重要指數(shù):★★★★
影響力指數(shù):★★★
普及指數(shù):★★★
實(shí)用指數(shù):★★★★★
綜合指數(shù):★★★☆

 

超線程技術(shù)

超線程,早在2002年Intel便已經(jīng)推出了這一技術(shù),并且廣泛的在奔騰4處理器中大規(guī)模應(yīng)用。據(jù)當(dāng)時(shí)的Intel官方資料,采用了超線程技術(shù)的奔騰4處理器可以比原產(chǎn)品效能提升10%-15%左右,可見(jiàn)Intel對(duì)超線程技術(shù)的運(yùn)用是信心滿滿的。

但是事實(shí)卻出乎Intel的意料。首先是來(lái)自操作系統(tǒng)端的問(wèn)題,當(dāng)時(shí)微軟已經(jīng)發(fā)布了Windows 2000系統(tǒng),然而該系統(tǒng)并沒(méi)有加入對(duì)超線程技術(shù)的支持,雖然后來(lái)出現(xiàn)的Windows XP系統(tǒng)加入了對(duì)該技術(shù)的支持,但也最終因?yàn)閼?yīng)用軟件端對(duì)超線程技術(shù)的優(yōu)化較少而作罷。另一個(gè)問(wèn)題是來(lái)自于Intel自身的奔騰4處理器?;?NetBurst架構(gòu)的奔騰4處理器由于過(guò)分的追求高主頻加長(zhǎng)了流水線設(shè)計(jì),這導(dǎo)致了處理器的主頻雖然達(dá)到了3GHz以上,卻并沒(méi)有提供3GHz主頻相等 的性能。由于過(guò)高的流水線已經(jīng)造成數(shù)據(jù)運(yùn)算錯(cuò)誤率提高,在加上超線程技術(shù)的雙核模擬容易讓CPU在運(yùn)算時(shí)命中失敗,且對(duì)帶寬的驚人需求。超線程技術(shù)不但沒(méi) 為處理器帶來(lái)更高的執(zhí)行效率,反而在某些情況下降低了奔騰4處理器的性能。所以說(shuō)超線程技術(shù)雖然是一個(gè)非常先進(jìn)且使用的概念,但在那個(gè)時(shí)代并不適合。

進(jìn)入酷睿2時(shí)代后,由于內(nèi)存帶寬沒(méi)有獲得突飛猛進(jìn),而且酷睿2處理器的短流水設(shè)計(jì)并不適合超線程技術(shù),因此新一代的酷睿架構(gòu)處理器也就取消了超線程這一概念。

隨著技術(shù)的進(jìn)步,Intel已經(jīng)進(jìn)入了45nm工藝和Nehalem架構(gòu)時(shí)代,在最新的Nehalem Core i7處理中,由于對(duì)DDR3內(nèi)存控制器的整合,同時(shí)引入了三通道內(nèi)存技術(shù),內(nèi)存帶寬得到了質(zhì)的飛躍,QPI總線的引入也令處理器的帶寬大幅提升。這為超線 程技術(shù)的回歸提供了契機(jī),于是乎Intel在酷睿i7系列以及未來(lái)的雙核酷睿i5處理器中加入了超線程技術(shù)。

此外,新一代操作系統(tǒng)的推出也給多線程處理器提供了施展拳腳的機(jī)會(huì),而3D游戲以及眾多的應(yīng)用軟件也針對(duì)多線程進(jìn)行了優(yōu)化,可以說(shuō)超線程技術(shù)在此時(shí)回歸時(shí)絕對(duì)的最佳時(shí)機(jī)。

可能看到這里依然會(huì)有眾多的讀者朋友會(huì)感到奇怪,這超線程技術(shù)目前只在高端酷睿i7處理器當(dāng)中有所運(yùn)用,并不是普通消費(fèi)者能夠使用到的,為何把它也 列為09年最具影響力的技術(shù)之一呢?相信了解硬件的讀者一定知道,處理器行業(yè)中的另一個(gè)領(lǐng)軍企業(yè)AMD一直以來(lái)并沒(méi)有為自身的處理器加入超線程技術(shù)。而 AMD的高管人士甚至曾經(jīng)一度認(rèn)為超線程技術(shù)是影響處理器性能發(fā)揮的元兇之一。但是在看到Intel為服務(wù)器的至強(qiáng)以及桌面高端處理器引入超線程技術(shù)得到 了超高的執(zhí)行效能后,AMD內(nèi)部高層承認(rèn),沒(méi)有早早引入此類技術(shù)是一項(xiàng)技術(shù)選擇上的失誤。為了能夠盡快彌補(bǔ)這一技術(shù)缺陷,AMD已經(jīng)決定在不久的將來(lái)為旗 下的服務(wù)器用以及桌面級(jí)處理器引入超線程技術(shù)??梢?jiàn)超線程技術(shù)在酷睿i7及未來(lái)的酷睿i5中回歸,影響的不僅僅是用戶,更影響到了對(duì)手。在不久的幾年里, 也許從低端到高端的所有處理器就可以全部應(yīng)用到超線程技術(shù)。

