每月新技術(shù)之星

在剛剛過去的一個(gè)月，我們欣喜地看到業(yè)界出現(xiàn)了一些新技術(shù)和新動(dòng)向，其中不乏亮點(diǎn)。處理器領(lǐng)域，英特爾公司處在平臺架構(gòu)遷移的起點(diǎn)，Nehalem以及Larrabee通用計(jì)算平臺都將在2009年上市，外界對此倍感期待，最近，英特爾官方向外界詳細(xì)披露了上述平臺的細(xì)節(jié)，SSD固態(tài)硬盤將成為2008年存儲市場的大熱點(diǎn)，伴隨著單位價(jià)格的下降，SSD固態(tài)硬盤有望在高端輕薄型筆記本電腦中率先獲得應(yīng)用，而由于半導(dǎo)體工藝嚴(yán)格遵循摩爾定律，這也意味著SSD固態(tài)硬盤將在未來兩年內(nèi)進(jìn)入快速普及的階段；英特爾即將引入的QuickPath總線將引發(fā)一場新的專利授權(quán)糾紛，nVIDIA現(xiàn)在正為這個(gè)問題大為光火，英特爾并不愿意以免費(fèi)或低價(jià)的方式向nVIDIA發(fā)放授權(quán)。除了上述介紹的技術(shù)亮點(diǎn)外，其他領(lǐng)域也有值得推薦的新技術(shù)，讓我們繼續(xù)往下看。在接下來的內(nèi)容里，我們將分門別類，介紹部分領(lǐng)域的新動(dòng)態(tài)，關(guān)注每一個(gè)技術(shù)之星的誕生。

Intel 2009平臺來勢兇猛

英特爾公司處在平臺架構(gòu)遷移的起點(diǎn)，CPU領(lǐng)域的Nehalem以及Larrabee通用計(jì)算平臺都將在2009年上市，外界對此倍感期待。最近，英特爾官方向外界詳細(xì)披露了上述平臺的細(xì)節(jié)。

首先對于Larrabee，英特爾雖然冠以“高并行處理器”之名，并強(qiáng)調(diào)其通用計(jì)算屬性，但Larrabee將首先以獨(dú)立顯卡的面目發(fā)布。Larrabee是英特爾第一款超多核架構(gòu)(Many-Core)的產(chǎn)品，它的核心數(shù)量達(dá)數(shù)十個(gè)之多，能夠提供高達(dá)1Teraflops的浮點(diǎn)運(yùn)算效能，足以同nVIDIA和AMD的新一代圖形平臺相媲美。Larrabee具有強(qiáng)大的可裁剪性，英特爾將根據(jù)市場需要裁剪出核心數(shù)量不同的版本，以滿足多方位的需要。在圖形API方面，Larrabee則同時(shí)支持DirectX與OpenGL API——比較特異的是，Larrabee并非在硬件上對哪一個(gè)DirectX或OpenGL版本提供支持，而是通過它所采用的X86擴(kuò)展指令集來實(shí)現(xiàn)。換句話說，Larrabee的圖形API支持很大程度上是由驅(qū)動(dòng)程序完成的，通過驅(qū)動(dòng)程序的升級，Larrabee可以實(shí)現(xiàn)對新版本圖形API的即時(shí)支持，這一點(diǎn)同現(xiàn)行的GPU存在巨大的差別。因此，Larrabee硬件架構(gòu)的性能發(fā)揮在很大程度上依賴于軟件的配合，驅(qū)動(dòng)程序以及游戲的優(yōu)化都相當(dāng)重要，如果英特爾拿出高質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)程序，同時(shí)又有游戲方面的配合，那么Larrabee平臺將會實(shí)現(xiàn)卓越的3D效能；但反過來，驅(qū)動(dòng)程序與游戲任何一方的不配合，都會導(dǎo)致Larrabee平臺的3D效能難如人意。

由于Larrabee的運(yùn)算核心高度靈活，可編程性非常強(qiáng)大，基于X86擴(kuò)展的指令集又讓程序員非常容易上手，這一點(diǎn)對于通用計(jì)算應(yīng)用至關(guān)重要，Larrabee平臺顯然要比傳統(tǒng)的GPU更受程序員歡迎。不過目前nVIDIA的Tesla平臺發(fā)展迅猛，英特爾能否后來居上還有待觀察。

