每月新技術之星

在剛剛過去的一個月，我們欣喜地看到業界出現了一些新技術和新動向，其中不乏亮點。處理器領域，英特爾公司處在平臺架構遷移的起點，Nehalem以及Larrabee通用計算平臺都將在2009年上市，外界對此倍感期待，最近，英特爾官方向外界詳細披露了上述平臺的細節，SSD固態硬盤將成為2008年存儲市場的大熱點，伴隨著單位價格的下降，SSD固態硬盤有望在高端輕薄型筆記本電腦中率先獲得應用，而由于半導體工藝嚴格遵循摩爾定律，這也意味著SSD固態硬盤將在未來兩年內進入快速普及的階段；英特爾即將引入的QuickPath總線將引發一場新的專利授權糾紛，nVIDIA現在正為這個問題大為光火，英特爾并不愿意以免費或低價的方式向nVIDIA發放授權。除了上述介紹的技術亮點外，其他領域也有值得推薦的新技術，讓我們繼續往下看。在接下來的內容里，我們將分門別類，介紹部分領域的新動態，關注每一個技術之星的誕生。

Intel 2009平臺來勢兇猛

英特爾公司處在平臺架構遷移的起點，CPU領域的Nehalem以及Larrabee通用計算平臺都將在2009年上市，外界對此倍感期待。最近，英特爾官方向外界詳細披露了上述平臺的細節。

首先對于Larrabee，英特爾雖然冠以“高并行處理器”之名，并強調其通用計算屬性，但Larrabee將首先以獨立顯卡的面目發布。Larrabee是英特爾第一款超多核架構(Many-Core)的產品，它的核心數量達數十個之多，能夠提供高達1Teraflops的浮點運算效能，足以同nVIDIA和AMD的新一代圖形平臺相媲美。Larrabee具有強大的可裁剪性，英特爾將根據市場需要裁剪出核心數量不同的版本，以滿足多方位的需要。在圖形API方面，Larrabee則同時支持DirectX與OpenGL API——比較特異的是，Larrabee并非在硬件上對哪一個DirectX或OpenGL版本提供支持，而是通過它所采用的X86擴展指令集來實現。換句話說，Larrabee的圖形API支持很大程度上是由驅動程序完成的，通過驅動程序的升級，Larrabee可以實現對新版本圖形API的即時支持，這一點同現行的GPU存在巨大的差別。因此，Larrabee硬件架構的性能發揮在很大程度上依賴于軟件的配合，驅動程序以及游戲的優化都相當重要，如果英特爾拿出高質量的驅動程序，同時又有游戲方面的配合，那么Larrabee平臺將會實現卓越的3D效能；但反過來，驅動程序與游戲任何一方的不配合，都會導致Larrabee平臺的3D效能難如人意。

由于Larrabee的運算核心高度靈活，可編程性非常強大，基于X86擴展的指令集又讓程序員非常容易上手，這一點對于通用計算應用至關重要，Larrabee平臺顯然要比傳統的GPU更受程序員歡迎。不過目前nVIDIA的Tesla平臺發展迅猛，英特爾能否后來居上還有待觀察。

Nehalem架構將以“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基礎上，進行多方位的技術改良，包括集成DDR3內存控制器、引入QuickPath高速互連接技術、內建三級緩存等等。Nehalem架構將有雙核到八核不等的核心數量，每個核心都支持多線程處理，它的執行效率將在現行Penryn的基礎上又有大幅度的提升——倘若AMD無法及時拿出新一代微架構，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將采用四核心設計，集成兩個內存控制器，內存帶寬最高可達到34GBps。Tukwila采用共享緩存設計，緩存容量高達30MB之多，這也讓Tukwila的晶體管總量突破20億個，創下半導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，處理期間的直連速度高達96GBps!英特爾表示，Tukwila的性能將達到目前安騰處理器的兩倍，它將作為英特爾下一代超級計算平臺的新核心。

AMD K10.5使用45納米工藝

至少在2008年內，AMD不可能拿出它的新一代微架構，而只有推出45納米“Shangh ai(上海)”核心的計劃。AMD將Shanghai稱作“K10.5”架構，核心命名為“Deneb”。據悉，Deneb將繼承原有K10架構，采用原生四核設計，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％，輕易達到2.6GHz以上，即便不超頻都能達到3GHz——通過頻率提升，Derieb將在性能上達到Penryn核心Core 2 Duo與Quad 2Quad處理器相當的水平。三級緩存的增大也會帶來一定幅度的效能提升，不過從現在的情況來看，三級緩存所貢獻的性能增益非常之小，AMD官方也承認這一點。

按照計劃，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勢。在稍晚一些的時候，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，有望繼續保持高性價比的面貌。功耗方面，帶6MB三級緩存的Deneb將達到125瓦，而不帶三級緩存版本則為95瓦，當然AMD還會衍生出65瓦及以下的低功耗版本。

