探尋多核心CPU進(jìn)化與發(fā)展

1、要想提高CPU的運(yùn)算能力，有兩種途徑：一種是提高每一個(gè)運(yùn)算部件的效率，制造出更強(qiáng)大的核心，以質(zhì)取勝；另一種是增加運(yùn)算部件的數(shù)量，在CPU內(nèi)放置更多的核心，以量取勝。這兩種思路，引領(lǐng)著通用CPU在幾十年的發(fā)展道路上快速成長(zhǎng)，它們?yōu)榱颂嵘\(yùn)算能力這個(gè)同樣的目標(biāo)，又互相支撐、促進(jìn)和競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)衍生出更多富有創(chuàng)新價(jià)值的設(shè)計(jì)探尋多核心CPU進(jìn)化與發(fā)展作者： Frame選擇更多的核心，還是更強(qiáng)的核心，已經(jīng)不只是用戶的任務(wù)，而成為整個(gè)CPU業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。在傳統(tǒng)思路的基礎(chǔ)上，我們也看到了越來(lái)越多的架構(gòu)革新。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，采用哪種方式提升性能并不重要，因?yàn)閷?duì)于運(yùn)算能力增強(qiáng)的渴望，是永無(wú)止境的。站在應(yīng)用的角度上講，

2、CPU用戶需要更強(qiáng)大的處理能力，制造商在相同成本上提供更出色的性能，就能獲得市場(chǎng)。以性能價(jià)格比來(lái)衡量一套系統(tǒng)或?qū)Ρ榷嗵紫到y(tǒng)，是永遠(yuǎn)沒(méi)有錯(cuò)的。下文正是根據(jù)不同廠商提供的不同產(chǎn)品，為大家?guī)?lái)更多思想上的啟示，讓大家更明確地認(rèn)識(shí)和選擇適合自己的CPU產(chǎn)品。一、更多的核心 本世紀(jì)初，Intel明確表示，多核心CPU解決方案是摩爾定律發(fā)展的必然產(chǎn)物。Intel反復(fù)表明著自己的鮮明觀點(diǎn)：主頻不變的情況下，從單核增加到多核，功耗增加是線性的，更容易控制，摩爾定律晶體管增加的趨勢(shì)完全可以轉(zhuǎn)換到集成多核心上來(lái)。同時(shí)AMD也在努力著，花費(fèi)巨大代價(jià)設(shè)計(jì)出原生多核特別是原生4核，以及AMD努力推廣，都表明了它鮮明的立

3、場(chǎng)與發(fā)展方向。在各個(gè)市場(chǎng)層面，IBM與SUN，Intel和AMD，還有更多廠商，無(wú)一例外都在積極實(shí)踐著多核心CPU的制造和應(yīng)用。在桌面級(jí)市場(chǎng)上，多核心CPU同樣正在以驚人的速度普及。毋庸置疑，以多核心作為未來(lái)CPU的發(fā)展趨勢(shì)是明智之舉。但就目前的發(fā)展水平和市場(chǎng)情況來(lái)看，多核心CPU正在面臨種種考驗(yàn)和壓力，多核之路的確坎坷不平。1、 設(shè)計(jì)思想這里提及的多核心，實(shí)際上是我們現(xiàn)在能夠看到實(shí)際產(chǎn)品的對(duì)等多核心CPU，如Athlon64 X2、Core 2 Duo和Core 2 Quad等CPU。所謂多核心CPU技術(shù)，是在同一個(gè)硅晶片（Die）上集成了多個(gè)獨(dú)立物理核心，在實(shí)際工作中多顆核心協(xié)同工作，以達(dá)

