（转）原子时代来临－Intel革命性Atom透析
前言
前言
隨著當(dāng)前制造工藝的瓶頸越收越窄，高性能產(chǎn)品的競(jìng)賽正變得越來(lái)越艱難：面對(duì)高端用戶永無(wú)止盡的性能追求，高端產(chǎn)品的升級(jí)換代反而變得越來(lái)越遲緩，短 期內(nèi)技術(shù)革新與用戶需求間的矛盾還將繼續(xù)惡化。面對(duì)這種局面，開(kāi)發(fā)商們把更多的精力投向?qū)π阅苄枨蟛桓叩氖袌?chǎng)領(lǐng)域，因?yàn)樵谶@個(gè)領(lǐng)域，可供開(kāi)發(fā)的空間還很巨 大。在過(guò)去，由于基層硬件系統(tǒng)的性能不足，五年前我們不可能看到像AUSU EeePC這樣的產(chǎn)品，雖然今天發(fā)送EMAIL，瀏覽網(wǎng)頁(yè)、查看文檔等日常任務(wù)對(duì)硬件性能的需求同樣與時(shí)俱進(jìn)，但CPU性能的增長(zhǎng)速度仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這些任務(wù) 處理的需求增長(zhǎng)。這種硬件性能大幅超過(guò)日常應(yīng)用軟件需求的現(xiàn)狀讓人們萌發(fā)了制造性能“夠用”，同時(shí)便攜性與節(jié)能性等方面表現(xiàn)優(yōu)秀的硬件。目前我們可以看到 部分公司如華碩已經(jīng)意識(shí)到這種潮流趨勢(shì)，開(kāi)始涉足這方面產(chǎn)品的研發(fā)。而毫無(wú)疑問(wèn)像Intel這樣的大鱷自然不會(huì)放任這塊“肥肉”落入他人碗里～～在今年的 CES大會(huì)上，有廠商展示了被稱之為“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備”（ Mobile Internet Devices，簡(jiǎn)稱MID）的產(chǎn)品。這些都是小尺寸產(chǎn)品，可以用來(lái)瀏覽網(wǎng)頁(yè)，查收電子郵件，使用IM軟件，播放音樂(lè)、瀏覽圖片等。這些MIDs產(chǎn)品甚至 還可以運(yùn)行Vista 或者 Linux操作系統(tǒng)，出于成本控制方面的原因，大部分廠家選擇的是Linux系統(tǒng)。這類產(chǎn)品在體積上明顯要大于iPhone手機(jī)，同時(shí)在理論上使得得也更 全面一些。不過(guò)我們今天要關(guān)注的不是MID本身，而是為它注入動(dòng)力的“心”——Intel全新的超低功耗處理器品牌“Atom（原子）”。
小時(shí)候我最喜歡的電影之一就是《回到未來(lái)》系列，我喜歡《回到未來(lái)》的前兩集，特別是那個(gè)時(shí)候愛(ài)上了游戲、汽車跟其他各種科技產(chǎn)品，所以對(duì)于第二部 更是情有獨(dú)鐘。在《回到未來(lái)2》中，影片主角Marty McFly超越時(shí)空前往未來(lái)去阻止他兒子被捕入獄以及家庭被毀等一系列厄運(yùn)。影片中Marty McFly在未來(lái)買了一本sports almanac（運(yùn)動(dòng)賽事年鑒），企圖回到過(guò)去后能夠“未卜先知”，從中牟利。雖然最后事情的結(jié)果跟Marty McFly所期盼的截然不同，但今天Intel推出“原子處理器”的意圖可謂跟Marty McFly“不謀而合”。設(shè)想下假如Intel能夠回到過(guò)去，然后運(yùn)用他們工程師在過(guò)去15年里所掌握的技術(shù)，用45nm制程重新將奔騰一代做成一顆超小 超酷的CPU！
在過(guò)去20年里我們一直把精力放在如何制造出最快最強(qiáng)的CPU上面，而如今，我們已經(jīng)有能力去制造不僅速度夠快，而且其他方面（功耗、體積等）同樣出色的CPU。 ——Intel語(yǔ)
