2001年CPU技术展望

Author: NEO Date: 2001年 4期

?牐?2000年过去了,在这一年里,围绕着CPU发生了很多大事。概括起来讲,就是AMD首先在CPU主频的发展速度上超过了过去的老大哥Intel。Intel也不甘示弱,极力想反超AMD,并在去年年底的时候推出了奔腾4处理器,总算挽回了一些面子。AMD在2000里推出Thunderbird、Athlon、Duron系列处理器向高、中、低端市场发动全面的进攻,并一路高歌猛进,从Intel手中夺取了相当规模的市场份额。而Intel却因为在芯片组的发展上犯了一些错误,而且出现了CPU品质的问题影响了自己霸主的地位。在新世纪到来的时刻,Intel、AMD、VIA在CPU的推广和研发上究竟有何打算呢?到底谁是2001年CPU的王者呢?下面就让我们来看看2001年CPU的发展之路吧。
  #1    Intel会很火
  ?牐犑紫然故谴覫ntel说起吧,俗话说,“瘦死的骆驼比马大”,Intel虽然在2000年有些疲软,但是它在业内的领导地位还是存在的。
  ?牐?2001年Intel会改变已经存在了20年的x86结构,Intel非常清楚,是x86指令集限制了CPU性能的进一步提高,这一点其实大家都知道,因为CISC指令集过于复杂,使CPU设计上的难度大大增加。现有的技术已经很难再有突破了,因此,Intel正同惠普一道努力开发下一代指令集架构(Instruction Set Architecture,ISA):EPIC?烢xplicitly Parallel Instruction Computing,显性并行指令计算。对Intel而言,IA-64(Intel的64位架构)是下一个10到15年的架构。新的ISA将使Intel摆脱x86架构的限制,从而设计出超越所有现有RISC CPU和X86 CPU的新型处理器。
  #2    Pentium 4为王
  ?牐營ntel公司在2001年内基本是围绕着P4在作文章,Intel公司计划在2001年的第一季推出时钟频率为1.7GHz或更高的Pentium 4处理器,而且在2001年的第二季,大家就有可能看见第一个时钟频率为2GHz的Pentium 4处理器了。Intel公司希望凭着自己的实力重新回到x86市场上的性能老大的地位。不过由于Intel目前支持Pentium 4 CPU的i850芯片组采用了Rambus公司生产的,现在并不受欢迎的RDRAM内存。但是大多数用户包括OEM厂商对于RDRAM都很不“感冒”,因此芯片组可能会限制Pentium 4的推广。
  ?牐犜诮衲甑谌径龋琁ntel计划将其处理器的封装格式从PGA423转换到mPGA478,为Northwood做好准备。1.7GHz Pentium 4(PGA423)将在第三季度上市,比我们所期望的要迟些。2GHz采用mPGA478封装格式的Pentium 4处理器将在2001年第三季度上市。
  #2    新Pentium Ⅲ将亮相
  ?牐燩entium Ⅲ处理器是否很快就走到了尽头呢?它将何去何从?Pentium Ⅲ是一款相当成功的微处理器,市场已经证明了这一点。唯一的问题就是Intel公司目前正面对这样一个事实:当前的工艺水平来说,Coppermine处理器已经无法将主频提高到1GHz以上,这样在激烈的竞争中很难保住领先的地位,因此只有开始新使用新工艺的Pentium Ⅲ了。
  ?牐牳慕鳦oppermine产品的一个比较合理的方法显然是将它的制程转向0.13微米。这也是目前正在进行的一个作法,但这样还是不够的。Pentium Ⅲ产品的下一个版本将是使用代号“Tualatin”的处理器,“Tualatin”推出时的时钟频率为1.13/1.26GHz;具有512KB on-die(集成在核心)的L2 Cache(二级高带缓存,比现有的Pentium Ⅲ多了一倍);采用了新的VRM 8.5V电压规范;用AGTL(1.2VTT)总线规范代替了现在使用的AGTL+(1.5VTT)总线规范。
  ?牐燭ualatin CPU将十分像目前那种带有四个垫片的Socket A处理器,不过这种CPU在倒装芯片的四周还有一个环,从而保证芯片不会被散热器压坏,这种封装方式名为FC-PGA2的产品实际上就是带有散热器的FC-PGA产品。FC-PGA2处理器的厚度为3.5mm,而FC-PGA处理器的厚度只有1.9mm。
