CPU的接口架构
??现时的CPU之争,就象一场球赛,INTEL和AMD就好比是赛球的两支球队,这其中大家对CPU接口架构的纷争,就如同是两方队员在争抢球,谁抢到了CPU架构的主流位置,谁就赢得了市场。
??如今满世界的Socket 370架构,就让我们明白Intel在CPU架构方面走过很长一段弯路,记得在Pentium的年代,Intel苦于无法在开放式的Socket 7架构上阻挡对手的步伐,因此它断然放弃了Socket 7架构,转为以专利形式设计的的Slot 1架构,虽然Intel信誓旦旦保证Slot 1相对于Socket 7架构有多么多么大的技术优势,但实际上,这种战略性的转折并未给INTEL以惊喜,专利虽阻挡了对手的模仿,同时却也使自己相对孤立起来,而且INTEL自动撤出Socket 7 CPU市场,也为AMD赢得了发展壮大的时间,事实证明SLOT 1相对于Socket 7的优势并不明显,且提高了制造成本,以致并未打跨Socket 7。相反,AMD在坚持Socket 7路线上先得1分,它所生产的AMD K6系列CPU产品深受用户欢迎。Intel坐守Slot 1却失良机。但Socket 7架构并不是永远的胜者,虽然[经拥有众多的支持者,可其接口管脚数以及架构定义已跟不上新CPU的发展,只有在其基础上进行革新换代才是出路,这时的AMD却显得保守,虽Super 7架构,但这依然是在Socket 7基础上小打小闹作出的成绩,决非划时代的良策。
??反观Intel则颇有大将风度,它在痛定思痛之后,改弦易辙推出了新型Socket 370架构的赛扬CPU,这种架构的外观与Socket 7非常象,都是采用零阻力位插座,但它拥有370根CPU管脚(比Super 7的321根管脚多49根),为新型CPU提供了充足的数据交换渠道,这种界于高档Slot 1和低档Socket 7 CPU之间的新产品,一经推出就受到了用户的欢迎,足球终于又转回到Intel脚下。尝到甜头的Intel越战越勇,层出不穷的赛扬CPU迅速吞食着Super 7的市场,一代名将AMD K6 CPU终于惨败阵下。
??刚开始,消息家们都认为INTEL会以Socket 370和Slot 1并存,但从实际情况看,Pentium III CPU已经逐步从Slot 1转到Socket 370架构上,而只剩下高阶的P III 至强CPU尚守在Slot 2架构,这样从实质而言,Intel基本上已完全重回到Socket 架构的怀抱,但由于Socket 370和Slot 1一样都是Intel的专利,所以依然令包括AMD在内的各竞争对手大伤脑筋,加之Intel还使出联横抗纵之策,以向cyrix等公司授与Socket 370架构的使用权为饵,拉拢分化了对手,令AMD再无法结成统一的抗Intel联盟。
??面对Intel的Socket 370架构,AMD的CPU架构也颇为曲折,先是推出Slot A的Athlon CPU,后来也反过头来推出名为Socket A(又名Scoket462)架构的同类产品,这些都是跟风之作,Slot 1外型与Slot 1相象,而Socket A则与Socket 370的模样差不多,但这两部架构却受INTEL专利的限制,因此其脚位排列与Socket 370完全不同,所以这种CPU无法直接搭配在Socket 370主板上使用。
??就在AMD以Socket A作为主力架构之时,Intel也推出了奔腾四处理器,它虽然仍延用Socket架构,但其尺寸和针脚数明显多于Socket 370。
??冷眼旁观,无论是被炒的火热的Socket 370还是Socket A更或是明日之星的奔腾四处理器。CPU的芯片面积都非常大,以Intel 奔腾四处理为例,它虽然采用了最为节省空间的FC-PGA封装技术,但仍需214平方毫米的PCB板用以容纳更多的CPU管脚,这样它就比目前的P III处理器的表面积大两倍左右。有鉴于此,很多有识之士纷纷指出,以Socket架构来制作CPU,随着CPU的高速度和高运算性,其引脚位也势必增多,如此一来,主板就不得不留出更大的空间以安放CPU,但考虑到主板给予的Socket插座空间已近极限。加上更密的CPU管脚会造成更大的信号干扰,因此今后的CPU处理器必须选择更为优秀的架构类型。
??也许到那时Slot等架构方案又会重新浮出水面,而今天的主角----Socket 架构类型在将来必会成为昨日黄花!
CPU随想
小Cache也能立大功!
