【CPU趣闻】未来CPU都啥样？I/A/N三巨头路线分析
写在前面：2010年可能是近10年来PC核心架构发生变化最大的一年。在年初，Intel便率先推出了集成了GPU（图形处理）的全新酷睿家族处理器新品 —— i5及i3；而NVIDIA也是同期在美国拉斯维加斯的大展上公布了全新一代Tegra 处理器，由此向新的领域更进一步；更早实行了PC核心融合战略"Fusion"的AMD，也迫不及待的于前些时候宣布了全新“APU”产品，虽然问世时间会较晚，但其融合方式更为彻底的架构吸引了诸多用户关注。三大巨头再次聚首用事实说明了由单核向多核成功转变的处理器架构此时已再次拉开了一个全新的帷幕——异构时代。回顾往昔，我们从处理器的发展趋势中不难看出，在单核时代，CPU频率的高低是产品规格的重点，用户都希望它越来越快从而带来越来越强的性能。但随着功耗和复杂性要求越来越高，拉升频率遭遇暂时不能克服的困难。于是乎，提升性能的手段变为增加核心数量，CPU发展随之进入多核时代。
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频率是曾经单核时代产品的重点考量
多核时代历经了双核、四核和目前的六核甚至更多核心阶段，但性能也因软件对核心数利用率总体不足而上升乏力。此时，如我们前言之中所述的一样，处理器的异构模式出现了，高度整合的产品似乎成为了Intel、AMD及NVIDIA三大巨头共同认可的新方向，并且英特尔年初新品的发布也已经用实际行动让我们看见了未来处理器产品发展的方向。http://2d.zol-img.com.cn/product/41_450x337/298/ce5dBTCq2oQs6.jpg
核心数量虽多 却无法全部为软件所用
当然，不管是英特尔还是AMD，亦或者是NVIDIA，在架构的设计与对处理器未来趋势的把握上都显得不尽相同，即便目前整合的主线确定，在未来处理器的架构格局也势必会出现新的变化。如目前上市的酷睿i5/i3处理器，作为最早发布的一款整合图形处理核心的处理器产品，在架构上因其"胶水“式的粘合方式而受到了部分消费者们诟病，相信在未来英特尔会对此有着一些改进。
那么未来，这种高度整合的处理器产品终究会是怎样的趋势？英特尔、AMD及NVIDIA又会在产品中怎样进行设计，它们在功能和性能方面又会又怎样的不同?让我们逐步来进行揭晓。 ● 英特尔:新品已现 未来产品更智能更强劲 作为行业内的领导者，英特尔无论是在产品的性能还是产品的技术、架构上都走在前列。在今年的年初，英特尔首先发布了整合图形处理核心的处理器新品——酷睿i5/i3，由此而拉开了新时代的序幕。—— 现有架构一段时期内持续 酷睿i5/i3处理器暂时未将处理器模块和图形核心模块(含内存控制器)完全融合在一起，而是直接封装在一块基片上，32nm工艺处理器的基板上将有两个Die，二者的制造工艺也不同，其中一个是使用32nm工艺制造的处理器内核，另一个较大的是使用45nm工艺制造的GPU+内存控制器。
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Westmere和现有Penryn处理器的区别
虽然，有不少的用户都抱怨英特尔的整合只是"胶水"式的将两颗芯片简单的粘合在了一个基板上，但从行业趋势而言，这种产品的出现还是非常具有意义。引用赵军先生的一句话：”英特尔已经第一次用CPU的技术把GPU做进去了，而且第一个放到市场上。”从无到有的的确确是一个突破性的进展。—— 新工艺的应用 当然在未来，英特尔整合图形处理核心的处理器产品也不会是一尘不变。对于用户而言，目前的GPU性能虽已够用，但毕竟性能体验还是有限，同时仍然基于45nm的GPU工艺技术也让产品的整体显的有些格格不入。据了解，在未来处理器的显示核心部分势必采用新的工艺，从而在功耗及性能方面进一步提高。http://img2.zol.com.cn/product/38_450x337/604/ceTa6ZBq9ySEw.jpg
新工艺制程会得以应用