  ?牐牭谝淮慰吹?2倍于L2 cache的Tualatin处理器时,大家一定会对它的外观感兴趣,改进后的时钟供应、电压与总线规范将需要一种新型的平台支持。目前,Intel将要推出的芯片组中只有一款芯片组可以适用于Tualatin,即Almador或i830芯片组。Intel公司已经完全意识到现在一些使用Pentium Ⅲ平台的用户也希望升级到使用新型的Tualatin处理器,因此,它也将推出另外一款名为Coppermine-T的Pentium Ⅲ处理器,这一产品也使用了0.13微米的工艺。它可能只具备256KB的二级缓存(也可能是512KB,现在还不太肯定),该产品能够运行于Almador平台,以及使用目前Intel公司i810,i815,i820,i840或VIA 694X芯片组的Pentium Ⅲ主板。
  ?牐犜诮衲甑谌径龋?0.13微米的Tualatin-256将会推出1.26GHz频率的CPU。此处理器将采用更高级的设计,它将具备512KB二级高速缓存和200MHz FSB。主要面向桌面系统的Tualatin-256实质上是在Coppermine Pentium Ⅲ的基础上采用了Intel 0.13微米铜连接技术。由于还无法预知DDR平台的推出日期,所以Tualatin-256还将继续采用PC133 SDRAM,而且1.26GHz将是其最高频率。(^04039109a^)
  #2    Celeron路在何方
  ?牐犞谒苤源覣MD公司推出了Duron处理器之后,Celeron处理器就几乎失去吸引力,因为它的性价比远远不如Duron好。Celeron产品被限制在66MHz FSB下,这也是为什么Celeron的性能始终落后Duron的原因了。还好Intel已经推出了使用100MHz FSB的Celeron了。这将对Celeron的性能提高会有一些好处,对于那些超频的用户来说,其实早已把Celeron的FSB频率提高到100MHz。
  ?牐營ntel在2001年将有一系列针对笔记本电脑的处理器计划,希望借此不让Transmeta与AMD在此领域有机可乘,毕竟这是一个利润丰厚的市场。Intel将主要利用其SpeedStep技术来降低芯片的耗电量,推出多款低耗电量CPU,尽力保住它在mobile芯片市场的占有率。
  ?牐營ntel将在2001年第一季度推出900MHz和1GHz的移动PⅢ处理器。还有一款低功耗的500MHz移动Pentium Ⅲ处理器将在第一季度上市,当然,移动Tualatin处理器也将在明年下半年推出。(^04039109c^)
  ?牐牼湍壳袄此担琁ntel还是笔记本电脑处理器的霸主。
  ?牐?2001年Intel CPU的发展蓝图,见表(^04039109b^)1。
  ?牐犃硗夥衿靼娴腤illamette(可能会使用Merced的总线技术)总线带宽高达3.2GB/s。L2缓存的带宽是8GB/s, L1高速缓存的带宽为32GB/s.核心频率将在1.5GHz以上。具有256KB L2 cache。
  ?牐牬痈鞣矫娴姆从?来看,在2001年的上半年,Intel不会推出64位的处理器,至于本人的估计,大概要在2002年才能有小批量的IA-64芯片上市。
  #1    AMD紧追不舍
  ?牐犝?2000年里,AMD在一开始并不顺利,一开始的K7缺少芯片组与主板的支持,而在工艺上,在转入0.18微米时,比Intel慢了一些,但是最后AMD还是凭借着Duron与雷鸟这两款拳头级的产品,赢得了市场的好评,让AMD抢占了不少的市场份额。
  ?牐犇壳霸诠獾囊恍┲布镜闵希诙訡PU的选择意向上做的一些调查中,AMD的处理占读者选择意向的70%,由此可见,AMD的发展潜力还是相当大的。假如AMD的产品线继续丰富,处理器的价格、质量与速度继续保持目前的水平,我们完全可以认为,在2001年,AMD可以与Intel平分天下。
  #2    新Athlon有看头
  ?牐犗衷谑谐∩系腁thlon主要是代号为雷鸟的Socket A的Athlon,有384KB的on-die的缓存,其中64KB的一级缓存,256KB的二级缓存。
  ?牐犜?2001年的一季度,我们应该可以看到代号为Palomino的AMD处理器,从目前了解到的情况来说,Palomino的起始频率约为1.2GHz,初期应该还是继续使用了0.18微米的工艺,我们可以发现Palomino的起始频率较高,有传闻说,AMD的Palomino将会使用与Intel的P4相类似的技术,也就是延长了管线,这也正好解释了这款Palomino为何会有这么高的起始频率了。这目前仅是传闻,但是我认为可信度有80%以上。这款Palomino应该是一款面对服务器与工作站的高端CPU,支持并行处理,以后服务器与工作市场除了PⅢ与至强外,还将有Palomino作为高性能的选择。