4、到性能倍增的目的。多核心技術(shù)在應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)有兩個(gè)方面，一方面是為用戶帶來(lái)更強(qiáng)大的計(jì)算性能，更重要的一方面則是可滿足用戶同時(shí)進(jìn)行多任務(wù)處理和多任務(wù)計(jì)算環(huán)境的要求。單核心CPU在面對(duì)多個(gè)任務(wù)時(shí)，必須為不同的任務(wù)分配CPU資源，我們可以形象理解為：?jiǎn)魏诵腃PU將CPU資源變成時(shí)間片，多個(gè)任務(wù)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式共享資源。面對(duì)日益增長(zhǎng)的CPU主頻和晶體管規(guī)模，芯片巨頭Intel逐漸意識(shí)到：這樣繼續(xù)下去，自己的制造技術(shù)將不能應(yīng)對(duì)迅猛增長(zhǎng)的功耗和發(fā)熱。AMD方面，受制于較短的CPU流水線和相對(duì)緩慢的工藝更新，也面臨著主頻難以提升的窘境。形成鮮明對(duì)比的是，IBM早在2001年成功產(chǎn)出了世界上第一款雙核處理器

5、POWER 4，POWER4處理器擁有2個(gè)64位PowerPC 核心。應(yīng)該說(shuō)多核之門由IBM打開，Intel與AMD迅速邁進(jìn)，加速了整個(gè)業(yè)界的多核進(jìn)程。但是多核處理器僅是解決方案的一部分，更大的問(wèn)題在于軟件開發(fā)沒(méi)有跟上硬件開發(fā)的進(jìn)展。2、 性能特性在現(xiàn)在單線程應(yīng)用廣泛的情況下，程序絕大多數(shù)情況下只能使用到一個(gè)核心。這是由于CPU在工作時(shí)是受軟件高度控制的。它要處理的問(wèn)題是軟件提出的，問(wèn)題到了CPU中變成具體線程，如果軟件編寫時(shí)使用單線程，它在被CPU執(zhí)行時(shí)只能調(diào)用一個(gè)線程。多余的那個(gè)內(nèi)核和其他線程由于沒(méi)有權(quán)限執(zhí)行而浪費(fèi)。盡管利用并行CPU提高總體軟件性能的概念至少已經(jīng)出現(xiàn)近40年了，但是在開發(fā)

6、工具方面，使這種方法進(jìn)入商業(yè)市場(chǎng)的東西卻非常少?？晒┏绦騿T迅速開發(fā)出來(lái)的程序還是單線程的。在廣為關(guān)注的游戲編程方面，并行多線程編程是非常困難的，在桌面級(jí)多核CPU誕生的最初幾年里，所有游戲開發(fā)商都把并行游戲編程視為噩夢(mèng)。在單線程編程軟件下，我們的CPU普遍遇到上圖這種環(huán)境。雙核心CPU的一個(gè)核心運(yùn)行系統(tǒng)檢查和一些后臺(tái)程序，另一個(gè)核心運(yùn)行前臺(tái)任務(wù)。這樣使用似乎合理，但是我們仔細(xì)思考后就會(huì)發(fā)現(xiàn)，Core1基本是空閑的，因?yàn)楹笈_(tái)程序在任何時(shí)刻，都只會(huì)消耗微小的CPU資源。而在實(shí)際應(yīng)用中，不可否認(rèn)有一些并行多線程編程程序?qū)Χ嗪诵淖龀隽朔浅：玫膬?yōu)化，如上圖。它們可以將自己分身，放在不同的核心上同時(shí)運(yùn)行，

7、這樣提供了非?？捎^的性能增益。在優(yōu)化最合理的情況下，多核心CPU甚至可以做到性能線性增長(zhǎng)，也就是說(shuō)每增加一個(gè)核心都能帶來(lái)等同于第一個(gè)核心那樣強(qiáng)大的性能。3、性能指標(biāo)針對(duì)此情況，我們必須要引入加速比的定義，才可以為大家更清楚地解釋多核心CPU帶來(lái)的性能提升。加速比定義為串行算法在單CPU上的運(yùn)行時(shí)間與并行算法在多CPU上的并行運(yùn)行時(shí)間之比。加速比可以告訴我們，性能是否與核心數(shù)目的增長(zhǎng)同步。下圖能夠簡(jiǎn)單表示多核心CPU的加速比情況。圖中P代表性能，N代表核心數(shù)目。正如上面所介紹，如果得到了有效的多線程優(yōu)化，性能將會(huì)基本呈線性增長(zhǎng)，更多的核心自然帶來(lái)更高的性能，用戶每次增加核心數(shù)目，都能感覺到性能的

