双核元年迎面而来:重新上路 VS. 全新上路
2005-2006
转换思路的英特尔工程师重新开始思考:这十年来,芯片生产已经成功跨越了0.25微米、0.18微米,0.13微米、0.09微米、0.06微米。如果芯片生产仍然能以3年翻一番的速度发展,那么在十几年之后,就必然会面临0.05微米的物理极限。按照这样的发展趋势研发下去,“用一块巨无霸式的芯片基本只有40%的提升水平”,“但两块相对较小的芯片,能够提供70%到80%的性能提升”。
在英特尔看来,未来的处理器依然要同时面临大量多任务的处理,同时在今后,PC的角色即将从个人用户娱乐工作设备延伸为家庭数码娱乐中心。PC将承担家庭各种设备互联的主角。“数字家庭”概念将贯穿今后PC的发展。尽管“数字家庭”的概念已经在英特尔这几年来的开发者论坛峰会不断被提及,但是英特尔一直没有描绘出具体的情景和相关的设备。2005年,随着宽带的普及、BT下载、IPTV、HDTV、网上音乐和网游的大量应用开始浮出水面。电脑用户已经开始体验到,他们往往需要一边BT下载视频或者把视频文件压缩成为PSP游戏机可看的格式,一边打着魔兽世界或者看着HDTV。在这种体验下,英特尔原有的带有超线程技术的奔腾4处理器,未必能够应付自如。
在这种思想下,英特尔开始考虑采用双核甚至多核处理器的设计。因为多核处理器在多任务的效率上和功耗上与英特尔所设想的未来应用之需求相符。 在英特尔的蓝图中,Intel把单核处理器原理比喻为一名厨师。一位厨师在同一时间只能做出一道美味的菜肴,因此客人点的下一道菜必需等上一道菜完成后才可以继续。虽然我们可以进行多项任务,但实际上每一个线程只能处理一个工作,Intel把它比喻作原始人只懂起一个炉头做饭。而超线程的单核处理器就好比一个厨师用两手同一时间熟两个食物,虽然效率会比单线称处理好些,但还是有很多限制。最好的解决办法,还是用两个厨师同时做两道菜——也就是双核处理器。
在功耗上,双核处理器也意味着可以打破原来单核处理器随着频率上升而发热量暴涨的恶果。因为热点是在处理器的正上方。至于双核心,实际上有两个热点,每个Die上一个意味着发热更均匀了,那也就意味着更好的散热。而且,用户可以在一个核心上运行一个单线程程序,同时关闭另一个核心。当一个核心温度过高时,还可以让第二个核心接替第一个核心工作。每个核心的温度都可以得到有效的控制。温度降低了,漏电量也得以降低。
此外,在高性能计算领域,对企业用户来说,电子邮件使用使网络流量增加,ERP及数据采集等应用都需要强劲的运算能力。网络安全的措施,也增加了计算性能的负担。对服务器虚拟化等新的应用模式都对处理器性能提出更高要求,数据量的急剧增加甚至使得企业用户也开始考虑构建自己的数据中心。使用多核处理器,企业用户不增加硬件占地面积的情况下可以提高处理能力,刀片式服务器将变得越来越有吸引力。
英特尔所预期的种种情况表明,面对未来多任务,低功耗的电脑发展前景,采用双核甚至多核处理器,可以为企业带来更节省成本的便利,可以为“数字家庭”方案带来顺畅的视听体验,因此,2005年,当英特尔开始全力催谷数字家庭概念的时候,台式机的双核处理器平台,就提到日程上来。英特尔前CTO,现任数字企业部主管基辛格也表示,尽管从单核到多核需要很长的的过渡期,但是未来一定是多核处理器的世界。
然而英特尔并不是多核处理器的第一个发明者。在上个世纪末期高端服务器开发者,比如HP、IBM就已经提出这类可行性设计,并且成功推出了拥有双内核的HP P把A8800和IBM Power4处理器。这类处理器已经成功应用不同领域的服务器产品中。但是这类处理器相当昂贵,不能普及。英特尔需要做的,是在X86架构的台式机平台,拿出价格和性能能够被大家接受的新品。
2005年4月,英特尔发布了双核心台式机处理器以及相关的主板芯片组。全新的处理器被称为Pentium D,D的意思为Duo(双),先前的研发代号是Smithfield。它采用2个Prescott核心及0.09微米技术生产。Smithfield内核每个核心拥有独立的1MB二级缓存及执行单元,同时Smithfield处理器支持800MHz FSB。因此Prescott处理器的所有功能几乎可以在Smithfield上看到。不过,由于Smithfield核内需要增一个“arbiter stc”仲裁装置来协调两个核心的工作,因此Smithfield的核心尺寸将是Prescott核心的2.1倍。