—— 智能技术的开发 当然，就目前英特尔发展的趋势而言，智能无疑是用户体验最大的亮点，因此无论处理器是"胶水"架构还是源生架构，所带来的体验都势必是更加智能的，睿频加速技术，超线程技术仍会延续在未来的产品之上，同时整合图形核心也会具备除高清播放、3D渲染之外等更多更广泛的应用。—— 更加强劲的性能体验 另外，之前Rani在访谈中也给我们提及过，处理器的显示核心部分在未来的性能势必是会越来越强，这是肯定的。面对英特尔正在紧张研发的独立显卡，相信未来的显示核心部分会有更加优秀的架构集成，在性能面取得新的突破。未来趋势点评： 虽然有不少的消费者都觉着新发布的酷睿i5/i3所集成的显示核心略显鸡肋，但实际上对于不同需求的用户而言，这种考量也是不同，性能的确是因人而异的。在未来这种高度整合的芯片产品势必是一个趋势，它使得整体平台更加趋于小型化，智能化。 而产品方面，英特尔整合图形核心的处理器产品在整体的架构上会一段时间内延续目前的雏形，工艺制程的提升无疑是必须的。同时，智能特性会在未来的处理器产品中继续延续，在未来，无论是CPU核心还是英特尔整合处理器的图形芯片的性能都会随着架构或是制程的提升而变得更强。 ● AMD：未来CPU和GPU的真正融合 如果说英特尔已经取得了先发优势，那么后来者无疑需要有更好的性能或是架构表现才能够有足够的魅力来吸引消费者。 2010年2月，AMD高级副总裁兼技术事业部总经理Chekib Akrout先生给国内的媒体带来了处理器产品线上的最新进展--“APU”，APU是AMD将于2011年投向市场的全新产品类型，它是现有CPU和GPU产品的深度融合，AMD计划用APU来开创桌面、移动以及企业多个领域的全新格局。
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Chekib Akrout在演讲中 据Chekib Akrout所述，APU能够完美融合CPU在复杂顺序计算和GPU在大规模并行计算的双重优势，通过硬件调度逻辑和软件层完美均衡CPU和GPU的负载，把性能从目前多核CPU的水平基础上明显提高一个档次。“最好的CPU和最好的GPU组成了APU！”Chekib这样评价APU。 AMD的APU将使用业内的通用接口进行应用层面的构建，包括OpenCL和DirectX Compute，AMD已经推出了支持前者的AMD Stream SDK v2.0；而唯一完全支持后者的API是DX11，现在只有AMD的GPU支持DX11。Chekib称在2010年正式上市的产品中，技术人员在不需要了解APU技术特性的情况下，按照现在的经验继续开发新的内容。—— CPU和GPU的真正融合 CPU和GPU性能的发挥很大程度上依赖于自身或外部的内存控制器，而目前市场上的CPU内存控制器+内存使用和GPU相比，各自的性能侧重和构建方式都有很大不同，未来的APU内部的CPU和GPU逻辑将共享同一内存控制器！ 同时，目前独立的CPU、GPU甚至是封装在同一基板上的CPU+GPU，都是有独立的内存控制器，数据沟通需要通过I/O，而AMD就是要把它们真正融合起来，而不是简单的把CPU和GPU攒在一起。当笔者问及这样极具挑战的设计下，全新的内存控制器是否能带来APU性能的提升时，Chekib变得保守和严谨起来，他说：“我们的设计目标是提升性能。”看来这一步真的不是那么容易的事。—— 全新的x86 CPU逻辑：Bulldozer和Bobcat AMD下一代x86核心有2款：高性能的Bulldozer和轻量级的Bobcat。Bulldozer是一款高端产品，通过紧密相连的两个核心共资源，从而极大的提高了效率。Bulldozer每条并行的线程独享一个专用的整数核心，具有可独享或共享的浮点单元，并共享缓存。Bulldozer有两个执行单元，但可以共享一个浮点的调度程序，使它可以更好地对资源进行优化。处理器采用了高K金属栅级的32纳米SOI技术制造并在2011年上市。Bulldozer核心将在台式机和服务器上使用。 Bulldozer 是AMD在x86处理器中首创多核心共享浮点单元，这样的设计也许是AMD要把大规模浮点计算交由GPU承担的一种思路，当然产品实现的细节目前还不得而知。 Bobcat非常小巧、高效，而且功耗非常低，能够在低于一瓦的情况下工作。Bobcat以不到目前处理器核心一半的面积实现了当前主流处理器90%的性能。这款核心将在2011年随着代号为Brazos的笔记本APU问世。它的设计非常灵活，高度可合成，可重新组合CPU使用。Bobcat的目标市场显然是超轻薄以及平面手持设备。