8、大幅度增長(zhǎng)。而運(yùn)行單線程軟件時(shí)，無(wú)論使用多少個(gè)核心，性能和單核心基本沒(méi)有區(qū)別。圖上圖，在某專業(yè)服務(wù)器上，多CPU共同處理一個(gè)任務(wù)的表現(xiàn)，縱軸為加速比，在這個(gè)實(shí)例中，我們可以對(duì)上文所提到的加速比概念更加明晰。由于程序做出了有效優(yōu)化，圖中的多CPU服務(wù)器性能優(yōu)異。如上圖，我們不能忽視，在大規(guī)模并行運(yùn)算領(lǐng)域，增加大量的CPU，是提高系統(tǒng)運(yùn)算能力的關(guān)鍵。這條路在今天繼續(xù)發(fā)揮巨大作用，但由于應(yīng)用環(huán)境不同，我們不能簡(jiǎn)單地以大規(guī)模并行運(yùn)算的發(fā)展來(lái)預(yù)測(cè)多核CPU的未來(lái)進(jìn)程。多核心CPU的另外一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是在繁多的程序壓力下，能提供非?？焖俚捻憫?yīng)能力。而在單核心CPU上，由于多個(gè)程序共享CPU資源，往往造成響應(yīng)

9、不及時(shí)，如果遇到異常情況，系統(tǒng)可能在一段時(shí)間內(nèi)由于CPU資源被占用而完全失去響應(yīng)能力。4、實(shí)際效能在對(duì)等多核心的組織形式方面，Intel和AMD執(zhí)行著各自不同的多核架構(gòu)。在2005年，我們看到了Smithfield登場(chǎng)，這款被用來(lái)替換掉Tejas的處理器實(shí)際上是兩枚Presoctt粘在一同一枚管芯達(dá)成的雙核方案，顯然當(dāng)時(shí)Intel把更多精力放在下一代雙核心Conroe身上。這時(shí)AMD雙核心Athlon 64 X2架構(gòu)使用了Direct Connect Architecture，增添了“系統(tǒng)請(qǐng)求接口”(System Request Interface，SRI)和“交叉開關(guān)”(Crossbar S

10、witch)。它們的作用是對(duì)兩個(gè)核心的任務(wù)進(jìn)行仲裁、及實(shí)現(xiàn)核與核之間的通信。隨后Intel原生的雙核心Conroe架構(gòu)誕生了，它與雙核心Athlon 64 X2的爭(zhēng)斗一直延續(xù)到今天。為了繼續(xù)壓制AMD，Intel在有了第一次“粘貼”的經(jīng)驗(yàn)下，很快推出了四核心CPU，如下圖，它的構(gòu)成方式同樣很簡(jiǎn)單。兩顆核心封裝在一個(gè)芯片上，卻需要通過(guò)前端總線并繞行北橋芯片進(jìn)行通信。但圖片告訴我們的不只是Core 2 Quad的核心構(gòu)成方式，Intel用數(shù)據(jù)證明，4顆核心（2個(gè)雙核CPU）封裝在一起并沒(méi)有爭(zhēng)用總線資源。如圖，1333MHz前端總線可以提供8.5GB/s帶寬，而Core 2 Quad在數(shù)據(jù)密集型操作

