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關(guān)于ＣＰＵ現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
[論文關(guān)鍵詞]：CPU 網(wǎng)絡(luò) 雙核技術(shù)
[論文摘要]：現(xiàn)在CPU處理器的發(fā)展真可謂日新月異，著重介紹中國(guó)的龍芯及國(guó)際的雙核技術(shù)，并介紹其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上提出了一些新的看法。
一、引言
隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，網(wǎng)絡(luò)通信、信息安全和信息家電產(chǎn)品將越來(lái)越普及，而CPU正是所有這些信息產(chǎn)品中必不可少的部件。CPU的英文全稱是Central Processing Unit，我們翻譯成中文也就是中央處理器。CPU（微型機(jī)系統(tǒng)）從雛形出現(xiàn)到發(fā)展壯大的今天，由于制造技術(shù)的越來(lái)越先進(jìn)，在其中所集成的電子元件也越來(lái)越多，上萬(wàn)個(gè)，甚至是上百萬(wàn)個(gè)微型的晶體管構(gòu)成了CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為控制單元，邏輯單元和存儲(chǔ)單元三大部分。
二、中國(guó)CPU現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
9月13日，中科院計(jì)算技術(shù)研究所承擔(dān)的國(guó)家“863”項(xiàng)目“龍芯2號(hào)增強(qiáng)型處理器芯片設(shè)計(jì)”(即龍芯2E)正式通過(guò)
了“863”專家組的驗(yàn)收。該通用CPU已經(jīng)達(dá)到了奔騰4的水平，這標(biāo)志著我國(guó)在通用CPU設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方面，取得了巨大的進(jìn)展。經(jīng)專家鑒定，龍芯2號(hào)居國(guó)內(nèi)通用CPU研制領(lǐng)先水平。
與此同時(shí)，中科院計(jì)算所也宣布了進(jìn)一步的研發(fā)計(jì)劃，即會(huì)在2008年左右推出龍芯3號(hào)芯片，用于將來(lái)的服務(wù)器市場(chǎng)。根據(jù)中科院計(jì)算所公布的產(chǎn)品路線圖，龍芯3號(hào)將會(huì)是64位16核的芯片，而到現(xiàn)在為止的龍芯1號(hào)和龍芯2號(hào)系列芯片都是單核(龍芯1號(hào)是32位，龍芯2號(hào)系列為64位)。之所以龍芯3號(hào)會(huì)跳過(guò)雙核、4核、8核，直接進(jìn)入到16核的設(shè)計(jì)，首先是因?yàn)橛?jì)算所已經(jīng)具備了設(shè)計(jì)16核芯片的能力，其次是實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的需要。
據(jù)中科院計(jì)算所介紹，“十一五”計(jì)劃期間，中科院計(jì)算所將研制多核的龍芯3號(hào)，可用來(lái)研制生產(chǎn)高性能的計(jì)算機(jī)和服務(wù)器，進(jìn)一步縮小與國(guó)外先進(jìn)水平的差距�，F(xiàn)在龍芯系列研發(fā)和推廣的重點(diǎn)依然是龍芯2號(hào)產(chǎn)品，但與此同時(shí)也末放棄龍芯1號(hào)和3號(hào)的繼續(xù)研發(fā)，龍芯家族的各號(hào)產(chǎn)品嵌入式系統(tǒng)(龍芯1號(hào))、PC機(jī)(龍芯2號(hào))和服務(wù)器(龍芯3號(hào))研發(fā)將齊頭并進(jìn)。面對(duì)中國(guó)這個(gè)潛力廣闊的大市場(chǎng)，龍芯還有很長(zhǎng)的一段路要走，合理地找準(zhǔn)市場(chǎng)地位，如何發(fā)揮其產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢(shì)并加大應(yīng)用推廣的力度，是目前龍芯處理所需要做的。
三、國(guó)際CPU現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
兩家世界上最大的處理器制造廠AMD和Intel曾都遇到一個(gè)難題，那就是“頻率”。頻率作為衡量處理器好壞的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為了大多數(shù)人的定論。低頻率就代表著一顆處理器性能的滯后，而如今不管是Intel還是AMD都同時(shí)遇到了“頻率”這個(gè)難題。在設(shè)計(jì)者提高處理器內(nèi)部進(jìn)程的數(shù)量、增加緩存容量等方法紛紛用盡以后，似乎殘酷的現(xiàn)實(shí)告訴設(shè)計(jì)者們:單核心處理器已經(jīng)走到盡頭。雙核心被Intel和AMD確定為下步發(fā)展項(xiàng)目也就不足為奇了。
