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加农

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进军四核时代

本帖被加农执行加亮操作(2008-01-09)

　　桌面双核处理器进入普通大众视野的时间只有两年多，大多数人都还觉得双核处理器正处于蓬勃向上的生长期。不过，在2006年11月，Intel公司就发布了桌面版的Kentfield和服务器版的Clovertown四核处理器。而两个月前，AMD也拿出了服务器版的Barcelona四核处理器。另外，Intel新一代的Penryn/Yorkfieled也将接踵而至。在Core2 Duo的强大光环之下，四核处理器的降临似乎显得不温不火，但不可否认的是，一场新的变革已悄然拉开了帷幕。

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Tick-Tock大旗下的反击

　　Tick-Tock是Intel近年来的一种发展模式，简单来说就是以两年为一个小周期，在奇数年进行制程的更新，而在偶数年进行处理器架构的更新。

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　　在2006年风光无限的Core架构推出之后，2007年的Intel按照Tick-Tock模式开始进入了制程更新期，即将发布的第一代45nm制程的Penryn家族产品初期可能只有一款高端的Core 2 Extreme QX9650，这是一款频率3.0GHz、1333MHz前端总线，二级缓存达到12MB的中高端桌面四核处理器，其余3款四核Yorkfield处理器与4款双核Wolfdale处理器将在明年1月份与用户见面。

　　人们关注四核处理器，首先关注的一定是制程和晶体管数目。比如Penryn家族中桌面双核Wolfdale就集成了4.1亿个晶体管，比上代桌面双核Conroe多出1.19亿个晶体管，这几乎就是40%的晶体管数目提升，随着大Cache的不断引入，这个提升速度在未来也没有放慢的迹象。而对于4核Yorkfiled而言，晶体管数量更是增加到了8.2亿个，没有良好的制程，这样的产品是很难被市场所接受的。

　　45nm工艺让Wolfdale的核心面积从Conroe的143平方毫米降低到107平方毫米，这是多核心集成的重要前提之一。试想一下，如果不提高制程，10倍于第一代Pentium4的CPU核心看起来该是多么夸张。

　　不过，这一次Penryn家族带来的新变化不仅是45nm制程，还有High-k（高电介质）技术，这是一种用更高介电常数金属栅取代沿用了几十年的Low-K二氧化硅栅极的技术，这将有可能提高晶体管20%以上的性能，同时还能降低25%以上的能耗。

　　基于这些技术细节，Intel在四核处理器发布伊始，就让它站在3.0GHz的高gate槛上，整体不低于2.5GHz、高端超越3.3GHz并上探4.0GHz，是Penryn家族从45nm以及High-k技术上得到的好处。而且Intel基本上是发布产品与全面供货同步进行，如今Fab32、D1D以及明年上半年建成的Fab28工厂都能全面投入45nm处理器的生产，明年下半年Fab11X也会加入助阵。Intel不是第一个用45nm技术生产处理器的厂家，但肯定是第一个量产45nm处理器的公司。

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　　从产品规划中就可以看出，在2008年的3季度，Intel的45nm产品出货量开始超越65nm产品，这和2006年3季度65nm产品超越90nm产品一样的符合于预定的Tick-Tock模式，而此时也正在新架构Nehalem出现的前后。

　　相对而言，AMD公司在制程上前进的步伐还略显迟缓，90nm工艺还没完全被65nm工艺取代，而转产45nm则至少要等到2008年晚些时候。在目前65nm工艺下，我们可以看到初期的Barcelona频率在2.0GHz左右，而桌面的Phenom X4预定频率也只能是从2.1GHz～2.3GHz，最多上探到2.5GHz。

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　　今[屏蔽]三个季度，AMD公司在Intel Core2 Duo系列的强大攻势下，出现了16亿美元的亏损，但他们在研发上的投入热情依然不减。在投入研发资金所占营收的比例上，AMD比Intel更高，四核处理器是AMD打翻身仗的重要武器，因此桌面的Phenom X4值得我们期待。