  ?牐牪还壳癙alomino还有一个麻烦,假如Intel在法律上对AMD使用这项技术进行一些指控的话,也是一件让人头痛的事情,不过我们相信AMD一定有稳妥的解决方案的。
  ?牐牪还陨隙际腔赑alomino使用了P4的一些技术的条件下推测,如果Palomino继续使用目前雷鸟0.18微米的核心,那么Palomino和现在的雷鸟相比,还是有不少的优势。根据AMD的代表所说的,Palomino的功耗将会比现在的雷鸟低20%,因此我们预计1.33GHz的Palomino其热功耗应为55W,和目前采用雷鸟核心的1.2G的Athlon一样。因此也可以说Palomino是一款低功耗的雷鸟。
  ?牐犜ぜ圃?2001年的二季度,Palomino的主频将会达到1.5GHz,而在2001年末,Palomino的主频将会达到1.7GHz甚至更高,很可能最高会到2GHz。在2001年的下半年,AMD希望它们的处理器全部转成为266MHz FSB,最低的主频为1.2GHz,因此在那时,DDR内存将会大量的普及。
  ?牐犜?2002年的第一季度,Palomino的下一代代号为Thoroughbred的处理器将会面世,这应该是一款使用了新的核心的产品,最明显的改进之处,就是使用了0.13微米的先进工艺,处理器核心的进一步缩小,大大降低了功耗,这将有利于Thoroughbred向更高的主频挺进。这才是真正让人期待的产品。
  #2    Duron会更强
  ?牐犐钍芄愦笙颜咔囗腄uron在新一年中,将会有些什么动作呢?
  ?牐燤organ应该就是其下一代的产品代号,将于2001年的第二季度推出,目前,对于Morgan的核心和原来的Duron相比是否是有所改变,还不太清楚,但是我们可以知道,Morgan的起始频率将会是800MHz,依然定位于低端市场,走向还需要看Palomino的“脸色”,就像Duron是雷鸟的简版一样,Morgan也就是Palomino的简版,核心近似于Palomino,但在缓存上会有所减少,以达到减少成本的目的。
  ?牐犗嘈牛贛organ推出后,会像Duron一样,深受普通用户的喜爱。
  ?牐犜?2002年的第二季度,Morgan的下一代产品Appaloosa将会出台。Appalossa将会采用新的0.13微米的工艺制造,0.18微米到0.13微米的过渡,将会是一次质的突变,采用铜连接技术已经是势不可挡。Appalossa也就是Thoroughbred的一个简化版,继续给用户提供高性价比的产品。
  ?牐犜诒始潜镜缒源?理器市场上,AMD一直依靠着AMD-K6(r)-2+/与AMD-K6-Ⅲ+AMD苦苦支持着,除了在价格上有一定优势外,在性能上,实在是和Intel相差太远,面对笔记本处理器这块巨大的肥肉,AMD当然不甘心放弃,在2001年的第一季度,AMD将会有两款笔记本电脑处理器推出。
  ?牐燗MD已经在2001年的1月中旬发布了600MHz和700MHz新款移动处理器,正式将第七代处理器Duron(笔记本版,代号为Morgan Mobile)带入笔记本电脑市场并逐步取代第六代处理器,外频达到了200MHz,用于和英特尔Pentium Ⅲ对抗,目前已经得到NEC等厂商采用。由于采用了AMD的PowerNow的节能技术,使得这款处理的功耗较低。目前英特尔笔记本电脑处理器最高主频为PⅢ 750MHz。AMD这这两款新的Duron处理器在美国Fab25以0.18微米工艺生产。
  ?牐燗MD准备在2001年的第二季度推出以Palomino为核心的笔记本电脑产品,不过名称为Palomino Mobile。
  ?牐犜?2002年的第一季度和二季度,采用0.13微米工艺的Thoroughbred Mobile和Appaloosa Mobile将会面世,分别面对高低端的笔记本电脑CPU市场。
  ?牐牽纯碅MD是否可以从Intel的口中抢来市场份额呢?不过有一个好处,就是笔记本电脑的价格将会大大下降。
  #2    AMD的64位处理器
  ?牐牴赜贏MD的64位处理器的的消息,相信大家也看得比较多了,本文也就不在这方面花费太多的笔墨了,只是大概的提一下。
