至強

英特爾面向伺服器和工作站的處理器系列

Xeon(讀作/ˈzɒn/,中文翻譯為至強)是Intel的一個中央處理器品牌,主要供伺服器工作站使用,亦有超級計算機採用此處理器。由於部分型號價格低廉,核心數多,多核性能強,部分遊戲玩家也會使用。它與奔騰(Pentium)系列一樣,經過幾代處理器架構的變遷後,名字仍保留下來。最初Xeon的名字是將Xeon放到相對的Pentium名字之後(Pentium II Xeon、Pentium III Xeon),現在的則直接叫作Xeon。Xeon採用x86架構或x86-64架構。

Xeon
2020年Xeon的Logo
產品化1998年6月至今
生產商
  • Intel
微架構Ice Lake, Cooper Lake, Comet Lake, Cascade Lake, Coffee Lake, Kaby Lake, Skylake, Broadwell, Haswell, Ivy Bridge, Sandy Bridge, Westmere, Nehalem, Core, NetBurst, P6
指令集架構IA-32, x86-64
核心數量up to 64
CPU主頻範圍1.20 GHz 至 4.80 GHz
前端總線速率600 MHz 至 8.0 GT/s
CPU插座

[1]

Xeon系列

以前的Xeon分為E3、E5、E7三個系列,現在的Xeon分為Xeon E、Xeon W、Xeon D、Xeon Scalable幾個系列。另有加速卡Xeon Phi。只有部份Xeon E3、Xeon E和Xeon W處理器內置GPU

Xeon E3/E5/E7

早期Xeon的命名由定位、具體型號和代數三部分組成。

  • 開頭的E3、E5或E7代表等級定位。
  • 後四位數字中,第一個數字代表單個主機板可同時安裝的最多的處理器數目,簡稱路,有單路、雙路、四路和八路之分。第二個數字代表CPU插座類型,如第一代產品的1、2、4、6、8分別代表BGA 1284LGA 1155LGA 1356LGA 2011LGA 1567。第三位和第四位為性能區分用。
  • 最後的v與數字代表微架構,如v2代表此處理器為Ivy Bridge微架構,v3代表Haswell微架構,以此類推。代表Sandy Bridge微架構的v1通常省略,不標註。

以E5-2650 v2為例,E5代表處理器的定位為中高端工作站,2代表此處理器最高支援雙路工作,6代表此處理器的插槽為LGA 2011,50為性能區分用,最後的v2代表此處理器採用Ivy Bridge微架構。

Xeon E3

Xeon E3是針對工作站和入門級伺服器的單路處理器系列,有E3-1100和E3-1200兩個子系列,除E3-1220L為雙核心以外均為四核心,但有四線程和八線程型號。Xeon E3的更新速度最快,每年跟隨消費級的Core i7一同更新,插座也跟消費級產品相同,採用LGA 1155LGA 1150,第一/二/三代產品的型號為E3-1200/E3-1200v2/E3-1200v3。

一些DIY玩家會購買Xeon E3-1230代替Core i7,因為E3-12X0型號(E3-1260L和E3-1226等一些特殊型號除外)沒有iGPU(因為此類玩家多會另外購置顯卡而不是採用iGPU),價錢較便宜。[2]在一般的主機板使用,ECC功能會被停用。但從Xeon E3 V5開始,E3系列處理器已不支援Intel的桌上型晶片組,必須搭配Intel的伺服器晶片組才可使用。

從Coffee Lake微架構開始,Intel用Xeon E取代Xeon E3的定位。Xeon E僅提供16條PCIe線道[3],部分型號不內置iGPU。

Xeon E5

Xeon E5是針對中高端工作站及伺服器的處理器系列,此系列每年更新,不過微架構落後Xeon E3一代。2013年第3季,Xeon E5更新到Ivy Bridge微架構。與此同時,Xeon E3更新到Haswell微架構。

Xeon E5共有五個子系列,入門的單路處理器系列E5-1400,高端的單路處理器系列E5-1600,入門級雙路處理器系列E5-2400,主流級雙路、四路處理器系列E5-2600及E5-4600。