??现在无论是Intel或是AMD的CPU,其最大明显的变化都在Cache上,以往拿手的L1、L2 Cache设计是金字塔型的,即L1 Cache容量小,L2 Cache容量大,如赛扬CPU的L1/L2 Cache的配比是:32KB/128KB,而现在AMD的Duron CPU则打破了这一规律,它的L1 Cache容量反而比L2 Cache大,其L1/L2Cache的配比是:128KB/64KB。这种倒金字塔的Cache结构并没有影响Duron的速度,相反,在技术大比武时,Duron CPU的运算能力竟达到或超过同频率的P IIICPU,是什么因素改变了测试的结果呢?除了先进的EV6 FSB前端系统总线的高数据带宽支持外,改变最大的催化剂相信就是因为Duron 的L1 Cache和L2 Cache都是以全速运行的,这样CPU就能与Cache工作在相同频率下,数据处理更为快捷,而不象Intel早先推出的赛扬CPU那样需要等待半速的L2 Cache的数据传输。相比这下,AMD早期推出的900-1000MHz Athlon CPU的表现更为糟糕,其L2 Cache的速度只能达到CPU速度的三分之一,这样AMD将雷鸟和Duron CPU的L2 Cache速度提高起来,其运算速度的变化就显得异常明显,甚至就连低端的DuronCPU都有与P III一争长短的本钱。
??其实这一切都要感谢CPU制程工艺的改进,正因为有了.18微米及更细的工艺以及FC-PGA、SPGA等先进的CPU封装形式,才使得L1/L2等两级高速缓存能集成到CPU,这才使得全速运算的L2缓存成为了现实!可以说CPU集成二级高速缓存是一种趋势。
??其实翻阅CPU发展的历史年卷,你就会明白高速缓存的出现是为了协调高速运算CPU与低速工作系统内存的一种中间产物,而系统内存在近几十年间的变化非常小,如今最流行的PC133内存的反应时间只有15ns,而被Intel暴炒成明日之星的DDR SDRAM,其相对于SDRAM来讲,也仅是I/O端口的差异,而内部的改变并不大。这样到日后,CPU的高速与慢吞吞的系统之间,矛盾也会越来越明显。假使高速缓存的价格能下降到合理的程度,也许今后大容量高速缓存就会逐步取代系统内存的地位。到那时CPU可真是一‘芯’多能啦!
??但不忽视的是,集成高速缓存势必影响CPU的面积。例如奔腾四处理器的内核尺寸为140平方毫米,而其间256KB的L2 Cache就占了30平方毫米,这对于CPU来说是非常大的牺牲,如果仍按如今的技术走,今后更先进的CPU则很难控制面积。是否有没有更好的解决办法呢?换成更精细的CPU制程工艺,相信是一条出路!
.18铝制程或.13铜制程
??前面提到.18微米工艺,以现今的铝处理工艺,.18微米制程已经接近顶峰,接下来就必须有一场技术革新才能令CPU制程工艺得到进一步的提高,铜互连工艺就一个例子,它有望将CPU迈入.13微米工艺的更高范畴。
??这种换代是革命性的,因此必须牺牲原有产能优势为代价,即原来在铝工艺制程方面拥有的设备投资越多,其转化到铜工艺领域去的步骤也就越艰巨,这样以往能产生财富的金鸡如今却成了改朝换代的包袱和累赘。换装新设备就必须淘汰一大批旧有的设备,这种更新可是以亿美元为单位来计算的。所以在铝工艺进化到铜工艺的起跑线上,原来谁家的成绩最差,现在反倒成了优势,轻装上阵,减少了淘汰设备的阵痛,往往能在竞争中快人一筹!
??AMD就是这样的,它很早就与摩托罗拉合作,取得了铜处理工艺技术,如今已在德累斯顿建立了以铜互连技术为中心的FAB 30制造厂。新的130nm平版印刷系统正担当重任。而在下一代更精密的光学平版印刷系统,相信会在2001年中启动。由于AMD的产能一向不足,这次为了更好的满足市场需求,AMD势必开足马力生产,很难停线改造,所以AMD不可能马上将所有CPU产品都转移到铜技术上,这样AMD的领先只是相对的,Intel还有机会超过。
??记得在一年前,业界对铜技术炒的火热时,Intel的高层却大泼冷水,说什么铜技术要成为实用技术还需要很多年,以往我只认为这仅是Intel的观察有误,现在看来,原来Intel不是没有看到铜技术的未来,而是因为这两年Intel不停的在扩建CPU工艺,这样在铝工艺上投入了太多了的资本,因此它很不愿意铜技术能马上应用起来,而是希望以自身的力量推迟铜技术应用的时日,这样就可多利用一下现有资源,当然这仅是Intel一厢情愿的想法,如今的市场是谁家有了先进技术,谁就在竞争之中占优势。Intel如今仍不得不面对巨额的换代投入。再加想Intel一直奉行的“严密复制”的策略,令所有制造厂都使用同样的技术和设备来生产CPU,这种策略就逼得Intel一次性的改造所有工厂,这么大的负担,唯有让Intel慎之又慎,估计它目前会一面加紧完成所有换装铜工艺的准备工作,另一方面它会仍以.15微米的铝工艺暂时应对市场需求。这就好比是两条腿走路,能最大限度的赢得技术改造的时间,可如今青黄不接的日子,最令Intel难过!
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