  ?牐犜?2002年的第一季Sledgehammer(X86-64核心)面世,Sledgehammer是AMD第一块的64位处理器,不过基于市场策略,AMD将会推迟至2002年的第二季才大批量生产,同时AMD也表示,它们将会在2001年第四季度推出一部分Sledgehammer处理器的样品,届时将会首先应用在部分OEM的原装桌上型电脑上。面对来自Intel 64位Itanium处理器的强大挑战,AMD对此并不担心,并且采取观望的态度。
  ?牐犜?2002年的第一季度,代号为Clawhammer(X86-64核心)的处理器也将会发布,主要应用在普通办公、家庭式及笔记本个人电脑上,这就该可以看成是Sledgehamme的简版。
  ?牐犝漳壳暗男问评此担收叨杂贏MD的形势还是比较看好的,不过AMD让人担心的还是产能与研发方面。另外在向0.13微米的转变中,也是一道关卡,希望AMD可以顺利渡过。
  #1    威盛的Centaur处理器
  ?牐牨绕餓ntel和AMD来,威盛就显得稚嫩很多了,VIA接连收购了IDT和Cyrix,准备在CPU市场上有所作为。不过做CPU毕竟不是一朝一夕就能成就大业的。VIA手头可以利用的技术不多。它只有在低端的CPU市场才可能有些作为。威盛将于2001年推出多款改良版本的Cryix处理器,其规格见表(^04039109d^)2。
  ?牐燙entaur C5B(按照以前的产品周期计划来看,就也就是众所周知的WinChip4 ver.2了)拥有64KB L2 cache,以及自C5以来就一直存在的128KB L1 cache。C5B使用0.15微米工艺,1.5V的内核电压,其运行的时脉在600MHz到733MHz之间。
  ?牐燙5C(没有以前相对应的开发代号)是一款0.13微米工艺的WinChip4处理器。C5C的内核电压为1.2V,CPU die的面积是55mm2,容纳有2000万只晶体管。预期C5C的运行频率应该是在733MHz到867MHz之间。
  ?牐犛隒5B没有什么两样的是,C5C的性能依然不怎么样(从它的发布日期来判断,它已经被抛离于MHz竞赛中了,况且它的每周期执行效能也让它低于其面值)。威盛将依然只能局限于对速度竞赛不感兴趣的狭窄市场中。
  ?牐燙5X将是Centaur首枚具备乱序执行(Out-of-Order,简称OoO)风格的CPU。OoO处理器的效能取决于它的自优化能力,而自优化能力又取决于其流水线的段位数目。C5X也是Centaur首枚真正超标量(superscalar)内核的处理器。原先的Centaur处理器虽然在某些特殊的场合中可以有绑结两条指令为一对的形式,但是在本质上来说是属于标量型的(也就是说,一个周期执行一条指令)。而C5X则是一个两路超标量的处理器,能够在每个周期执行两条x86指令。此外,由于C5X的能够在每个周期执行两条全128位的SSE/SSE2指令,C5X的SSE执行效能似乎会比Willamette/P4出色一点点。
  ?牐犕ⅲ谧鯟PU方面还需要再努力一些,到目前为止,还没有推出让人觉得满意的产品。因此只能对威盛说:“加油!”
  #1    结    语
  ?牐犜?2001年CPU的争夺中,AMD将步步紧逼Intel,而Intel制胜的法宝就是在2001年中期出现的0.13微米的工艺,而在过去,Intel从0.25微米向0.18微米工艺过渡时,并不顺利,一度造成了市场上CPU的缺货,甚至给了AMD时间去占领市场。因此今年年中在采用0.13微米工艺的过程中,Intel将会更加慎重,因为在全球,Intel还有拥有很多的工厂,要全部统一工艺,还是有一定的难度的。AMD会因Intel转成0.13微米工艺半年后,全面转向0.13微米工艺,时间大约就是2001年末或是2002年初。据AMD声称,他们在2000年,全球市场的占有率已经达到了20%(包括OEM),而据国内的一些调查可以知道,AMD的处理器在中国的零售市场中,占有率已经超过了35%,其成绩还是相当喜人的。而在今年二季度后,AMD还将推出支持并行处理的芯片组,使目前的Athlon可以进行并行处理。AMD Athlon的笔记本处理器也开始进入市场。
  ?牐牰⑷疵媪倭撕芏嗟奈侍猓环矫媸窃贑PU的设计与制造方面的经验不足,而另一方面,目前CPU的主要技术基本都集中在美国硅谷,而威盛虽然在芯片组方面做得很好,但是在CPU的开发方面,远离了技术的中心,虽然买入了两家CPU的研发公司,但还是在技术方面和AMD与Intel存在着一定的差距,在后续的产品方面,存在着一些问题,因此,2001仍然是威盛奋发图强,迎头赶上的一年。我们也希望中国人的“芯”是一颗强大的“芯”。