英特尔的春天——2000年春季IDF新技术预览 陈寅初 2000年 第9期 　　IDF（Intel Developers Forum，英特尔开发者论坛）是Intel公司每半年一次在美国加州帕姆温泉市举行的技术盛会，每届举行的150个以上的会议以及100个演示，吸引了超过2000位由IHV（独立硬件开发商）、OEM以及ISV（独立软件开发商）组成的来宾，今年的参展人数接近3500人。从某种意义上说，IDF实际是未来几年内即将发布的新技术的一次预览。 #1 迈上1GHz的处理器 #1 1GHz的Willamette 　　在这次的IDF上，Intel展示了一枚主频为1GHz的新处理器，它基于一个新的32位微处理体系，代码名称为“Willamette”。 　　Willamette处理器采用一种新的超级流水线设计，采用0.18微米工艺制造，具备了20级深度的流水线，这比P6处理器高12级，也比AMD Athlon高10级。并且，经过改善的分支预测单元能够减缓由于CPU流水线冲突而造成的资源损耗。Willamette的Trace Cache（一种高级的L1 Cache技术，内置了能够执行预测的微处理操作指令单元）也可能对由于分支预测失败，而造成的流水线溢出起到减缓作用。 　　现在，全球的IT都在关注到底是Intel还是AMD首先冲破1GHz的界限。因为，就在Intel于IDF上发布1GHz的PentiumⅢ之时，AMD也宣布了研制成功1.1GHz的Athlon。到底是谁在做“纸面发行”呢？相信到了第三季度就可以见分晓了。 #1 聚焦Willamette体系 　　Willamette处理器采用现有第七代处理器的架构设计，具有一些新的技术特性： 　　Deeply Pipelined Core（深度流水线内核） 　　Double－Pumped ALU （双爆发算术及逻辑部件） 　　Execution Trace Cache（回溯式高速执行缓冲，这是一种奇特的L1 cache） 　　Advanced Dynamic Execution （先进动态执行，128 字节Cache线路） 　　144 New Instructions（144条新指令） 　　Enhanced Floating Point/Multimedia （增强的浮点/多媒体能力） 　　3.2 GB/s Bus（每秒3.2GB的总线） 　　另外，Willamette的浮点单元能够在每个周期执行一个浮点Move/Store操作以及MMX与SSE指令。它还可以在不提高芯片尺寸（当然这样也不会造成成本上升）的前提下，依然能够实现每周期1个Store以及1个Add/Multiply操作。与此对比的AMD Athlon处理器则能够每个周期执行1个Load/Store操作，而另外的两个子单元也都能在每个周期执行复杂操作（如乘法）。 还有在IDF上，另一个经常被提及的术语就是Double－Pumped ALU了。该ALU能够运行在1.5GHz的时钟上，实现相当于3GHz的运算速率。不过，只有部分特定的整数指令能够实现Double－Pumped的效能。 #1 Willamette的系统总线与新指令集 　　对Willamette来说，迈上1GHz的最大阻碍就是100MHz/133MHz的系统总线。因而Intel为其选择了一个基于DRDRAM的平台以及一条四倍的100MHz系统总线，或许可把它称作400MHz系统总线。在这样的新速率上，系统总线能够提供的处理器到系统其他设备的数据传输速度，会比目前PentiumⅢ的133MHz系统总线快3倍。（^09030101a^） 　　Willamette的浮点能力实际表现和性能提升，还需要借助于游戏开发者以及独立软件开发商如何发挥多媒体指令集SSE2的144条新指令。在Willamette初次登场亮相的SSE2及其144条新的指令（76条全新的指令，68条增强的旧指令）能够扩展现有的MMX（64位扩展为128位）以及SSE（128位SIMD整数及双精度浮点运算）指令集。在游戏方面，由于SSE2指令集能够兼容目前大多数为PentiumⅢ SSE所优化的软件，所以只要简单地对旧软件中的同类型数据使用SSE2代码即可。Willamette同时可以执行超过100条指令，相较之下，AMD的Athlon只能够在同一时间执行72条指令。 　　Willamette的主板支持芯片组将会采用代号为Tehama的新产品。Tehama提供了双通道DRDRAM界面，不会提供SDRAM（包括Intel只在服务器采用的DDR SDRAM）的支持。目前Intel还没有确定Willamette正式规格，这需要到今年第3季度后才能正式宣布，并且也许会被命名为Pentium Ⅳ。因而我们期待在秋季IDF的时候能够目睹成熟的Willamette处理器。到时候，希望能够对Willamette时钟频率及其Cache的时钟频率、容量大小有一个明确的答案。 #1 低端处理器Timna 　　Timna是Intel最新的“Smart Integration”体系的一个CPU代号名称，它并非基于Willamette处理器的结构，而是采用现有的P6微处理器体系，并且以目前赛扬的低价市场为目标。