09年最有影響力的5大處理器技術(shù)之超線程技術(shù)

重要指數(shù):★★★★
影響力指數(shù):★★★★★
普及指數(shù):★★
實(shí)用指數(shù):★★★★
綜合指數(shù):★★★

 

VT虛擬化技術(shù)

我們接下來(lái)要介紹的這項(xiàng)技術(shù)與前邊的超線程技術(shù)一樣,也不是09年才被創(chuàng)新出來(lái)的。這項(xiàng)技術(shù)誕生于奔騰4處理器時(shí)代,兩大芯片巨頭當(dāng)時(shí)均已這項(xiàng)技術(shù) 為宣傳目標(biāo),但都因?yàn)槭苤朴诩夹g(shù)性能以及軟件方面的問(wèn)題沒(méi)有推廣開(kāi)(服務(wù)器不在我們的討論范圍內(nèi))。隨著09年2月,新一代操作系統(tǒng)Windows 7測(cè)試版的發(fā)布,這項(xiàng)技術(shù)才被重新挖掘出來(lái),并且被消費(fèi)者廣為了解。這項(xiàng)技術(shù)就是虛擬化技術(shù)。

其實(shí)我們所提到的Windows 7系統(tǒng)下的虛擬化系統(tǒng),也僅在高級(jí)至旗艦版本才提供了,并不是所有的版本都提供了這一技術(shù)。但其帶來(lái)的好處依然被廣大的消費(fèi)者討論,即使消費(fèi)者完全用不到這一技術(shù),但在購(gòu)買處理器的時(shí)候依然考慮到了自己所購(gòu)買的產(chǎn)品能否提供虛擬化技術(shù)。

虛擬化技術(shù)到底有什么過(guò)人之處竟然讓眾多消費(fèi)者都參入其中呢?其實(shí)要說(shuō)虛擬化的用途,對(duì)企業(yè)級(jí)用戶來(lái)講實(shí)質(zhì)性較強(qiáng),對(duì)于普通用戶來(lái)講,虛擬化的用途目前還 并沒(méi)有被廣泛開(kāi)發(fā)。在企業(yè)級(jí)用戶那里,通過(guò)虛擬化系統(tǒng),企業(yè)可以集中并且共享資源,實(shí)現(xiàn)降低成本、優(yōu)化利用率的目的。以高性能服務(wù)器為例,在系統(tǒng)閑置的過(guò) 程中,服務(wù)器的性能會(huì)造成嚴(yán)重的浪費(fèi)。如果通過(guò)虛擬機(jī)將服務(wù)器分為若干個(gè)部分,進(jìn)行各自所需的工作,這樣就可以最大化的利用服務(wù)器的全部性能,從而節(jié)省企 業(yè)開(kāi)支。而在一些情況下,企業(yè)甚至可以通過(guò)虛擬機(jī)出售服務(wù)器的剩余性能,從而達(dá)到利潤(rùn)最大化。虛擬化所提供的另外一個(gè)好處就是安全。用戶可以通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,這樣可以最大限度的保證網(wǎng)絡(luò)的加密能力,提高網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全度。以上兩點(diǎn)是對(duì)企業(yè)級(jí)用戶來(lái)講最為基本的用途。那么對(duì)普通消費(fèi)者而言又會(huì)有哪 些好處呢?

我們以操作系統(tǒng)為例。目前微軟所提供的Windows操作系統(tǒng)的全球使用人數(shù)最多,而黑客也針對(duì)Windows系統(tǒng)進(jìn)行的攻擊行為也是最多的。如何 能夠保證操作系統(tǒng)的安全性就顯得尤為重要。在虛擬化系統(tǒng)推出之后,用戶在不確定自己手中的數(shù)據(jù)安全性的前提下,如軟件,網(wǎng)頁(yè)等,可以通過(guò)虛擬系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)數(shù) 據(jù)的安全性。如果發(fā)生了如病毒等問(wèn)題,僅需簡(jiǎn)單的關(guān)閉虛擬系統(tǒng)就可以保證系統(tǒng)的安全性。此外,現(xiàn)有系統(tǒng)在不支持某款軟件的情況下,用戶也可以通過(guò)虛擬機(jī)來(lái) 實(shí)現(xiàn)對(duì)該軟件的支持。