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1993年，Intel費(fèi)盡九牛二虎之力將三千一百萬(wàn)個(gè)晶體管封裝進(jìn)當(dāng)時(shí)剛剛面世的奔騰處理器300mm^2大小的管芯里面。而今天，Intel已 經(jīng)出廠數(shù)百萬(wàn)個(gè)酷睿2處理器，其晶體管數(shù)量達(dá)到驚人的4.1億個(gè)（超過(guò)奔騰1的130倍），而管芯的面積卻只有當(dāng)年奔騰1的1/3。Intel并沒(méi)有因此 而止步，預(yù)計(jì)下半年面市的Nehalem將集成更多的晶體管，性能也更上一層樓。在2010年之前，我們就可以看到晶體管數(shù)量超過(guò)10億的臺(tái)式機(jī)CPU。 不過(guò)令人感興趣的并不只是Intel在高端CPU上所作的的努力，其在設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單的低端CPU所取得的成果甚至更讓人好奇。
Intel無(wú)法在294mm^2大小的die上制造出用于低成本設(shè)備的奔騰1，但如今情況已經(jīng)截然不同了。當(dāng)年“臃腫”的0.80μm制造工藝早已 入土，如今我們正全面過(guò)渡到0.45nm制程。假如不改動(dòng)架構(gòu)，使用45nm制程intel可以在不到3mm^2大的die上“還原”奔騰1處理器。不過(guò) 實(shí)事比這樣簡(jiǎn)單的還原還要有趣得多，Intel的工程師們?cè)诒简v1面市后的15年里已經(jīng)掌握了許多新技術(shù)跟新經(jīng)驗(yàn)，設(shè)想下這些新技術(shù)能夠?qū)ο鄬?duì)簡(jiǎn)單的 X86架構(gòu)動(dòng)用什么樣的改造手術(shù)～～～
用X86搶占新市場(chǎng)
目標(biāo)：主流市場(chǎng)
在臺(tái)式跟筆記本系統(tǒng)里我們需要盡可能快的CPU，但是我們今天所關(guān)注的領(lǐng)域要比純粹的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域更加普遍廣泛得多。隨著臺(tái)式機(jī)跟筆記本系統(tǒng)速度的不 斷攀升，我們漸漸被這種高速運(yùn)行的速度所寵壞，漸漸地也渴望家中的各種日常電器設(shè)備的反應(yīng)速度能夠跟上計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的腳步。智能手機(jī)就是最典型的例子，目前 智能手機(jī)的功能越來(lái)越多，能夠處理的任務(wù)亦日趨多樣化，但是其界面的運(yùn)行速度卻讓人絲毫沒(méi)有PC上的“速度快感”；蘋(píng)果公司想用iPhone來(lái)改變這一狀 況，但iPhone需要改進(jìn)的地方還有許多。在傳統(tǒng)家電上這一問(wèn)題也普遍存在，即便是價(jià)格接近普通PC的藍(lán)光播放器，其系統(tǒng)啟動(dòng)速度跟界面菜單的響應(yīng)時(shí)間 同樣讓人難以忍受！難道我們能夠讓半條命2的幀速輕松達(dá)到200，卻無(wú)法提高電視菜單對(duì)遙控操作的響應(yīng)速度？
導(dǎo)致這種局面的問(wèn)題之一就是大部分家電產(chǎn)業(yè)過(guò)于商品化，隨著LCD價(jià)格的一路下滑，我們家中到處都是LCD顯示屏。但是價(jià)值幾百美元的高性能CPU就很難在電視機(jī)、藍(lán)光播放器或是GPS裝置之類更加簡(jiǎn)單的設(shè)備上找到“容身之處”。
無(wú)論是電視選擇菜單、GPS上的軟件堆棧還是藍(lán)光播放器所需要處理的非解碼運(yùn)算，即使是當(dāng)前臺(tái)式機(jī)上最低端的CPU也足以應(yīng)付這些任務(wù)，所以目前我們面臨的問(wèn)題不是“能否”讓這些設(shè)備跑得更快，而是“想讓這些設(shè)備跑得足夠快至少需要什么樣的CPU？”。