Nehalem架構(gòu)將以“Core 3 Duo”的名義推出，它也就是“酷睿3代”。Nehalem在繼承高效的酷睿微架構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)行多方位的技術(shù)改良，包括集成DDR3內(nèi)存控制器、引入QuickPath高速互連接技術(shù)、內(nèi)建三級緩存等等。Nehalem架構(gòu)將有雙核到八核不等的核心數(shù)量，每個(gè)核心都支持多線程處理，它的執(zhí)行效率將在現(xiàn)行Penryn的基礎(chǔ)上又有大幅度的提升——倘若AMD無法及時(shí)拿出新一代微架構(gòu)，那么光靠K10.5將很難同英特爾抗衡。

代號為“Tukwila”的下一代安騰處理器也浮出水面，TukwHa將采用四核心設(shè)計(jì)，集成兩個(gè)內(nèi)存控制器，內(nèi)存帶寬最高可達(dá)到34GBps。Tukwila采用共享緩存設(shè)計(jì)，緩存容量高達(dá)30MB之多，這也讓Tukwila的晶體管總量突破20億個(gè)，創(chuàng)下半導(dǎo)體芯片的集成度新記錄!另外，Tukwila也將采用全新的QuickPath總線技術(shù)，處理期間的直連速度高達(dá)96GBps!英特爾表示，Tukwila的性能將達(dá)到目前安騰處理器的兩倍，它將作為英特爾下一代超級計(jì)算平臺的新核心。

AMD K10.5使用45納米工藝

至少在2008年內(nèi)，AMD不可能拿出它的新一代微架構(gòu)，而只有推出45納米“Shangh ai(上海)”核心的計(jì)劃。AMD將Shanghai稱作“K10.5”架構(gòu)，核心命名為“Deneb”。據(jù)悉，Deneb將繼承原有K10架構(gòu)，采用原生四核設(shè)計(jì)，共享三級緩存的容量將增大到6MB。但除此之外，Deneb并沒有引入多少新的技術(shù)特性，這就意味著Shanghai的性能提升將完全來自于45納米工藝以及較大的三級緩存。工藝方面，AMD表示DenebI作頻率可比K10處理器快上10％-20％，輕易達(dá)到2.6GHz以上，即便不超頻都能達(dá)到3GHz——通過頻率提升，Derieb將在性能上達(dá)到Penryn核心Core 2 Duo與Quad 2Quad處理器相當(dāng)?shù)乃健Ｈ壘彺娴脑龃笠矔硪欢ǚ鹊男芴嵘贿^從現(xiàn)在的情況來看，三級緩存所貢獻(xiàn)的性能增益非常之小，AMD官方也承認(rèn)這一點(diǎn)。

按照計(jì)劃，Deneb將在今年第三季度左右推出，這意味著Nehalem將成為它的主要對手，Deneb仍然無法在性能上與對手形成對等競爭的態(tài)勢。在稍晚一些的時(shí)候，AMD還將推出不帶三級緩存的雙核版和三核版K10.5處理器，這兩者將針對中端市場，有望繼續(xù)保持高性價(jià)比的面貌。功耗方面，帶6MB三級緩存的Deneb將達(dá)到125瓦，而不帶三級緩存版本則為95瓦，當(dāng)然AMD還會衍生出65瓦及以下的低功耗版本。

可以預(yù)見，在未來的一年間，維持性價(jià)比路線是AMD的正確選擇。至于人們期待已久的K11架構(gòu)，則要等到2009年晚些時(shí)候才能推出。

提升SSD硬盤可靠性

SSD固態(tài)硬盤將成為2008年存儲市場的大熱點(diǎn)，伴隨著單位價(jià)格的下降，SSD固態(tài)硬盤有望在高端輕薄型筆記本電腦中率先獲得應(yīng)用，而由于半導(dǎo)體工藝嚴(yán)格遵循摩爾定律，這也意味著SSD固態(tài)硬盤將在未來兩年內(nèi)進(jìn)入快速普及的階段。此時(shí)，一個(gè)新的問題將浮出水面：SSD固態(tài)硬盤的可靠性是否能夠經(jīng)受考驗(yàn)。

