Core i7的改進

　　原生四核+全新緩存設計

　　我們知道，Core 2 Quad系列四核處理器其實是把兩個Core 2 Duo處理器封裝在一起，并非原生的四核設計，通過狹窄的前端總線FSB來通信，這樣的缺點是數據延遲問題比較嚴重，性能并不盡如人意。Core i7則采用了原生四核設計，采用先進的QPI（QuickPath Interconnect，下面將進行介紹）總線進行通訊，傳輸速度是FSB的5倍。

　　緩存方面也采用了三級內含式Cache設計，L1的設計和Core微架構一樣；L2采用超低延遲的設計，每個內核256KB（256x4 KB）；L3采用共享式設計，被片上所有內核共享，容量為8MB。

　　采用全新QPI總線

　　Core i7的Nehalem架構最大的改進在前端總線（FSB）上，傳統的并行傳輸方式被徹底廢棄，轉而采用基于PCI Express串行點對點傳輸技術的通用系統接口（CSI），被Intel稱為QuickPath。QuickPath的傳輸速率為6.4Gbps，這樣一條32bit的QuickPath帶寬就能達到25.6GB/sec。QuickPath的傳輸速率是FSB 1333MHz的5倍，前者雖然數據位寬較窄，但傳輸帶寬仍然是后者的2.5倍。由于分別用于雙處理器和單處理平臺，Gainestown有兩條QuickPath，而Bloomfield僅有一條。不難看出，在AMD推出HyperTransport高速串行總線，并逐漸在高性能運算領域建立優勢之后，Intel也迎頭趕上。若干年前，關于串行傳輸將一統天下的預言已經變成了現實，我們所要等待的是串行內存何時重返市場。

　　集成內存控制器

　　內存控制器相信大家不會感到陌生，競爭對手AMD早在K8時代CPU已經集成了內存控制器，能大幅提升內存性能，而Intel方面則表示由于時機還不合適，因此沒有在Core2中使用，現在最新的Core i7終于擁有集成內存控制器IMC（Integrated Memory Controller），可以支持三通道的DDR3內存，運行在DDR3-1333，內存位寬從128位提升到192位，這樣總共的峰值帶寬就可以達到32GB/s，達到了Core 2的2-4倍。處理器采用了集成內存控制器后，它就能直接與物理存儲器陣列相連接，從而極大程度上減少了內存延遲的現象。

　　同步多線程技術

　　原生四核Core i7有八個邏輯內核

　　超線程技術（Hyper-Threading），最早出現在130nm的Pentium 4上，超線程技術就是利用特殊的硬件指令，把兩個邏輯內核模擬成兩個物理芯片，讓單個處理器都能使用線程級并行計算，進而兼容多線程操作系統和軟件，減少了CPU的閑置時間，提高的CPU的運行效率。超線程技術使得Pentium 4單核CPU也擁有較出色的多任務性能，現在通過改進后的超線程技術再次回歸到Core i7處理器上，新命名為同步多線程技術（Simultaneous Multi-Threading，SMT）。

　　同步多線程（Simultaneous Multi-Threading，SMT）是2-way的，每核心可以同時執行2個線程。對于執行引擎來說，在多線程任務的情況下，就可以掩蓋單個線程的延遲。SMT功能的好處是只需要消耗很小的核心面積代價，就可以在多任務的情況下提供顯著的性能提升，比起完全再添加一個物理核心來說要劃算得多。比起Pentium 4的超線程技術（Hyper-Threading），Core i7的優勢是有更大的緩存和更大的內存帶寬，這樣就更能夠有效的發揮多線程的作用。按照INTEL的說法，Nehalem的SMT可以在增加很少能耗的情況下，讓性能提升20-30%。

　　為什么Core 2沒有使用SMT？很顯然，它是可以做到的。SMT是在節省電力的基礎上增加了性能，而且軟件支持的基礎建設也早就有了。有2個可能的原因：一是Core 2可能沒有足夠的內存帶寬和CPU內部帶寬來利用SMT獲得優勢。通常，SMT能夠提升內存級并行（memory level parallelism，MLP），但是對于內存帶寬已經成為瓶頸的系統則是個麻煩。而更有可能的原因則是SMT的設計、生效等是很麻煩的，而當初設計SMT是由INTEL的Hillsboro小組主持，而并非是Haifa小組（Core 2是由這個小組負責的）。這樣Core 2不使用SMT就避免了冒險。

　　自動超頻，核心加速

　　Turbo Mode，顧名思義，就是加速模式，它是基于Nehalem架構的電源管理技術，通過分析當前CPU的負載情況，智能地完全關閉一些用不上的核心，把能源留給正在使用的核心，并使它們運行在更高的頻率，進一步提升性能；相反，需要多個核心時，動態開啟相應的核心，智能調整頻率。這樣，在不影響CPU的TDP情況下，能把核心工作頻率調得更高。

　　舉個簡單的例子，如果游戲只用到一個核心，Turbo Mode就會把其他三個核心自動關閉，把正在運行游戲的那個核心的頻率提高，也就是自動超頻，在不浪費能源的情況下獲得更好的性能。Core 2時代，即使是運行只支持單核的程序，其他核心仍會全速運行，得不到性能提升的同時，也造成了能源的浪費。

　　Turbo Boost默認是開啟的，通過自動調高CPU的倍頻提高性能。在Intel原廠X58主板上，低負載時默認調高1-2個倍頻。例如Core i7 920默認頻率為2.66G，在Turbo Boost默認是開啟的情況下，運行Super PI是以單核2.8G來跑，這樣單線程性能也就得到提升。

　　超頻愛好者也許會想到，Turbo Mode自動提升的那個頻率可以手動調整嗎？如果可以，不就能利用它進行超頻嗎？答案是可以的，只要是Exterme Edition CPU，就可以手動調整，好好利用，新的超頻方式從此誕生。

　　文本處理再提速！完整SSE4指令支持

　　完整的SSE 4（Streaming SIMD Extensions 4，流式單指令多數據流擴張）指令集共包含54條指令，其中的47條指令已在45nm的Core 2上實現，稱為SSE 4.1。SSE 4.1指令的引入，進一步增強了CPU在視頻編碼/解碼、圖形處理以及游戲等多媒體應用上的性能。其余的7條指令在Core i7中也得以實現了，稱為SSE 4.2。SSE 4.2是對SSE 4.1的補充，主要針對的是對XML文本的字符串操作、存儲校驗CRC32的處理等。