鱼与熊掌可兼得──英特尔Banias移动处理器初探

数码与整机

海涛

对于体积狭小能源供应有限的笔记本电脑来说，其移动处理器在很大程度上决定了整机性能表现的优劣，而如今的笔记本电脑已经陷入了一种尴尬的境地之中，现有的P4-M移动处理器由于功耗和发热量巨大，至今仍无法满足超轻薄型笔记本电脑对散热和电池续航力性能的要求，PⅢ-M能够满足低功耗的要求但在性能上却略显薄弱，这就导致了轻薄与性能之间无法兼顾的矛盾。在不久前召开的IDF2002英特尔开发者秋季大会上，英特尔公司向开发者公布了集高性能与低功耗于一身的下一代移动处理器Banias的详细资料，该处理器将于2003年第一季度正式发售，这将给未来的笔记本电脑带来什么影响呢？

从里至外彻底革新

P4-M移动处理器自从今春发布以来，已经占领了绝大部分高性能笔记本电脑市场，成为当之无愧的移动处理器之王，但是为何英特尔仍急于在明年初推出Banias呢？我们知道，由于得益于超长流水线管道技术，P4系列处理器可以将主频提升到很高的水平，脱胎于桌面版处理器的P4-M已经突破2GHz大关，但是随之而来的高功耗和高发热量却使它难以在超轻薄笔记本电脑中应用，至今英特尔仍靠PⅢ-M来维持这一市场，真可谓廉颇老矣，以至于形成了文章开头说到的尴尬局面。而过长的流水线管道在某些时候也导致了CPU运行效率偏低的问题，而其他架构的处理器可能主频比P4低，但是实际效能却更高。测试表明，Athlon XP 2000+的实际频率只有1.7GHz，但性能却足以媲美P4 2GHz，甚至采用Tualatin核心的同频Pentium Ⅲ处理器在某些时候也与其不相上下。近年来全美达和AMD来也在积极改进其移动处理器制造技术，全美达的Crusoe处理器已经在超便携笔记本电脑市场取得了较大的市场份额，AMD强大的移动版ClawHammer处理器正在积极酝酿之中。所以无论是出于提升自身实力与对手竞争还是保持领导厂商的形象，英特尔对移动处理器进行彻底革新都势在必行。
与以往的移动处理器只是进行桌面版处理器工艺改良和增加省电技术不同，Banias是英特尔公司采用全新架构的首款专用移动处理器，初期将采用0.13微米工艺生产，主频将从1.3GHz起跳，二级缓存为512KB-1MB，采用Micro-FCBGA 479封装，并且支持MMX、SSE、SSE2指令。2003年第四季度的后续产品将被命名为“Dothan”，采用0.09微米工艺，二级缓存高达2MB，主频将从1.8GHz起跳。（图1）

性能与功耗的均衡

性能固然重要，但是功耗控制决不能忽视。降低处理器的功耗，最通常的办法便是减少处理器内部晶体管数目以节省电力。但是这样做也将导致处理器频率提升潜力非常有限，但是号称高度节能的Banias的晶体管数量竟然达到了创纪录的7700万，远高于P4(Northwood核心)的5500万，成为目前PC处理器晶体管数量之最，但是Banias功耗却非常低，1.7GHz的Banias处理器在全速下功耗为24.5W，电压为1.35V，省电模式下降频到600MHz时电压只有0.85V，平均功耗低于1W，而同频P4-M平均功耗则为2W左右，而且Banias将拥有低电压和超低电压版。英特尔宣称Banias笔记本电脑电池续航力可以达到6～8小时，其实将这一数字折为一半也是相当优秀的特性，从展会上展示的P4-M和Banias散热器实物对比来看，Banias的散热器明显要小不少，这为笔记本电脑缩小体积提供了良好的条件。Banias是如何做到不大幅牺牲性能而将功耗降低的呢，除了经过改进的Speedstep技术外，关键还在于采用了四项全新技术：
1.Advanced Branch Prediction：分析程序过去的运行规律，并以此为基础预测今后可能处理的指令，从而有效提升处理器性能。
2.Micro-Op Fusion：如果存在数个可以同时执行的指令的情况下，Banias可以将这些指令合并为同一个指令，以提高运行效率并且有效节省电力。
3.Power Optimized Processor System Bus：目前有些系统组件即使不被使用也在消耗电力，而POPSB技术则可令它在超低电压下运行，并严格进行缓冲器管理，只对工作中的组件提供电力，从而实现了低功耗。
4.Dedicated Stack Manager：使用记录内部运行情况的专用硬件，处理器可无中断执行程序。
虽然这些技术使得Banias尽量减少了低功耗对性能的影响，但未必能够超过P4-M，不过一定比PⅢ-M要优秀。正如英特尔所说的，Banias虽然具有出众的节能特性但性能并未打折扣。
好马配金鞍。与Banias处理器配套的芯片组为Odem和Montara GM。Odem芯片组采用FCBGA封装，支持400MHz 前端总线，最大支持到1GB DDR200/266内存，支持AGP2X/4X、6PCI、ATA66/100以及USB2.0，支持等同于Speedstep的Geyserville Ⅲ技术，集成10/100M网卡芯片和6声道声效芯片。而Montara-GM芯片组则在Odem的基础上集成了显示芯片，性能等同于i845GL整合芯片组的显示芯片。

强大的无线网络功能

英特尔是坚定的无线局域网推崇者，希望该功能有朝一日能够成为桌面电脑和笔记本电脑的标准配置。在Banias系统中，英特尔已经开始着手这么做了，Banias将集成802.11a与802.11b两种标准的无线局域网技术，二者可以分别提供54Mbps与11Mbps的高速无线局域网接入能力，并且可以同时使用，我们无须再为获取无线局域网功能去购买扩展模块，从而节省了资金。不过在2003年初期推出的Banias系统对此项技术的支持是集成在主板芯片组上的，但是未来将逐步将它整合进处理器之中，以最低的功耗和成本获取更多的功能。

Banias可能带来的影响

根据英特尔的发展规划，Banias处理器主要用于超轻薄笔记本电脑，未来也有可能应用在手写板电脑Tablet PC之中。而P4-M 2.2GHz即将推出，并将继续发展使速度提升到2.4GHz～2.6GHz，所以P4-M仍将占据ALL in One高性能机型的大部分市场。在发展初期，Banias与P4-M处理器将是平行关系，但是以Banias均衡的性能表现，如果用户对它十分满意，很难说P4-M不会受到影响。而PⅢ-M处理器则将在Banias正式发布后被逐渐淘汰，长命的PⅢ家族处理器也将随之全面退出历史的舞台。在此次会展上，IBM、NEC、东芝、三星等国际知名厂商展出了基于Banias处理器的笔记本电脑样机，与P4-M发布会上清一色的笨重的高性能笔记本电脑恰恰相反，这些机型均为超轻薄型笔记本，其体形的纤细程度丝毫不亚于PⅢ-M机型，从中也可看出厂商对Banias支持力度很大。为了让位于Banias，PⅢ-M机型可能将会大幅调低售价。让我们一起来等待2003年第一季度Banias正式发布的日子吧！