卷土重来——VIA C7-M处理器登场
本本特区

在二十年的笔记本发展历程中,Intel一直占据着移动处理器的霸主地位,AMD与Cyrix也曾参与竞争,但是始终无法进入主流超轻薄笔记本的领域。全美达也曾以Crusoe 处理器对抗Intel。不过虽然Crusoe移动处理器的低发热量令Intel汗颜,但是其性能确实比较差,因此敢于采用Crusoe移动处理器的厂商并不多。自从推出迅驰平台,Intel更是如日中天,其他厂商均难望其项背,全美达的移动处理器更是黯然退出市场。不过,进入2005年以后,AMD高调发布了全新架构的Turion 64处理器,而VIA(威盛)也推出了极具特色的低功耗C7-M移动处理器,不仅具备先进的PadLock安全引擎,更有出色的节电技术……
计算机设计者以为用户只追求超强性能,努力制造更快处理器的时代已经一去不复返了。如今的用户开始注重移动性,不再接受带有嘈杂风扇且厚度夸张的大型机器。正因为看到了这样的需求,VIA在沉寂多年后终于携C7-M处理器卷土重来,今天,我们就一起来看看VIA最新推出的C7-M处理器究竟有哪些技术特性。
先进的节能技术
笔记本最大的优势便是移动性,提供这一切的基础是电池。目前大多数笔记本的续航时间都在3小时左右,这距离用户所期望的8小时准全天候办公还有很大的距离。尽管Pentium M已经将笔记本续航时间大幅度延长,但还不是十分理想;另一方面,全美达的Crusoe系列移动处理器虽然拥有惊人的低功耗,但是其性能低下,很难满足主流应用需求。而现在VIA也推出了低功耗型C7-M移动处理器,企图在这个低功耗移动市场有所作为。

为了能有效控制处理器功耗,VIA 的C7-M采用了IBM的90nm SOI制程,内建6500万个晶体管。VIA表示90纳米制程让处理器的频率提升了15%而功耗则减少了20%,同时因为发热量十分低,散热器的体积也可以大幅减小。为了在低功耗上有所突破,C7-M采用基于Centaur技术CoolStream构架,使得C7-M移动处理器的平均功耗小于1W,最低待机功耗甚至只有0.1W,这是此前Crusoe处理器无法做到的。除了采用90nm制程外,VIA在处理器功耗控制方面也极具自家特色。
在功耗控制技术方面,我们知道英特尔有SpeedStep技术,AMD也有类似的PowerNow!技术,而C7-M则拥有VIA特色的增强PowerSaver节能技术。
我们都知道对于PC部件的电源及功耗控制,有ACPI技术规范。自ACPI 3.0规范发布后,系统可通过BIOS、驱动设备、操作系统来监测系统的工作量,并在性能和功耗上作出有效的转换,而处理器亦是ACPI规格中的一部分。根据ACPI 技术规范3.0版本的白皮书,C0状态是执行代码的唯一状态,这里便是移动处理器节能的关键所在。在C0状态,有两种管理功耗的操作模式——性能状态(Px)和节流状态(Throtting)。大多数x86 处理器只支持节流状态,作为调整功耗/性能的一种方式。处理器内部时钟经由CPU的STPCLK#信号进行开通和关闭。这必然会降低CPU的性能,但对功耗并没有明显影响。问题是,当每一次STPCLK# 信号没有被验证时,时钟都会全速运转,进而要求供应电压达到最高值。为了使处理器更有效地在性能和功耗上作出转换,ACPI3.0特别定义了P-State性能状态P0、P1……Pn(称为Px状态)。由于P-State取决于CPU的速度等级,所以并没有特定数目的性能状态,如果CPU支持P-State性能状态,则BIOS 将包括16个频率,并有在该频率下执行可靠操作所需的电压。通过提供额外的Px 设置,操作系统将有更多的间隔标准来确定某一特定工作量对应的最优化性能和功率设置。
与其他处理器所支持的P-State状态相比,应用了增强PowerSaver技术的 C7-M 处理器最大的一个优势是可支持Px状态、倍频设置最低可以到4×(例如:100MHz FSB的400MHz),这一灵活性使得移动设备在空闲时(比如当设备在等待用户输入时)能节省更多的电能。需要注意的是,目前并非所有的移动处理器都支持性能状态(Px)。以大家比较熟悉的Pentium M和Celeron M为例,两者之间的差距不仅仅是二级缓存,后者就无法支持性能状态(Px),这也导致采用Celeron M处理器的笔记本待机时间相对较短。而C7-M的“增强PowerSaver”技术可以与Pentium M进行更直接的比较。
在英特尔 Pentium M 1.6GHz 的 P-State列表中:在1.6GHz时是全速模式,但通过ACPI可以因应系统的工作量而改变P-State的模式,而最低为P5,据英特尔的白皮书Pentium M的最大P-State,倍频最少为6×。而C7-M处理器公布的P-State列表中,系统可以将频率降低至4×,从而有效降低了处理器的功耗:同为Performance State P0(1.6GHz)时,C7-M的功耗仅仅15W,而Pentium M的功耗却高达24.5W。
独具匠心的快捷变速技术