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

提升SSD硬盤可靠性

SSD固態硬盤將成為2008年存儲市場的大熱點，伴隨著單位價格的下降，SSD固態硬盤有望在高端輕薄型筆記本電腦中率先獲得應用，而由于半導體工藝嚴格遵循摩爾定律，這也意味著SSD固態硬盤將在未來兩年內進入快速普及的階段。此時，一個新的問題將浮出水面：SSD固態硬盤的可靠性是否能夠經受考驗。

SSD固態硬盤采用NAND型閃存芯片作為存儲介質，而NAND閃存并不像DRAM內存顆粒一樣擁有無限的壽命，NAND的寫入壽命只有10萬個循環，一旦某個存儲單元的寫入循環接近這個數字，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，10萬個循環顯然不是什么驚人的數字，事實上這個數字遠無法同傳統的硬盤相比——傳統硬盤的磁層理論上可以經受無數次的讀寫操作而不會有磁失效的危險。顯然，如果壽命問題沒有一個肯定的答案，那么SSD固態硬盤的市場推廣將遭遇挫折。

針對這個問題，三星公司閃存業務的一位官方人士作出詳細的解答。這份解答指出，10萬個寫循環是針對每一個存儲單元而言，假如針對這個單元連續進行10萬次寫操作，那么這個單元的確將會失效。但SSD固態硬盤并不會只在一個單元上不斷進行寫入操作，而是將寫入動作平均分配到其他的單元上進行——這套機制被稱為“損耗平衡”，它由固態硬盤的控制器來實現，損耗平衡機制將SSD固態硬盤的可靠性提高了幾個數量級，因為一塊固態硬盤不可能被完全磨損。在三星公司的內部測試中：一塊容量為64GB的固態硬盤進行完全寫滿數據，然后刪除，之后再進行寫滿一刪除的循環；每隔幾小時，這個循環就重復一次，而在幾年之后，這塊SSD固態硬盤仍然正常運作，并未遇到任何故障。

盡管如此，企業界對于SSD固態硬盤還是心存疑慮，雖然美國花旗銀行、美國運通這樣的企業已經在高負荷服務器中大量使用SSD固態硬盤，但也不足以完全說明問題，畢竟損耗平衡機制現在還未在所有的SSD固態硬盤中都出現，總的來說，SSD的可靠性還得依靠實際應用來檢驗。

QuickPath授權掀起新一輪專利戰

英特爾即將引入的QuickPath總線將引發一場新的專利授權糾紛。QuickPath將取代現有的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開發英特爾平臺芯片組，就必須從英特爾手中購買授權。

nVIDIA現在正為這個問題大為光火，英特爾并不愿意以免費或低價的方式向nVIDIA發放授權，它所擔心的是nVIDIA很容易憑借其圖形與芯片組的雙重優勢與英特爾進行競爭。加上英特爾方面即將開展Larrabee獨立顯卡業務，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或低價的方式發放授權，nVIDIA只得被迫繳納高額授權費——由于授權費將轉嫁到實際的產品中，nVIDIA的產品將會因此缺乏價格優勢，競爭力大減。

nVIDIA似乎沒有打算就此妥協，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備：就是起訴英特爾侵犯他們的圖形技術專利——nVIDIA沒有明確指出是哪一項技術遭侵權，但很明顯，此舉將掀起一場訴訟大戰，這足以拖住英特爾的Larrabee圖形業務。

nVIDIA并不是第一個遭遇英特爾總線授權壁壘的公司，當初VIA就是因此倒下，最終無奈放棄芯片組業務。nVIDIA的實力顯然非VIA可比，它在圖形領域的優勢依然牢不可破，不過nVIDIA所要面對的，則是Larrabee平臺將帶來的沖擊——對于nVIDIA而言，獲得微處理器業務，搭建自己的計算平臺已經是一項非常緊迫的任務。

最近有傳聞指出，nVIDIA將通過收購VIA的微處理器業務達成自己的目標，VIA擁有獨立的處理器開發團隊，由于VIA資源有限，其CPU業務一直都未有大起色，技術團隊的實力也落后于業界先進水平。但如果為nVIDIA獲取，局面將大大改觀。不過要達成這項收購并非易事，畢竟CPU其實已成為VIA構建UMPC平臺的核心所在，VIA不可能單獨放棄CPU業務，而整體收購對于nVIDIA來說很大程度上是一種浪費，結果如何只能留待未來觀察。

FreeBSD 7.0操作系統正式發布

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

作為一次重大的版本升級，FreeBSD 7.0帶來許多先進的技術特性，運行性能也獲得大幅度的提升。首先在文件系統方面，FreeBSD引入了被認為“終極文件系統”的ZFS，ZFS的全稱為Zettabyte File System，也叫動態文件系統(Dynamic File System)，ZFS由SUN公司開發，它具有史上第一種128位無限容量、自優化、永遠數據一致、管理簡單等優點，它所能提供的容量比現行32/64位文件系統大16billion倍，可以存儲無限量的數據，另外，ZFS以存儲池模型來代替傳統的卷管理概念，具有更好的安全性。FreeBSD還支持只讀的XFS文件系統，其他方面的新特性還包括：增強對A RM體系嵌入式開發的支持，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圖形環境，為10Gbps網絡和無線網絡進行了優化，等等。