—— APU的产品规划 APU产品仍然像现在CPU一样因不同性能规划成多个系列，多款型号，购买起来很简单。"这听起来似乎还很有道理，不过相信届时肯定不会有很强CPU+入门GPU这样组合的APU产品，想要APU达到独立CPU+独立GPU的性能定制还是不太现实的事情。 未来趋势点评：可以看出，AMD未来的整合处理器产品与目前英特尔上市的产品最大的不同便是其架构方面的区别和产品功能性的区别。当然，最好的CPU和最好的GPU组成了APU，这显然还是比较理想的一种状态，我们自然非常期待这样的产品，但我们不能不考虑功耗等种种因素，因此AMD的产品究竟如何，恐怕还是得在上市之后才能一见分晓。 ● NVIDIA:整合深耕 专精领域的大作为 其实作为国际顶级的GPU芯片厂商，NVIDIA并没有CPU产品，不过其在领域内的不断深耕也让GPU性能一天天增长的同时也被赋予了更多的功能。当然，GPU无论通用计算能力有多么强大，始终还是无法在现有阶段去取代处理器产品。不过NVIDIA也将眼光放到了CPU与GPU的融合之上，Tegra图睿正式这样一款面向移动设备而生的SoC系统芯片。
Tegra图睿集成了ARM处理器、GeForce图形核心和其他辅助设备，最早于2008年2月发布。在今年年初，NVIDIA在CES大展上正式发布了Tegra 2（Tegra 250），让我们看见了NVIDIA在处理器领域的新的重磅出击。
—— 整合产品的架构
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Tegra 2（Tegra 250）基于双核心 ARM Cortex-A9处理器，内建8个NVIDIA OpenGL ES 2.0绘图核心，处理器频率为1GHz，在低至500毫瓦的功耗水平上提供4倍于上一代的性能，支持1080p高清视频播放和Flash Player 10.1加速，在轻薄小巧的移动设备上实现网页浏览、音乐欣赏、视频播放甚至是3D游戏等应用。http://2c.zol-img.com.cn/product/41_450x337/682/ceyXe7zhtB5OE.jpg Tegra处理器未来最大的发展空间应为Tablet PC Form Factor的MID装置，并且针对使用者的需要，NVIDIA正式宣布推出全新Tegra处理器作出配合。Tegra处理器最高功耗仅为1.5W ，平均功耗亦只有500mW ，先进的节能技术可按需要关闭不必要的绘图及处理核心，令采用全新Tegra的装置，拥有装置充一次电即可播放16小时的高画质影片或者140小时的音乐的电池续航力。—— 专精领域的先锋 跨平台有局限性 Tegra 2和ION在特性和应用范围上有些类似，但是两者之间还是有所区别——Tegra倾向于通过智能手机、媒体播放器等超便携设备来提供无处不在的计算体验，而ION跟PC或上网本更为相近。此外，Tegra目前仅支持Android和Windows Mobile操作系统，而ION能支持Windows 7。可以看出，Tegra这款产品在设计之初便有着很强的针对性，这也使得其平台有所限制。不过，NVIDIA有意把全新Tegra平台打造成为游戏机，这必然使其在个别领域成为先锋，在未来应用划分的消费市场占领首个要塞。 未来趋势点评：Tegra 2严格意义上来讲并不通用是处理器产品，其平台的局限性并不适用于所有的消费者群体。不过从应用角度划分其确实是手持设备领域强劲的处理芯片。可以看出NVIDIA与Intel和AMD一样，对未来整合芯片的趋势非常看好，凭借NVIDIA对未来应用趋势精准的把握，Tegra 2所体现出来的强劲性能还是会越来越受到消费者的认可。写在最后： 处理器整合图形核心甚至是更多的功能已经成为了为了产品的一个发展趋势，高度的整合化，功能的智能化，更强的扩展性已经被英特尔、AMD及NVIDIA这三大芯片厂商们所更加注重。在未来，最终受益还是用户，因为更小型化的产品、更优质的性能能够让消费者获得最佳的体验，任何产品都不是为纯技术而开发技术。异构计算环境，计算性能不断提升就是为了让客户享受到更多的媒体应用，对技术支持的最终受益者依然是客户。
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