Inter的下一代移动平台革命

互联网 | 编辑: 2004-11-30 00:00:00 返回原文

Intel正在开发的Jonah双核心处理器正是未来“迅驰三代”平台(开发代号为Napa)的核心。与现有的迅驰平台一样,Napa平台同样是由三大部分构成:Jonah移动处理器、Calistoga芯片组以及Gaston无线网络模块。

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迅驰三代:双核心设计

Intel正在开发的Jonah双核心处理器正是未来“迅驰三代”平台(开发代号为Napa)的核心。与现有的迅驰平台一样,Napa平台同样是由三大部分构成:Jonah移动处理器、Calistoga芯片组以及Gaston无线网络模块。


三代迅驰移动平台综合对比表

Jonah移动处理器再探

我们不妨再来回顾一下革命性的Jonah处理器。Jonah将是首款x86架构的双核心处理器,其单个CPU核心将直接继承现在的Dothan。我们知道,Dothan其实只是在Banias核心的基础上进行改良,仍然延续了12到14级流水线的初始设计方案,除了对核心细节进行小幅度改良外,它最主要的改进就是将二级缓存的容量提升到2MB,仅此一项便带来可观的性能提升。其次,Dothan核心使用更先进的90纳米制造工艺,在晶体管规模从Banias的7700万个暴涨至1亿4000万个的条件下,CPU的核心(DIE)面积只是小幅提高到87平方毫米,制造成本基本不变。在功耗方面,一度传言说Dothan的功耗在30W以上,Intel花费了很长时间解决了这个问题,将功耗水平锐减到现在的21W—虽然工作频率提高至2GHz,但Dothan比前代Banias核心更省电是不争的事实。


图1:Dothan处理器将成为Jonah的设计基础

较短的流水线、大容量二级缓存让Dothan拥有出众的指令效能,2GHz频率的产品完全可媲美3GHz级别的Pentium 4—毫无疑问,在Intel现有的所有产品线中,高效能、低功耗的Dothan核心是双核心处理器的唯一之选,诸多先天优势让它成为Jonah的基础。而在此之前Intel必须考虑64位的问题。目前,关于64位x86技术的争议已经尘埃落定,在年内,微软将发布64位Windows XP系统,64位进入桌面大势所趋。若明年底发布的Jonah未能支持该架构无异于自杀。可以肯定,Jonah最重要的特性之一将是支持EM64T技术,Intel与AMD最终站在同一条起跑线上。不难推断,未来一年中Intel的主要工作之一就是对Dothan核心作64位扩展的改进设计—换言之,Jonah并不会完完整整基于现在的Dothan核心,而是将基于“64位的Dothan”,但它与时下32位Dothan在基本特性上不会有什么区别,不会出现功耗突然大幅提升的情况,这一点对移动处理器来说颇为敏感。

尽管Jonah将同时面向移动平台和桌面平台,但它首先是一款移动处理器,满足移动应用的需求成为其基本出发点。为此,如何解决功耗问题至关重要。Intel官方曾向媒体披露Jonah的一些简单资料,我们从中得知它的最高功耗将达到45W—对于移动处理器来说,如此之高的功耗近乎灾难,要知道糟糕透顶的Pentium 4-M不过只有35W功耗,AMD的移动处理器产品大致也在这个级别。人们很自然认为,45W的Jonah平台将遭遇空前的挑战:如何保持5小时以上的电池时间?如何在保持机身轻薄的前提下解决散热问题?这样的担心虽然非常有理由但绝对是多余的。未来基于Jonah平台的笔记本电脑将具有更长的电池时间,厂商所要努力的,更多是解决系统散热的技术问题—这个结论看起来自相矛盾,其实不然。要回答这个问题,我们有必要向大家介绍Jonah处理器的节能机制。


