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高端處理器產(chǎn)業(yè)迷霧重重
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http://www.mamogu.com 發(fā)稿日期:2007-5-12
- 【搜索關鍵詞】：研究報告 投資分析 市場調(diào)研 IBM 高端處理器
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與一年半以前推出的Sun UltraSPARC T1和去年冬天推出的Intel雙核安騰Montecito相比，將與本月20號左右終于正式面向市場發(fā)布的Power6，給高端處理器產(chǎn)業(yè)未來的走向、趨勢以及高端處理器的設計思想帶來了種種復雜的猜想，使得這一局面迷霧重重。
多核一統(tǒng)江湖
單芯片多處理器（CMP）的處理器設計思路，似乎已經(jīng)被業(yè)界認可為近幾年唯一可行的微處理器設計方法，來有效應對性能提升帶來的巨大的功耗挑戰(zhàn)。
可以看到，無論是早就采納了CMP思路的RISC處理器（主要是IBM的Power系列、Sun的UltraSPARC系列、HP的RA-RISC系列），還是近年來將多核炒得沸沸揚揚的x86處理器（主要是Intel的至強系列、AMD的皓龍系列），抑或是處理器產(chǎn)業(yè)的后來者如Intel的安騰和IBM的Cell，無一不是在往“更多核心”的方向走。
業(yè)界也似乎一致認可，下一代的處理器將沿著4核、8核、32核甚至幾百個核的方向亦步亦趨走下去。
Sun的UltraSPARC T1最早印證了這種思路。
2005年11月份，UltraSPARC T1面市。每顆UltraSPARC T1處理器中包含8個處理器內(nèi)核，每核有4個線程，這是全球第一款能夠同時運行32個并行線程的低功率、低熱的處理器。Sun還表示，擁有CoolThreads芯片多線程技術(shù)的UltraSPARC T1處理器具有極佳的環(huán)保特性的處理器，每個線程僅僅消耗2瓦功率，每一顆UltraSPARC T1處理器僅消耗功率70瓦。這個數(shù)字，在功耗問題引起全球重視的氛圍中，顯得格外令人振奮，且再次印證了單芯片多核心設計思路在微處理器設計上的巨大優(yōu)勢。
后來，在x86領域，Intel和AMD也開始摒棄沿襲了多年的“更高主頻”思路，向多核轉(zhuǎn)型。尤其是在Intel推出4核至強系列處理器后，在功耗降低和性能提升方面顯示出了較雙核處理器更明顯的提升，使得“更多核心”的思路再度受到肯定。
之后不久，Intel也將多核心思路移植到處于尷尬處境的安騰平臺上，在2006年7月推出了第一款雙核安騰。雖然相比較傳統(tǒng)的RISC處理器和x86處理器，安騰在多核路上落在了后面，但是向多核轉(zhuǎn)型的思路卻是再明確不過了。
IBM在正統(tǒng)的Power之外與索尼、東芝共同開發(fā)的另一款處理器Cell，也以1個主核、8個輔核的設計思路以及產(chǎn)品問世后出色的性能，印證了單芯片多核心的勢不可擋。
一句話以蔽之，就是目前的微處理器設計中，多核心之所以能夠“一統(tǒng)江湖”，代表業(yè)界不再單純追求單個處理器或者單個處理器核心的計算主頻，而是強調(diào)系統(tǒng)單元的整體計算吞吐量。
所有的游戲場里，都會有一兩個與眾不同、獨樹旗幟者。
在多核心幾乎一統(tǒng)江湖的游戲場里，Power6就扯出了一面與眾不同的大旗，引來猜疑無數(shù)――高達5GHz的主頻，是驚世駭俗的大膽創(chuàng)新，還是迫于無奈的緩兵之計？Power6的高主頻謎局
單芯片多核心（CMP）思路的確很好。
然而，它并不萬能。實際上，早在2005年就有微處理器技術(shù)方面的理論專家指出，“雖然在未來的兩至三代CPU上，CMP能夠減輕功率效率方面we難題，但是單憑CMP并不能解決功率效率方面的挑戰(zhàn)。從長遠趨勢上來看，只有在基本線路和架構(gòu)上創(chuàng)新才是解決這類問題的根本出路。”