簡(jiǎn)單的用一句話來(lái)解釋虛擬化就是,可以提供最高的安全保障,并最大限度的利用系統(tǒng)所提供的性能的技術(shù)。

09年最有影響力的5大處理器技術(shù)之虛擬化技術(shù)

重要指數(shù):★★★
影響力指數(shù):★★★★
普及指數(shù):★★★★
實(shí)用指數(shù):★★★
綜合指數(shù):★★★

 

45nm工藝技術(shù)

在2007年年末,Intel正式發(fā)布了第一款采用45nm工藝制程的處理器,酷睿四核QX9650。由于運(yùn)用了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的工藝技術(shù),這款四核處理器雖然身價(jià)過(guò)萬(wàn),但依然吸引了不少人的目光,因?yàn)樗某霈F(xiàn)標(biāo)志著45nm工藝時(shí)代的降臨。

45nm有何本領(lǐng)?竟然讓一顆身價(jià)過(guò)萬(wàn)的CPU也成為了矚目的焦點(diǎn)。這一切就要從Intel與AMD兩家芯片巨頭的45nm工藝入手了。
●Intel — 突破式的45nm (關(guān)鍵字:High-k + Metal Gate介質(zhì)引入)

2007年,Intel正式發(fā)布了四核心Core 2 Extreme QX9650處理器,由此引領(lǐng)行業(yè)搶先來(lái)到了45nm的新世界。Intel的45nm采用了突破式的新材料,為晶體管發(fā)展四十年來(lái)之最大進(jìn)步。

在過(guò)往四十余年的時(shí)間中,業(yè)內(nèi)均普遍采用二氧化硅做為制造晶體管柵介質(zhì)的材料。而在65納米制程工藝下,Intel公司已經(jīng)將晶體管二氧化硅柵介質(zhì) 的厚度壓縮至1.2納米,基本上達(dá)到了這種傳統(tǒng)材料的極限。此時(shí)不但使得晶體管在效能增益以及制程提升等方面遭遇瓶頸,過(guò)薄的晶體管二氧化硅柵介質(zhì)亦使得 其阻隔上層?xùn)艠O電流泄漏的能力逐漸降低,漏電率大幅攀升。

為了使上述情況得到解決,Intel公司于45納米Penryn家族處理器中首度引入High-k技術(shù)。此種以hafnium鉻元素為基礎(chǔ)物質(zhì)的新型材料 不但擁有良好的絕緣性,且比傳統(tǒng)二氧化硅柵介質(zhì)更為厚實(shí),能夠進(jìn)一步控制晶體管的漏電率。當(dāng)然,由于High-k晶體管柵介質(zhì)與現(xiàn)有晶體管柵極并不兼容, 因此Intel公司亦同時(shí)拿出新型晶體管柵極材料,使得晶體管內(nèi)部源極到漏極之間的驅(qū)動(dòng)電流增加20%以上,不僅能夠有效提升晶體管效能,亦能夠使得晶體 管內(nèi)部源極到漏極之間的漏電率降低5倍左右。

High-k柵介質(zhì)與Metal Gate柵極的引入能夠使得晶體管漏電率較之傳統(tǒng)材料降低10倍以上,與65nm制程工藝相比能夠在相同耗能下提升20%的時(shí)鐘頻率亦或是在相同時(shí)鐘頻率 下?lián)碛懈偷暮哪堋?5納米晶片每秒鐘能夠進(jìn)行約三千億次的開(kāi)關(guān)動(dòng)作,在以銅與low-k材料搭配組成的內(nèi)部連接線的作用下,晶片開(kāi)關(guān)速度能夠提升20% 且耗電量降低30%。

值得一提的是,在于用于連接硅晶片與基板的內(nèi)部連接點(diǎn)第一層內(nèi)5%左右的焊錫中,Intel公司以錫、銀、銅的合金取代現(xiàn)有鉛、錫為主的焊錫,并宣布于 45納米High-k + Metal Gate產(chǎn)品中全面采用100%無(wú)鉛工藝制造,對(duì)于擁有復(fù)雜硅晶片連接結(jié)構(gòu)的處理器技術(shù)而言,替換其連接材料絕非易事,Intel公司為此耗費(fèi)了大量的精 力,但其意義無(wú)疑是相當(dāng)深遠(yuǎn)的。