11、中，最多使用了其中的5 GB/s帶寬。AMD方面，為了應(yīng)對(duì)對(duì)手的4核CPU，在Core 2 Quad之后發(fā)布了AMD 4X4平臺(tái)，它使用2顆雙核CPU通過(guò)HyperTransport總線直接通信，但由于沒(méi)有封裝在一個(gè)芯片上，會(huì)帶來(lái)很多麻煩。在經(jīng)歷了諸多磨難后，終于在2007年9月發(fā)布了遲到的“原生4核”CPU，它同樣使用了Direct Connect Architecture，顯著提高了多核心效率?，F(xiàn)在讓我們看看桌面市場(chǎng)上，各款多核心CPU的表現(xiàn)，因?yàn)橐懻摷軜?gòu)不同架構(gòu)帶來(lái)的影響，所以我們把對(duì)比重點(diǎn)放在加速比方面，得分會(huì)因具體CPU性能而異，但架構(gòu)特性會(huì)明顯體現(xiàn)。這里我們使用的軟件是CINEB

12、ENCH 9.5，它對(duì)多核心做出了非常好的優(yōu)化，而且結(jié)果方便分析。CINEBENCH的渲染任務(wù)可以在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上測(cè)試多達(dá)16個(gè)處理器的性能，讓系統(tǒng)性能達(dá)到極限。CPU型號(hào)C2D-E6300A64 X2 5000+C2D-QX6850AMD FX74Yorkfield 2.33GHz單核得分313385387457429多核得分579712123414631371加速比1.851.853.193.203.20我們看到，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的Core 2 Duo和Athlon 64 X2表現(xiàn)優(yōu)秀，形象地說(shuō)：1+1=1.85，這個(gè)加速幅度是比較大的，達(dá)到了較高的利用率。Core 2 Quad雖然沒(méi)有爭(zhēng)用系

13、統(tǒng)總線資源，但是由于核心的交換效率和交換延遲，和兩個(gè)CPU分置的AMD 4X4平臺(tái)基本相當(dāng)。AMD FX74由于采用的高效的互連總線，加速比讓我們滿意，但兩顆CPU的功耗和平臺(tái)成本總體高于Core 2 Quad。Intel的45納米Penryn家族Yorkfield仍然使用了兩個(gè)雙核CPU使用前端總線連接的形式，在芯片組的支持下，達(dá)到了3.20的加速比。我們沒(méi)有獲得準(zhǔn)確的原生四核設(shè)計(jì)的AMD K10 Barcelona系列得分，但它的加速比應(yīng)該高于使用HyperTransport總線連接的AMD 4X4平臺(tái)。二、更強(qiáng)的核心 單核CPU是否走到了盡頭？廣大的用戶是否只能購(gòu)買更多的核心，并期待得到

14、完美的優(yōu)化，才能得到滿意的性能?線性增長(zhǎng)的不僅是性能，還有功耗和發(fā)熱，誰(shuí)來(lái)為這些“副產(chǎn)品”買單？1、設(shè)計(jì)思想向著性能增長(zhǎng)這同一個(gè)目標(biāo)，更多芯片廠商做出了不懈探索。為了證明更強(qiáng)的核心仍然是我們追求的重要目標(biāo)，打開多核心CPU之門的IBM，做出了近乎于背道而馳的舉動(dòng)新一代高性能芯片POWER 6，維持上一代芯片雙核心設(shè)計(jì)，而增強(qiáng)了單個(gè)核心的性能。IBM POWER 6處理器，繼續(xù)駐足雙核，但是重新擎起性能的“殺手锏”頻率。據(jù)IBM介紹，伴隨芯片主頻的提升，散熱問(wèn)題會(huì)變得越來(lái)越嚴(yán)重，一方面這將消耗更多的電能，另一方面，散熱問(wèn)題也會(huì)限制芯片的制造材質(zhì)。這個(gè)觀點(diǎn)已被業(yè)界一致認(rèn)同，并為多核心CPU做了強(qiáng)勁

