Silvermont：高性能且低功耗的Atom

采用英特爾CPU的平板電腦和智能手機(jī)并不多見，這是因?yàn)槟壳坝⑻貭柮嫦蛞苿?dòng)處理器市場的Atom系列CPU功耗較高，但相對(duì)而言性能則僅屬于平庸。英特爾CPU主要依賴多個(gè)CPU內(nèi)核和隨之而來的多線程（英特爾超線程）技術(shù)，許多線程并行執(zhí)行應(yīng)用程序，其優(yōu)點(diǎn)是可以獲得比較高的數(shù)據(jù)吞吐量，但是超線程技術(shù)本身是一個(gè)非常復(fù)雜和需要耗費(fèi)大量資源的技術(shù)，而移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用程序卻未必需要那么高的數(shù)據(jù)吞吐量。例如，當(dāng)用戶在智能手機(jī)上播放視頻時(shí)，視頻能夠盡可能快地開始播放是關(guān)鍵，而通過超線程解碼回放比較大的視頻流是一個(gè)困難的任務(wù)。相反，一個(gè)性能較佳的單核心單線程CPU可以更好地完成這一任務(wù)。

因而，英特爾決心下大力氣改進(jìn)下一代Atom處理器，新一代處理器架構(gòu)代號(hào)為Silvermont，它將取代當(dāng)前以強(qiáng)大物理核心和超線程技術(shù)為主的Saltwell架構(gòu)。英特爾希望該系列的Atom處理器不僅能夠在性能上稱王，而且在能耗上也是如此。為此，英特爾改進(jìn)了很多細(xì)節(jié)，盡可能地優(yōu)化設(shè)計(jì)以降低能耗。與目前的Atom處理器相比，在同一性能水平下，新一代Atom處理器的平均能耗將只有當(dāng)前的五分之一。

比上一代快3倍

亂序執(zhí)行是Silvermont的一大創(chuàng)新，舊式處理器由于受到能耗等各種因素的制約，所以英特爾采用了讓處理器嚴(yán)格按照給定的命令序列（按順序）執(zhí)行的設(shè)計(jì)，這導(dǎo)致處理器的性能往往得不到充分的發(fā)揮。執(zhí)行單元有可能由于錯(cuò)誤的指令和不合理的命令序列編排而浪費(fèi)大量的時(shí)間來等待或重置指令，程序的執(zhí)行需要花費(fèi)更多的時(shí)間。與之相反，亂序執(zhí)行的Silvermont優(yōu)化執(zhí)行順序后較Saltwell每時(shí)鐘周期指令執(zhí)行的速度提升了約50%，并且新的微架構(gòu)在關(guān)鍵的整數(shù)和浮點(diǎn)計(jì)算操作（乘法和除法）上功能特別強(qiáng)大。據(jù)英特爾稱，其整體性能應(yīng)能3倍于其前身。

Silvermont處理器的指令流水線設(shè)計(jì)與Saltwell相比變化不大，但是亂序執(zhí)行的Silvermont處理器更靈活。另一個(gè)特別值得一提的是，Silvermont處理器優(yōu)化了預(yù)測下一個(gè)需加載指令的分支預(yù)測單元，這不僅提升了分支預(yù)測的性能并加入了間接預(yù)測單元，還可以在預(yù)測錯(cuò)誤的時(shí)候讓處理器馬上恢復(fù)工作。

英特爾在緩存方面也有所改善：Silvermont兩個(gè)核心共享L2緩存，形成一個(gè)模塊，而且緩存的容量也高達(dá)1MB。這一設(shè)計(jì)真正的優(yōu)勢在于，一個(gè)核心即使在單線程模式下也可以完全使用兩個(gè)核心所共享的緩存。相反，此前的Atom處理器不僅緩存小，同時(shí)也不能靈活地劃分。與此同時(shí)，Silvermont處理器存取高速緩存的延遲時(shí)間也有所降低，通過所謂的指令轉(zhuǎn)譯后備緩沖區(qū)緩存的指令增加了3倍多，達(dá)48個(gè)條目。這是一個(gè)非常大的優(yōu)勢，因?yàn)榫彺娴闹噶钜呀?jīng)包含了這些指令的內(nèi)存地址，當(dāng)程序再次訪問這些指令時(shí)加載速度會(huì)非常快。

高性能、低功耗

Silvermont最主要的設(shè)計(jì)目的是節(jié)能，因而英特爾決定新的Silvermont微架構(gòu)將采用22nm工藝制造（上代為32nm），此外，英特爾首次采用全新的3D晶體管，這種晶體管需要更少的開關(guān)電流，但是工作速度更快，并具有更低的漏電電流。

Silvermont架構(gòu)為從智能手機(jī)到服務(wù)器的不同應(yīng)用提供了選擇，最高可以達(dá)8個(gè)核心。按照英特爾的設(shè)計(jì)，平板電腦將使用四核處理器，智能手機(jī)則至少使用雙核心。在最新的英特爾睿頻技術(shù)2.0的支持下，必要時(shí)核心可以獲得高于峰值的速度，更重要的是，可以更迅速地切換回普通的時(shí)鐘頻率。除此之外，另一個(gè)驚人的細(xì)節(jié)是，Silvermont處理器各核心可以獨(dú)立地進(jìn)入睡眠模式。

大幅提高性能和降低功耗，這種改變讓所有人對(duì)新一代Atom處理器都感到非常好奇。華碩已經(jīng)發(fā)布的平板電腦就采用了新一代英特爾Silvermont架構(gòu)的新Atom處理器（研發(fā)代號(hào)為Bay Trail），該產(chǎn)品將在圣誕節(jié)前后開始發(fā)售。不過，使用新一代Atom處理器的智能手機(jī)，則需要等到2014年年初才會(huì)推出。