四核

四核

處理器核心
四核指的是基于單個半導體的一個處理器上擁有四個一樣功能的處理器核心。[1]換而言之,将四個物理處理器核心整合入一個核中。四核與雙核的區别在于對多任務處理上,四核心的CPU開四個程序要比雙核心CPU開四個程序要快,再就是多核心在進行大數據量運算時優勢更大(比如說平時測試用的多線程浮點計算)。
    中文名:四核 外文名: 别名: 概述:基于單個半導體的一個處理器上 簡介:英特爾全力用新技術開創新局面 芯片:第一款UMPC級處理器稱為McCaslin 四核系列:核是什麼 推出産品 獨特功能 轉向45nm芯片:下代芯片 産品特點 問題前景

簡介

在去幾年艱苦的商業環境,如今全力以赴用新技術開創新局面。例如,可日前于美國紐約城舉行的英特爾春季分析會上,首席執行官Paul Otellini及其智囊團詳細描繪了這家芯片巨頭的宏偉藍圖。在大刀闊斧進行成本削減之中的英特爾,經過了過随處使用的無數雙核與四核處理器、初次登場的先進45nm制造工藝以及雄心勃勃地開始努力推廣應用的手持互聯網設備等等。通過詳細審查會議的信息,我們從英特爾公司的近期路線圖中總結了最為重要的看點,并結合其高級經理們的演講稿PowerPoints文件,以圖片畫廊的形式向你展示最為值得注意的新技術。

英特爾認為,超級移動個人電腦(UMPC)将是下一個偉大的産品,它稱之為功能裁減型設備。但是,UMPC真的是具有加強網絡浏覽能力的智能或iPhone固醇。“未來幾年内,我們将看到這些移動互聯網設備的興起,”Otellini說,“它們現在已經上市,但是,還沒有形成規模。”英特爾已經推出其第一款UMPC級處理器,該芯片被稱為McCaslin。有趣的是,它不是被用于手持浏覽器中,而是被用于蘋果電視中。針對這些手持浏覽器應用,英特爾确實投入了一款更為強大的芯片Menlow,預計該芯片要到2008年上半年才能準備就緒。與運行于Windows的McCaslin不同,英特爾表示,Menlow将同時支持Windows和Linux。

在Menlow之後,英特爾計劃推出更小、更快和功耗更低的處理器。“這對我們來說僅僅是開頭,”英特爾公司負責超級移動性組的總經理Anand Chandrasekhar說,“我們利用Menlow平台的基本技術要素已經到位,然後,我們要對其進行反複設計,以降低功耗并提高性能。”

基本簡介

四核指的是基于單個半導體的一個處理器上擁有四個一樣功能的處理器核心。換而言之,将四個物理處理器核心整合入一個核中。四核與雙核的區别在于對多任務處理上,四核心的CPU開四個程序要比雙核心CPU開四個程序要快,再就是多核心在進行大數據量運算時優勢更大(比如說平時測試用的多線程浮點計算)。

四核系列

“核”是什麼?

在“核”中是什麼?對于英特爾公司來說,該術語模棱兩可:核(Core)的第一個字母是“c”,指的是為英特爾最新的處理器提供處理能力的微架構;小寫字母的核(core)在英特爾也大行其道,因為雙核與四核處理器組成了英特爾公司最有利可圖的芯片。

已推出的産品

英特爾已經推出了若幹四核台式機芯片,作為其雙核Quad和Extreme家族的組成部分。在服務器領域,英特爾将在其低電壓3500和7300系列中交付使用不少于具有9個四核處理器的Xeons。

在春節分析師活動中,英特爾強調,其核(Core)架構整體上包括雙核及四核芯片,超過它專門做的四核。英特爾公司首席執行官Paul Otellini說:“我們将逐漸推廣應用我們的核微架構,在所有市場領域,自頂向下分别是單核、雙核與四核。”

