在核心数量逐渐提升的情况下，处理器对存储的压力也越来越大，特别是带超线程的Nehalem-EX，将会有16个硬件线程同时存取共享的L3，以及内存。使用通常的Crossbar交叉开关总线的话，不同硬件线程存取操作的冲突会比较明显，这会增加存取的延迟，影响系统的工作效率这也是Xeon版Nehalem的Uncore工作频率要比桌面版Core i7要高的缘故），并且在核心数量越来越多的情况下，使用交叉开关将会变得非常昂贵开关的数量以平方数增长）。增加通常的Uncore工作频率对此有一定效果，不过Uncore频率也不是可以无限制地提升的，在架构上解决这个问题是最好的是：使用其他的总线架构。


Nehalem-EX：Ring Interconnet

ISSCC 2010：Nehalem-EX的环状总线架构

Nehalem-EX多个核心/L3块之间的互联通过一个环形总线来完成，而通常的Nehalem处理器则是通过传统的Crossbar来进行，在Intel 32nm Westmere-EP处理器首发评测中我们对Westmere-EP进行的测试结果表明， 六核Westmere-EP比四核Nehalem-EP的L3缓存内存潜伏期有所上升，内存带宽也下降了，这表现了传统架构在核心数量变多、访问冲突增加之后的效应。要想达到8个或者更多的核心数量，最好是：使用其他的总线架构，就像Nehalem-EX这样。


片内网络：环形互联 

 

新的总线架构同时改变了Nehalem-EX的L3架构，在传统Nehalem上，CPU核心通过交叉开关来连接L3，但是Nehalem-EX上，这个交叉开关变成了一个环状总线，而同时L3缓存块和CPU核心的连接也更加紧密，通过bypass结构，可以实现0延迟的访问L3当然，是指Core - L3无延迟）。Nehalem-EX的环状总线由十个节点Ring Stop）组成，其中8个是连接到Core/L3 Cache的节点，叫做Cbox，还有两个是Sbox，用来连接内存控制器和外部的QPI总线，这个环状总线是双向的，运行在Uncore频率，数据从一个节点传输到邻近节点只需要一个Uncore时钟周期，总带宽可以达到1.2TB0.8TB/s数据信号，0.4TB/s控制信号）。环状总线的优点是到不同区域具有预知的、恒定的延迟，到达最远的节点只需要5个时钟周期。


在设计上，Nehalem-EX晶圆基本上是有水平和垂直两条对称轴的，这样可以降低布线的复杂程度

和QPI一样，Nehalem-EX的环状总线并不是一个串行总线，它们是并行的，在每一个环站上，大约有近1000个信号在传输，峰值信号带宽可以达到3TB/s，1.2TB/s属于持续的带宽。


处在M7层的纵向信号线具有较低的电容值以提升传输速率，这些信号线具有1.5倍的宽度，两个环的间距是通常布线的3倍，与地线的距离也是通常的1.5倍


纵向数据通道使用的双端口寄存器文件允许同时对CPU核心和L3 Cache的写入操作


为了降低功耗，数据环使用了Clock Gating技术，只有传输数据的时候才有时钟产生，这可以大为降低总线的闲置功耗


为了弥补Clock Gating只能在闲置时生效的缺点，Nehalem-EX还使用编码解码技术，可以在大中负荷下具有适中的能耗节约


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