Xeon E7

Xeon E7是面向關鍵任務和數據中心的處理器系列,強調可靠性、可用性和可服務性(RAS)。

第一代Xeon E7於2011年第2季推出,提供三個子系列,頂級的八路、四路及雙路處理器系列E7-8800、E7-4800及E7-2800,分別最大支持4TB、2TB及1TB記憶體。全線代號均為Westmere-EX,支援四通道記憶體技術,採用LGA 1567,亦是唯一採用此插座的系列。

第二代Xeon E7於2014年第1季推出,代號Ivy Bridge-EX,提供三個子系列E7-8800/4800/2800v2,全部型號支持最大1.5TB記憶體,採用LGA 2011,最多15核心30線程及37.5MB L3。採用八路Xeon E7支持最多12TB記憶體。

Xeon可擴充處理器

2017年,英特爾推出新的基於Skylake微架構的Xeon Scalable CPU(Xeon可擴充處理器),型號命名方式上,不再使用E5和E7,而是採用4種不同等級代替E5和E7的定位[4][5]。全新的Xeon可擴充處理器分為青銅級、白銀級、黃金級和鉑金級四個等級。

Xeon W

從Skylake微架構開始,英特爾發布了用於工作站的Xeon W CPU。

Xeon D

基於SoC的Xeon D CPU,功耗較低。

Xeon Phi

Xeon Phi是運算加速卡的品牌,採用MIC架構(Many Integrated Core),最多61個核心,利用硬件型超線程讓每個核心擁有4個線程,總共244個線程,但此超線程無法關閉。Xeon Phi用作高效運算(HPC)加速,主要用於超級電腦及HPC伺服器。Xeon Phi的出現是為了抗衡GPGPU(通用GPU)在HPC領域的普及,美國橡樹嶺國家實驗室的超級電腦泰坦(2012年11月–2013年6月全球最快的超級電腦)的主要運算能力並不是來自CPU,而是來自NVIDIA Tesla GPU。

第一批Xeon Phi代號均為Knights Corner,不計算客製化產品,共有六款型號,3100/5100/7100各有兩款型號,分別有57/60/61個核心及6GB/8GB/16GB內存。兩款型號的分別在於散熱器的不同,包括主動式、被動式和沒有散熱器,主動式(A)只有風扇,被動式(P)則只有一塊很大的散熱片,沒有散熱器(X)需要配合水冷使用。

各代Xeon處理器

Pentium II Xeon

 
Pentium II Xeon

第一代Xeon處理器,於1998年發佈,用作取代Pentium Pro。Pentium II Xeon基於P6架構,使用82440GX(雙處理器晶片組)或82450NX(四處理器晶片組)。與Pentium II不同,它有一個全速,不在晶片上的L2快取。它使用一個比Slot 1更長的插槽Slot 2,分別有512KB、1MB、2MB L2,及使用100MHz前端總線

Pentium III Xeon

 
Pentium III Xeon

第二代Xeon,於1999年發佈,用作取代Pentium II Xeon。共有兩個核心版本:TannerCascades。Tanner與同系列的Pentium III核心(Katmai)沒有分別,同有SSE及一少部份內存控制優化。第一代Casades核心的Pentium III Xeon處理器與同系列的Pentium III(Coppermine)同有133MHz的前端匯流排(外頻)、256KB的L2。第二代Casades(或稱Casades 2MB以分別二者),有1MB或2MB的L2但只有100MHz的外頻。

32位元Xeon DP及Xeon MP(NetBurst微架構

 
Xeon MP

Xeon(除下Pentium的名字)於2001年中發佈。第一代核心使用當時最新的NetBurst架構,名為Foster。跟Pentium 4不同,它的主要市場為工作站。雖然它擁有比Cascade 2MB更好的效能表現,但是因為它需要使用非常昂貴的RDRAM(Rambus Dynamic RAM),所以它的銷售情況不太理想。