我们知道移动平台的一个很关键的问题是如何让功耗和性能达到非常好的平衡。而VIA在C7-M中引入了一项独具匠心的TwinTurbo技术。通过它可以使处理器迅速地从超低功耗状态转换到全速运行模式,在系统运行中,切换到低功耗状态时,系统的功耗降低确实非常大。因此一旦操作系统确定用户已不再需要高的性能,尽快降低功耗是系统应该实现的目标。VIA开发了利用“PLL对”的新途径,来代替暂停CPU、复位PLL、等候稳定时钟并以新的频率重新开始的做法。C7-M能够在第二个PLL中生成新的频率,然后在一个单一的时钟周期内转换。
个人也玩军事级保密

考虑到不少商业用户对数据安全有一定的需求,因此VIA在C7-M中亦加入了PadLock安全技术。早在2003年VIA就在C5XL Nehemiah内核上应用了类似的加密技术,并将一个特定随机数据生成器,即威盛RNG加密引擎直接内置在处理器内核上。而威盛C7-M内核心所整合的最新版PadLock安全引擎在数据保密方面更上一层楼。VIA PadLock安全引擎的最新版本拥有SHA-1、AES-256bit加密算法、蒙哥马利乘法器、NX Execute保护及双量子随机数字加密技术等几个核心安全功能。
值得一提的是,与传统方式的加密技术不同,威盛PadLock安全引擎属于硬件加密技术,不需要针对辅助芯片(Co-processor)增加额外的程序,并降低了可能由此引起的系统不稳定性。同时也避免了让安全引擎承担加密处理可能带来的其他问题。这些加密和保护功能是通过一些简单的额外设置实现的,如同增加或者减少指令这样简单。
性能与功耗的平衡
目前VIA C7-M处理器共有两个大类——普通版本及Ultra Low Voltage版本。C7-M普通版本型号有1.5GHz/400MHz FSB、1.6GHz/533MHz FSB、1.867GHz/533MHz FSB及最高速度的2GHz/533MHz FSB等几种,电压由1.004V至1.148V,最高功耗由12W至20W,在P-State模式下电压会下调至0.844V而功耗只有5W。Ultra Low Voltage版本的C7-M处理器,型号则有1GHz/400MHz FSB、1.2GHz/400MHz FSB及1.5GHz/400MHz FSB等几种,工作电压只需要0.908V至0.956V,最高功耗由5W至7W,在P-States模式下会下调至0.796V而最高功耗为2W。其中Super ULV版本的C7-M 1GHz,工作电压可低至0.796V,而功耗则只有3.5W。
同样重视功耗控制的全美达最终没能走向成功,而如今的VIA C7-M显然在避免重蹈全美达的覆辙。C7-M仍然采用90纳米制作工艺,暂时还没有过渡到65纳米,不过其低功耗表现依旧十分出色。
控制功耗不等于一味忽视性能,全美达惨败后退出市场的原因固然是多方面的,但是性能表现不理想也是不可忽视的因素。此番VIA C7-M选择在性能与功耗之间的平衡,并提出“平均功耗性能”概念,也就是每瓦特功耗带来的性能表现。按照VIA的官方数据,C7-M的“平均功耗性能”甚至超过Dothan核心的Pentium M处理器。尽管这种对比方法的数据参考价值还有待商榷,但是其核心思想应该说是很值得肯定的。
从技术指标来看,StepAhead技术套件能够将C7-M的主频提高到2.0GHz,未来V4前端总线将达到800MHz,这比英特尔 Napa平台667MHz的前端总线还要高,同时C7-M的缓存架构(128KB L1+128KB L2)和多媒体指令集(SSE3)也比较合理,而为了防止病毒入侵,处理器亦支持类似英特尔 NXBit的防病毒功能。前面提到的TwinTurbo技术提高了处理器工作状态的转换速度,大大缩短了停滞时间, 在绝对性能上C7-M比C3有大幅提升。
写在最后
与Intel竞争必须有足够的勇气,相对于英特尔的Pentium M ,VIA C7-M处理器在性能上还有一些距离。这也是意料之中,因为VIA C7-M处理器是以低功耗为卖点,而且主攻商用市场。商业用户对性能要求并不会太高,相反更注重电池的持航能力以及系统安全性。C7-M本身是x86架构,而且整体性能也能够满足一般的办公应用,因此只要VIA市场策略得当,就不会出现类似全美达处理器那样的悲剧。VIA也表示C7-M处理器的售价会更为低廉,对比Pentium M有一定优势……
未来将会是轻薄笔记本的时代,要求更长时间的续航,和更高的安全性,希望C7-M一路走好!