英特爾ＡＭＤ“芯”技術爭鋒

英特爾不斷改進處理器制造工藝和處理器微體系架構，從而快速地更新產品。其即將問世的Penryn和Nehalem系列處理器到底有何過人之處？

幾十年來，處理器的技術發展及其架構已經發生了翻天覆地的變化。有的時候，人們忍不住會這樣想：在摩爾定律的驅動下，經過了這么多年的高速增長，處理器領域是不是也應該發展到成熟階段，新技術的出現也不會繼續那樣頻繁了吧？

事實恰恰相反。

英特爾磨刀霍霍

日前，英特爾高級副總裁兼數字企業事業部總經理Pat Gelsinger在一次訪談中，詳細介紹了英特爾Penryn處理器以及下一代32納米處理器Nehalem的技術規格，這自然引起了各方強烈關注。

按照英特爾的產品路線圖，Penryn處理器將采用45納米生產工藝，并且在2007年底前發布。Penryn往往被人們認為只是對現有65納米Core系列處理器的改進，并且在一些局部技術上進行了增強，譬如更大容量的二級緩存、更高的主頻、更好的散熱效果、完整的SSE4指令集，以及先進的high-k工藝等。需要說明的是，high-k工藝就是用高介電常數的金屬柵極取代傳統的低介電常數（low-k）的二氧化硅柵極，從而在相當大的程度上解決漏電問題。據稱，與同頻率的65納米工藝酷睿2處理器相比，45納米high-k可將晶體管轉換速度（頻率）提高20%，同時轉換能耗減少30%，并將漏電降至1/5。漏電問題至關重要，還記得曾經被競爭對手和很多人詬病的高主頻奔騰4么？由于漏電問題嚴重，它的發熱量巨大。

和Core 2一樣，Penryn的功耗仍會維持在35W左右，它的主頻有了不小的提高。雖然英特爾沒有給出Penryn可能攀升的確切頻率，但是有一些工程師認為，高端桌面型Penryn會超過3.3GHz，筆記本電腦型則不會低于2.5GHz，而理論上的工作速度會更高，這種“理論上的工作速度”其實指的就是超頻。對于那些技術高手和發燒友來說，Penryn的這一特性肯定會令他們興趣十足。

我們更感興趣的，當然是下一代32納米的Nehalem處理器了。來自英特爾的消息表明，2008年該公司就將推出Nehalem系列處理器。Nehalem的架構接近于現在的Core 2，但是在管理和擴展性方面被大大增強了，完全可以稱為新的微架構。

此前曾有消息，稱英特爾會在Penryn中重新啟用超線程技術，不過實際上從英特爾方面來看，新版超線程技術將不會出現在Penryn中，而是選擇了在Nehalem中“復出”。英特爾早先在單內核的Pentium4芯片中使用了超線程技術，然而卻在多內核芯片中放棄了它。基于Nehalem架構的芯片將集成1到8個內核，每個內核將運行兩個獨立線程。據悉，高端服務器Nehalem處理器會擁有8個核心，通過采用雙路線程技術，這些核心在邏輯上可以變成16個核心。總體來看，這一線程方案是比較靈活的，根據應用程序的實際需要，線程可以動態地關閉和打開。

此外，即將出現在Penryn中的SSE4指令集也將在Nehalem中進行擴展，同時Nehalem還將重新具備共享多級緩存的功能。此前英特爾的NetBurst架構曾有此功能，Core架構卻放棄了，但是在Nehalem中，共享三級緩存即將重新歸來。

兩大巨頭暗中較勁

不僅線程技術是動態的，Nehalem在各個方面幾乎都可以靈活地加以調節，比如供電、線程、前端總線、緩存和內核。無疑，這些調節會帶來更強的節電性能，而這一特性也使得它更加符合商業和個人用戶的需求。

動態調節的基石是Nehalem內置的內存控制器。對于內存控制器帶來的好處，可能沒有人比AMD認識得更為深刻了，早在4年前該公司就將內存控制器引入到Opteron處理器中，并且在用戶中廣受贊譽。對于整合內存控制器上，英特爾這一次終于是下定決心了。不過在看到Nehalem之前，我們會在2007年年底英特爾發布的全整合單芯片Tolapai中，提前看到英特爾整合內存控制器的動作。

前端總線（FSB）是將CPU連接到北橋芯片的總線，它也是那些熟知CPU技術的人士總掛在嘴邊的一個名字，對于CPU性能的影響非常明顯。AMD就是因為創新性地推出HyperTransport總線技術，從而逐漸在與英特爾的紛爭中覓得機會，甚至一度占據上風，而在此之前，AMD甚至可以說是在夾縫中求生。總線的重要性由此可見一斑。由于在AMD的HyperTransport技術面前，英特爾的FSB已經有些力不從心，因此英特爾將會推出新的動態總線技術“通用系統接口”（CSI，Common System Interface）。新的CSI技術被部分技術人員認為是一種與AMD HyperTransport類似的芯片通訊技術，它能夠實現處理器對處理器的串行連接通訊。另外，英特爾的設計工程師還明確表示，CSI同樣會出現在下一代Itanium服務器平臺中。至于Xeon，CSI可能在2009年才會“登陸”。

專家認為，CSI肯定會帶來兩個方面的主要變化。首先，與目前英特爾使用的芯片通訊技術相比較，CSI將提高處理器的性能；其次，CSI將幫助Itanium服務器的設計者們更好地利用主流的Xeon服務器技術。這對Unisys這樣使用兩種處理器的服務器公司來說尤其有好處。對此，Unisys公司服務器部門經理Craig Church表示：“CSI最大的好處是提高了性能，處理器之間是直接進行通訊的，因此節省了時間。”在英特爾目前的設計中，一個叫做芯片組協調器的芯片會通過前端總線控制各個處理器之間的通訊，而有了CSI技術之后，處理器將直接進行彼此的通訊。

不過，AMD也絲毫沒有在總線技術上退讓的意思，今年，AMD就將使用HyperTransport 3.0，這也是該技術問世7年以來的又一次重大更新。該技術的創新和改進之處很多，此處無法一一列舉，但是其中很重要的一條是它極大地提高了芯片以及芯片間的通訊速度，服務器廠商可以借助它來組建16路處理器服務器系統，而現在的x86架構服務器領域只有8路處理器的系統。尤其值得一提的是，AMD已經公開了HyperTransport技術，這也將成為它的一大優勢。

英特爾和AMD的針鋒相對，還在于CPU和GPU的整合。收購了顯示芯片廠商ATI之后，AMD不可避免地開始籌劃CPU和GPU的整合，其前段時間提出的Fusion計劃，就令業界為之振奮。相應地，英特爾Nehalem的設計指導中也明確指出，Nehalem將“為客戶帶來高性能的整合圖形引擎”。

顯然，兩大巨頭又要上演新的對手戲了。

鏈接:什么是超線程?

簡單地講，超線程技術就是利用特殊的硬件指令，把一個物理芯片模擬成兩個邏輯內核，讓單個處理器也可以執行線程級的并行計算，進而減少CPU的閑置時間，提高CPU的運行效率。這樣做的好處是：雖然單線程芯片每秒鐘能夠處理成千上萬條指令，但是在任一時刻卻只能夠對其中的某一條指令進行操作。采用超線程技術后，應用程序可在同一時間里，使用芯片的不同部分進行多線程處理，使芯片性能得到提升。

聯系到現有和未來的雙核、多核處理器及其體系架構，不難想象，超線程技術一定會在其中一展身手的，或許這才是它更好的歸宿。（劍鳴）