15、的催化劑，但POWER 6告訴我們，更強(qiáng)大的核心性能完全有待挖掘，應(yīng)用新技術(shù)和新思路，我們可以讓單個(gè)核心繼續(xù)高速發(fā)展。2、性能特性對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手對(duì)更多線程處理能力的追求，IBM有不同看法，多線程技術(shù)雖可提高同一時(shí)間內(nèi)并行處理任務(wù)的效率和能力，但是卻需要軟件開發(fā)商提供相關(guān)軟件的支持。以IBM AS400來(lái)說(shuō)，早在1995年就實(shí)現(xiàn)了雙線程，但是IBM當(dāng)時(shí)在改造支持雙線程的系統(tǒng)軟件上花了很多功夫。在運(yùn)算性能需求更多的商業(yè)領(lǐng)域，目前很多企業(yè)的應(yīng)用卻還非常需要單線程技術(shù)，單線程編程的軟件仍然占到絕大多數(shù)。在這類應(yīng)用中，如果提高了CPU的核心頻率，將給用戶帶來(lái)非常實(shí)際立竿見影的性能提升。在這個(gè)角度上POWE

16、R 6等一些單核心性能強(qiáng)大的CPU設(shè)計(jì)更符合市場(chǎng)實(shí)際，貼近用戶需求。3、性能指標(biāo)讓我們?cè)俅位氐郊铀俦鹊亩x上，但這次我們把頻率分段，簡(jiǎn)單探討頻率的提升讓我們獲得的實(shí)際性能。如上圖，P代表性能，F(xiàn)代表運(yùn)行頻率。在排除其他因素的干擾下，一個(gè)對(duì)性能需求強(qiáng)大的程序，在CPU頻率不斷增長(zhǎng)的情況下，性能呈現(xiàn)非常穩(wěn)定的線性增長(zhǎng)而不間斷。這個(gè)程序不需要做多線程優(yōu)化，即使它已經(jīng)是一個(gè)經(jīng)過(guò)多線程編程的程序，同樣在單個(gè)CPU上可以獲得如圖的性能提升。單核心CPU對(duì)于性能的提高簡(jiǎn)單得多，在用戶實(shí)際應(yīng)用中，也容易得多?；氐筋l率的最初定義我們可以發(fā)現(xiàn)，CPU的主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號(hào)震蕩的速度，它決定了CPU的運(yùn)行

17、速度。在核心架構(gòu)相同情況下，頻率的提升比任何優(yōu)化都要來(lái)得更直接、更實(shí)際。但是芯片廠商不得不面對(duì)單核心頻率、規(guī)模和集成度提升帶來(lái)的巨大壓力。功耗和發(fā)熱的控制幾乎完全建立在芯片制造工藝的提升上，IBM此次舉動(dòng)，也是建立在攻破65納米SOI絕緣硅、10層金屬互連工藝、高K金屬介質(zhì)、三維芯片堆疊和Airgap等技術(shù)的基礎(chǔ)之上，顯然這個(gè)代價(jià)是巨大的。更強(qiáng)大的內(nèi)核與更多的內(nèi)核數(shù)量并不矛盾，任何廠商每一次新核心的設(shè)計(jì)都是以單核為原本，在提高了單核性能的基礎(chǔ)上，可以增添內(nèi)核數(shù)量，Penryn是這樣，K10的單核改進(jìn)更加明顯。這其中包括Intel在多媒體方面增益顯著的全新的SSE4指令集，AMD公布的未來(lái)讓單核

18、心性能最大化甚至可以與RISC架構(gòu)抗衡的SSE5指令集對(duì)于處理器的發(fā)展趨勢(shì)而言，多核化與高主頻不是互相矛盾的選項(xiàng)。實(shí)際上，未來(lái)的處理器設(shè)計(jì)趨勢(shì)，將是在上述選項(xiàng)中選擇若干項(xiàng)，然后再結(jié)合成本因素，最終選擇出一個(gè)平衡和優(yōu)化的方案。如上圖，Intel很早就意識(shí)到，提升User Experience（用戶體驗(yàn)）是永恒不變的目標(biāo)，同時(shí)提高主頻或者說(shuō)制造更強(qiáng)大的核心，永遠(yuǎn)是正確的選擇。三、異構(gòu)多核心 我們需要更多的核心，還是更強(qiáng)的核心？在這兩種選擇之上，我們還能有別的思路來(lái)拓展性能，實(shí)現(xiàn)飛躍嗎？相對(duì)于對(duì)等多核心概念，越來(lái)越多的廠商和技術(shù)人員開始涉足異構(gòu)多核心。簡(jiǎn)而言之就是一塊芯片可以集成多個(gè)核心，但這些核心