AMD和Intel的雙核技術(shù)在物理結(jié)構(gòu)上也有很大不同之處。AMD將兩個(gè)內(nèi)核做在一個(gè)Die(內(nèi)核)上，通過(guò)直連架構(gòu)連接起來(lái)，集成度更高。Intel則是采用兩個(gè)獨(dú)立的內(nèi)核封裝在一起，因此有人將Intel的方案稱為“雙芯”，認(rèn)為AMD的方案才是真正的“雙核”。從用戶端的角度來(lái)看，AMD的方案能夠使雙核CPU的管腳、功耗等指標(biāo)跟單核CPU保持一致，從單核升級(jí)到雙核，不需要更換電源、芯片組、散熱系統(tǒng)和主板，只需要刷新BIOS軟件即可，這對(duì)于主板廠商、計(jì)算機(jī)廠商和最終用戶的投資保護(hù)是非常有利的。由此看來(lái)，在多核處理器市場(chǎng)上，AMD在對(duì)客戶的理解和對(duì)輸出最符合客戶需求的產(chǎn)品方面的理念走在了Intel的前面，目前，雙核處理器的應(yīng)用環(huán)境已經(jīng)頗為成熟，大多數(shù)操作系統(tǒng)已經(jīng)支持并行處理，許多新或即將發(fā)布的應(yīng)用軟件都對(duì)并行技術(shù)提供了支持，因此雙核處理器一旦上市，系統(tǒng)性能的提升將能得到迅速的提升。因此，目前整個(gè)軟件市場(chǎng)其實(shí)已經(jīng)為多核心處理器架構(gòu)提供了充分的準(zhǔn)備。 在單一處理器上安置兩個(gè)或更多強(qiáng)大的計(jì)算核心的創(chuàng)舉開(kāi)拓了一個(gè)全新的充滿可能性的世界。多核心處理器可以為戰(zhàn)勝今天的處理器設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)提供一種立竿見(jiàn)影、經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)――降低隨著單核心處理器的頻率(即“時(shí)鐘速度”)的不斷上升而增高的熱量和功耗。
四、CPU可能的發(fā)展趨勢(shì)
CPU自打電腦誕生以來(lái)就一直平穩(wěn)的升級(jí)、換代、過(guò)度，充當(dāng)著計(jì)算機(jī)大腦的角色�？墒荂PU它走到了生命的十字路口，它站在路中央面臨著3種選擇：向前、向左、向右。
向前：CPU從誕生開(kāi)始沿著頻率之路走了很久。直到有一天，頻率之路變得崎嶇泥濘。CPU見(jiàn)勢(shì)不妙,拐到了多核大街。目前他正沿著多核大街繼續(xù)前行。時(shí)下，雙核CPU已然成為主流。平臺(tái)成熟度應(yīng)很高，雙核CPU及其配套的主板價(jià)格已經(jīng)降到了普通消費(fèi)者也能承受的地步。兩大巨頭AMD和Intel正在醞釀著推出更高規(guī)格的4核桌面處理，預(yù)計(jì)明年就可以推出。沿著雙核大街走下去，也許后年就成了8核，再往后16核、32核……。但是雙核大街并不平坦，制造技術(shù)問(wèn)題困擾著生產(chǎn)商。更重要的是消費(fèi)者到底需要多少核？向左：干掉內(nèi)存。今年九月底在IDF論壇上面，英特爾已經(jīng)向大家展示了一款集成了內(nèi)存的80核處理器：TERAFLOP。說(shuō)明CPU集成內(nèi)存的TSV(Through Silicon Vias)技術(shù)已經(jīng)完成。TERAFLOP處理器每個(gè)核心都獨(dú)立集成了256MB的內(nèi)存，預(yù)計(jì)這款產(chǎn)品將在2010年上市。而AMD處理器中集成內(nèi)存控制器的設(shè)計(jì)為處理器與內(nèi)存開(kāi)始整合吹響了沖鋒號(hào)，自此CPU有可能把內(nèi)存吃掉，在電腦中更加扎實(shí)自己的霸主地位。向右：被顯卡整合。自從AMD和ATI雙A合璧以來(lái)，AMD與NVIDIA的合作依然進(jìn)行，但是后者的卻處在一個(gè)很尷尬的地位。于是，屢屢有NVIDIA的新聞傳出，有說(shuō)NVIDIA要投入Intel的懷抱；也有說(shuō)NVIDIA即將一蹶不振；同樣我們可以猜想NVIDIA是否會(huì)將CPU整合到其GPU①中，因?yàn)镹VIDIA有這個(gè)實(shí)力。在CPU與GPU結(jié)合中，有了ATI的AMD要走的更前一步，已經(jīng)放出其在2008年推出整合了顯卡功能的處理器，這種芯片采用45nm工藝制造。甚至已經(jīng)有人將CPU和GPU的聯(lián)合體命名為IPU(Intergrated Processing Unit整合處理單元)。
前、左、右三個(gè)方向都有很大的可能，也許CPU陣營(yíng)會(huì)一分為三，分別朝著三個(gè)方向發(fā)展。我們只能拭目以待。
注釋:
①GPU(Graphics Processing Unit，圖形處理器) 能夠從硬件上支持T&L(Transform and Lighting，多邊形轉(zhuǎn)換與光源處理)的顯示芯片.
參考文獻(xiàn):
[1]COMPUTER FAN，新世界，2005年第20期.
[2]祁金華，龍芯，等待成熟，網(wǎng)絡(luò)世界2006年10月9日第024版 ,第1-2頁(yè).
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