32纳米加速普及 多核心CPU渐成主流

互联网 | 编辑: 吴俊杰 2010-07-02 00:00:00原创 返回原文
 

双核逐渐失宠 多核渐成主流

科技总是在不断进步着,任何与科技挂钩的行业也都是一样,四十年间,PC的发展一直遵循着摩尔定律的方向发展着——集成电路芯片上所集成的电路的数目,每隔两年左右就翻一番。

最近人们开始质疑摩尔定律的有效性,直到2007年11月12日,第一代高K金属栅极技术出现在Intel 45纳米产品上,在制程工艺难以突破的今天,高K金属栅极技术无疑是一道曙光,濒临破灭的摩尔定律再一次得到了有力的保证。直到今天,高K技术终于再一次突破,而Intel在2010年1月8日放出的32纳米新酷睿产品则正是第二代高K栅极技术的杰作,在经历了制程提升之后,更多核心处理器的设计就成了理所当然的事。

我们在2010年1月8日所看到的Clarkdale采用的是第二代高K金属栅极晶体管制造工艺,并采用了193nm沉浸式光刻技术(核心金属层)以及193nm和248nm干式光刻技术,这令晶体管栅极间距缩小到了112.5nm的程度(45nm制程为160nm)。第二代高K技术让这颗处理器拥有了一个比45nm制程CPU核心小30%的体积。

Intel Core i7 980X处理器核心架构示意图

Intel在4月发布的Core i7 980X Extreme也自然而然地采用了32纳米制程工艺,与众不同的是Core i7 980X Extreme处理器是第一款真正的物理六核心处理器,如果算上Intel的超线程技术的话,Core i7 980X Extreme具备了十二线程同时工作的“恐怖”实力。当然,AMD也绝对不会坐视不理。

AMD六核心处理器核心架构示意图

实际上AMD方面也在稍后推出了自己的六核心处理器,同时四款产品上马的盛况也是令人惊叹,而最重要的是AMD的六核心处理器拥有相当不错的价格优势,这在普及六核的历史进程上画下重要的一笔。

功能变重要 智能时代已降临

智能CPU——这一名词最早由Intel提出,这一概念最初出现在第一代Nehalem处理器中,即早在2008年底就获发布的Intel Core i7处理器——其最初原因是因为其身兼超线程、睿频加速技术以及智能节能技术。在此之后,Intel在09年9月发布酷睿i5系列处理器延续了Nehalem的架构设计,优秀的性能使其能够迅速成为主流乃至高端用户的首选产品,而除了性能优异之外,i5处理器也同样被称为智能处理器——其原因同样很大部分源自于睿频加速技术(Turbo Boost),那么什么是睿频加速技术呢?

Turbo Boost技术实际是基于Intel在CPU内部所设计的一颗功耗控制器,在付出100万个晶体管的代价之后将获得高达10%至15%的性能提升。

睿频加速技术让i5 750处理器从2.66GHz超频到3.2GHz

这就不得不提到睿频加速技术的核心了,其能够在控制功耗不超过Intel限定范围的前提下最优化计算机的资源利用。举例来说,如果我们在执行单进程任务,那么Intel的i5处理器会根据系统计算负载的需要来提升执行任务的这颗核心频率,可以将之看做传统所说的自动超频。

AMD的TurboCore技术也具备智能超频功能

而巧合的是,在随后AMD所发布的六核心处理器中也同样出现了智能自动超频的技术——Turbo Core,不过Turbo Core的实现技术和TurboBoost的实现技术并不相同,Turbo Core是基于智能电源管理技术而实现的,但从效果上来看,两者是相似的。

CPU+GPU整合趋势明朗化

在2010年开年,Intel就放出了其Clarkdale产品,这也是世上首颗将显示核心集成在CPU内部的处理器,而其中起到巨大推动作用的正是前文提到的第二代32纳米高K栅极技术。相比45nm产品,基于32nm第二代高K栅极技术制造的Clarkdale有着更小的体积,正如我们在前文中交代的那样——32nm工艺制程的核心能够比45nm工艺制程的核心节约近30%的空间,所以对比此前45nm工艺制造的CPU核心来说,Clarkdale的确拥有体积上的优势,而这种体积上的优势也是将图形核心带入CPU内部所必须的条件之一,当然,第一代整合图形核心的CPU产品也尚未达到完美的程度。

Intel Clarkdale处理器封装图

首发推出的第一代整合图形核心的CPU产品只是将CPU核心和图形核心“粘”在了一起,就像上图所见的,两颗芯片并未被封装在一颗Die中,这也是Clarkdale引人诟病的不足之处,而Intel下一代的Sandy Bridge产品则会补足这一不足,并有传言说甚至会在一颗处理器中整合两颗图形芯片。

AMD高级副总裁Rick Bergman展示APU晶圆

当然了,AMD在同时也没有闲着,其也将在2011年推出整合图形芯片的产品——APU,在2010年6月的ComputeX台北电脑展上AMD方面就已经当众展示了APU产品晶圆。

Rick Bergman在描述AMD APU产品的详细信息

考虑到AMD相对于Intel而言具备了更为强大的显卡研发能力,我们有理由相信AMD的相关产品也在蓄势,一旦发布则必将是雷霆万钧。如此一来,集显和CPU之间的融合在未来几乎已成定局,而越来越强的集显性能也将进一步威胁到NVIDIA在入门级独显领域的市场——Intel和AMD的意图相当明显。

AMD“破解门” Intel“解频版”

从2009年至今AMD方面都在持续爆出“破解门”,很多AMD的新产品都被爆出能够利用其ACC高级时钟校验技术将双核破解为四核,或者由三核破解为四核。事实上破解的原理并不复杂,就是利用南桥的高级时钟校验功能来绕过AMD的软限制来完成四核心的工作确认。我们先看一看ACC高级时钟校验技术的原理:

Phenom II X3 720处理器是当时破解的热门之一

ACC功能的工作原理很奇妙,它是通过CPU和芯片组的连接为基础的,通过芯片组内部集成的特殊控制器的运行来和CPU直接连接,当然,在这里,AMD的处理器有六根针脚被用于ACC的连接,按照AMD的说法,这六根针脚原本并未发挥作用。在ACC功能开启时,我们可以通过BIOS或者芯片组自带的芯片级调试软件对CPU进行超频设置、实时监控处理器内部时钟、快速修正时钟误差等特殊的功能。其中的关键就在于ACC功能可以直接沟通CPU。

而在新一代的8系列芯片组中AMD已经修正了ACC功能对CPU的破解作用,所以在8系列芯片组上仅依靠老办法是无法获得破解效果的,而研发者们又通过修改BIOS和加入第三方芯片的方式来绕过AMD的限制从而达成破解处理器的目的,目前市面上销售的8系列带破解功能的主板产品都源自这两种技术中的一种。

Intel放出的不锁倍频版本处理器

虽然“破解门”让AMD颇为头疼,但同时也让Intel感觉有些不舒服了,毕竟这样的破解是会打乱市场布局的。因此Intel也同样推出了具备自己特色的产品——不锁倍频版本的处理器。2009年的E6500K就是Intel不锁倍频处理器的典型代表,而在2010年,i5 655K和i7 875K则接过了前辈的重任。实际上基于32纳米工艺制程的i5 655K处理器确实具备了相当强的超频能力,我们在测试中也较为轻松地将其超频到了5GHz的水平……相信AMD的“破解”和Intel的“解频”都能让DIY用户找到一份属于自己的乐趣。

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