因為Foster只支援2枚處理器,故第二版(Foster MP)發佈,它有1MB L3,增加少許的效能,但比Xeon DP貴得多。

2002年,130納米的Xeon發佈〔本版本核心為Prestonia〕。它支援英特爾的超線程技術,擁有512KB的L2。同時,新的晶片組E7500〔支援雙管道DDR〕亦配合此Xeon發佈。不久,它的前端匯流排亦由100MHz〔400MHz QDR〕提升至133MHz〔533MHz〕。因為本版本的Xeon在效能上比上一代以及對手的Athlon MP更好,另一方面,E75XX晶片組又有更大的優勢,故頓時成為高銷量的伺服器及工作站處理器。

Prestonia的Xeon MP版本核心為Gallatin,擁有1MB或2MB的L3。這個版本亦比Foster MP更高的效能,故在受伺服器歡迎。之後,130納米製程使到Gallatin可以有4MB的L3。

64位元Xeon DP及Xeon MP(NetBurst微架構

 
Xeon DP Foster SL4WX

因為英特爾未能成功推行ItaniumItanium 2處理器,故在2004年,90納米製程的Pentium 4處理器〔Prescott〕加入了64位元指令的支援,以及新一代Xeon〔核心代號Nocona〕發佈。隨着此代Xeon發佈的晶片組為E7525〔工作站〕、E7520及E7320〔伺服器〕,加入PCI ExpressDDR2Serial ATA的支援。一般來說,雖然Xeon有超線程技術,但Xeon效能仍比對手的Opteron為低。

2005年,英特爾發佈新的Xeon〔Irwindale〕,但只有小量的更新:加入雙倍的L2,以及在低負載時自動減低時脈。但是,在一獨立測試頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)中,Opteron的效能仍比Irwindale更高。

2005年4月,64位元的Xeon MP發佈,分別為較便宜的Cranford〔Nocona的MP版本〕及較貴的Potomac〔擁有8MB L3的Cranford〕。

雙核心Xeon(NetBurst微架構

2005年10月10日,英特爾發佈了其首枚雙核心Xeon DP〔Paxville DP〕,它是Irwindale的雙核心版本,擁有4MB的L2〔每核心2MB〕。 2005年11月1日,雙核心的Xeon MP〔Paxville MP〕發佈,它有兩個不同的版本:一個有2MB的L2〔每核心1MB〕,另一個則有4MB L2〔每核心2MB〕。這個系列的Xeon命名為Dual Core Xeon 7000系列,時脈由2.67至3.0GHz不等〔7020-7041〕,有667MHz或800MHz的前端匯流排

雙核心Xeon LV(P6微架構

 
雙核Xeon LV

2006年3月14日,英特爾發佈了全新的雙核心Xeon LV〔低電壓版本,核心Sossaman〕。Sossaman建基於Core Duo處理器技術,支援當時Xeon擁有的技術,Virtualization Technology,667MHz前置匯流排,但雙核心處理只有32位元。

雙核心Xeon(65納米Netburst架構版本)

2006年5月23日,英特爾發佈了其65納米的雙核心Xeon〔Dempsey核心〕,並命名為Dual Core Xeon 5000系列。Dempsey為最後使用Netburst的Xeon DP處理器核心,除了支援多處理器外,其他跟其桌面版本〔Presler〕一樣。本系列時脈由2.67至3.73GHz不等〔5030-5080〕,擁有667MHz或1066MHz的前置匯流排,4MB L2〔每核心2MB〕。本系列的Xeon使用全新的介面Socket J,或稱LGA 771

Xeon(Core微架構

Woodcrest

Woodcrest為第一枚使用Intel Core微處理器架構的處理器,Intel Core 2處理器的伺服器版本,於2006年6月26日推出。它被命名為Dual Core Xeon 5100系列。時脈由1.6GHz至3GHz不等。全部支援最多兩枚處理器同時運作。

它使用1333MHz前置匯流排,最高80W TDP,本系列所有處理器支援EM64T、XD bit、Virtualization Technology。

Tulsa

為Paxville MP的進化版本,使用65納米製程,並加入更大的內存。Tulsa將有2MB L2〔每核心1MB〕及最多16MB L3〔由兩核心共享〕。

Clovertown

由兩枚Woodcrest核心組成的四核心處理器核心,估計使用1066MHz前置匯流排。計劃於2006年年前發佈,且時脈會比Woodcrest核心為低。本核心亦有Xeon-MP版本,核心名為Clovertown-MP。

