MPF 2001新技术纵横

邱晓光 
2001年 43期

　　编者按：MPF（Micro Processor Forum，微处理器论坛）每年举办一次，地点是微处理器的诞生地──美国，顾名思义，MPF的目的是演示或发布最新的处理器技术、产品。不仅仅有我们熟悉的英特尔、AMD等x86阵营，还有IBM、Motorola（摩托罗拉）等RISC（精简指令集计算）集团。每年MPF发表的新东西，都会在影响未来两年内的处理器发展，所以关注处理器的朋友在这里可以展望以后的处理器究竟是什么样子。（^43030201a^）
　　#1　　一、x86阵营
　　　　目前绝大部分普通用户使用的主要是x86电脑，肯定要先介绍它们啦。x86以英特尔为领导者，内核是CISC（复杂指令集计算），或Post-RISC。
　　#2　　英特尔（Intel）
　　　　主题：超级线程技术
　　　　英特尔劝说人们，不要只把时钟频率、功耗、连接架构看成处理器的标准参数，还要注意用户的感受，借此提出了在不改变CPU架构和功耗的前提下，增加整体性能的HTT（Hyper-Threading Technology，超级线程技术）。在IDF和HTT的专门文章中，我详细介绍过它们，也许有些读者没有看到，这里再简单重复一下。HTT的本质是把两个处理器物理运算单元集成于一个内核工业之中，Xeon MP已经采用了此技术，性能比普通芯片有20%～30%的提升，其中内存随机存取的单机操作增幅最少，Exchange和IIS等大数据量连续存取服务的增幅最多，可见，HTT是通过降低缓存和主内存的反应时间来提升速度。
　　#2　　超微半导体（AMD）
　　　　主题：整合北桥的Hammer和IPC
　　　　Hammer（铁锤）是就是AMD的K8，AMD准备用它来狠狠地敲英特尔一记。Hammer表面是64位处理器，内核却以32位运算为基础，兼容原有的32位软件，也可以运行64位软件，命名为x86-64，比英特尔IA-64仅能运行64位软件要好得多。此架构的向后兼容法与当年的16位/32位转换相同，都是保留了原来的操作码，运算数目长度和程序作出相应增加（x86为64位），而虚拟地址和物理地址均为40位。
　　　　大容量缓存一向是AMD的处理器的优点，凭借128KB的一级缓存这个昂贵的附加设施，能够使架构充分发挥威力，大大延长内核的生命周期，如同K7那样，K8的生命至少有4年。可变尺寸的二级缓存，支持ECC校验，AMD也想像英特尔Xeon那样，通过改变缓存大小，使它适应不同的市场需求。
　　#2　　威盛（VIA）
　　　　主题：全新的C5系列处理器
　　　　自从Cyrix被收购之后，日子都不太好过，即使加上Centaur Technology的人马，VIA仍然未能让自己的产品深入人心。在MPF上，VIA带了来几个新家伙。
　　　　威盛展示了与现有的Cyrix C3（C5C/Ezra内核）相像的C5M，内核面积只有56平方毫米，采用0.15微米或0.13微米制造工艺，频率800MHz～1000MHz，采用了微型PGA2和微型FC-PGA封装，更适合移动系统。C5N作为C5M的下一代产品，仍然是Tualatin总线，频率提升至900MHz～1200MHz，卖点是低发热量。而C5X把C3的管道从12层提升至16层，拥有全速的浮点单元、整数单元，两个解码/转换单元。最奇特的是它有两个双倍泵64位元，带来了两个MMX和两个128位SSE单元，看来威盛也从英特尔的超级线程技术中学到了点东西了呢。C5XL和C5YL都是C5X的简版，C5XL的运算单元被减少了，二级缓存也降到64KB 16路的水平。从C5X开始，威盛的处理器全部转向0.13微米制造工艺，同样是为了降低发热量。CZA兼采用Socket 478架构，0.10微米制造工艺，工作频率可达3GHz，对手是Pentium4版的赛扬。
　　#2　　全美达（Transmeta）
　　　　主题：整合型低功耗处理器
　　　　Crusoe的设计一直比较另类，用VLIW（Very Long Instruction Word，超长指令）来运行x86指令，速度方面马马虎虎，但节能确实有一手。（^43030201b^）
　　　　TM5500/5800是即将上市的产品，与5400/5600相比有两大变化，一是代码变型技术的版本从4.1升为4.2，让x86指令转为VLIW指令的耗时更少；二是从0.18微米制造工艺升级至0.13微米，工作频率为800MHz～1GHz。
