SpeedStep选项，这多少对测试结果产生了一些影响——开启SpeedStep后系统将获得更好的节能效果，这是毫无疑问的。即便如此，基于45纳米制造工艺和增强型醋睿微架构的QX9650在能耗控制方面的优势依然展现的淋漓尽致：CPU满载状态的瞬时功耗与QX6850相比降低了33.7％，空载状态的瞬时功耗更是下降了近60％。CPU功耗的下降自然也会对系统的总功耗产生重要影响，可以看到，系统睡眠时的功耗水平降低了37.3％，而EEP功耗值则降低了13.7％。可以预见的是，当面向主流市场的Wolfdale双核处理器正式问世后，搭配主流规格主板／显卡的英特尔桌面计算平台将再次在系统功耗控制方面与竞争对手拉开距离。
后 记
基于45纳米制造工艺、采用创新高K栅介质和金属栅电极材料的新一代英特尔酷睿2处理器的问世，是2007年半导体行业最亮丽的一道风景，是自20世纪60年代末多晶硅栅极MOS晶体管推出以来，晶体管技术领域最重大的变革，同时也让摩尔定律在未来的十年内继续有效。作为最新制造工艺和最新处理器技术的代表，Core 2 ExtremeQX9650凭借在多媒体执行效率和功耗控制等方面的出色表现，让我们对来年英特尔45纳米处理器全面上市充满了期望。同时，65纳米制造工艺向45纳米制造工艺的顺利过渡，也标志着英特尔又一次“Tick”战略的成功，使这位芯片巨人再次站在了竞争对手的前面。
我不禁开始憧憬那个美妙的2008年了：新一代英特尔酷睿2平台与AMD羿龙处理器及Spider平台即将掀起又一轮性价比之战，新一代处理器是否会再次遭遇价格大跳水；英特尔下一代微体系架构Nehalem又将为我们带来怎样的惊喜呢?
Intel Core 2 Extreme QX9650是目前英特尔最高端的一款桌面级处理器产品。用于取代之前的旗舰产品Intel Core 2 Extreme QX6850。作为一颗面向骨灰级用户的四核处理器，Intel Core 2 Extreme QX9650依然延续了“2 Die，1 Socket”的设计思路，并没有像大多数人所期待的那样实现二级高速缓存的全面共享。也正是由于这个原因，使得QX9650的性能水平受到了来自多方、尤其是竞争对手的强烈质疑。在下面的文章里，《个人电脑》将与你一起揭开业界首颗采用45纳米制造工艺的处理器．Intel Core 2 ExtremeQX9650性能的神秘面纱。
摩尔定律的延续：半导体制造工艺的突破
早在30多年前，英特尔的创始人之－Gordon Moore便预言，单块硅晶片上所集成的晶体管数量大约每两年增长一倍，这便是我们所熟知的摩尔定律。45纳米制造工艺的应用，使英特尔新一代处理器再次享受了晶体管数量的大幅度提升：Penryn双核处理器的核心面积由Conroe双核处理器的143平方毫米下降到107平方毫米，而晶体管数量由之前的2.91亿上升到4.1亿；相应的，四核处理器的晶体管数量则由5.82亿提升到8.2亿。核心面积缩小25％，而晶体管数量却提升了40％，二级缓存容量的升幅更是达到了50％——Intel Core 2Extreme QX9650拥有高达12MB的二级高速缓存。同时，晶体管开关速度上近20％的升幅使Penryn可以向更高主频进军，每时钟周期所执行的指令数也会有所提升。新一代处理器的性能提升毋庸置疑，而更小的核心封装意味着更低的成本和更高的收益。毫无疑问，45纳米制造工艺的应用，对于用户方和英特尔公司自身是一个双赢的策略。
当然，仅仅是晶体管数量的成倍提升并不能算是半导体制造工艺的突破，英特尔在45纳米处理器中应用了全新的High-K栅介质和金属栅电极，这才是最值得注意的一项技术提升，同时也是40多年来晶体管技术的最大突破。