在这块芯片上，整合了CPU、内存控制器以及图形核心，并不适合于游戏玩家。按照Intel最新的发展蓝图，Timna会在2000年的下半年问世，最初的主频将会是667MHz。 　　有趣的是，尽管Timna内置的内存控制器是支持DRDRAM的，Intel仍决意把其接口屏蔽掉，而采用MTH的解决方案。真正的DRDRAM Timna版本会在2001年以另一个代号出现。目前的MTH对SDRAM性能发挥会有严重的阻碍，可能相当于把133MHz的SDRAM降格为66MHz来使用。在制造工艺上，Willamette和Timna依然会采用0.18微米铝连线工艺。 #1 Serial ATA——串行ATA总线 #1 并行ATA（Parallel ATA）的终结 　　ATA是目前流行的接口之一，其产品的性价比较高，连接方便，但缺点也是不可避免的。首先是ATA需要宽大的信号电缆，容易造成机箱内的空气流通不畅。另一个负面因素来自于它的驱动器是采用5V电压的发生器。随着系统内各部件对电源需求的下降（显示卡除外），ATA接口产品的优势已不再明显，尤其是依靠长寿命电池的笔记本电脑系统。最重要的是，按照Serial ATA的表述，除非采用更加先进的技术，否则100MB～133MB/s的传输速率将会成为ATA技术的限制。 　　正是由于这些问题，APT Technologies、Dell、IBM、Intel、Maxtor、Quantu以及Seagate等公司合作开发了取代并行ATA的新技术：Serial ATA（串行ATA）。 #1 Serial ATA改进了什么 　　首先，Serial ATA为我们提供了跟旧式并行ATA的无缝过渡，由于可以透过硬件进行转换，所以，驱动器的软件或者操作系统不会有什么改变。在连线方面，Serial ATA将会使用4根信号电缆来取代并行ATA的宽大线缆，而且Serial ATA连接器以及电缆价格会在1美金左右。（^09030101b^） 　　Serial ATA将只能应用于“inside－the－box”的内置场合，因此，它并不适用于扫描仪或者数码相机。其实，Serial ATA的应用场合跟现有的并行ATA是一样的：为诸如硬盘、CD－ROM之类的存储设备服务。 　　低价、简单、有效、良好的兼容，是Serial ATA的设计宗旨。这样的做法也可以避免跟其他厂商带来专利方面的冲突。 　　Serial ATA可以透过一个适配器向后兼容旧式的主机板以及驱动器。需要指出的是，该适配器既可以连接Serial ATA硬盘到并行ATA主机板，也可以连接Serial ATA主机板到并行ATA硬盘，甚至可以像IDF上的展示那样，透过转接器，把并行ATA主机板用Serial ATA电缆跟并行ATA硬盘连接起来。 　　Serial ATA的另一个重要改进在于它的安装更简便了。Serial ATA由于采用的是点对点模式，所以，我们再也不用拆下驱动器了解Master/Slave设备的跳线。在最初版本发布后，可能还会在未来的版本中加入热切换，以及把信号电缆跟电源电缆混合为一起。 #1 Serial ATA发展蓝图 　　Serial ATA的发展蓝图被分为三代，第一代是作为实验性质的，会在明年的年中发布，可以提供150MB/s的数据传输速率；第二代会在2004年的年中登场，具备300MB/s的传输速率；而第三代则会在2007年亮相，能提供第二代的两倍速率。要注意的是，这些日期以及传输速率在目前而言还是预测而已，还没有官方的详细资料来证实。 #1 USB 2.0 　　目前的USB1.1设备的工作速率为12Mbps，USB2.0将把其速率提升至480Mbps。USB 2.0也可以向后兼容现有的USB1.1设备，不过，只有在连接的集线器一方跟USB设备都符合2.0标准的情况下，才能实现480Mbps的传输速率，否则，都只能在USB 1.1的速率下运行。 　　480Mbps的传输速率并不能提高采用这种接口的键盘或者鼠标的性能，它的应用场合应该是在高分辨率的数码相机、高端扫描仪、打印机、可携带式存储设备以及高频宽的因特网连接上。 　　由于传输速率增强至480Mbps，USB 2.0将比目前的IEEE－1394更快。不过，USB 2.0的主要是为PC周边设备连接用的，而IEEE－1394则是为诸如数码可携带式摄录机、DVD播放器以及数码电视这样的电子消费类产品服务的。 　　USB 2.0将会在今年下半年的某个时候正式亮相。 #1 结　语 　　IDF作为Intel年度的首要活动之一，展示了很多新的产品和技术，不能不承认，在CPU及相关技术的研发上，Intel的确显示出王者风范。Intel甚至提出了全新的““Beyond AGP 4×（超越AGP4×）”提案，据称Intel将与9家3D图形公司，就制定取代AGP 4×的技术方案进行紧密的合作。其初衷在于提升图形总线，以充分利用由新CPU以及内存总线所带来的性能优势。无论如何，技术的发展对于新的工业标准以及新产品的推出都将起着积极的促进作用。