這樣一顆CPU需要具備的條件包括低功耗、低售價(jià)同時(shí)又不能以犧牲性能為代價(jià)。你或許會(huì)爭(zhēng)辯對(duì)于上述程序應(yīng)用來(lái)說(shuō)，一顆奔騰3等級(jí)的CPU就足以滿足，甚至最初的奔騰M也沒(méi)問(wèn)題，這正是摩爾定律的體現(xiàn)。
在若剛年前，奔騰3、奔騰4跟奔騰M處理器的制造成本跟今天的酷睿2系列差不多，但是跟酷睿2相比他們的晶體管數(shù)量根本不值一提！更有甚者，兩年內(nèi) 晶體管數(shù)量超過(guò)10億的臺(tái)式CPU的造價(jià)甚至要比當(dāng)年的奔騰一代還要低！換個(gè)角度看——今天我們能否造出性能達(dá)到奔騰M級(jí)別，而造價(jià)又低廉到日用家電產(chǎn)品 所能夠接受，同時(shí)低功耗跟無(wú)需散熱器輔助散熱的CPU產(chǎn)品呢？
“x86一統(tǒng)江湖”
當(dāng)年AMD宣布有意思將x86總線擴(kuò)展到64bit的時(shí)候，我曾問(wèn)過(guò)AMD的前CTO Fred Weber：將x86擴(kuò)展到64bit是否有意義？Intel轉(zhuǎn)移到Itanium和全新的ISA的舉措是否正確？他那時(shí)候的回答聽(tīng)起來(lái)有些道理，但我當(dāng) 時(shí)并不能很好地理解他的整個(gè)意思。
Fred認(rèn)為維持x86架構(gòu)兼容性的代價(jià)小到可以忽略不計(jì)，當(dāng)時(shí)x86編譯器只占去整個(gè)die 10%左右，而這個(gè)比例以后還可以進(jìn)一步縮減。目前AMD的高端CPU晶體管數(shù)量已經(jīng)達(dá)到當(dāng)時(shí)K8的八倍左右，向后兼容部分所消耗的晶體管數(shù)量也進(jìn)一步縮 減至很小的數(shù)目，而向后兼容帶來(lái)了莫大的好處。
當(dāng)前PC領(lǐng)域所有的程序代碼都是面向x86架構(gòu)編寫(xiě)的，其結(jié)果就是在家用電器平臺(tái)上無(wú)法直接運(yùn)行，而越來(lái)越多的應(yīng)用程序需要在家電上運(yùn)行，比如網(wǎng)頁(yè) 瀏覽器、email客戶端跟網(wǎng)絡(luò)媒體播放器。由于家電產(chǎn)品不是采用x86平臺(tái)，因此制造商要想在家電上運(yùn)行這些程序就必須將開(kāi)源軟件移植到家電平臺(tái)上或自 己開(kāi)發(fā)類似的家電版程序。
但問(wèn)題是基本上目前這些應(yīng)用程序最成熟最優(yōu)秀的版本都已經(jīng)扎根于PC平臺(tái)，而我們最不想看到的就是像SONY這樣的公司去攪瀏覽器市場(chǎng)這趟渾水，我 寧愿家里帶網(wǎng)絡(luò)功能的電視機(jī)跟廚房里的觸摸屏采用的是Firefox或IE，也不愿意被逼著去使用SONY的瀏覽器（如果有的話）。當(dāng)然這些軟件都可以被 移植到任何架構(gòu)的平臺(tái)上，只是軟件開(kāi)發(fā)商不喜歡多平臺(tái)技術(shù)支持，因?yàn)檫@需要花費(fèi)大量的金錢(qián)去為各個(gè)平臺(tái)的版本除bug跟維護(hù)。
當(dāng)年Fred的回答就是想讓我了解他心中“x86一統(tǒng)江湖”的美好愿望，在他看來(lái)指令集并不重要，重要的是讓幾乎所有設(shè)備都能夠運(yùn)行同一種代碼。我 常常說(shuō)Apple肯定打心里憎恨開(kāi)發(fā)iPhone，因?yàn)閕Phone是她們所有類電腦產(chǎn)品中唯一無(wú)法運(yùn)行x86代碼的產(chǎn)品，也就是說(shuō)Apple不得不專門(mén) 為iPhone單獨(dú)設(shè)立一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)維護(hù)部門(mén)。