漏电是处理器技术面临的最大敌人。在处理器技术发展的过程中，漏电问题倘若得不到很好的解决。任何技术环节上的努力都将付诸东流。举一个简单的例子，如果将45纳米制造工艺应用到当年的Pentium 4处理器上．那么仅仅是处理器内部因漏电而造成的功耗损失就会达到150瓦之多，而整个处理器的耗电量将突破250瓦——很显然，当系统启动后还处于硬件检测阶段时，处理器就已经冒烟了。
在过去的40多年中，二氧化硅是制造晶体管栅介质的主要材料。具有良好可加工性和绝缘性的二氧化硅可以被压缩到“尽可能薄”的程度。从而提高晶体管效能。在90nm和65nm时代，二氧化硅栅介质已经被压缩到了1.2纳米，仅相当于5个原子的厚度，可以说已经接近了极限。更薄的栅介质可以提高低电阻层和晶圆层之间的多晶硅门电极场效应，使电流通过电极的效率更高，同时减少源极一漏极漏电，但当栅介质的厚度过于薄，即便是门电极关闭时依然会有电流通过绝缘层，从而产生功耗浪费。一个晶体管的漏电量虽然可以忽略不计，但当8亿多个晶体管同时漏电，便是一个不小的数字了。栅介质的漏电问题已经成为过去十年中摩尔定律所面临的最大挑战，工程师们急需找到一种用于替代二氧化硅的材料，既可以满足栅介质的厚薄要求，同时也能提供良好的绝缘性能来避免漏电量增加。
好消息是，这种材料不仅被发现，而且应用在了你即将可以买到的45纳米英特尔处理器中，它就是High-K栅介质。这是一种高K价铪基绝缘材料，它在提高驱动电流效率方面超越了1.2nm厚度的二氧化硅栅介质，并显著降低了漏电率。不过，英特尔并设有透露High-K栅介质厚度具体为多少，仅表示它要略厚于二氧化硅所达到的1.2nm极限。
英特尔解决的第二个问题为栅电极的材质选择。栅电极的主要作用是允许电流通过晶体管，并决定通过电流的强度大小。在此之前，多晶硅是制造栅电极的主要材料，由于多晶硅本身结构特点，电流通过时在底部靠近栅介质的地方会逐渐衰减，从而导致电流强度供给不足的情况发生。这与High-K栅介质所带来的提升电流通过效率的特性是背道而驰的。正因为如此，英特尔在45纳米处理器的研发过程中，重新考虑了栅电极的材质选择，摈弃了陈旧的多晶硅，而重新开发并采用了一种新型合金栅极材料。至于新栅极所采用的新型金属材料究竟为何物，尚且属于商业机密。
随着制造工艺的进步，晶体管的体积在缩小，其内部结构也更加复杂。很显然，在这种情况下选择更换晶体管内部连接材料是极具风险的。英特尔在45纳米处理器中成功应用了High-K栅介质和金属栅极，无疑为整个行业树立了新的技术指标，并为晶体管技术的进一步发展扫清了障碍。这正是我们期望从一个行业领袖身上所能看到的。
增强型酷睿微架构：下一次质变的量变积累
晶体管数量的翻倍，最直接的表现就是二级缓存的增加，不过，根据我们多年以来的测试经验，单纯二级缓存上的提升很难为系统带来性能质变。作为业界里程碑的45纳米制造工艺虽然足以作为QX9650的最大卖点，但以英特尔的做事风格，没有实实在在的性能提升作为绿叶，QX9650的发布也会少了几分艳丽色彩。下面为大家介绍QX965C最为显著的几项技术规格更新，正是因为它们的存在，QX9650才可以在我们苛刻的性能测试中展现出自如的一面。
SSE4多媒体扩展指令集
除了架构和制造工艺的更新，英特尔还通过不断加入的扩展指令来提升处理器在特定应用领域的性能表现。就像三年前130纳米制造工艺提升至90纳米工艺时，Prescott处理器带来SSE3支持一样，采用45纳米制造工艺的新一代处理器将SSE扩展指令集升级至SSE4。作为SSE4的首次亮相，Penryn集成了47条新指令，它们分属于十个指令子群。这也是继1999年Pentium III首次集成SSE指令集以来最大规模的一次指令集扩展行为(Pentium III首次集成SSE指令集共包含70条指令)。最新SSE4多媒体扩展 指令集包括：