相比功能提升，性能方面的巨大提升更讓人興奮，在數據庫和其他基準測試中，FreeBSD 7.0的平均負載效能達到前代6系列的350％，高負載情況的效能增益高達1500％——即便和目前效能最佳的Linux內核相比，FreeBSD 7.0仍然擁有15％左右的效能優勢，堪稱目前負載能力最佳的操作系統之一。負載能力的提升讓FreeBSD 7.0在服務器領域更具優勢，事實上，在所有的UNIX服務器中，FreeBSD家族就已占據絕大多數的份額。

IBM發布納米光子開關

IBM是目前世界上基礎研究實力最強的商業公司，它在未來計算機的研究領域成果斐然，除了在碳納米管芯片領域獲得突破進展外，在硅光子芯片領域同樣屢獲佳績。早在2005年，IBM就公開展示一款硅光子設備，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又實現了光脈沖所攜帶1字節信號的緩沖存儲，而在2007年12月，IBM使用新的設備，將處理中的電子脈沖轉換成光子脈沖，做到信號轉換的自動化處理。最近，IBM又獲得了一個重大突破，研究人員在過去的基礎上，開發出世界上最小的納米級硅光子開關，這個開關由硅材料制作，它的尺寸僅相當于人頭發的百分之一，可以實現光信號發射的開啟和關閉控制。

納米硅光子開關目前可以靈活地將電信號轉換為光信號，同時決定發射或者關閉，并可以令光線沿著多條路徑傳輸，借助這種開關，研究人員現在就可以做到芯片級光互連，互聯的光鏈路能夠同時處理多個波長激光，每種波長的管線可以提供40Gbps的數據傳輸率，整條光鏈路最多可以實現1Tbps帶寬，遠超現行的銅線電子通信技術。

光子開關的用途不僅只是在光傳輸，它的出現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優于當前廣泛使用的晶體管，一旦實現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制數據，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，它的性能潛力也遠優于正處于研究階段的碳納米芯片。毫無疑問，制造出光計算機是人類的終極夢想，現在IBM再度引領潮流之先。

TD-HSDPA系統進入商用化

經過漫長的開發與測試，中國版3G規范TD-SCDMA終于要進入商用化，中國移動在北京、上海、廣州、深圳等十大城市的TD-SCDMA前期建網工作已經進行完畢，終端的采購工作也已開始，TD-SCDMA將在2008年進入商用元年。與此同時，TD-SCDMA標準也朝著更高的目標前進，最近，信息產業部發放了首批HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access，高速下行訪問)設備的入網許可證，這意味著國產3G標準也將升級到TD-HSDPA。

作為3G基礎上的升級，HSDPA擁有更出色的性能，它也因此被稱為3.5G。TD-SCDMA的下行速率只能達到384Kbps，已很難滿足無線寬帶應用的需求，而TD-HSDPA則可以將下行速率提高到單載波2.8Mbps(若采用協議規定的3載波方案，可以實現8.4Mbps帶寬)，適用于在線視頻點播、IPTV、實時新聞傳送等高帶寬應用。

值得一提的是，TD-HSDPA并不需要對網絡架構作出大的改變，現有3GPP R4版本依然適用，它主要依靠自適應的編碼和調制(AMC，Adaptive Modulation and Coding)、快速混合自動重傳(HARQ，Hybrid ARQ)和快速調度三項鏈路自適應技術來提升性能。其中，AMC技術可根據無線信道變化選擇合適的調制和編碼方式，網絡系統可根據用戶瞬時信道的質量和網絡資源狀況來自動選擇最合適的下行調制與編碼方式，使用戶達到盡量高的數據吞吐率。例如當用戶處于有利的通信地點時用戶數據發送可以采用高階調制和高速率的信道編碼方式，而當用戶處于不利的通信地點時(如位于區域邊緣或者信道深衰落)，網絡則會選取低階調制方式和低速率的信道編碼方案，以保持通信的正常進行。HARQ技術則可以靈活地調整有效編碼速率，并可以補償由于采用鏈路適配所帶來的誤碼。

AMC與HARQ的結合使得TD-HSDPA可以達到更理想的鏈路自適應效果。快速調度技術則對網絡資源進行優化選擇，調度算法向將會瞬間具有最好信道條件的用戶優先發射數據，以實現下行的提速，當然這項機制也必須兼顧用戶的等級與公平性。

作為四家主要的TD系統設備供應商，大唐、中興、普天、鼎橋都在從事HSDPA技術的研發，大唐、中興和普天三家廠商所拿出的TD-HSDPA無線設備率先通過入網測試，并獲得信產部的許可，TD-HSDPA產品正式達到商用化水平。TD-HSDPA技術的成熟，也讓TD系統的技術成熟度接近WCDMA，這對于國產3G標準是個不小的鼓舞。

另外，與HSDPA配合的HSUPA(High-Speed Uplink Packet Access，高速上行訪問)標準也處于標準制定階段，該標準由中國通信標準化協會牽頭，大唐、中興、華為、鼎橋等各大主要TD系統設備廠商都參與制定工作，預計正式標準將于2008年6月份完成，正式的商業啟動有望于2009年開始。