图2:“热管+铜散热器”方案可解决Jonah高热的问题

我们知道,Jonah可以简单看作两个Dothan处理器的复合体,通过双核心的并行运作达到大幅度提高性能的目的。当笔记本电脑外接电源使用时,两个核心都处于全速运转状态,最高可达45W功耗,由于发热量比目前Dothan平台高出很多,笔记本电脑厂商必须着手解决散热系统的问题。据调查表明,消费者认可的主流/轻薄机型标准是厚度不超过1英寸(2.54厘米),厂商必须保持厚度在该级别的前提下为Jonah设计散热方案。虽然说有点难度,但对现有技术构不成什么挑战。时下移动平台流行的散热系统均采用如下结构—高效的导热管贴紧CPU核心,另一头则连接铜制散热器和风扇,二者一般都位于机身的侧面与边缘。工作时CPU的热量被快速传导到散热器上,借助风扇将热量迅速排出机体。倘若CPU功耗增加,只要将铜散热器的尺寸横向增大即可,厚度仍保持不变,虽然空间占用增加,但只要设计精巧不会对主机部分造成什么麻烦。再者,厂商也可以使用全金属的底座,利用下部机体为CPU散热,这样做也不仅不会影响使用舒适性,反而会让产品看起来更具水准。当然,使用金属机体可能会带来小幅成本上扬的问题,但负面影响有限。

那么,在只依靠电池运作的模式下,双核心全速运作无疑是灾难性的,而光靠增强型SpeedStep技术、降低频率来降低功耗也是无法解决问题的。Intel采用一个简单而取巧的方法:在电池模式下,Jonah的一个CPU核心和附带的缓存单元完全关闭不消耗电能,单靠一个核心运作—此时,我们可以把Jonah看作是65纳米工艺的Dothan处理器,再加上增强型SpeedStep技术的辅助,其平均功耗水准只会比现在的Dothan更低,电池使用时间将获得继续延长。当然在此模式下Jonah平台将出现明显的性能下降,但若使用Windows XP系统,用户在主观上不会有多少感觉。至于Longhorn,其出台时间将晚于2006年,相信到那时Jonah平台亦可胜任。


图3:单核心工作机制让Jonah平台可保持长电池时间

另外,Intel在超低电压版产品中可能执行不同的策略,超低电压版Jonah的设计功耗要求在5W水平,无需风扇、光靠散热器即可正常使用。显然,双核心设计的Jonah很难达到这个目标。更现实的计划是在Dothan基础上作内部改良设计,同时配合65纳米制造技术,实现该目标并非难事—可以预见,2005年底的超低电压Jonah将具有Dothan 2GHz的效能,能用到如此水准的轻薄型笔记本不啻为用户之福。

真正成熟的Calistoga芯片组

双核心的Jonah显然不能直接沿用Dothan的芯片组,Intel专门为它开发了一款代号为“Calistoga”芯片组产品。据悉,Calistoga将和Jonah一起在明年第二季度推出,它其实就是用于台式机的Lakeport芯片组的移动版本—从这次我们也可看出,2005年后Intel的桌面平台与移动平台又将回归到同一个体系。

尽管Calistoga芯片组可以视作Alviso的延续(迅驰二代芯片组,配合Dothan,正式名称为i915PM/GM),但二者将存在较大的差异。首先是前端总线问题,由于Jonah内置了双核心,前端总线带宽的需求量理论上也应增加一倍:其一采用128位宽度、533MHz总线;其二保持现有64位设计,但将频率提升至800MHz甚至1066MHz水准。第一个方案肯定不现实,瓶颈体现在PCB的设计上。128位总线占据的PCB面积翻倍,每条线路长度都要保持严格一致,这在设计上几乎不可能实现。加之干扰问题影响稳定性,目前没有哪一家CPU厂商采用此种设计。而第二方案看起来更具可行性,不过,Jonah的CPU核心仍保持Pentium M的12到14级流水线设计,大幅度将前端总线频率提升至1066MHz以上估计比较困难,800MHz也许是更现实的选择—问题出现了:64位800MHz前端总线只需6.4GBps带宽,使用DDR2-533/667变得毫无意义,现在的双通道DDR400方案便可满足它的需求……这个问题迄今还没有定论,Intel也未透露出相关的信息,我们认为它有可能开发新型总线技术或寻求外援,否则难以解决这个两难的问题。也有消息称Jonah将保持现在的533MHz前端总线设计,虽然该种设计技术难度最低,但它将成为系统中明显的瓶颈。

