◆模组化设计再建新功，CPU中塞进GPU模组化设计的Nehalem微架构，可灵活组合英特尔在去年发布的Nehalem微架构非常成功，关键在于它采用可扩展的技术，每个处理器单元均采用了Building Block模组化设计，组件包括有：核心数量、SMT功能、L3缓存容量、QPI连接数量、IMC数量、内存类型、内存通道数量、整合GPU、能耗和时钟频率等，这些组件均可自由组合，以满足多种性能需求，比如可以组合成双核心、四核心甚至八核心的处理器。

正因为这样的模组化设计，英特尔可以灵活的制造出各种差异化的核心，比如在CPU中加入三通道DDR3内存控制器就是Bloomfield核心（研发代号，Core i7-900系列），加入双通道DDR3控制器和PCI-E 2.0控制器就变成了Lynnfield 核心（Core i7-800/i5-700系列）。

1月8日，英特尔推出2010全新Core（酷睿）处理器家族到了2010年，英特尔将GPU图形单元和CPU核心组合在一起，再加上双通道DDR3控制器和PCI-E 2.0控制器，搭配出了全新的Clarkdale核心（Corei5-600/i3-500系列），也就是本文的主角。

严格上说，Clarkdale核心是基于Westmere微架构的，不过Westmere只能算是Nehalem的轻微改良版。

Clarkdale是CPU史上首款整合有GPU的处理器，同时也是首款采用32nm 制程技术的CPU，具有开创性的历史意义。

在2010年1月8日，英特尔正式发布了Clarkdale核心的处理器，这样它与之前上市的Bloomfield核心和Lynnfied核心处理器组成了全新的Core（酷睿）处理器家族，即Core i7/i5/i3系列处理器，形成一个完整的高中低产品线。

Core i7以英特尔桌面旗舰处理器的身份统领高端消费市场，Core i5则是中端桌面处理器的领军人物，Core i3定位于Core家族入门处理器。

在Core品牌之后，还有经典的Pentium品牌主导普通应用，Celeron系列提供入门级的解决方案，Atom处理器则是为上网本和手持设备量身定造。

◆Clarkdale：首款32nm制程CPU英特尔的“Tick-Tock”战略众所周知，“制程技术-微架构”交替更新，比如说在2008年将CPU制程技术升级到了45nm，在2009年将微架构升级到了Nehalem，在2010年伊始，英特尔就非常精准地将制程提升到了32nm，Clarkdale 乘此东风，成为首款采用32nm制程技术的处理器。

Intel 首次在45nm制程中使用了High-K+Metal Gate技术，漏电情况大幅降低在45nm制程中，英特尔首次使用了High-K栅极介质和Metal Gate金属栅极，也就是“HK+MG”技术，使得晶体管漏电率大幅降低，具有非常出色的表现。

英特尔在32nm制程中，将“HK+MG”技术发展到第二代，同时改用第四代Strained Silicon( 应变矽) 技术，用SiGe、Dual-Stress Strained Silicon( 双应力应变矽) 以及先进的应变记忆技术，能够有效提高晶体管的开关速度和电源效率，这样可以让处理器频率和功耗获益匪浅。

32nm中的High-K等价氧化物厚度从45nm的1.0nm下降到0.9nm，Gate length（栅级长度）达到30nm，Gate Pitch（栅极间距）从160nm下降到只有112.5nm，也是有史以来最紧密的栅极间距。

从性能上来看，与45nm制程相比，NMOS晶体管的漏电量减少5倍多，PMOS晶体管的漏电量则减少10倍以上，驱动电流也达到史上最高，晶体管整体性能提升22%，同比封装尺寸是45nm工艺产品的70%。

Clarkdale的诞生，正式宣告了处理器制程工艺又向前迈进一大步。

而且制程技术的提升，是微架构进步的基石，明年，基于32nm制程技术的Sandy Bridge 新架构尤其令人期待。

◆Clarkdale：首款整合GPU的CPUAMD在收购ATI后，首先提出了CPU与GPU融合的概念，然而一直停留在“纸上谈兵”的阶段。

英特尔后发却先至，发布了首款整合GPU图形单元的处理器Clarkdale。

一颗CPU里其实有两颗“芯”但是现阶段的Clarkdale处理器，只是简单的将GPU和CPU封装在一起，并没有真正达到“融合”，一颗CPU里其实有两颗“芯”。

这样双“芯”独立并存的方式可能是未来很长一段时间内的主流。

我们需要特别注意的是，Clarkdale中的CPU核心是采用的32nm制程技术，而GPU核心还是采用的45nm制程。

两个核心采用MCP（Multi-Chip Package）的方式封装在一起。

英特尔解释说，32nm制程Westmere处理器微架构比预期提早成熟，因此直接更新CPU核心至32nm的Westmere，图形核心还是停留在45nm制程，这样可以让Clarkdale尽早上市。