獨特功能

英特爾處理器核的特點在于具有稱之為“寬動态執行”的功能。更為重要的是,其工作功耗比為奔騰4提供處理能力的Netburst架構要低。“我們期望到今年底自頂向下百分之百地采用核微架構,”Otellini說,“今年全年,我們正以非常快的速度取代所有的産品,甚至以核微架構的變種滲透到奔騰處理器和賽揚處理器的領域。這就賦予我們在每一個領域的性能領先地位,并賦予我們高度的成本優勢。”

然而,顯然四核對于英特爾的前進來說将越來越重要。在2007年下半年随時可能發布兩款采用英特爾最新45nm芯片技術的新型四核處理器:用于台式機的Yorkfield和用于服務器的Harpertown。

轉向45nm

下代芯片

在45nm這種下一代芯片制造技術進步的競賽中,看來英特爾已經比AMD領先至少一年(45與芯片蝕刻的特征尺寸有關)。AMD可能要到2008年底才能推出45nm的處理器。

在春季分析師活動中,英特爾公司的工藝和制造組的總經理Robert Baker說,英特爾公司的四家工廠已經在45nm芯片制造方面準備就緒。

産品特點

“Penryn及其第一代45nm産品将在今年下半年推出,”Otellini說,“Nehalem—下一代微架構—将于2008年以45nm工藝推出。在09年我們要保持推出新芯片的節湊,開始部署32nm芯片,實質上就是Nehalem的縮微版。在2010年,我們将推出稱為Sandy Bridge的新型微架構。”

在基于45nm工藝的芯片上設計較少的功能,其固有的好處在于低功耗工作。此外,縮小裸片的尺寸容許英特爾把更多的功能添加到芯片上,Baker解釋說。例如,有了Penryn,英特爾就可以利用額外的空間來提高高速緩沖存儲器的容量,并增加新的指令,從而使處理器更精于處理視頻和多媒體。

對于英特爾的芯片設計工程師來說,并不是不熱衷于集成更多的功能。正如Baker解釋說,在利用附加的空間來增加更多的功能和降低成本的要求之間存在着壓力;後者要求不增加新的功能,而是利用未用空間使晶圓上能夠制造出更多的芯片,從而提高産量。

問題前景

幾年來,向着更小特征尺寸前進的步伐一直沒有受到阻礙,但是,在向45nm轉移的過程中并不能享用已經取得的成就。确切地說,像英特爾和IBM這樣的公司近年來一直謀求從實際和基礎物理學兩個方面突破矽的極限,因為在一些組件隻有幾個元件大的地方,片上元件更接近于那些組件的尺寸。最大的問題一直是被稱為“洩漏”的問題,表現在電流并沒有維持在它被期望的數值。

新型材料

那就導緻人們尋求新型的材料。英特爾認為,在稱為高K金屬新材料領域它已經取得了巨大突破,從而取代了過去30年一直使用的多晶矽。“這是在材料領域的根本變革,”Baker說。

英特爾下一步将利用由采用45nm工藝獲得的額外空間,開始把圖形處理集成到處理器本身當中。有趣的是,那正是英特爾公司内部一些芯片設計工程師早在上世紀90年代就強烈要求公司做的事情,據報道,當時那種行動方向被否決了,因為英特爾的業務優勢更多地在于把非CPU的功能放在輔助芯片組上,從而可以分開銷售。

45nm工藝也将被用于構建具有8核以上的處理器,其中,一款名為Larrabe的設計已經在畫電路闆。根據Otellini透露,Larrabe将“滿足非常非常高性能的圖形和高性能計算需求。”

核處理

英特爾公司正在全力以赴地抗擊AMD公司即将發布的四核服務器芯片—Barcelona—的挑戰。AMD把它定位為業内第一款“原創”四核芯片,意味着其設計是從頭開始把四顆處理器集成到單片矽之上。相比之下,AMD指出,英特爾公司現有的四核芯片把兩顆雙核器件塞入單一封裝之中。英特爾公司的首席執行官Otellini為此作出了著名的雄辯,“我認為,如果你認為人們會在乎封裝的話,你将錯失市場機會。”

