Sandy Bridge 微架構

Sandy Bridge，或簡稱 SNB（英特爾官方簡稱）或沙橋（中國大陸的網友或玩家一般使用的簡稱），是 Intel 研發的中央處理器微架構之代號，2005 年開始研發，是為 Intel Nehalem 微架構的繼任者。2009 年 Intel 公開展示使用 Sandy Bridge 微架構的處理器樣品，2011 年 1 月正式發布，仍然使用 Intel Core 系列處理器作為首發產品。Sandy Bridge 微架構的處理器均使用 32 奈米平面雙柵極電晶體的製程。依照 Intel 的『Tick-Tock』策略，繼任的 Intel Ivy Bridge 微架構是 Intel Sandy Bridge 微架構的製程改進版。Intel Ivy Bridge 使用 22 奈米 3D 三柵極電晶體製程。2011 年第四季度 Intel 展示使用 Ivy Bridge 微架構的處理器樣品，並宣佈於 2012 年中期陸續發布基於 Ivy Bridge 微架構的處理器。

技術特點

Intel Sandy Bridge 微架構的研發主要由 Intel 的以色列分公司的研發中心負責，原先 Sandy Bridge 代號為『Gesher』（希伯來語中意為『橋梁』）。後來為避免讓人聯想到以色列已解散政黨『Gesher political party』，遂改為現在的代號名稱。研發計劃組由 Intel 副總裁羅恩・弗裡德曼領導並管理。2009 年 9 月在 Intel 開發者論壇上，Intel 展示了使用 Sandy Bridge 微架構的工程樣品處理器，展示的工程樣品處理器為 A1 步進，並運作於 2.0GHz 的時脈頻率上。

1.1 快取

與 Intel Nehalem 微架構的相近，L1 快取仍為每核心 64KB（32KB 資料快取 + 32KB 指令快取），L2 快取每核心獨佔 256KB，內建共用式 L3 快取，最高可達 20MB。

1.2 多執行緒 / 超執行緒

部分型號的處理器（如 Core i3、Core i7 等）會繼續沿襲超執行緒技術，最高可達 8 核心，16 執行緒。

1.3 融合顯示核心

在 Intel Nehalem 的製程改進版 Intel Westmere 上分立的顯示晶片和 CPU 晶片的設計，在 Intel Sandy Bridge 上以 GPU 和 CPU 完整融合進一塊晶片上的設計所取代，而且在 Intel Sandy Bridge 上顯示核心將與 CPU 共用 L3 快取，顯示核心官方中文品牌名稱為『核芯顯示卡』（僅中國大陸）。流動平臺的處理器均採用這種設計，而這種設計在桌面平臺僅見於 LGA1155 平臺。

1.4 硬體視訊加速

Intel 在 Sandy Bridge 上新增了 Intel Quick Sync Video（快速視訊同步）技術，支援硬體加速視訊編碼 / 解碼。

1.5 北橋

延續 Intel Nehalem 的設計，記憶體控制器和 PCI Express 控制器整合於 CPU 核心中，而且在 Sandy Bridge 上，記憶體控制器的效能進一步提升，每個記憶體通道每時鐘週期支援兩次存取操作。

1.6 匯流排

仍然使用 QPI/DMI 匯流排，但處理器內部則改為環形匯流排（Ring Bus）的形式，單向傳輸位寬為 256 位元。處理器上各核心、GPU、快取、記憶體控制器、PCI Express 控制器以及各種在處理器上的輸出輸入控制器等均以環形匯流排連線。

1.7 核心

對分支預測器的設計進一步最佳化，擴大微碼解碼器快取。電源和效能管理方面 Turbo Boost（渦輪加速 / 睿頻）則升級為 2.0 版本。

1.8 指令集

提升處理器運算超越函式的效能，最佳化 AES 加密效能（AES 指令集）和 SHA-1 切細效能；新增 256 位元指令集 AVX 指令集，增強向量運算能力和浮點運算能力。

1.9 晶片組、處理器插座

Intel 為 Sandy Bridge 微架構的處理器推出了 6 系列消費級晶片組和 C200 系列企業級晶片組。處理器插座也順勢更變：桌上型平臺、伺服器平臺、工作站平臺的為 LGA 1155、LGA 2011、LGA 1356（僅伺服器、工作站平臺）；行動平臺的為 BGA 1023/Socket G2、BGA 1224 以及 rPGA988B。

CPUID 和步進

幾乎所有的 Sandy Bridge 微架構的單核、雙核甚至是四核的處理器都使用了同樣為 0206A7h 的 CPUID。這些資訊使得不能由 CPUID 直接識別處理器型號，但仍可以透過 PCI 配置空間來識別。後來極致效能 / 伺服器平臺的 Sandy Bridge-E，最高可達八核心十六執行緒，無整合顯示核心的處理器則使用 0206D6h 和 0206D7h 的 CPUID。詳細的資訊如列表所示：

效能

平均效能表現繼續提升，根據 IXBT Labs 和 Semi Accurate 等眾多媒體的基準測試，每時鐘週期的效能比上代的 Nehalem 微架構高出平均 11.3%，包括 Nehalem 微架構家族之中代號的 Bloomfield、Clarkdale 和 Lynnfield 等一眾處理器。但相比 Intel Nehalem 與 Intel Core 巨大的效能落差，Intel Sandy Bridge 與 Intel Nehalem 的效能落差相對小得多。由於 AMD 的 Bulldozer 微架構遲遲未能推出，加之原來的 K10.5 架構日漸老舊以及 Bulldozer 微架構推出後其效能表現不佳，使 Intel Sandy Bridge 的高階型號的處理器在 x86 處理器領域幾近毫無對手，開始了 Intel 獨霸的黃金十年（但是相對於整個處理器領域，目前仍落後於不少大型精簡指令集體系的處理器，如 IBM POWER 7）。
整合的顯示核心升格為 Intel HD Graphics 2000/3000，執行單元為 6 個和 12 個，但其效能表現相比 Intel Westmere 的 Intel HD Graphics 1000 相比幾近翻倍，但仍不及 AMD Fusion 整合的 Radeon HD 6550D/6530D 等整合顯示核心。