SSD固態(tài)硬盤采用NAND型閃存芯片作為存儲介質(zhì)，而NAND閃存并不像DRAM內(nèi)存顆粒一樣擁有無限的壽命，NAND的寫入壽命只有10萬個(gè)循環(huán)，一旦某個(gè)存儲單元的寫入循環(huán)接近這個(gè)數(shù)字，那么就很有可能遭遇徹底的物理損壞。對于頻繁讀寫的硬盤來說，10萬個(gè)循環(huán)顯然不是什么驚人的數(shù)字，事實(shí)上這個(gè)數(shù)字遠(yuǎn)無法同傳統(tǒng)的硬盤相比——傳統(tǒng)硬盤的磁層理論上可以經(jīng)受無數(shù)次的讀寫操作而不會有磁失效的危險(xiǎn)。顯然，如果壽命問題沒有一個(gè)肯定的答案，那么SSD固態(tài)硬盤的市場推廣將遭遇挫折。

針對這個(gè)問題，三星公司閃存業(yè)務(wù)的一位官方人士作出詳細(xì)的解答。這份解答指出，10萬個(gè)寫循環(huán)是針對每一個(gè)存儲單元而言，假如針對這個(gè)單元連續(xù)進(jìn)行10萬次寫操作，那么這個(gè)單元的確將會失效。但SSD固態(tài)硬盤并不會只在一個(gè)單元上不斷進(jìn)行寫入操作，而是將寫入動(dòng)作平均分配到其他的單元上進(jìn)行——這套機(jī)制被稱為“損耗平衡”，它由固態(tài)硬盤的控制器來實(shí)現(xiàn)，損耗平衡機(jī)制將SSD固態(tài)硬盤的可靠性提高了幾個(gè)數(shù)量級，因?yàn)橐粔K固態(tài)硬盤不可能被完全磨損。在三星公司的內(nèi)部測試中：一塊容量為64GB的固態(tài)硬盤進(jìn)行完全寫滿數(shù)據(jù)，然后刪除，之后再進(jìn)行寫滿一刪除的循環(huán)；每隔幾小時(shí)，這個(gè)循環(huán)就重復(fù)一次，而在幾年之后，這塊SSD固態(tài)硬盤仍然正常運(yùn)作，并未遇到任何故障。

盡管如此，企業(yè)界對于SSD固態(tài)硬盤還是心存疑慮，雖然美國花旗銀行、美國運(yùn)通這樣的企業(yè)已經(jīng)在高負(fù)荷服務(wù)器中大量使用SSD固態(tài)硬盤，但也不足以完全說明問題，畢竟損耗平衡機(jī)制現(xiàn)在還未在所有的SSD固態(tài)硬盤中都出現(xiàn)，總的來說，SSD的可靠性還得依靠實(shí)際應(yīng)用來檢驗(yàn)。

QuickPath授權(quán)掀起新一輪專利戰(zhàn)

英特爾即將引入的QuickPath總線將引發(fā)一場新的專利授權(quán)糾紛。QuickPath將取代現(xiàn)有的DMI(Direct Media Interface)和前端總線FSB，成為處理器與處理器、處理器與芯片組之間的連接總線，如果nVIDIA、VIA等第三方芯片組廠商要想繼續(xù)開發(fā)英特爾平臺芯片組，就必須從英特爾手中購買授權(quán)。

nVIDIA現(xiàn)在正為這個(gè)問題大為光火，英特爾并不愿意以免費(fèi)或低價(jià)的方式向nVIDIA發(fā)放授權(quán)，它所擔(dān)心的是nVIDIA很容易憑借其圖形與芯片組的雙重優(yōu)勢與英特爾進(jìn)行競爭。加上英特爾方面即將開展Larrabee獨(dú)立顯卡業(yè)務(wù)，nVIDIA無疑將是最主要的對手。在此情況下，英特爾至少不會以免費(fèi)或低價(jià)的方式發(fā)放授權(quán)，nVIDIA只得被迫繳納高額授權(quán)費(fèi)——由于授權(quán)費(fèi)將轉(zhuǎn)嫁到實(shí)際的產(chǎn)品中，nVIDIA的產(chǎn)品將會因此缺乏價(jià)格優(yōu)勢，競爭力大減。