● AMD — 沉浸式光刻技術(shù)

相對(duì)于Intel復(fù)雜的用料及工藝流程來(lái)說(shuō),AMD所采用的45nm技術(shù)則相對(duì)的簡(jiǎn)單,AMD的45納米制程工藝是聯(lián)合IBM一同研發(fā)。這項(xiàng)技術(shù)包括了超低K電介質(zhì)互聯(lián)技術(shù)、多重增強(qiáng)晶體管應(yīng)變技術(shù)和沉浸式光刻技術(shù)。

對(duì)于AMD為什么到現(xiàn)在都沒(méi)有使用High-K,很多朋友們都存在疑問(wèn),其實(shí)這得益于AMD自Athlon時(shí)代就開(kāi)始使用的SOI工藝。SOI是 Silicon On Isolator的縮寫,即絕緣體上的硅技術(shù)。和傳統(tǒng)的純硅晶圓不同,SOI工藝使用的晶圓底部是一層絕緣層。這層絕緣體切斷了上方MOS管漏電流的回 路,使得基于SOI技術(shù)的芯片能夠輕松抵抗漏電流。

超低K電介質(zhì)可以降低串聯(lián)電容、降低寫入延遲和能量消耗,從而明顯提升性能功耗比。另外不得不提的便是沉浸式光刻技術(shù),其是AMD在45nm的 Phenom Ⅱ處理器生產(chǎn)中最新應(yīng)用的技術(shù)之一,其區(qū)別于過(guò)去干式光刻最大的特點(diǎn)就是整個(gè)光刻的過(guò)程并不是發(fā)生在空氣中,而是沉浸在一種光學(xué)折射率較大的透明液體中, 從而讓其在晶圓上更好的刻錄晶體管。

在AMD的45nm Phenom II的生產(chǎn)中,整個(gè)晶圓是浸泡在去離子水(無(wú)雜質(zhì),無(wú)帶電離子)中的,這種情況相當(dāng)于將光刻的分辨率提高了1.44倍,正好滿足65/45=1.44的工藝改進(jìn)幅度。用這種工藝設(shè)計(jì)生產(chǎn)的SRAM芯片可獲得約15%性能提升。

真正解決AMD在 45納米技術(shù)難題的是多重增強(qiáng)晶體管應(yīng)變技術(shù) ,AMD和IBM稱,與非應(yīng)變技術(shù)相比,這一新技術(shù)能將P溝道晶體管的驅(qū)動(dòng)電流提高80%,將N溝道晶體管的驅(qū)動(dòng)電流提高24%。可見(jiàn),制程的提升極大地 提升了處理器的潛在性能,并同時(shí)賦予了產(chǎn)品更強(qiáng)的功耗控制能力。

從以上的技術(shù)分析當(dāng)中可以看出,無(wú)論是Intel還是AMD的45nm工藝,均能夠很好的滿足降低功耗及成本的目的,同時(shí)也帶來(lái)了更明顯的性能提升。可見(jiàn)45nm工藝是一個(gè)對(duì)消費(fèi)者和芯片廠商都有利的技術(shù)。

45nm工藝雖然很好,但是其普及要比老一代的65nm工藝漫長(zhǎng)許多。這主要原因就在于AMD在45nm工藝方面進(jìn)度遲緩,在很長(zhǎng)一段時(shí)間里無(wú)法將 45nm工藝產(chǎn)品上市,這直接造成了AMD使用低端產(chǎn)品與Intel抗衡。很顯然,Intel在無(wú)對(duì)手的情況下,雖然全系列產(chǎn)品都已經(jīng)轉(zhuǎn)換成為了45nm 工藝,但其價(jià)格也因?yàn)锳MD在技術(shù)方面的動(dòng)作遲緩不愿降低。這種情況一直到AMD的首款45nm工藝產(chǎn)品上市才得到好轉(zhuǎn),而影響了45nm全面普及的產(chǎn)品 便是AMD的羿龍II四核940。自羿龍II四核940上市開(kāi)始,Intel便大幅度的將產(chǎn)品價(jià)格下調(diào),讓45nm產(chǎn)品線涵蓋了從400元至萬(wàn)元的所有級(jí) 別。與此同時(shí),AMD方面也在加快著65nm產(chǎn)品的淘汰速度以及45nm工藝產(chǎn)品的上市速度。到09年9月,AMD也將產(chǎn)品線延伸至了高中低三個(gè)級(jí)別。至 此,45nm工藝正式普及,計(jì)算機(jī)也全面進(jìn)入了45nm工藝時(shí)代。