和Alviso一样,Calistoga北桥将完全采用PCI Express ×16图形接口,不过在对应的图形插槽方面存在争端:nVIDIA的MXM标准与ATi的AXIOM标准各自为政,令移动显卡模块出现人为的分裂,而这对死对头又不可能向对方妥协。因此虽然Calistoga支持PCI Express ×16接口,但将存在两套解决方案,具体选择何种方案则取决于下游的OEM设计商。在性能方面,估计2005年末的移动显卡可达到现在GeForce 5900 Ultra/Radeon 9800XT的水准,但要进一步提高难度很大,主要限制因素就是GPU芯片的功耗。而性能在Mobility Radeon 9700/GeForce FX Go5700级别,功耗较低的产品更有希望广受欢迎,毕竟多数移动用户对3D性能要求不会太高。

内存支持是Calistoga一个亮点,它的标准方案是双通道DDR2-667,可提供高达10.8GBps的带宽。如前所述,前端总线设计会成为麻烦—要与双通道DDR2-667配合,64位前端总线的频率至少要到1.34GHz,除非Intel引入8倍率总线技术,这样可以在外频保持在167MHz的前提下实现1.34GHz的数据传输率。

Calistoga将搭载新一代ICH7-M南桥,从图4不难看出,ICH7-M实际上只是ICH6-M的小改进。磁盘接口提升至Serial ATA 300、提供300MBps接口传输率,当然笔记本电脑的2.5/1.8英寸硬盘不可能达到这样的速度,其象征意义大于实际意义。其它方面,ICH7-M与ICH6-M就没什么区别了,支持8个USB 2.0端口(但笔记本电脑提供的USB 2.0口甚至难超过三个)、PCI Express×1扩展接口(对应的扩展槽为mini PCI Express)、支持ExpressCard新一代PC卡,当然还有HD Audio高保真音效、100M以太网等功能—未见到千兆以太网或许是个遗憾,可能是Intel把注意力更多放在无线网络模块的结果。

Gaston无线网络模块

Napa平台的第三个要素就是代号为“Gaston”的第三代无线LAN模块。第一代迅驰平台使用的是Calexico无线LAN模块,但它只能支持最基本的802.11b功能,速度相当慢。为此,Intel将于近期发布改进后的Calexico2模块,它可以支持802.11a/b/g三频模式,数据传输性能大大提高,而它也将作为迅驰二代平台的标准无线网络模块。Napa对应的Gaston模块则是在Calexico2基础上再作升级,它的最主要改变就是转向PCI Express体系,当然就实际带宽来说,PCI Express×1提供的500MBps的确显得相当宽裕,但对Gaston无线网络模块来说也许派不上什么大用场,毕竟最快的802.11a/g模式也只能支持54Mbps,不到6MBps,而实际传输率甚至远未能达到这一数字。

引进PCI Express技术一个不利的地方在于,PCI Express总线都工作在很高的频率下,对应的控制芯片在功耗方面表现差强人意,Gaston转向PCI Express体系不仅不能带来实质性的好处,反而可能出现功耗增加的麻烦,但它看起来似乎更时髦一些,更有利于概念宣传,再说PCI Express毕竟代表长远的发展趋势,转入该体系也无可厚非。另外,Gaston同样对应IEEE 802.11a/b/g三频无线网络,功能上与Calexico2没有什么差异。至于更先进的IEEE 802.11n技术,恐怕要等到Napa之后的第四代迅驰移动平台上方会出现。

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