nVIDIA似乎沒有打算就此妥協(xié)，他們一方面積極與英特爾談判，另一方面也作好了第二種準(zhǔn)備：就是起訴英特爾侵犯他們的圖形技術(shù)專利——nVIDIA沒有明確指出是哪一項(xiàng)技術(shù)遭侵權(quán)，但很明顯，此舉將掀起一場訴訟大戰(zhàn)，這足以拖住英特爾的Larrabee圖形業(yè)務(wù)。

nVIDIA并不是第一個(gè)遭遇英特爾總線授權(quán)壁壘的公司，當(dāng)初VIA就是因此倒下，最終無奈放棄芯片組業(yè)務(wù)。nVIDIA的實(shí)力顯然非VIA可比，它在圖形領(lǐng)域的優(yōu)勢依然牢不可破，不過nVIDIA所要面對的，則是Larrabee平臺將帶來的沖擊——對于nVIDIA而言，獲得微處理器業(yè)務(wù)，搭建自己的計(jì)算平臺已經(jīng)是一項(xiàng)非常緊迫的任務(wù)。

最近有傳聞指出，nVIDIA將通過收購VIA的微處理器業(yè)務(wù)達(dá)成自己的目標(biāo)，VIA擁有獨(dú)立的處理器開發(fā)團(tuán)隊(duì)，由于VIA資源有限，其CPU業(yè)務(wù)一直都未有大起色，技術(shù)團(tuán)隊(duì)的實(shí)力也落后于業(yè)界先進(jìn)水平。但如果為nVIDIA獲取，局面將大大改觀。不過要達(dá)成這項(xiàng)收購并非易事，畢竟CPU其實(shí)已成為VIA構(gòu)建UMPC平臺的核心所在，VIA不可能單獨(dú)放棄CPU業(yè)務(wù)，而整體收購對于nVIDIA來說很大程度上是一種浪費(fèi)，結(jié)果如何只能留待未來觀察。

FreeBSD 7.0操作系統(tǒng)正式發(fā)布

近日，F(xiàn)reeBSD操作系統(tǒng)終于帶來了7.0版，進(jìn)入了一個(gè)新的高度。FreeBSD是一個(gè)著名的UNIX系統(tǒng)，它可以兼容X86、AMD64、IA-64、UltraSPARC、ARM等等各種體系架構(gòu)，具有廣泛的適用性。FreeBSD源自于加州大學(xué)伯克利分校開發(fā)的UNIX版本“BSD(BSD是Berkeley Software Distribution的縮寫，意思是伯克利軟件發(fā)行版)”，它具有UNIX體系共有的高可靠性、高健壯性等特點(diǎn)，加上可兼容X86的屬性讓它在X86服務(wù)器和工作站系統(tǒng)中非常流行。目前FreeBSD已被遍布全世界的公司、Internet服務(wù)提供商、研究人員、計(jì)算機(jī)專家、學(xué)生，以及家庭用戶用于他們的工作、教學(xué)和娛樂之中——事實(shí)上，蘋果電腦的Mac OS X也帶有FreeBSD的影子，雖然它的內(nèi)核為Mach，但驅(qū)動(dòng)程序和實(shí)用工具都是來自FreeeBSD。

作為一次重大的版本升級，F(xiàn)reeBSD 7.0帶來許多先進(jìn)的技術(shù)特性，運(yùn)行性能也獲得大幅度的提升。首先在文件系統(tǒng)方面，F(xiàn)reeBSD引入了被認(rèn)為“終極文件系統(tǒng)”的ZFS，ZFS的全稱為Zettabyte File System，也叫動(dòng)態(tài)文件系統(tǒng)(Dynamic File System)，ZFS由SUN公司開發(fā)，它具有史上第一種128位無限容量、自優(yōu)化、永遠(yuǎn)數(shù)據(jù)一致、管理簡單等優(yōu)點(diǎn)，它所能提供的容量比現(xiàn)行32/64位文件系統(tǒng)大16billion倍，可以存儲無限量的數(shù)據(jù)，另外，ZFS以存儲池模型來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的卷管理概念，具有更好的安全性。FreeBSD還支持只讀的XFS文件系統(tǒng)，其他方面的新特性還包括：增強(qiáng)對A RM體系嵌入式開發(fā)的支持，編譯器升級到GNUC compiler 4.2.1，使用X.Org 7.3、KDE 3.5.8和GNOME 2.20.2圖形環(huán)境，為10Gbps網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)化，等等。