目前,英特爾公司在四核競争中的領先地位正結出碩果。在春季的分析師會議上,Otellini表示,四核Xeons正被争相搶購,特别是在針對雙核處理器的著名的DP配置中。這種“DP”指的是不由芯片的内部配置,而是由服務器的若幹插座配置。所以,如果在服務器主闆上存在兩個插座,并且每一個插座安裝一顆四核處理器的話,最終結果是構成一台非常強大的8核服務器。

“今年第一季度,我們的四核版本的DP服務器完全擊敗了競争對手的DP産品線,”Otellini說,“在我們的DP出貨中,四核版本的服務器的百分比持續增長,為什麼?對于服務器部署來說,四核DP是甜蜜點。就把它視為一種非常有成本效益的8核機器:兩個處理器,每一個上面有四顆處理器。”

削減開銷

在春季分析師會議上,Otellini及首席财務官Andy Bryant在演講中認為,如果你不能獨自通過賣出更多的芯片或以更高的價格發号施令(對于微處理器來說,後者最為困難,最強大的芯片除外)而增加營業收入,那麼,有助于提升你的銷售收入底線的靈丹妙藥就是削減成本。那正是英特爾公司正在做的事情,并将貫穿全年。

正如Otellini在PowerPoint文件中總結其戰略時所說:“較低的成本結構和以成本為目标的設計,将提高我們在現有和新興市場的競争力,”并且“結果是:2007和2008兩年的底線增長率超過頂線增長率。”

Bryant在其演講中概要地指出,英特爾公司的财務管理“取得了長足進展,但是,仍然需要努力。”它的宣傳材料指出,英特爾的資本開支将壓縮2.5億美元以上,或2007年比2006年将壓縮5%;然而,整體的資本開支仍舊高達55億美元。

如此拮據的财務控制意味着,英特爾必須在大量生産如此多采用新技術的處理器時要非常重視執行,因為構建處理器的成本很難再進一步降低。Bryant在他的發言期間說:“把領先産品家族推向市場的成本大約為30億美元。”

英特爾的成本控制還涉及降低内部的總人數。今年4月,據報道英特爾已經實現了把人力從103,000人縮減為92,000人的目标。“人數将繼續減少,”Otellini在春季分析師會議上說。

Otellini并沒有提供精确的數字,然而,近來的報告顯示,位于美國新墨西哥州的一家芯片廠将因設備更新而裁減1,000名工人

新興市場

在個人電腦領域的所有玩家—芯片供應商和系統設計公司—來說,美國是一個成熟市場,在過去十年中,世界上任何其它地方都沒有達到過它曾經擁有的那種增長率。但是,亞洲仍然是尚未打開的巨大市場,在那裡許多人至今還沒有購買過第一台個人電腦。

由此而來的出人意料的變化就是,在富裕的(美國)國内市場,最尖端的處理器一直熱銷;相比之下,英特爾公司認為更廉價、設計更精簡的處理器将成為促進海外市場發展的重要手段。确實,英特爾已經看到一個可能不久将購買電腦的超過1.3億人口的市場。“這就是剛剛具備購買計算機的能力的總人口數,”英特爾公司的銷售和市場組總經理Sean Maloney在春季分析師會議上說,“我們相信那些人口中絕大多數将購買筆記本電腦。”

為了利用已經感覺到的強大的海外市場需求,英特爾公司正提供有時候令人誤解的混合型産品,使之适用于筆記本電腦、簡樸古老的個人電腦和新型的重量輕的移動平台。有那麼一個低成本的個人電腦平台,孤立地看,它在一定程度上類似于針對MIT的100美元One Laptop Per Child(針對兒童需求的台式機)作出的響應。英特爾已經設計了一種300美元的“同學個人電腦”,這種台式機采用了賽揚處理器,配置2GB閃存和7英寸屏幕。

此外,Silverthorne也随處可用,該芯片似乎有若幹作用。英特爾常常稱之為獨立的處理器,它将為UMPC和手持網絡 浏覽器提供處理能力。然而,因為Otellini把它的特性歸結為具有“2003/4主流移動處理器性能”的處理器,它可能顯然是針對新興的低成本筆記本電腦市場尋求出路。