Packed DWORD Multiplies包含2条指令，对高级汇编语言所编写的程序而言，它能显著提升自动矢量编译器的执行效率。
Floating Point Dot Product包含2条指令．支持cG和HLSL等汇编语言，能提升3D内容创建和游戏性能。
Packed Blending包含6条指令，与Packed DWORD Multiplies的功能相同，同时还能提升图形处理、视频处理等多媒体应用和游戏应用的性能。
Packed Integer Min end Max包含8条指令，同样用于提高矢量编译器的效率，提升多媒体和游戏性能。
Floating Point Round包含4条指令，可以提升图形图像处理能力、加速2D／3D运算、提高多媒体应用和游戏应用的性能。
Register Insertion／Extraction包含9条指令，提升自动矢量编译器的执行效率和多媒体及游戏性能。
Packed Format Conversion包含12条指令，增强系统的多媒体任务执行能力和3D游戏方面的表现。
Packed Test and Set包含1条指令，能提升自动矢量编译器的执行效率和3D内容创建、图形及视频处理等多媒体及游戏性能。
Pecked Compare for Equal和PackedDWORD to Unsigned WORD分别包含2条和l条指令，除了能提升自动矢量编译器的执行效率外，还可以改进处理器在多媒体及游戏应用中的表现。
从上面的文字中不难发现，在SSE4首先提供的47条指令中，对包含平面图形处理，视频编码，音频编码，2D／3D任务创建在内的多媒体任务和游戏应用进行了大力度加强。这只是个开始，在明年新一代处理器架构Nehalem问世的时候，还会增加另外7条新的SSE4指令，届时英特尔平台的多媒体及游戏性能将会得到进一步增强。关于SSE4指令集在实际应用中是否能体现出自身价值，我们将在后面的文章中进行详细阐述。
快速Radix－16除法器
更新的除法器架构是Penryn带来的又一项显著技术革新。简单的说，Radlx-16除法器就是两个Radlx-4除法器的级联组合，因此，与过去每除法周期只能执行2位商的Radix-4相比，RadiX-16可以完成4位商的除法运算，执行效率提升了一倍。
快速Radix-16除法器可以同时应用于整数和浮点运算，且对平方根运算进行了专门优化。更迅速的完成整数和浮点运算意味着运算延时的减少(最少6个除法周期)．并带来相应的性能提升。当然。针对不同类型的除法运算，Radix-16所带来的性能提升也不尽相同，平均来看，其除法器执行效率相对于第一代酷睿2处理器的性能提升在一倍以上。
Super shuffle引擎
在酷睿微架构的高级数字多媒体增强技术的基础上，英特尔推出了新一代Super Shuffle引擎。我们知道，当SSE单元的平行矢量运算引擎执行运算任务时，其执行效率直接与应用程序的编写方式挂钩——这也是为什么在未进行SSE4优化的软件上体现不出SSE4带来性能改善的原因。虽然Super Shuffle引攀并没有办法改变应用程序本身的结构，但它却可以自动协助优化SsE单元调用数据的机制，保持SSE单元的高运作效率，从而提升处理器性能——这种帮助对于具有相应SSE支持的软件具有更为显著和重要的作用。
Super Shuffk引擎的主要改善体现在下面几个方面：数据分拆／数据打包、数据源链接校正、宽位偏移、数据插入／数据提取、以及对水平运算功能所进行的一些调整。与上一代Shuffle引擎相比，Super Shuffle引擎可以在一个shuffle周期内执行完整的128位shufile操作，效率提升一倍左右。Super Shuffle引擎的受益者并非只是SSE4，对于SSE2、SSE3和SSSE3等需要大量shuftle操作的应用程序而言，SuperShuffle的优势同样也是存在的。