技术性的均衡

　　四核处理器在制程上的问题虽然已经被两大巨头逐步克服，但Intel目前具有的优势还是相当明显，而一个市场要获得比较好的发展，独角戏永远是不受欢迎的。

　　从目前得到的信息来看，Barcelona核心的原生四核架构在设计上具有一定的优势。Barcelona每个核心都自己单独的64KB的L1数据Cache、512KB的L2 Cache，然后四个核心共享2MB的L3 Cache，这种统一调度的模式比Intel目前简单由两个双核拼成一个四核处理器先进不少。

　　单独从核心来看，Barcelona核心进步也不小，倍增L1的I-Cache中读取的位宽、L1-D、L2 Cache和Northbridge的位宽也从128bits变为256bits，这进一步强化了处理器的能力。在实际测试中，和Clovertown核心的四核Xeon（至强）处理器相比有着一定的优势，同频率下性能有15%左右的胜出。而且从商业运作的角度来说，这些新的技术、新的改进今后可能会更多地被限制在四核处理器中出现，这就像Intel以前的Celeron处理器之于Pentium处理器一样。

　　在诸如WinRAR这类内存带宽密集的应用中，Barcelona核心内置内存控制器的优势发挥得还是比较明显，而在一些计算密集主要利用Cache的运算应用中也只是稍逊色于对手。不过在视频应用上，即使有128bit SSE技术的引入，Intel在这个惯有的强项中还是保持着领先的态势。而新的Penryn系列产品，在技术性增强以后性能比Clovertown有5%～10%的提升，加上崭新的SSE 4.1指令集的引入，Penryn在视频/多媒体应用上越发强势。

　　在同频率产品上，Penryn家族和Barcelona家族各有所长，实力也比较接近。AMD公司在CPU架构设计上并未像在制程上那样被Intel公司大幅甩开，除去一些Intel惯常的强势领域以外，Barcelona还是能保持一定的优势。
回顾双核处理器的发展历程，短短一年多的时间，双核就开始全面取代单核处理器，这与两家公司的激烈竞争是分不开的。如果市场是一家独大的局面，新架构、新技术的出现步伐就会减慢很多，目前这种技术上的制衡局面决定了四核处理器的发展必然是比较迅速的。

需求与发展

　　公司推动市场的决心是市场发展快慢的重要原因，但在能制造出产品之后还需要说服市场去接受，当年Alpha处理器就是忽视市场接受度而招致惨败的经典例子。

　　双核处理器能被市场接受的原因在于，在功耗相差无几的情况下，它能够在多线程应用方面提供相当于单核产品1.5～1.8倍的性能。同样的道理，四核处理器能被市场接受的关键是，它在多线程应用上提供相当于双核产品1.3～1.5倍的性能（在适当的软件环境下），性能提升虽不及单核到双核的那么大，但只要价格合理，四核处理器依然能打动人心。

　　当然，适当的软件环境是非常重要的，在服务器领域，因为厂商都是从SMP（Symmetrical Multi-Processing，对称多处理）时代走过来的，对双核、四核甚至多核的接受度都比较高，软件环境也比较齐备。而在桌面平台领域就要慢得多，比如目前游戏主要都是只针对双核处理器进行的优化，这就导致了用四核处理器与用双核处理器几乎没有区别的尴尬局面。

　　幸好，不管是Intel还是AMD，甚至包括IBM等在内的厂商都在大力推广相关的编译器，微软等软件业巨擘也在全力支持，毕竟从双核到四核的跨度远没有从单核到双核的那样大。

　　四核处理器的出现，对于各种虚拟技术的发展也起到了良好的促进作用，最近著名虚拟技术公司VMware在IPO上市后股价疯涨，透过市场对虚拟技术公司的看好，我们也可以看到市场对于四核甚至多核技术的期盼。

　　目前Barcelona家族产品已经可以实现每个核心具备[屏蔽]5级P-State调节功能，而多核心[屏蔽]调节、深度睡眠等技术也日趋成熟，“按需配置管理”的四核或多核处理器成为主流就有了基础。目前有测试表明QX9650待机温度在37℃左右，满载也不过60℃，能适当管理的多核心处理器在每瓦特性能上，还是具备相当的优势。

　　随着在技术上相当有特色的Barcelona处理器，以及在制程上具备明显优势的45nm家族处理器的出现，四核处理器已经开始进入了白刃战时期。不管是Intel在架构上有突破的Nehalem家族，还是AMD的45nm工艺Barcelona，都非常值得期待。