此外,市場上已經出現了許多傳統風格的筆記本電腦平台。

無線聯網

英特爾在美國的筆記本電腦處理器的銷售也出現了增長,據報道,目前每個家庭的筆記本電腦的滲透率不到“半台”,因此,它計劃推出一系列新型的筆記本電腦平台。

“我們5月6日推出了我們的第四代Centrino處理器(),該平台的代碼名稱為Santa Rosa,”Otellini說,其特色在于具備一個新型的Merom 處理器和 802.11n無線電、一體化圖形處理以及英特爾最新的透平存儲器。Otellini表示希望Santa Rosa能夠非常快速地獲得普及應用,并說,它将在相當短的訂購期内占據英特爾公司筆記本電腦處理器出貨量的絕大多數。

Montevina筆記本電腦平台将于2008年跟進,它配備一個45nm的雙核處理器,最為值得注意的可能是其混合與匹配無線電功能。Montevina 将配備标準的WiFi和較新的WiMAX兩種無線聯網功能,英特爾一直強調希望它不久将占據主宰無線标準選擇的地位。

系統芯片

系統級芯片:Tolapai與Silverthorne并駕齊驅

Tolapai和Silverthorne是有趣的一對産品,在某種程度上标志着英特爾公司的新航程。這家半導體巨人迄今為止一直都是提供處理器産品;即提供OEM或零售客戶能夠從貨架上購買的芯片。

系統級芯片采用的是完全不同的流片切片。在50,000英尺的水平上,你可以不把SoC視為一個産品,而是一系列知識産權構建起來的芯片。即半導體設計公司要具備了設計SoC所需要的一切不同的模塊,包括:處理器、邏輯、RAM、甚至像圖形引擎這樣的輔助功能。

當OEM提出需要特定版本的那種芯片時,會針對它想制造的特殊産品進行定制,然後,半導體供應商才開始付諸實施。它把需要的模塊從虛拟架上取出,集成在一起,燒一個掩膜,然後,把整個設計遞交給代工廠。那就是定制芯片。

這正是英特爾為Tolapai和Silverthorne所設想的應用(英特爾還将為後者提供最新的組成部件)。該設計似乎分别針對高和低端應用。

英特爾公司于4月在北京舉行了開發商論壇,下面給出了新聞發布中對Tolapai的解釋。

在“面向企業的系統級芯片計劃”中,英特爾公司高級副總裁Pat Gelsinger揭開了Tolapai計劃的神秘面紗,這是第一款把若幹關鍵系統元器件集成到單一的、基于 英特爾架構的處理器之中的企業級SoC産品家族。與标準的四芯片設計相比,2008年上市的Tolapai産品有望把芯片的占位面積縮小45%,功耗降低大約20%,與此同時,改進吞吐量性能和處理器的效率。Tolapai将包含新的英特爾QuickAssist Integrated Accelerator(一體化加速器)技術。與面向企業級應用的Tolapai相比,Silverthorne—如上所述—将針對UMPC級手持設備的應用。

英特爾公司染指SoC的意義重大,因為傳統上SoC一直以來常常都把目标市場定位于那些沒有足夠的批量的産品,如果針對這種應用發布一款“全尺寸通用型”産品是不劃算的。英特爾一向專注于大批量生産的産品市場,并且總是堅持提供重要的芯片方案。

或許,英特爾公司選擇嘗試SoC意味着它将采取幾分為招徕顧客而虧本銷售商品的策略。也就是說,或許它意味着開始時以Silverthorne介入UMPC市場,即使賺錢不多也是令人滿意的,如果它有助于培育那個市場的話(記住,超級移動個人電腦市場目前實際上不存在,此外,英特爾對蜂窩電話芯片市場的全面進攻以失敗告終;或許,前車之鑒已經讓英特爾獲得靈感,從而改弦易轍)。

如果與這種假設吻合的話,鎖定高端應用的Tolopai怎麼樣呢?高端應用可能是英特爾最能夠學習如何普及應用并運行其SoC技術的地方。此外,英特爾可能預想未來不遠的某一天占據領先地位的計算機(采用16位、32位或64位處理器)不再是日用品的空間,因此,它想未雨綢缪在SoC上取得飛躍。

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