09年最有影響力的5大處理器技術(shù)之45nm工藝

重要指數(shù):★★★★★
影響力指數(shù):★★★★★
普及指數(shù):★★★★★
實(shí)用指數(shù):★★★★★
綜合指數(shù):★★★★★

 

"整合"技術(shù)

從09年起,CPU領(lǐng)域最大的的變化就是連個(gè)字"整合",整合GPU,整合PCIe控制器,整合內(nèi)存控制器,直至完全整合了北橋。而整合所帶來(lái)的不僅僅是性能上的提升,同時(shí)也帶來(lái)了平臺(tái)功耗的進(jìn)一步降低,可以說(shuō)整合已經(jīng)成為了未來(lái)CPU的發(fā)展趨勢(shì)。

整合之路的開(kāi)始起于AMD的K8架構(gòu)時(shí)代,從K8架構(gòu)時(shí)代開(kāi)始,AMD將本來(lái)屬于北橋部分的內(nèi)存控制器整合進(jìn)了處理器當(dāng)中。其好處就是CPU不在受制于FSB的限制,提高了CPU與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)帶寬,性能得到了翻倍的提升。
隨著工藝制程的提升,整合內(nèi)存控制器的CPU性能被突顯出來(lái),Intel也在全新的Nehalem架構(gòu)中整合進(jìn)了內(nèi)存控制器,放棄了傳統(tǒng)的前端總線 概念。與老的前端總線處理器相比,酷睿i7處理器的QPI總線所提供的帶寬最高可以達(dá)到32GB/s,這要比1600MHz前端總線所提供的12.8GB /s提高了兩倍有余,可見(jiàn)整合內(nèi)存控制器后對(duì)CPU性能提高的影響。

在整合進(jìn)了內(nèi)存控制器大獲成功之后,Intel和AMD又將目光放在了PCIe控制器上,雙方都針對(duì)這一整合技術(shù)開(kāi)展了研發(fā)。不過(guò),在進(jìn)度方面Intel 方面走在了前邊,率先將PCIe控制器整合進(jìn)了處理器當(dāng)中,并且推出了LGA1156接口的酷睿i7/酷睿i5系列處理器。從LGA1156接口產(chǎn)品開(kāi) 始,北橋功能就已經(jīng)完全被整合進(jìn)入了CPU當(dāng)中,傳統(tǒng)的三芯片概念已經(jīng)被雙芯片完全取代。這樣做的好處一方面是提高CPU與內(nèi)存,CPU與顯卡之間的數(shù)據(jù) 帶寬,同時(shí)也將平臺(tái)的整體功耗降至最低??梢哉f(shuō)整合的概念是最符合未來(lái)芯片領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)的。這也是為何Intel與AMD都在爭(zhēng)相推出整合處理器的緣故。

在不就的未來(lái),用戶不僅可以使用到整合了北橋功能的處理器,更可以使用到整合了GPU的處理器,當(dāng)前Intel與AMD都在著手進(jìn)行著這一整合技術(shù),用戶最早在2010年1月就可以使用到整合GPU的處理器。

整合可以說(shuō)成為了09年下半年處理器的發(fā)展趨勢(shì),并且在將來(lái)也將繼續(xù)影響著處理器的發(fā)展。整合可以算作是09年最有影響力的處理器技術(shù)之一。

09年最有影響力的5大處理器技術(shù)之整合技術(shù)
重要指數(shù):★★★★★
影響力指數(shù):★★★★★
普及指數(shù):★★★★★
實(shí)用指數(shù):★★★★★
綜合指數(shù):★★★★★

今天,我們?cè)敿?xì)介紹了09年最具影響力的5項(xiàng)處理器技術(shù),可以說(shuō)這5大技術(shù)每一個(gè)都對(duì)處理器未來(lái)的發(fā)展起到了深遠(yuǎn)的影響。不過(guò)我們也可以從中發(fā)現(xiàn), 這5大技術(shù)中除了45nm工藝和睿頻技術(shù)距離我們較近之外,其他三項(xiàng)技術(shù)都誕生有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間了。從這一點(diǎn)可以看出,一項(xiàng)新技術(shù)的推廣不僅僅是簡(jiǎn)單的 呈現(xiàn)在用戶面前,更要找到一個(gè)完全適合他成長(zhǎng)的時(shí)間與空間。我們?cè)俅艘蚕M?010年能夠給新技術(shù)以更多的發(fā)展空間,能夠讓廣大的消費(fèi)者在最短的時(shí)間里享 受到科技所帶來(lái)的極致體驗(yàn)。

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