19、不是完全一樣的。異構(gòu)多核心芯片上集成有主要核心、輔助核心，甚至有專門負(fù)責(zé)處理某種問(wèn)題的核心我們以幾個(gè)生動(dòng)的例子讓大家更清晰地了解這種思路。1、Cell芯片IBM為索尼PS3游戲機(jī)定制的Cell是一枚擁有9個(gè)硬件核心的多核處理器，它的多核結(jié)構(gòu)同以往的多核心產(chǎn)品完全不同。在Cell芯片中，只有一個(gè)核心擁有完整的功能，被稱為主處理器，其余8個(gè)核心都是專門用于浮點(diǎn)運(yùn)算的協(xié)處理器。9個(gè)CPU內(nèi)核采用“1+8模式”，一個(gè)Power架構(gòu)RISC型64位CPU內(nèi)核“PPE”和8個(gè)浮點(diǎn)處理用的32位8路SIMD型CPU內(nèi)核“SPE”（Synergistic Processing Element）。Power微處

20、理器內(nèi)核是Cell處理器的大腦，是運(yùn)行設(shè)備的主操作系統(tǒng)，并為8個(gè)“協(xié)處理器”分配任務(wù)。圖為Cell的核心電路分布，從圖中可以清晰看到Cell的9個(gè)內(nèi)核。PPE可同時(shí)執(zhí)行2個(gè)線程的SMT架構(gòu)，協(xié)處理核心SPE可同時(shí)執(zhí)行2條指令超標(biāo)量，并配備有128位×128個(gè)的通用寄存器。1個(gè)SPE的最大單精度浮點(diǎn)運(yùn)算速度為32GFLOPS，8個(gè)SPE合計(jì)為256GFLOPS（2560億次浮點(diǎn)運(yùn)算每秒），接近超級(jí)計(jì)算機(jī)的水準(zhǔn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越目前所有的X86和RISC處理器。作為對(duì)比，Intel的4路Montecito安騰（雙內(nèi)核）系統(tǒng)也僅獲得45Gigaflops的浮點(diǎn)性能。Cell只花費(fèi)了2.34億個(gè)晶體

21、管，功耗在80-100W左右，能源利用效率比現(xiàn)在設(shè)計(jì)最佳的RISC和X86處理器都高出數(shù)十倍，這足以說(shuō)明Cell專用、多核設(shè)計(jì)思想的優(yōu)越性。Cell的成功，讓我們看到了異構(gòu)多核心強(qiáng)大的力量，也促使我們把目光放得更遠(yuǎn)。2、傳統(tǒng)多核再次演變Many Core計(jì)劃如果說(shuō)Cell的出色設(shè)計(jì)給我們指明了新的方向，Intel和AMD的未來(lái)計(jì)劃則更能引起PC消費(fèi)市場(chǎng)的關(guān)注，并且明確地為我們演繹了通用處理器（以X86架構(gòu)為代表）和專用處理器（以DSP數(shù)字信號(hào)處理器為代表）在多媒體專用任務(wù)方面的效能競(jìng)爭(zhēng)。如上圖，在處理某一專用任務(wù)時(shí)，按照現(xiàn)在的發(fā)展速度，通用CPU在2015年前后消耗75W電力，也只能

22、達(dá)到DSP大約60%的效能。而DSP由于使用專用邏輯電路，在這一任務(wù)上使用2W的電力，也能大幅度超越通用CPU。同時(shí)由于DSP芯片構(gòu)成構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，頻率提升也要容易很多。在圖形芯片GPU方面，AMD新一代GPURadeon HD 2000系列芯片已經(jīng)為DSP做出了非常成功的實(shí)踐。AMD集成在2400、2600圖形芯片當(dāng)中的UVD，即通用視頻解碼器，主要負(fù)責(zé)硬件解碼H.264、VC-1等HD視頻。UVD區(qū)域在2400、2600系列圖形芯片當(dāng)中的面積只有4.7平方毫米，而雙核心CPU軟解H.264、VC-1等HD視頻所動(dòng)用到的晶體管面積有126平方毫米，同理CPU電力消耗更為龐大，如下圖。Many