Fred的想法不錯(cuò)，隨著計(jì)算機(jī)以非常規(guī)方式漸漸滲入我們的家居生活，讓所有設(shè)備能夠統(tǒng)一運(yùn)行同一種代碼正變得越來(lái)越重要。然而諷刺的是，雖然Fred是首先像我提出這一觀點(diǎn)的人，但真正去付諸行動(dòng)的卻是其對(duì)手Intel！
“原子”的孕育與誕生
成功的序章
事情開(kāi)始于2004年，美國(guó)德克薩斯州的奧斯丁，我說(shuō)的是Intel而不是AMD。那一年，Intel奧斯丁設(shè)計(jì)中心正在全力打造奔騰4家族的另一名成員——Tejas。
Tejas當(dāng)時(shí)是計(jì)劃在Prescott之后發(fā)布，以延續(xù)NetBurst架構(gòu)血脈。但歷史證明高耗低能的NetBurst最終必將走下歷史舞臺(tái)， 而Tejas也因此而夭折。整個(gè)開(kāi)發(fā)計(jì)劃被終止之后Intel的目光全面轉(zhuǎn)向奔騰M架構(gòu)，在對(duì)其進(jìn)行一番手術(shù)之后推向臺(tái)式機(jī)領(lǐng)域，并最終獲得成功。
Tejas夭折之后，其開(kāi)發(fā)小組肯定是一肚子不滿，不過(guò)這個(gè)由Intel天才工程師們組成的團(tuán)隊(duì)迅速化悲憤為力量，開(kāi)始全力打造他們的下一個(gè)項(xiàng)目。
說(shuō)到這里我要特別指出的是在Intel公司里，類似的奮斗史比比皆是，比如迅馳一代也是在類似情況下誕生的。Banias是迅馳的第一代產(chǎn)品，后來(lái) 被命名為奔騰M。Banias的開(kāi)發(fā)小組在打造Banias之前是負(fù)責(zé)Timna的開(kāi)發(fā)工作，跟Tejas一樣Timna也在開(kāi)發(fā)后期胎死腹中，開(kāi)發(fā)項(xiàng)目 被取消這個(gè)打擊另這個(gè)以色列設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)消沉了大概一個(gè)月，好在他們很快就接到了Banias的研發(fā)任務(wù)。為了向那些讓Timna胎死腹中的人證明自己的設(shè) 計(jì)，他們決心將Banias打造成最強(qiáng)的架構(gòu)，而實(shí)事證明他們成功了，Banias成為了奔騰M，并成就了今天備受青睞的酷睿系列CPU。
回到我們前面所說(shuō)的奧斯丁團(tuán)隊(duì)，在Tejas被扼殺之后，他們跟以色列團(tuán)隊(duì)一樣需要證明自己的實(shí)力，而就在當(dāng)時(shí)他們接到了新項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)任務(wù)。
新項(xiàng)目是開(kāi)發(fā)一款低能耗，可用于多核心CPU設(shè)計(jì)的IA架構(gòu)核心。由于新核心必須能夠被用于多核產(chǎn)品，因此低能耗是首要條件（你不能在多核產(chǎn)品中集成十來(lái)顆好能達(dá)到100瓦的核心）。
我曾戲問(wèn)奧斯丁小組的設(shè)計(jì)成員，上頭把這樣一個(gè)項(xiàng)目交到他們手上是不是有點(diǎn)戲弄的味道——從原本設(shè)計(jì)功耗上百瓦的Tejas突然轉(zhuǎn)到僅僅幾個(gè)W的產(chǎn) 品。很明顯在設(shè)計(jì)Tejas期間，奧斯丁團(tuán)隊(duì)中的一個(gè)小分組就已經(jīng)在設(shè)計(jì)低功耗、架構(gòu)簡(jiǎn)潔的CPU方面做過(guò)一些摸索研究。也就有了這一年左右的摸索鋪路， 才使得整個(gè)從高耗高能的項(xiàng)目轉(zhuǎn)至低耗簡(jiǎn)約項(xiàng)目的過(guò)度比外人想象中要順暢許多。