更多技术更新
除了上文介绍的三项主要技术更新外，新一代增强型酷睿微架构还有一些细节上的技术改良值得我们注意，其中包括：
二级高速缓存的存储转发技术(storeForwa rding)可以将8-byte的非对齐store操作结果直接转发至另一个10ad操作，从而缩短load操作延迟。
24路组联(24-way Set Associativity)将上一代16路组联提升至24路，充分利用增加50％的二级高速缓存。
针对服务器领域的Os同步原语性能和虚拟化性能提升
针对移动计算领域的更加智能和高效的电源管理机制和节能特性
由于只是对现有酷睿微架构进行了部分技术更新，因此我们并不期望能在这颗QX9650四核处理器上看到颠覆性的全面性能提升。对于一年后下一代处理器架构将要带来的性能质变而言，45纳米制造工艺的首次应用和增强型酷睿微架构的实施，是必然的量变积累过程，因此我们完全没有必要对它的实际性能表现要求过于苛刻。我们所要做的，仅仅是分享这些技术进步历程上的点点滴滴，以及耐心的等待。
试金!Yorkfield全面性能测试
正如我们之前为大家介绍过的，Penryn事实上是采用45纳米制造工艺的新一代英特尔移动处理器的核心代号，业界习惯用“Penryn家族”来概称目前整个45纳米处理器产品线。45纳米桌面双核处理器的核心代号为Weirdale，四核心产品的核心代号则为Yorkfield——_我们接收到的Core 2 Extreme QX9650是问世的第一款45纳米处理器，英特尔随后还会推出主频更高的QX9770。面向主流用户的双核处理器产品要等到明年年初才会正式发稚，因此尽管我们已经拿到Wolfdale的测试样品，但依然要为它保守性能秘密。
我们选择了基于Intel X38芯片组的ASUS Maximus Formula主板为Core 2Extreme QX9650搭建系统平台。由于Maximus Formula只提供了DDR2内存插槽，因此我们为之搭配了双通道2GBKingmax DDR2-800内存。显卡方面我们选择了单卡GeForce 8800GTX，而不是X38最高支持的双16X 2900XT，原因很简单：对于针对CPU进行的多项基准测试中，两块2900XT组建的双16X CrossFire 图形系统除了带来更大的功耗之外，并'没有太多实际意义。
为了更直观的了解QX9650在各种应用环境中的性能提升．我们选择上一代的Core 2 ExtremeN舰产品QX6850进行了相同的测试，以便对测试结果进行对比。QX6850基于酷睿微架构，主频和前端总线规格与QX9650完全相同，二者的差异仅存在于Q X9650更大的二级高速缓存(12MB，大于QX6850的8MB)和增强型酷睿微架构的一系列技术革新。所有测试都在Windows Vista Enterprise操作系统下完成，所采用的硬件驱动均为最新版本。我们还对主板B10S进行了刷新，以便能更好的支持最新45纳米处理器，并提升系统的整体稳定性。
基本性能测试：微弱优势聊胜于无
基本性能测试环节包括了常见的SYSMark和Futuremark的诸多测试工具，如果你经常阅读PC及核心组件的评测文章，一定不会对这些Benchmark软件感到陌生。这几个测试软件由业界权威评测软件开发机构研发．其测试结果具有较高的指导意义。我们选择的测试工具包括最新版的SYSMark2007 Preview和PCMarkVantage，以及至今依然被各大评测机构广泛沿用的PCMark05及3DMark06。其中3DMark06的CPU子项主要用于考查CPU独立完成3D场景渲染任务的能力，而另外几个测试工具除了考查系统的综合性能之外，还可以用于衡量系统的多任务处理能力；SYSMark和PCMark的多个测试单元都组织了负载较高的多任务场景，用于模拟用户的日常应用模式，因此其得分对于评估系统的多任务处理性能也具有一定的参考价值。