　　　　按Transmeta的发展计划，2002年Crusoe分为两种，第一种是256位VLIW芯片，采用5.x版本的代码变型技术，性能比现有的TM5800快2～3倍；第二种是TM6000，同样用5.x版本的代码变型技术，内核仍为128位VLIW内核，将以系统单芯片（SoC）形式出现，频率达到1GHz，主要改变在于功耗进一步降低，并占用较少的空间。TM6000把北桥、南桥都集成到CPU内部，不仅拥有内存、PCI、IDE、显卡、USB、LPC等功能，还包括通常输入/输出插件板和PC专用嵌入式DMA控制器。
　　#1　　二、RISC集团
　　#2　　惠普（HP）
　　　　主题：RISC的同步多线程处理器
　　　　惠普公开了PA-RISC的新产品Mako，它又是一款类HTT的SMT（Simultaneous multithreading，同步多线程）处理器。Mako中的DDR ESRAM反应时间是13.3纳秒，约为40个时钟周期，时钟频率为300MHz，每个数据输入/输出端口速率600Mbit/秒。Mako的组成是72Mbit（2Mbit×36），单个部件数据传输率是2.7GB，Mako共有四个，那么它的二级缓存总带宽为2.7×4 = 10.8GB/s。使用DRAM有许多好处，首先是价格便宜，其次是简化接口，使CPU插件板的面积得以缩小，要知道Mako使用0.13微米制造工艺，芯片也达23.6mm×15.5mm之巨，如果没有DRAM的帮助，更加会大得惊人。最后是DDR ESRAM的一致性延迟写入，保证各个内核寄存器的数据和共享缓存是相同的。
　　#2　　摩托罗拉公司（Motorola）
　　　　主题：最强的Power PC
　　　　Power PC常见于苹果机，G5放弃了原来的74xx编号，直接使用8500。它是兼容32位的64位处理器，采用0.13微米SOI（Silicon-on-insulator，绝缘体硅片）工艺，集成5800万个晶体管，支持SMP。PowerPC G5非常强大，1.2GHz PowerPC G5超过了IBM Power4 1.3GHz，至于Athlon XP、Itanium、Penitum4之流更是完全没得玩。
　　　　摩托罗拉提供了五个型号G5，800MHz、1GHz、1.2GHz、1.4GHz和1.6GHz，800MHz/1GHz用于嵌入式机器，1.2/1.4/1.6GHz用于G4后继桌面机。
　　#1　　三、嵌入式处理器
　　#2　　英特尔
　　　　主题：Xscale嵌入式处理器
　　　　英特尔不仅在家用、商业市场称雄，还是嵌入式系统的霸主，StrongARM的新一代产品XScale在频率提升的同时，功耗不升反降，在电源电压+1.3V时，每MHz功耗降低到约0.53mW。
　　#2　　NeoMagic
　　　　主题：移动式3D显示功能
　　　　NeoMagic在两年前拥有笔记本电脑图形芯片业务，现准备在手持式设备上实现3D显示。MiMagic NMS704x是嵌入式芯片，自带4MB～16MB DRAM，时钟频率100MHz，采用是0.2微米制造工艺，运算速度130 Dhrystone MIPS。NMS704x的耗电量很低，纯2D的NMS7040功耗只有75毫瓦，2D/3D的NMS7041功耗升至800毫瓦。
　　　　NMS704x内置三个USB接口、一个CRT、一个LCD视频输出，一个触摸屏接口，两个游戏杆接口，一个AC97解编码器接口（连接外部音频）。最大支持512MB内存，对于手持式设备来说，太不可思议了。更夸张的是，NeoMagic在2004年将使用0.11微米制造工艺，让SoC芯片提供生物测定和语音识别能力。
　　#2　　Transitive
　　　　主题：DynamiteA/M
　　　　Transitive Technology发布了对象代码转换器Dynamite A/M，演示机型是Alchemy Semiconductor的MIPS架构Au1000，它可以把基于ARM架构命令组的对象代码转换出来，供应给MIPS架构处理器使用，主要竞争对手是英特尔的StrongARM。Dynamite A/M使用Linux系统，并支持Windows CE，迟些时候更有支持X86架构指令的Dynamite X/M。其实早在6月份的EPF（Embedded Processor Forum，嵌入式处理器论坛） 2001，Transitive已经发布了Dynamite，这次加入了ARM架构对象代码，目的是利用兼容性来打破StrongARM的垄断地位。
　　#1　　四、总结
　　　　用“精彩万分”，“新品迭出”来形容本届MPF毫不为过，这次的新产品数量超过了历年各届，无论是家用、商用台式机，还是工业服务器，或者便携式、手持式领域，都有许多让人惊喜之处，相信明年的处理器市场一定会形成新格局。
　　
　　 
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