Whitefield

四核心處理器核心,部份建基於Woodcrest。使用Common System Interface(CSI)匯流排,取代傳統的前置匯流排。它將有16MB L2,第一代使用65納米製程、後代會使用45納米製程。但在現時的處理器路線圖上,它已經被取消,取而代之的是Tigerton核心。

Tigerton

四核心處理器核心,用作取代Whitefield。

Dunnington

45納米版本的Tigerton,四核心。

Harpertown

45納米八核心,12MB L2。

Xeon(Nehalem微架構和Westmere微架構)

Nehalem微架構採用45納米製程,用QPI總線取代過時的FSB總線。Westmere微架構採用32納米製程。

Xeon(Sandy Bridge微架構和Ivy Bridge微架構)

Sandy Bridge微架構採用32納米製程,Sandy Bridge處理器全面將北橋晶片整合到CPU中,主機板上只剩下南橋晶片。Ivy Bridge微架構採用22納米製程。

Xeon E3/Xeon E3 V2

採用FCBGA 1284LGA 1155插槽

Xeon E5/Xeon E5 V2

 
使用LGA 2011插槽的 Intel Xeon E5-1620的正面和背面

採用LGA 1356插槽(E5-1400系列與E5-2400系列)與LGA 2011插槽(E5-1600系列、E5-2600系列與E5-4600系列)

Xeon E7/Xeon E7 V2

採用LGA 1567插槽(E7v1系列)與LGA 2011-1插槽(E7v2系列)

Xeon(Haswell微架構和Broadwell微架構)

Haswell微架構採用22納米製程,Broadwell微架構採用14納米製程。

Xeon E3 V3/V4

採用FCBGA 1364LGA 1150插槽

Xeon E5 V3/V4

採用LGA 2011-3插槽與LGA 1356-3插槽(E5-2400系列)

Xeon E7 V3/V4

採用LGA 2011-1插槽

Xeon(Skylake微架構和Kaby Lake微架構)

Skylake微架構Kaby Lake微架構採用14納米製程。

Xeon E3 V5/V6

Xeon W

採用LGA 2066插槽,支援AVX-512指令集(英文條目AVX-512)。

Xeon Scalable

採用LGA 3647插槽,支援AVX-512指令集(英文條目AVX-512)。

Xeon (Coffee Lake微架構和Cascade Lake微架構)

Coffee Lake微架構Cascade Lake微架構採用14納米製程。

Xeon E

採用LGA 1151v2插槽(E 2100系列和E 2200系列)和LGA 1200插槽(E 2300系列)

Xeon W

採用LGA 2066插槽或LGA 3647插槽,支援AVX-512指令集(英文條目AVX-512)。

第二代Xeon Scalable

採用LGA 3647插槽。

Xeon (Comet Lake微架構)

Xeon W-1200

Comet Lake微架構採用14納米製程,支援ECC記憶體,搭配W480晶片組,CPU支援16條PCI Express 3.0線道。

Xeon(Cooper Lake微架構和Ice Lake微架構)

第三代Xeon Scalable

Cooper Lake微架構採用14納米製程,Ice Lake微架構採用10納米製程。採用LGA 4189(Socket P+)插槽[6]

Xeon處理器列表

另見

參考文獻

  1. ^ 存档副本. [2022-06-12]. (原始內容存檔於2022-06-14). 
  2. ^ bisheng. 夢幻逸品Xeon E3:規格、性能媲美Core i7,Core i5價格買回家. [2013-08-28]. (原始內容存檔於2013-12-03). 
  3. ^ 存档副本. [2019-03-17]. (原始內容存檔於2021-04-22). 
  4. ^ 存档副本. [2017-07-07]. (原始內容存檔於2017-07-18). 
  5. ^ 存档副本. [2017-07-23]. (原始內容存檔於2017-08-20). 
  6. ^ Ted_chuang. Intel代號為Cooper Lake-SP的第三代Xeon Scalable CPU系列正式發布. XFastest News. [2020-06-20]. (原始內容存檔於2020-06-22) (中文(臺灣)). 

外部連結