這次參與開(kāi)發(fā)這一項(xiàng)目的許多工程師實(shí)際上都是Intel從其他微處理器設(shè)計(jì)公司招安而來(lái)的。新核心的主設(shè)計(jì)師Belli Kuttanna，之前曾在SUN負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)過(guò)SPARC處理器，后來(lái)又在摩托羅拉負(fù)責(zé)PowerPC的核心設(shè)計(jì)。其他成員甚至還包括以前AMD的員工。
2004年早期的摸索工作主要是為了找出開(kāi)發(fā)低功耗CPU的必要條件，當(dāng)時(shí)他們給這顆“小”核心取了個(gè)代號(hào)叫Bonnell。Bonnell是奧斯丁境內(nèi)最高的山峰，海拔750尺，這座嬌小而挺拔的山峰正符合這顆“小芯“的形象。
研究的第一步是看下Bonnell能否用Intel手上的現(xiàn)成架構(gòu)改造而成，研究小組先后嘗試用奔騰M跟當(dāng)時(shí)尚未發(fā)布的酷睿2架構(gòu)，但很快就發(fā)現(xiàn)這 兩種架構(gòu)性能過(guò)剩以及能耗過(guò)大，并不適用于Bonnell。加上Intel發(fā)布了迅馳系列，因此急需一顆全新架構(gòu)的CPU來(lái)占領(lǐng)新的市場(chǎng)。
奧斯丁開(kāi)發(fā)小組最終決定從最簡(jiǎn)單的微處理器架構(gòu)下手，即單指令發(fā)射、順序執(zhí)行的核心架構(gòu)重新開(kāi)始他們的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師們不斷嘗試直至能耗跟性能都達(dá)到要求。需要指出的是，在那個(gè)時(shí)候Intel自己也不清楚這顆新產(chǎn)品將被用于什么地方。
在2004年底，Paul Otellini才向奧斯丁團(tuán)隊(duì)說(shuō)明Bonnell必須能被用于獨(dú)立CPU，即不是之前所說(shuō)的多核心CPU中的一顆核心而已。這顆新芯將被裝配在 UMPCs（超級(jí)便攜式PC）跟一種鮮有耳聞的產(chǎn)品——MID（移動(dòng)上網(wǎng)設(shè)備，我們開(kāi)篇介紹過(guò)）上。至于其用于多核心設(shè)計(jì)的部分則仍在開(kāi)發(fā)中，個(gè)人估計(jì)我 們最快可以在Larrabee上看到改產(chǎn)品。
Bonnell只是一顆內(nèi)核，但當(dāng)它裝上二級(jí)緩存跟外部總線介面之后就成為一顆內(nèi)部命名為Silverthorne（銀座）的CPU。就在最近Intel給了Silverthorne一個(gè)更為貼切的名字——Atom processor（原子處理器）。
驚鴻一瞥
采用Intel最先進(jìn)的45nm制程，管芯面積只有不足25平方毫米，封裝后的芯片大小也只有13mm×14mm，Atom是Intel至今為止發(fā)布的最 為小巧玲瓏的x86處理器。跟以往Intel同類產(chǎn)品不同的是，Atom是100%完全兼容x86的CPU。（確切地說(shuō)只繼承了Merom ISA，因?yàn)轶w積跟功耗的問(wèn)題而拿掉了對(duì)Penryn SSE4指令集的支持）。
核心架構(gòu)透視
Intel原子核：令I(lǐng)ntel脫胎換骨的設(shè)計(jì)
長(zhǎng)期以來(lái)，Intel對(duì)于功耗/性能比遵循這樣一個(gè)定律：一項(xiàng)提升CPU性能1%的設(shè)計(jì)，其帶來(lái)的功耗增長(zhǎng)不能超過(guò)2%，否則就必須放棄。但不幸的是，這樣一個(gè)定律最終將Intel帶進(jìn)了NetBurst架構(gòu)的死胡同，高耗低能的奔騰4和其衍生家族就因此而誕生。