另外，CPU核心与GPU图形核心是分开研发，如果全新GPU图形核心完成研发，英特尔可以将之取代旧有GPU芯片，并配合现有的x86处理器一同封装，立即应市。

如此一来产品升级更具弹性，更能发挥Building Block模块化设计的优势。

Clarkdale内核结构图从上面这张结构图可以很清楚看到Clarkdale的内部构造，它主要由CPU Die和GPU Die两个核组成。

CPU核内包含有两个处理器内核，每个内核独享256KB 的L2Cache，共享4MB的L3 Cache。

原来和CPU内核一起封装的内存控制器和PCI-E 2.0控制器这次都移到了GPU核中，除此之外，GPU核中还有GPU内核以及DMI（Direct Media Interface）模块，整个GPU Die更像以前整合主板的北桥芯片。

CPU Die与GPU Die两个核之间通过高速的QPI总线进行通讯。

45nm制程的Lynnfield（Core i7-800/i5-700系列）处理器核心大小为296mm2，晶体管数为7.74亿个，而32nm制程的Clarkdale处理器中CPU Die大小为81mm2（不含GPU Die），晶体管数为3.82亿个，除了制程上的影响外，CPU Die不再包含内存控制器和PCI-E控制器，再加上核心和L3 Cache只有Lynnfield 的一半，使得CPU Die的大小和晶体管数急剧减少。

对于GPU Die来说，其大小为114mm2，晶体管数为1.77亿个。

◆Westmere：Nehalem微架构的改良版Clarkdale核心处理器采用的是Westmere微架构，Westmere实际上是脱胎于大名鼎鼎的Nehalem微架构，并作了少少的增强设计，可以看作是Nehalem 的改良版。

Westmere微架构最主要的改进在于增加了AES指令集Westmere继承了Nehalem微架构的优秀设计，虽然Nehalem仍是基于上一代Core微架构改进而来的，但它的改进是全方位的。

我们可以把这些重要特性分为计算内核（Core）和非计算内核（Uncore）的上的特性。

Nehalem在非计算内核（Uncore）方面的改进：．三级包含式Cache设计——L3采用共享式设计，被片上所有内核共享．放弃FSB使用QPI总线——20位宽的QPI连接其带宽可达惊人的每秒25.6GB．整合内存控制器，支持多通道DDR3——内存读取的延迟大幅度减少，内存带宽大幅提升Nehalem计算内核（Core）方面的改进：．重拾超线程技术——第三代SMT超线程技术．内核加速模式Turbo Boost——根据需要开启、关闭以及加速单个或多个内核的运行．SSE4.2：新增7条扩展指令——加速字符串和文本处理我们在以前的Core i7/i5处理器解析中已对这些改进作了详细介绍，因此不再赘述，有兴趣的读者可以点击相关链接进行查阅。

对于Westmere这个新的微架构来说，它主要的改进在于增加了7条新的指令，其中包括六条AES-NI指令和一条Carryless Multiply（PCLMULQDQ）指令。

AES是Advanced Encryption Standard，高级加密标准的缩写，而AES-NI （New Instructions）也就是支持这项高级加密标准的x86指令集。

另外增加的Carryless Multiply（PCLMULQDQ）指令可以让处理器在一个周期内处理两组64Bit的Carry-less Multiplication，这是很多加密标准所必须要处理到的部分。

然而不是所有的Clarkdale处理器都支持这些新指令的，比如Core i3-500系列和Pentium G6950就不支持，目前只有Core i5-600系列是支持的。

◆AES-NI：加速AES算法应用程序密码学中的高级加密标准AES（Advanced Encryption Standard），又称Rijndael加密法，是美国政府采用的一种区块加密标准，目前已然成为对称密钥加密中最流行的演算法之一。

Westmere中增加的六条AES指令中包括了四条的加密解密指令（AESENC、AESENCLAST、AESDEC、AESDECLAST）和两条的密钥生成（AESIMC、AESKEYGENASSIST）指令，英特尔称硬件支持AES加速可以比软件快四倍以上。

AES-NI不但支持三种符合AES官方规范的密钥长度（ASE128、ASE192、ASE256）和所有符合AES官方规范的运算模式，还可以支持若干种并不在AES官方规范中的算法。

AES-NI的应用领域在Westmere微架构中增加新的AES指令集，旨在强化AES数学操作，因此有助于加速一些AES算法的应用程序。

就现在的应用来说，快速加密已成为许多计算任务的一部分，像全盘加密、文件存储加密、高清内容加密、互联网安全和网络电话等方面，加密解密的计算日趋繁重。

上面那些离我们的实际应用可能比较遥远，来看看非常熟悉的WinZip压缩软件。

WinZip具有强大的AES加密能力许多用户购买WinZip的主要原因是其具有功能强大且简单易用的AES加密能力，能够实现256位AES加密文件压缩。

如果搭配支持AES-NI的Clarkdale 处理器，就可以通过硬件支持加密作业的速度提高数倍，像7-Zip这个软件也具有AES加密功能，在后面的章节我们会就此进行针对测试。

在去年，富士通发布了首批采用256-Bit高级加密标准AES技术的500GB硬盘MJA2 CH系列，显然这样的硬盘与Westmere微架构处理器是天衣无缝的组合。

◆新一代图形核心的架构与3D特性在Clarkdale处理器中整合了GPU图形核心，英特尔并没有为这个GPU核心取一个正式的名字，统称为“Intel HD Graphics”。