相比功能提升，性能方面的巨大提升更讓人興奮，在數(shù)據(jù)庫和其他基準(zhǔn)測試中，F(xiàn)reeBSD 7.0的平均負(fù)載效能達(dá)到前代6系列的350％，高負(fù)載情況的效能增益高達(dá)1500％——即便和目前效能最佳的Linux內(nèi)核相比，F(xiàn)reeBSD 7.0仍然擁有15％左右的效能優(yōu)勢，堪稱目前負(fù)載能力最佳的操作系統(tǒng)之一。負(fù)載能力的提升讓FreeBSD 7.0在服務(wù)器領(lǐng)域更具優(yōu)勢，事實(shí)上，在所有的UNIX服務(wù)器中，F(xiàn)reeBSD家族就已占據(jù)絕大多數(shù)的份額。

IBM發(fā)布納米光子開關(guān)

IBM是目前世界上基礎(chǔ)研究實(shí)力最強(qiáng)的商業(yè)公司，它在未來計(jì)算機(jī)的研究領(lǐng)域成果斐然，除了在碳納米管芯片領(lǐng)域獲得突破進(jìn)展外，在硅光子芯片領(lǐng)域同樣屢獲佳績。早在2005年，IBM就公開展示一款硅光子設(shè)備，IBM的研究人員通過反射的方法減慢了光的傳播速度；2006年，IBM又實(shí)現(xiàn)了光脈沖所攜帶1字節(jié)信號的緩沖存儲，而在2007年12月，IBM使用新的設(shè)備，將處理中的電子脈沖轉(zhuǎn)換成光子脈沖，做到信號轉(zhuǎn)換的自動(dòng)化處理。最近，IBM又獲得了一個(gè)重大突破，研究人員在過去的基礎(chǔ)上，開發(fā)出世界上最小的納米級硅光子開關(guān)，這個(gè)開關(guān)由硅材料制作，它的尺寸僅相當(dāng)于人頭發(fā)的百分之一，可以實(shí)現(xiàn)光信號發(fā)射的開啟和關(guān)閉控制。

納米硅光子開關(guān)目前可以靈活地將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，同時(shí)決定發(fā)射或者關(guān)閉，并可以令光線沿著多條路徑傳輸，借助這種開關(guān)，研究人員現(xiàn)在就可以做到芯片級光互連，互聯(lián)的光鏈路能夠同時(shí)處理多個(gè)波長激光，每種波長的管線可以提供40Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率，整條光鏈路最多可以實(shí)現(xiàn)1Tbps帶寬，遠(yuǎn)超現(xiàn)行的銅線電子通信技術(shù)。

光子開關(guān)的用途不僅只是在光傳輸，它的出現(xiàn)也意味著制造出光晶體管變得可能——光晶體管完全采用光作為信號攜帶載體，它的速度和性能都遠(yuǎn)優(yōu)于當(dāng)前廣泛使用的晶體管，一旦實(shí)現(xiàn)納米級光晶體管的制造，那么制造出光芯片就只有一步之遙了。

光芯片將完全采用光信號來傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)，由于不存在傳輸功耗，光芯片可以做到極高的速度和極低的功耗，它的性能潛力也遠(yuǎn)優(yōu)于正處于研究階段的碳納米芯片。毫無疑問，制造出光計(jì)算機(jī)是人類的終極夢想，現(xiàn)在IBM再度引領(lǐng)潮流之先。