23、 Core基于上述理論，將CPU分為兩個(gè)部分：傳統(tǒng)的X86架構(gòu)通用CPU是第一個(gè)部分，它執(zhí)行所有通用任務(wù)，并負(fù)責(zé)對(duì)專用任務(wù)進(jìn)行分派；第二個(gè)部分是很多的DSP處理單元，用于某些特殊任務(wù)的處理。處理器將高負(fù)載的專用任務(wù)轉(zhuǎn)交給DSP執(zhí)行之后，主核心的運(yùn)算壓力就大大減輕，系統(tǒng)整體效能將獲得明顯提升。在2005年的IDF技術(shù)峰會(huì)上，Intel對(duì)外公布了Many Core超多核發(fā)展藍(lán)圖。隨著時(shí)間推移，Many Core計(jì)劃越來(lái)越明晰，我們可以肯定它將成為Intel未來(lái)的X86處理器架構(gòu)。第一代Many Core架構(gòu)處理器可能采用“3個(gè)通用X86核心+16個(gè)DSP內(nèi)核

24、”的組合，如下圖。大約到2010年，我們有望看到第一代Many Core處理器出臺(tái)，第一代Many Core并沒(méi)有做出整體架構(gòu)的重大調(diào)整，從布局和核心重要性上說(shuō)，這對(duì)Intel只是一次試水。第一代Many Core計(jì)劃以Intel四核CPU為基礎(chǔ)，將其中的一個(gè)單核置換為16個(gè)體積小巧的DSP內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)略計(jì)劃的平穩(wěn)過(guò)度，也符合Intel制定的時(shí)間表。Many Core計(jì)劃將在2015年過(guò)渡到第二代，這個(gè)過(guò)度同樣會(huì)非常平滑，中間會(huì)有很多過(guò)程。現(xiàn)在計(jì)劃的第二代Many Core計(jì)劃中，DSP核心將取代傳統(tǒng)的通用X86核心地位，成為芯片主體，如下圖

25、。第二代Many Core處理器，將擁有8個(gè)通用X86核心、64個(gè)專用DSP邏輯。Intel從這往后將逐步引入Many Core Array架構(gòu)，不斷增強(qiáng)DSP的數(shù)量以及執(zhí)行能力，通用核心的地位將隨著時(shí)間推移不斷減弱，直到最后完全可能實(shí)現(xiàn)以DSP占主導(dǎo)地位的專用化運(yùn)算模式。3、HyperTransport協(xié)處理器系統(tǒng)Torrenza計(jì)劃面對(duì)Intel如此強(qiáng)大長(zhǎng)遠(yuǎn)的計(jì)劃，AMD會(huì)有什么反應(yīng)呢？HyperTransport協(xié)處理器系統(tǒng)很自然地浮出水面。從名稱上我們可以得知，Many Core是一種芯片架構(gòu)，而HyperTransport協(xié)處理器系統(tǒng)則需要其他

26、因素的配合。AMD的這項(xiàng)計(jì)劃將利用現(xiàn)有的HyperTransport總線連接架構(gòu)，對(duì)多路服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行拓展。傳統(tǒng)的AMD多路CPU架構(gòu)如圖：HyperTransport總線在整個(gè)架構(gòu)中連接起多顆CPU，多路CPU架構(gòu)能夠?yàn)橛脩籼峁┮粋€(gè)非常高效的運(yùn)算平臺(tái)。但面對(duì)專用協(xié)處理器的優(yōu)異特性，AMD決定將其中一顆CPU置換為一個(gè)協(xié)處理器。AMD沒(méi)有自己開發(fā)這顆協(xié)處理器，而是開放了Torrenza計(jì)劃，希望以此為契機(jī)，建立一個(gè)以AMD為中心的企業(yè)生態(tài)圈。這樣將利益與伙伴共享，同時(shí)也降低了研發(fā)新架構(gòu)的投入，分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。AMD給出的具體解決方案如上圖，將八路Opteron中的一顆Opteron處理器置換成矢量協(xié)

