新P4变“胖”了

今日硬件

要说最近的热点产品还是英特尔的6系列P4处理器。就在发布的前一天,英特尔的朋友告诉我,现在处理器都已经不是他们的重点产品了,或者换句话讲,英特尔看重的不仅仅是处理器本身的计算能力,还有以计算为应用核心的平台价值,所以处理器的功能会越来越丰富。突然间,我发现——新P4变“胖”了。

64位计算起风潮

新P4变“胖”的第一个标志就是它开始支持64位运算,也就是所谓的EM64T技术。大家都知道,英特尔的EM64T和AMD的x86-64其实是如出一辙,主要是拓展了64位内存寻址功能,只是这两种技术在硬件实现架构上并不相同。不过因为这两种技术使用了几乎相同的指令集,只要在一个处理器上可以运行的操作系统和软件,在另外一个处理器上也可以完全支持。区别在于Intel的EM64T技术支持SSE3指令集和超线程技术,而AMD的处理器无法实现这种技术。

和AMD的x86-64一样的是,EM64T要同时运行32位和64位程序,因此会针对不同的需要运行不同的模式。同时,EM64T引入的多种操作模式之间的切换解决了32位程序在64位操作系统下的运行效率问题,分为传统模式、兼容模式和纯64位模式。纯64位模式是三种模式当中最为高效的,可充分发挥EM64T的威力。但这种模式需要纯64位环境的支持,包括64位操作系统和64位应用程序。64位计算只是为未来的应用需求提供了一个必要的条件,而真正推动64位计算的还是我们的需求。

在推动64位计算普及风潮中,AMD就好像先头部队,Intel则好比生力军,而微软才是幕后的指挥官。

为新处理器降温

再有一点就是6系列处理器的低功耗,这一招还是从移动处理器上学来的。大家都知道,胖子怕热。Prescott刚“出道”的时候,其高功耗一直为人诟病。在5xxJ系列处理器上面就应用到一个叫做Enhanced Halt State的技术,Halt表示系统空闲的意思。我们都知道,笔记本电脑在系统没有太多任务运行的时候,就会自动降低频率,这就是SpeedStep功能。但以前的处理器只是通过降低倍频来降低频率,从而降低电流,但实际上电压并没有任何变化。我们知道电功率等于电压与电流的乘积,如果在降低频率的时候电压也能降低的话,降温的效果就更加明显。

6系列处理器通过一些新技术来实现更低的功耗。比如P4 660的主频为3.6GHz,外频为200MHz,在系统空闲的时候,处理器收到特殊的暂停指令时,将会激活省电模式,此时系统显示为处理器等待状态。它的倍频最低能降到14,变成了2.8GHz的P4。同时系统为了保证稳定性,电压也就自动下降(这和我们超频时加电压的道理是一致的),因此这种技术就能保证处理器在空闲时期真正得到“休息”。

有意思的是,所有型号的6系列处理器在省电模式时都是工作在2.8GHz频率下,与它们的默认频率无任何关系。需要强调的是,为了保证系统的稳定性,从省电模式切换到默认模式,频率需要经过一个渐变过程。当处理器转换到省电模式,处理器的倍频转为14,然后核心电压渐渐下降到一个适当值。

就好比汽车的挡位一样,有加速也有减速,高手懂得什么时候手动换挡,而普通人用自动挡就好了。

二级缓存是把双刃剑

最后就是所谓二级缓存的倍增,从1MB到2MB。6系列处理器集成了2MB二级缓存的处理器,其内核晶体管数量达到了1.69亿个,比原来的Prescott“胖”了三分之一多。虽然这也是新P4的一大特点,然而我并不太看好这样的设计。二级缓存是一把双刃剑,怎样的容量才算合适,我在此不敢说诳语。先说好处吧,增加了二级缓存,处理器在执行指令的时候,理论上可以减少到相对速度较慢的内存读取数据和指令的次数,这样将能够提高处理器的执行速度。

而由此带来的负面影响就是间接增加了数据与缓存之间的延迟时间,加上Prescott核心的管线较长,这种影响就更加突出。就好比你要到图书馆找材料,馆藏数目越多,分类越细,你准确找到目标的时间就越长。

还有一点就是,二级缓存占用了更多核心(也就是我们常说的处理器的Die)的空间,几乎占到了一半。那么相对而言,用来计算的单元就显得狭小了一些。同时,应用程序对于二级缓存的敏感度各不相同。所以检验二级缓存究竟多大才合适,现在还难以下定论。

结语

当然,6系列的P4处理器远不止这些功能,它还包含了Execute Disable Bit防病毒等功能。其实,自从英特尔发布超线程技术(一个处理器模拟成两个核心)以来,我们就发现处理器里面的功能越来越多,而不是单一的频率增加,这一点也和英特尔改变型号命名规则是一致的。而去年取消4GHz的计划则暂停了P4处理器继续“长高”的趋势,让它变得更“胖”,更加丰满。