處理器列表

晶片組缺陷

2011 年 1 月 31 日，Intel 突然發布關於 6 系列晶片組的召回通知，原因是 PCH 晶片組上 SATA 控制器的瑕疵。

這個 SATA 控制器的問題，在於其 SATA 3Gbps 連線埠會隨時發生故障而使主機板失去與硬碟機等裝置的連線，儘管不會造成資料丟失等嚴重後果，而且 SATA 6Gbps 連線埠並沒有這個問題。Intel 認為這個瑕疵僅會使 5% 的使用者在使用 3 年後才會出現問題，但儘管如此，重度輸出輸入負載會使這個問題更早暴露出來。

出現該問題的 6 系列晶片組批次屬於正式發售的 B2 步進版本，原來的工程樣品並沒有發現該問題的存在。Intel 事後也迅速停止了 B2 步進版本的 6 系列晶片組的生產，改為生產經過電路修正後的 B3 步進的 6 系列晶片組。對主機板廠商和 OEM 主機廠商，對於已出貨的 B2 步進批次，Intel 給予採購廠商有償退換 B3 步進批次的產品，召回和退換行動由 2011 年 2 月 14 日開始，截止至 2011 年 4 月，在 Intel 確認已回收完所有 B2 步進批次的 6 系列晶片組以後。在銷售終端方面，主機板廠商（例如華碩、技嘉等廠商）以及 OEM 品牌主機廠商（如 DELL、HP 等）則停止銷售並回收在架的產品，由於 Intel 的召回行動並沒有針對消費者，所以這些廠商有的自身出資為使用者更換問題主機板，有的則對問題主機板使用者提供技術支援（但可以選擇自行與廠商聯絡更換）等。

由於晶片組的瑕疵，使得日後 Sandy Bridge 微架構處理器的銷售受到了一定影響，畢竟要使用 Sandy Bridge 微架構處理器必須使用 6 系列 / 7 系列（2011 年第四季度推出）的晶片組，對於 Nehalem 微架構的 5 系列晶片組 Intel 則不予支援。儘管如此，新架構處理器的發布照常進行，並沒有受到影響。問題被公佈以後的兩個星期，一些問題晶片組仍有少量出貨，但主機板廠商卻要接受 Intel 的一系列條款，保證沒有使用者遇到晶片組出現問題的情況出現。

限制

6.1 超頻

Intel 從 Sandy Bridge 微架構開始，處理器與 PCH 晶片組、晶片組與各系統匯流排之間統一使用 DMI 匯流排連線，而且還把系統匯流排（包括 USB、SATA、PCI、PCI-E、CPU 核心外頻、記憶體控制器等）的時脈頻率統一由 PCH 晶片組內建的時脈頻率發生器（DMICLK）產生，基準為 100MHz，不再外加時脈頻率發生器 CK505 External。在處理器的倍頻被鎖定的情況下，提升時脈頻率只能透過提升基準時脈頻率，在 Sandy Bridge 微架構上，由於一改變基準時脈頻率（DMI 匯流排時脈頻率）就會連帶改變所有系統匯流排的時脈頻率，而部分系統匯流排（如 SATA、PCI-E）並不能承受更高的時脈頻率，致使基準時脈頻率的提升空間被大大限制（僅能提升 5% 至 7%），儘管 DDR3 系統記憶體的時脈頻率倍率沒有限制。為照顧超頻使用者，Intel 也順勢推出了不鎖倍頻的 K/X 系列處理器，允許使用者可以調整出超過 Turbo Boost 最大倍頻的倍頻值，但最高倍頻仍限制在 57x。而在 Sandy Bridge-E 平臺，限制相對放寬，Intel 在 BIOS/EFI 中提供了幾個基準頻率的值以供使用者選擇。

在 2010 年的 IDF 上，Intel 曾展示了一塊未知型號的基於 Sandy Bridge 微架構的處理器，在風冷情況下穩定運作在 4.9GHz 上。

6.2 晶片組

在 6 系列晶片組中，全線均採用 LGA1155 之處理器插座。H6X 系列型號的 H61 晶片組不支援 RAID，H67 和 H61 不支援超頻（即使是不鎖倍頻的 K 系列處理器），但支援核芯顯示卡顯示輸出；而 P6X 系列不支援核芯顯示卡的顯示輸出；只有 Z68 支援超頻。

2012 年中期推出的 7 系列全系列晶片組，除了供 Intel Ivy Bridge 使用以外，還可與 Intel Sandy Bridge 相容，其中的 Z7X 型號的晶片組支援超頻。而 2011 年後期發布的供 Sandy Bridge-E 處理器使用的 X79 晶片組，採用 LGA2011 插座，無顯示輸出支援。

繼任微架構

Intel 依照 Tick-Tock 策略，於 2012 年發布 Sandy Bridge 微架構的製程改進版 Ivy Bridge；而 2013 年 Intel 將會發布全新的 Haswell 微架構，取代現行的 Sandy Bridge 以及 Ivy Bridge。