TD-HSDPA系統(tǒng)進(jìn)入商用化

經(jīng)過漫長的開發(fā)與測試，中國版3G規(guī)范TD-SCDMA終于要進(jìn)入商用化，中國移動(dòng)在北京、上海、廣州、深圳等十大城市的TD-SCDMA前期建網(wǎng)工作已經(jīng)進(jìn)行完畢，終端的采購工作也已開始，TD-SCDMA將在2008年進(jìn)入商用元年。與此同時(shí)，TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)也朝著更高的目標(biāo)前進(jìn)，最近，信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)放了首批HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access，高速下行訪問)設(shè)備的入網(wǎng)許可證，這意味著國產(chǎn)3G標(biāo)準(zhǔn)也將升級到TD-HSDPA。

作為3G基礎(chǔ)上的升級，HSDPA擁有更出色的性能，它也因此被稱為3.5G。TD-SCDMA的下行速率只能達(dá)到384Kbps，已很難滿足無線寬帶應(yīng)用的需求，而TD-HSDPA則可以將下行速率提高到單載波2.8Mbps(若采用協(xié)議規(guī)定的3載波方案，可以實(shí)現(xiàn)8.4Mbps帶寬)，適用于在線視頻點(diǎn)播、IPTV、實(shí)時(shí)新聞傳送等高帶寬應(yīng)用。

值得一提的是，TD-HSDPA并不需要對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)作出大的改變，現(xiàn)有3GPP R4版本依然適用，它主要依靠自適應(yīng)的編碼和調(diào)制(AMC，Adaptive Modulation and Coding)、快速混合自動(dòng)重傳(HARQ，Hybrid ARQ)和快速調(diào)度三項(xiàng)鏈路自適應(yīng)技術(shù)來提升性能。其中，AMC技術(shù)可根據(jù)無線信道變化選擇合適的調(diào)制和編碼方式，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可根據(jù)用戶瞬時(shí)信道的質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)資源狀況來自動(dòng)選擇最合適的下行調(diào)制與編碼方式，使用戶達(dá)到盡量高的數(shù)據(jù)吞吐率。例如當(dāng)用戶處于有利的通信地點(diǎn)時(shí)用戶數(shù)據(jù)發(fā)送可以采用高階調(diào)制和高速率的信道編碼方式，而當(dāng)用戶處于不利的通信地點(diǎn)時(shí)(如位于區(qū)域邊緣或者信道深衰落)，網(wǎng)絡(luò)則會選取低階調(diào)制方式和低速率的信道編碼方案，以保持通信的正常進(jìn)行。HARQ技術(shù)則可以靈活地調(diào)整有效編碼速率，并可以補(bǔ)償由于采用鏈路適配所帶來的誤碼。

AMC與HARQ的結(jié)合使得TD-HSDPA可以達(dá)到更理想的鏈路自適應(yīng)效果。快速調(diào)度技術(shù)則對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行優(yōu)化選擇，調(diào)度算法向?qū)查g具有最好信道條件的用戶優(yōu)先發(fā)射數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)下行的提速，當(dāng)然這項(xiàng)機(jī)制也必須兼顧用戶的等級與公平性。

作為四家主要的TD系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商，大唐、中興、普天、鼎橋都在從事HSDPA技術(shù)的研發(fā)，大唐、中興和普天三家廠商所拿出的TD-HSDPA無線設(shè)備率先通過入網(wǎng)測試，并獲得信產(chǎn)部的許可，TD-HSDPA產(chǎn)品正式達(dá)到商用化水平。TD-HSDPA技術(shù)的成熟，也讓TD系統(tǒng)的技術(shù)成熟度接近WCDMA，這對于國產(chǎn)3G標(biāo)準(zhǔn)是個(gè)不小的鼓舞。

另外，與HSDPA配合的HSUPA(High-Speed Uplink Packet Access，高速上行訪問)標(biāo)準(zhǔn)也處于標(biāo)準(zhǔn)制定階段，該標(biāo)準(zhǔn)由中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會牽頭，大唐、中興、華為、鼎橋等各大主要TD系統(tǒng)設(shè)備廠商都參與制定工作，預(yù)計(jì)正式標(biāo)準(zhǔn)將于2008年6月份完成，正式的商業(yè)啟動(dòng)有望于2009年開始。