改弦更张——Intel将推八代CPU

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AMD传说中的Socket M2以及Socket F接口的产品最近屡屡曝光,Intel面对自己对手的宣传攻势自然也不会示弱。第八代微处理器架构的消息最近也被透露出来,一场新的前哨争夺战已经展开了。

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抛弃NetBurst

在奔腾时代之前我们已经走过了四代处理器架构,有着划时代意义的Pentium处理器即为第五代处理器架构,而在Pentium处理器基础上更新的第六代处理器架构(习惯上称之为P6架构)更是一个成功的架构。

P6架构是成功的架构,而且引领着当时桌面处理器发展的趋势,这个说法相信在业界会得到比较一致的赞同。从架构上来看,虽然Alpha处理器对Intel与AMD当时桌面处理器的设计都有一定的影响,但是AMD推出的K7架构始终作为P6架构的影子,这一点也是事实。

在第五代微处理器时,Intel没有沿用586的名称而改用Pentium,其目的之一就是从商标上拒绝其它公司的模仿与跟进。在具体架构设计上,Intel依然想做领路人,在摩尔定律的光环笼罩下,为了冲击高频率Intel推出了P6的下一代微处理构架,这就是被称为NetBurst的架构,具体产品也就是我们看到的Pentium4系列产品。

NetBurst的优点不少,从最初的20级流水线到Prescott核心的31级流水线,这使得处理器的实际频率很容易提升上去。在功能的增加与改进上,因为流水线的级数较多、分工较细,变化起来也相对容易。这一点对比AMD公司的产品就可以看到,K7架构到K8架构虽说性能有所提升,但是功能增加才是主要的变化,为了加入64位技术,在处理器架构上的变化是相对较大的。

NetBurst也有它的缺点,其中之一就是长流水线的闲置问题,为了解决这个问题Intel陆续推出了超线程技术等一大批辅助技术,在分支预测等方面也花了大力气,但最终的效果虽然不能算糟糕,但是距离出色还是有相当的距离。

一个技术的生死有时候并不完全取决于它的本身,人事环境的变更也会对它产生重要的影响。Paul Otellini(奥特里尼)在接替Craig Barrett(贝瑞特)担任Intel总裁之后,在人事方面进行了一些变更,Randy Steck在内的NetBurst架构开发团队已经有不少成员离开了Intel,显然NetBurst的未来在Intel内部已不被看好。

所以,第八代微处理架构的最显著特点就是——NetBurst被抛弃。

传说中的HTT2

HTT是Hyper-Threading Technology的缩写,指的就是超线程技术。HTT的诞生主要是为了解决上一代微处理器架构中因为分支预测失败、缓存未直接命中、指令相关性等原因造成的管线空闲问题。我们可以将HTT理解为,对长流水线微处理架构的增补性技术。

目前主流的CPU架构,包括Intel方面的P6架构、NetBurst架构,以及AMD方面的K7/K8架构,每个时钟周期能处理的指令数均是3。从这个意义上来看,高频率处理器就是高性能处理器的同义词。但是因为前面提到的分支预测失败等问题的存在,长流水线处理器的频率和性能背离的状况越来越明显,因此HTT这类辅助性技术的存在绝对是有必要的。

具体到微处理器设计领域,虽然Conroe降低流水线已经可以大大降低分支预测失败导致的性能损失,但是提升每个时钟周期处理的指令数目,在带来性能提升的同时也会带来因为指令相关性等因素造成的性能损失。

从技术的层面上来说,HTT2很可能和HTT有着比较大的不同。目前第八代处理器架构已经确认将双/多物理核心作为主流的发展方向,冷热核的设计也基本成为定局,在双/多物理核心处理器中,除了仲裁器之外,如果具有HTT设计理念的HTT2技术出现,也将对处理器实际效能的提升有很大帮助。

在设计的细节上,双/多物理核心的处理器将共享二级缓存,Intel还保证说每个核心的一级缓存也可以实现直接通信,处理器和二级缓存之间的带宽也会得到提高。这一切的变化在流水线技术较少的架构中实现起来是比较麻烦的,但是Intel正在逐步地全部实现它们。另外,在指令集方面Conroe将可能支持SSE4指令集,看看目前移动处理器在指令集支持幅度上和台式机领域的差距,就可以明白这也是一个相当大的进步,而且是很实用的进步。

最后的结论

从桌面的Conroe、笔记本的Merom到服务器的Woodcrest,Intel从NetBurst走了出来,改弦更张的Intel未来将如何,值得期待。从Apple宣布将采用Intel处理器来看,我们也可以隐约看到业界对第八代处理器架构的评价了。