IBM對于Power6的高主頻設計，是否就是在基本線路和架構(gòu)上創(chuàng)新的一種思路？讓我們看看目前能夠拿到的一些技術(shù)參數(shù)吧。
去年冬天，IBM公司的Brad McCredie博士在微處理器論壇上透露了Power6架構(gòu)方面的細節(jié)――主頻在4GHz~5GHz之間，采用65納米絕緣硅（SOI）、10層金屬層工藝制造。“與90納米工藝相比，在同樣的功率下，性能提高了30%，這主要是由于使用了應變硅技術(shù)。IBM的65納米工藝提供了0.65微米的高性能SRAM單元和0.45微米的單元以提高密度。存儲陣列單元使用了比邏輯元件更低的電壓，以減少功耗�！盡cCredie博士說。
與前兩代產(chǎn)品一樣，Power6著重于系統(tǒng)架構(gòu)的搭建。每個微處理器單元（MPU）作為2路單芯片多處理器（CMP）設計來實現(xiàn)，340平方毫米的芯片上集成了兩個同步多線程處理器，每個核心都配有專用二級高速緩存。下圖顯示了Power5+和Power6架構(gòu)的異同。
Power5+和Power6架構(gòu)比較圖
實際上，引起關注的不僅僅是Power6的高主頻，應該看到IBM為此而進行的微架構(gòu)調(diào)整。例如，Power6有極高帶寬可提供給處理器，比Power5+增加了一倍。在5GHz主頻下，每個MPU都有300GB/s的帶寬。另外，Power6還有一個內(nèi)存控制器和MCM內(nèi)的結(jié)構(gòu)線路，從而把I/O頻率從CPU頻率的三分之一提高到了二分之一。同時，每個內(nèi)存控制器使用IBM的第三代同步內(nèi)存接口連接到內(nèi)存。與全緩沖DIMM一樣，這些共存內(nèi)存接口（SMI）芯片能夠配置更大的內(nèi)存空間、使用不同類型的內(nèi)存。
McCredie博士表示，Power6的系統(tǒng)架構(gòu)完全經(jīng)過了重新設計，比前幾代產(chǎn)品先進許多。 例如，Power6的一級數(shù)據(jù)高速緩存（L1D）增加了一倍，增至64KB; 聯(lián)合并行處理架構(gòu)也增加到了8路。因而， L1D時延增加到了4個周期，而POWER5及大多數(shù)其他高性能MPU卻是3個周期。Power6還對緩存進行了技術(shù)革新。兩個4MB大小的專用二級高速緩存之間，有一個快速輸出緩沖器（cast-out buffer），便于兩者之間快速通信。三級高速緩存也得到了改進。這些改進能夠提高聯(lián)合并行處理能力，對多線程執(zhí)行極其有利，并且?guī)椭鶬BM對Power6的同步多線程（SMT）實現(xiàn)了比前幾代產(chǎn)品更大幅度的提升。
對于Power6，IBM更強調(diào)的是可靠性、可用性及可服務性（RAS）。例如最多可以將將一個Power6處理器劃分為1024個分區(qū),添加了內(nèi)存分區(qū)和遷移功能，以縮短用于修復的系統(tǒng)停運時間等。
這些技術(shù)創(chuàng)新加在一起的結(jié)果，就是IBM對于市場的這句承諾：“Power6的性能可以比上一代產(chǎn)品提高兩倍，而功耗幾乎維持原來的水平�！�
不管怎樣，IBM對于看上去與“多核時代”格格不入的Power6充滿了信心，對于業(yè)界的猜疑也不置可否，這就使得高端微處理器的未來走向顯得更加迷霧重重。
迷霧重重
假如執(zhí)意要走“高主頻”道路的Power6的性能比Power5+提升兩倍而功率維持不變，也許IBM在高端服務器市場的地位會得到進一步加強。然而，在“多核心”之路上已經(jīng)嘗到了甜頭的Sun和Intel，似乎也是信心百倍。
明年，Sun采用大規(guī)模多線程技術(shù)的Rock處理器和英特爾備受期待的Tukwila（4核安騰）處理器將雙雙問世。Power6、Rock和Tukwila誰將更勝一籌？名稱
廠商
最多核心數(shù)量
最高主頻（GHz）
最大功耗（瓦）
Power6
IBM
4
5
約160
Power5+
IBM
4
2.6
約160
UltraSPARC T1
Sun
8
1.2
72
Montecito
Intel
2
1.6
100
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