很显然，制造工艺的提升和处理器架构E有限的几项改良并没有为系统整体性能带来大的变化，两个测试平台的SYSMark2007 Prevlew和PCMark Vantage大部分子项成绩都非常接近。不过，相信你也注意到了一个细节，那就是SYSMark2007 Preview的VideoCreatian环节，QX9650相对于QX6850的得分增幅达到了14.4％。从该环节的测试项目安排来看，显然是增强型酷睿微架构在多媒体任务执行效率方面的改进起了作用。
多媒体应用测试：软件决定一切
多媒体应用测试环节主要针对系统的视频编码和3D渲染能力进行考察。我们选择了广大用户熟知的几款多媒体软件作为测试工具，并按照用户日常应用的操作习惯编写了测试脚本，在保证测试科学性的同时，尽可能使测试成绩更具有实际意义。需要说明的是，在多媒体应用铡试环节，除Cinebench 10的测试得分为相对得分，数值越大越好之外，其它各项测试的得分均为任务实际耗时，单位为秒．数值越低越好。
坦白的说，QX9650在多媒体应用测试环节的表现令我们有些许失望。SuperShuffle引擎对于SSE3和SSE2的优化并没有想象中的好，在并未官方提供SSE4支持的H.264 Eneoder和3DMax 8测试中，QX9650相对于QX6850的提升不到5％。不过，对于那些真正支持SSE4的应用程序而言，QX9650的优势还是比较明显的。最新版本的TMPGEnc Xpress4.4.0和DivX 6.7 Pro都加人了对SSE4指令集的优化，软件设置窗口中也明确提供了针对SSE4的复选框。在这两项测试中，QX9650的性能提升分别达到了12％和46％，也算是为增强型酷睿微架构正名。
需要提醒用户的是，即便是在软件提供SSE4支持的情况下，不同的视频源和视频编码设置也会对最终结果造成很大影响，换而言之，增强型酷睿微架构在多媒体处理效率方面的改善并不是在任何环境下都能屡试不爽的。因此，要想看到增强型酷睿微架构全面而显著的多媒体执行效率提升，软件供应商更新补丁和程序版本的步伐还得加紧。
游戏应用测试：帧率并不是唯一追求
为了验证增强型酷睿微架构带来的游戏性能改善，我们选用目前流行的几款大型3D游戏对搭载QX9650的系统平台进行了游戏性能测试。不过，与针对3D显示卡所进行的游戏测试略有区别，我们在游戏的视频设置中选择了相对较低的分辨率，从而尽可能减少显卡对测试结果的影响，而将包括材质细节、水体碰撞、HDR等在内的各项特效设置调为最高，同时选择4倍全屏抗锯齿和4倍各异向性过滤，关闭垂直同步。此外，部分游戏提供了CPU多核优化选项，在这种情况下均选择开启该选项；对于没有提供该类选项的游戏则不进行其他设置。
我们选择了几款第一人称射击游戏并制作了测试脚本，其中包括大家熟悉的《英雄连》、《反恐精英：起源》、《Quake4》等游戏，以及最新的《孤岛危机》(Crysis)预览版和DX10版《失落星球》。各项测试结果均为游戏的平均帧率，单位为FPS，数值越大越好。
由于分辨率设置较低，因此各项游戏测试的帧率普遍较高。不过，号称“硬件杀手”的Crysis即便是枉800×600分辨率下(特效设置均为Very High)也无法突破30fps大关(但这绝对是一款值得你花钱升级PC配置的高端游戏)。可以看到，搭载了QX9650的系统平台相对QX6850平台而言游戏帧率全面上浮，最大升幅超过了20％，在涉及大量AI运算的《失落星球》和拥有超复杂物理运算的《孤岛危机》测试中，QX9650的提升分别为14.3％和7.3％。