第一批首发的Pentium D的型号包括Pentium D 820, 830和840,频率分别对应2.8, 3.0和3.2GHz。由于英特尔放弃了开发频率更高的处理器,改为重点布局Pentium D,为了回应人们对英特尔放弃坚持摩尔定律的议论,英特尔数字家庭事业部副总裁麦当劳指出:“目前恰逢摩尔定律四十周年,这一里程碑事件对英特尔尤其有着重要意义。依照摩尔定律,您将可以获得日益增强的计算能力,而同时成本不会保持相同幅度的增加。这也正是双内核处理器的意义所在。”
为了让Pentium D更吸引人,英特尔在Pentium D中引入一些新技术,比如支持64位系统的EM64T技术、EIST技术(增强型Intel SpeedStep技术)和英特尔的为下一代处理器开发的加强型安全技术“XD bit”。由于英特尔也在2005年的单核处理器引入此类技术。因此Pentium D处理器最独特之处就是支持Vanderpool虚拟化技术和LaGrande安全技术。早在2003年的IDF英特尔就已经公布了Vanderpool技术。在英特尔的规划中,Vanderpool是针对个人电脑的虚拟技术,它可以将电脑分离为若干个可以独立工作的虚拟电脑,这些电脑可以访问相同的资源。Vanderpool技术的推广成败也关系到英特尔双核甚至多核计划的成败。
就在发布Smithfield核心半年以后,英特尔十月再次发布了采用新工艺制程,以0.065微米技术生产的Presler核心Pentium D处理器。在整个2005年,英特尔如此频繁地推出台式机处理器新品,实属近年来罕见。而Presler实际由两个单核心构成,有些人认为这样设计依然属于简单的双核心并行。真正的共享二级缓存的双核心产品至少要等到2006年末才会推出。
就在台式机双核处理器频繁出招的同时,英特尔也加快了服务器双核化的进展。原定于2006年发布的、面向四路或更多路服务器的双内核多路至强处理器MP(代号为 "Paxville"),抢在2005年10月就提前发布。然而,更令人关注的是目前英特尔最为看重的移动处理器领域,英特尔本来凭借Pentium M在这个领域占据绝对优势。但自去年AMD发布炫龙移动处理器以来,业界更为关注已经在工作效能和功耗等方面做得很出色的以色列海尔发团队,还能祭出什么武器让人眼前一亮。
2006年1月,这个答案正式揭晓,英特尔正式发布了迅驰的第三代移动平台,也就是俗称的Napa平台。其中代号为Yonah的移动处理器采用双核心架构,英特尔称其完全革新了原来的单内核Pentium M处理器的架构。不同于其它双核心处理器,Yonah所拥有的2MB L2缓存由两个物理核心共享。因此Yonah开发者不用面临如何协调缓存工作一致性的问题。为了减小功耗及降低对散热系统的要求,新的Yonah处理器将支持特殊节能技术,允许在处理器低负苛情况下停用其中一个核心。可以说,Yonah是第一个整合完整的PC处理器。
随着Yonah的发布,英特尔的双核计划终于在台式机、服务器和移动笔记本电脑上全面开花,在2006年完成了双核化的第一阶段全面布局。2006年也成为英特尔的双核元年。从Intel的处理器发展计划来看,自从Pentium 4和Pentium M之后分道扬镳的台式及移动式处理器,在2007年将合而为一。这也标志着英特尔的所有处理器,届时都会在“效率和能耗”的平衡下统一完成切换跑道的进程。
双核的研发进程在不断进行中,英特尔的市场营销计划也在不断变化。2006年1月,英特尔在短短数天内先后推出了新的标识和用于台式机的欢跃平台。放弃了多年来已经被世人所熟悉的“Intel Inside”,英特尔的CEO欧德宁表示,新商标在视觉上的改变正是公司所要求的效果——它将更有动感。凭借这次换标和把台式机芯片变得更平台形象化,英特尔向世人表明,它把业务的核心由单个的芯片转移到整个应用平台或解决方案上来。处理器芯片的前景是把家庭、商业与学校的数字媒体和网络整合到同一个平台上。
早在英特尔上任CEO贝瑞特领导英特尔的时期,贝瑞特已经提出了把“Intel Inside”改为“Outside”的构想,直到现在,英特尔逐渐把这个构想通过平台的形象化表述来实现。目前,已经有多个品牌机厂商采用多核处理器,用于数字家庭电脑中,英特尔所描绘的一台电脑、一个遥控器可以包容一个家庭中的大部分工作、通讯、娱乐项目的设想,正在一步一步实现。自1971年英特尔生产出第一款处理器以来,全球的经济和社会生活步伐在不断调整节奏,用户对电脑的使用需求也不断延伸和转向,当年“一招鲜,天下先”的产品策略已经在复杂的用户需求和细分市场面前行不通。英特尔是否能够调整好生产关系,适应数码新时代的生产力要求,凭借多核之机再次引发PC应用新一波浪潮?
唯有生产力的真正需求可以作出最后回答。
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