27、處理器，以此實(shí)現(xiàn)矢量計(jì)算性能的大幅度增長(zhǎng)，而Opteron平臺(tái)本身不需要作任何形式的變動(dòng)。在未來(lái)，這種拓展架構(gòu)也可以延伸到PC領(lǐng)域，例如在PC中掛接基于HyperTransport總線的浮點(diǎn)協(xié)處理器、物理協(xié)處理器、視頻解碼器、專門針對(duì)Java程序的硬件解釋器，甚至可以是由nVIDIA或ATI開發(fā)的圖形處理器。為達(dá)成上述目標(biāo)，AMD必須設(shè)計(jì)出一個(gè)高度穩(wěn)定的統(tǒng)一接口方便用戶進(jìn)行擴(kuò)展，而借助各種各樣的協(xié)處理器，AMD64系統(tǒng)的性能將獲得空前強(qiáng)化。AMD在完成對(duì)ATI收購(gòu)之后又發(fā)布了Fusion“融合”計(jì)劃，在CPU內(nèi)整合GPU。另外，最近AMD還發(fā)布了Steam產(chǎn)品，即通用GPU（GPGPU），使用

28、顯卡進(jìn)行通用計(jì)算。AMD這三項(xiàng)計(jì)劃實(shí)際上是統(tǒng)一的“加速計(jì)算”，即Fusion和Steam都是Torrenza平臺(tái)的一部分。在已經(jīng)實(shí)施的Torrenza計(jì)劃中，AMD開放最新的處理器架構(gòu)、HT總線插槽技術(shù)、以便伙伴廠商可以共同開發(fā)協(xié)處理器，最終合作形成更優(yōu)化且高度整合的應(yīng)用方案。在異構(gòu)多核心飛速前進(jìn)的路途中，Intel和AMD兩個(gè)巨頭的產(chǎn)品計(jì)劃中，更多地體現(xiàn)了它們的企業(yè)文化和整體戰(zhàn)略。四、SoC走上前臺(tái) 片上系統(tǒng)（SoC：System-on-a-chip）指的是在單個(gè)芯片上集成一個(gè)完整的系統(tǒng)，對(duì)所有或部分必要的電子電路進(jìn)行包分組的技術(shù)。所謂完整的系統(tǒng)一般包括CPU、存儲(chǔ)器、以及外圍電路等。 So

29、C是與其它技術(shù)并行發(fā)展的，如絕緣硅（SOI），它可以提供增強(qiáng)的時(shí)鐘頻率，從而降低微芯片的功耗。片上系統(tǒng)技術(shù)通常應(yīng)用于小型的，日益復(fù)雜的客戶電子設(shè)備。例如，聲音檢測(cè)設(shè)備的片上系統(tǒng)是在單個(gè)芯片上為所有用戶提供包括音頻接收端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、微處理器、必要的存儲(chǔ)器以及輸入輸出邏輯控制等設(shè)備，此外系統(tǒng)芯片還應(yīng)用于單芯片無(wú)線產(chǎn)品。雖然在這個(gè)領(lǐng)域，Intel還是新手，但它在2007春季IDF上已經(jīng)擬定了自己的計(jì)劃Tolapai與Silverthorne。媒體與分析人士認(rèn)為，作為半導(dǎo)體界巨人的Intel從未涉足過(guò)SoC領(lǐng)域，SoC可能是Intel公司長(zhǎng)期技術(shù)策略最為新奇的組成部分，在某種程度上標(biāo)志著Intel公司的新航程。當(dāng)然我們要看到，Intel在很久以前就已經(jīng)研發(fā)出了Xscale架構(gòu)的