微软的超级CPU

时间:2022-06-05 09:17:39

到目前为止,所有的新cpu在设计时,都采用相同的法则:借助更多的晶体管、更好的制造工艺和更强大的指令集来增强性能。同时,多核心技术也被广泛应用,多个处理器核心可以用于平行处理越来越多的数据。为了跟上CPU的处理速度,主板的芯片组同样需要借助各种技术提升处理速度,整个系统的总线基础结构也要变得更加有效。为此,除了继续优化CPU的结构外,通过将CPU芯片(如GPU)和总线结构整合在单一芯片上来有效地降低成本、提高性能。这样的结构被称作系统级芯片(SoC,System on a Chip),在嵌入式系统领域,这一概念已广为人知。然而,这种结构的真正广泛有效应用,还是在当今被普遍使用的x86系列个人计算机和游戏机(例如cell处理器结构)上。

微软的自我救赎

微软和IBM合作开发用于Xbox 360游戏机的CPU,打破了CPU巨头英特尔和AMD的垄断。这件事情带来了两个显著的后果:一方面,到目前为止,微软估算出的用以修理和更换出现故障的Xbox 360的费用已有10.5亿至11.5亿美元,这说明这种技术仍旧可能会存在不太稳定的问题;另一方面,Xbox 360新的处理器采用了CPU与GPU整合的架构,已经基本解决了以前的问题,新的CPU是微软与IBM的工程师紧密合作共同研发的产品,充分借助了IBM在嵌入式系统领域整合式芯片研发的丰富经验,与传统的CPU相比,这款新的处理器的革新在于加入了显示芯片和大部分应属于主板的基础结构。

软件的瓶颈

新的CPU就是一块SoC芯片,它集成了3个CPU和1个ATI图像引擎。3个3.2GHz核心中的每一个都拥有独立的32KB缓存用于处理指令集和数据,1MB的二级缓存被3个核心共享使用。在前一代Xbox 360中,CPU和GPU仍然通过前端总线(FSB)相互连接。在采用了新CPU的Xbox 360中,FSB被集成的FSBR模块所取代(FSB Replacement)。不过由于微软方面有意地限制了系统带宽,所以新版整合CPU的速度并不比老版产品更快。与上一代Xbox 360使用的Power PC的CPU加GPU的组合相比,这块新的芯片并没有被允许以更快的速度运行,这主要考虑到了它与Xbox 360之间的兼容性问题。

更冷更静

微软新的Xbox 360的CPU采用了45nm制造技术。第一代Xbox 360的CPU(2005)采用90nm米技术,第二代CPU(2007)采用的是65nm技术,随着技术的不断进步,处理器的功耗会越来越低。最新的Xbox处理器用3.72亿晶体管来应对在内核上集成的GPU和南北桥芯片。主板上总线的消失直接降低了成本,新处理器的能源消耗量也只有原来的60%,这意味着,需要更少的电力消耗、更低的散热需求以及更小的风扇噪音。上一代产品中风扇的噪音已经严重影响了用户的使用体验。而现在,新版Xbox 360中所有组件里最吵的已经变成了DVD驱动器。现今的拥有新型整合处理器的Xbox 360噪音只有上一代机型的一半。

更坚固更耐用

SoC处理器采用的新制程以及所带来的低发热量使Xbox 360的稳定性表现更佳。事实上,在最新的机型中,让Xbox 360用户们恐惧的“三红”将不再出现(在早期的Xbox 360中,由于过热造成硬件损坏之后,电源开关按钮的指示灯将全部变成红色,形成一个环形,绰号“三红”)。其他游戏主机还在与散热问题斗争着,例如索尼PS3就会因为过热而出现虚焊问题,我们还曾专门刊登过维修的文章。

更小更漂亮

更少的组件、更简单的整合结构和更低的散热需求也使机箱可以变得更小,外形也能够更被人们所认可。这不仅对有瘦身需求的Xbox 360很重要,对于其他的设备像台式电脑和笔记本电脑,如果整合型处理器能够应用到这些领域,那么它也将会带来很多新的可能。当整合型处理器应用在PC上之后,机箱的尺寸将再受到产品内部结构的限制,而更多的是为了满足设计和美观的需要。将来你很难在第一眼就认出那个设备是计算机。微软的处理器仅仅只是一个开端,英特尔和AMD将在这一领域会发挥更大作用,微软已经开始为Xbox 360制造新的处理器,这表明高效SoC芯片的大规模生产在45nm制程上也已取得成功。

SoC芯片在未来将会有很大的发展空间,它将带来的新变化主要有:普通台式电脑和笔记本电脑性价比更高,外设设备将变得更小、更安静。另外,入门级便携式计算机将成为高度集成技术的最大受益者。

追赶者:AMD和英特尔

AMD的Llano将在2011年到来

AMD将SoC命名为APU(Accelerated Processing Unit,加速处理单元),它的SoC CPU称为“Llano”。CPU-GPU捆绑的处理器在一个内核上将拥有10亿个晶体管,AMD正在等待升级换代到32nm,到那时,生产出来的芯片才会有更好的功耗比和性价比表现。第一个32nmCPU将在2011年推出。随后各种不同版本的Llano将一个接一个地被推出。

英特尔在2010年年底开始

英特尔的SoC芯片代号是“Tunnel Creek”,在2010年年底,已经被应用于计算机和嵌入式产品中。它基于Pine Trail Atom技术,附加的TDP(Thermal Design Power)使其应用价值更高,它的最大功率是2W。有了这颗芯片,计算机的整体功耗将有可能被控制在5W左右。第一批产品(笔记本电脑,平板电脑,车载设备)有望在2011年现身。

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