值得一提的是，并没有一款游戏能使四核处理器达到100％CPU占用，在普通用户看来，这也许并没有达到“测试CPU”的目的。但这恰恰是我们希望向用户传达的信息：用单一的应用将CPU“填满”是对CPU性能认识的误区，当硬件发展的速度远远超越了软件发展步伐的时候，我们首先需要考虑的是如何在单位时间内“做更多的事”，其次才是如何“更快的做一件事”。前者是多任务应用环境的构建，后者则是软件开发商针对多核发展趋势所进行的软件优化。因此，对于选择Intel Core 2Extreme QX9650四核处理器的用户而言，你们所获得的不仅是更高的游戏帧率，而是系统在应付繁重的多任务处理环境时，依然可以保持较高游戏帧率的能力。
功耗测试：节能省电新高度
45纳米制造工艺和创新材料的应用，对于提高处理器能效比起到了至关重要的作用。在前面的文章中，我们已经向大家大致介绍了45纳米高K硅制程技术为新一代英特尔双核／四核处理器所带来的能耗改观：晶体管开关速度提升20％以上、 但开关功耗降低近30％，源极漏极漏电率降低5倍以上，栅介质漏电率降低10倍以上等等。对于漏电率和晶体管切换功耗的有效控制，使得英特尔45纳米处理器可以在进一步提升核心频率、提升处理器性能的前提下，同时保证良好的功耗和发热水平。在系统能效比被越发重视的今天，“Penryn”家族的到来无疑是大快人心的。
鉴于此，我们利用《个人电脑》实验室的功率测试设备分别对搭载了QX9650和QX6850的两个系统平台进行了功耗测试。测试包括CPU分别在空载／满载环境下的瞬时功耗，系统在空载／睡眠状态下的瞬时总功耗，以及专为考察系统能效比的EEP测试：我们选择了多款用户频繁接触的应用程序，按照用户的日常使用习惯分别构建不同时间段的多任务应用环境，通过对不同种类多任务环境下的系统功耗分别进行测量，进而计算出系统一年的总耗电量。这项测试对于网吧和企业等成本控制要求严格的用户而言，具有相当的参考价值。各项瞬时功耗值的单位为瓦特，而EEP功耗值的单位为千瓦时，数值越小越好。
由于测试中所采用的主板和显卡规格较高，因此系统的整体功耗并不低。我们在测试中关闭了处理器的SpeedStep选项，这多少对测试结果产生了一些影响——开启SpeedStep后系统将获得更好的节能效果，这是毫无疑问的。即便如此，基于45纳米制造工艺和增强型醋睿微架构的QX9650在能耗控制方面的优势依然展现的淋漓尽致：CPU满载状态的瞬时功耗与QX6850相比降低了33.7％，空载状态的瞬时功耗更是下降了近60％。CPU功耗的下降自然也会对系统的总功耗产生重要影响，可以看到，系统睡眠时的功耗水平降低了37.3％，而EEP功耗值则降低了13.7％。可以预见的是，当面向主流市场的Wolfdale双核处理器正式问世后，搭配主流规格主板／显卡的英特尔桌面计算平台将再次在系统功耗控制方面与竞争对手拉开距离。
后 记
基于45纳米制造工艺、采用创新高K栅介质和金属栅电极材料的新一代英特尔酷睿2处理器的问世，是2007年半导体行业最亮丽的一道风景，是自20世纪60年代末多晶硅栅极MOS晶体管推出以来，晶体管技术领域最重大的变革，同时也让摩尔定律在未来的十年内继续有效。作为最新制造工艺和最新处理器技术的代表，Core 2 ExtremeQX9650凭借在多媒体执行效率和功耗控制等方面的出色表现，让我们对来年英特尔45纳米处理器全面上市充满了期望。同时，65纳米制造工艺向45纳米制造工艺的顺利过渡，也标志着英特尔又一次“Tick”战略的成功，使这位芯片巨人再次站在了竞争对手的前面。
我不禁开始憧憬那个美妙的2008年了：新一代英特尔酷睿2平台与AMD羿龙处理器及Spider平台即将掀起又一轮性价比之战，新一代处理器是否会再次遭遇价格大跳水；英特尔下一代微体系架构Nehalem又将为我们带来怎样的惊喜呢?