到了現(xiàn)在的“原子核”，Intel重新修改了定律，新的定律規(guī)定每提升CPU性能1%，其功耗提升不能超過(guò)1%。這個(gè)規(guī)定對(duì)比“笨死”時(shí)代的定律稱 得上是一次革命性的改革，這個(gè)新定律也將被用于Intel新架構(gòu)（比如Nehalem）的設(shè)計(jì)指導(dǎo)，而Atom則是首個(gè)使用的產(chǎn)品。
雖然Atom一開(kāi)始是按照單指令發(fā)射跟順序執(zhí)行的簡(jiǎn)單架構(gòu)設(shè)計(jì)，但很快奧斯丁團(tuán)隊(duì)就將其升級(jí)為雙指令并發(fā)，可惜仍然保持順序執(zhí)行部分。
現(xiàn)在的x86處理器都支持指令的亂序執(zhí)行，這個(gè)機(jī)制就好比你需要系鞋帶跟關(guān)掉電視，這時(shí)你可以選擇先系好鞋帶再去關(guān)掉電視，因?yàn)檫@么做會(huì)比較順手。 CPU的亂序執(zhí)行也是同個(gè)道理，CPU可以先處理掉手頭可用的指令而無(wú)需按順序等待尚未送往緩存里的數(shù)據(jù)，從而節(jié)省時(shí)間提高效率。但亂序執(zhí)行的一大弊端就 是指令的重新排序電路需要占用額外的管芯面積以及增加能耗。當(dāng)然亂序執(zhí)行可以有效提升性能但我們要知道這次Intel的目的可不是性能第一，只需要“夠用 ”就好，因此Atom只需順序執(zhí)行即可，Atom是Intel自奔騰1之后的又一款順序執(zhí)行架構(gòu)CPU。
順序執(zhí)行架構(gòu)雖然造成性能下降但卻節(jié)省了大量的能耗跟復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，而如果用亂序執(zhí)行的話，性能是上去了，但是相應(yīng)的能耗跟晶體管負(fù)擔(dān)是45nm 制程下的Atom所無(wú)法承受的。要知道Intel也是在奔騰pro之后才讓亂序執(zhí)行成為了可能，或許以后更小的制造工藝能讓Atom集成亂序執(zhí)行引擎，但 我認(rèn)為未來(lái)5年內(nèi)是不大可能的。
雙指令并發(fā)與順序執(zhí)行
奧斯丁小組先是采納了單指令發(fā)送+順序執(zhí)行的核心設(shè)計(jì)，后來(lái)又將其升級(jí)為超標(biāo)量雙指令并發(fā)，也就是說(shuō)同時(shí)可以發(fā)送兩條指令至流水線。相比之下，目前大部分臺(tái)式x86 CPU可以同時(shí)發(fā)送3～4條指令。
為了保證Atom的雙發(fā)指令發(fā)送器充盈，Intel為其配備了兩個(gè)解碼器。這些解碼器從一級(jí)緩存中拾取運(yùn)算指令，通過(guò)解讀指令包含的1跟0排序來(lái)翻譯指令給CPU的命令。雖然每個(gè)解碼器的能力都是一樣的，但是每條指令均有兩條編譯路徑可選：一快一慢。
早期的x86 ISA（指令集架構(gòu)）在對(duì)不同長(zhǎng)度的指令支持方面陷入困境。小熊在線www.beareyes.com.cn
比方說(shuō)我事先告訴你每十秒會(huì)給你一個(gè)橘子要比每十秒給你1～3個(gè)橘子要簡(jiǎn)單，前種情況就好比固定長(zhǎng)度指令集，而后者就像是不定長(zhǎng)度指令集，很不幸x86 ISA經(jīng)常需要面對(duì)后者。
Atom的慢速解碼通道并不具備任何猜測(cè)解碼能力，每條指令都需要被手動(dòng)排序，也就是說(shuō)指令的每個(gè)bit都需要耗時(shí)去仔細(xì)查看，不過(guò)這樣做能夠保證解碼過(guò)程的正確性。每一條被檢測(cè)過(guò)的指令還會(huì)被打上標(biāo)簽，這樣下次需要編譯的時(shí)候就可以直接被送往較快的快速通道里。
快速解碼通道明顯帶有猜測(cè)解碼功能，再加上前面緩慢通道的“標(biāo)簽”功能協(xié)助，快速通道每個(gè)時(shí)鐘可以發(fā)送兩條指令，而慢速通道每三個(gè)時(shí)鐘才能發(fā)送一條。
Intel從Banias（奔騰M）身上看到猜測(cè)運(yùn)算機(jī)制所帶來(lái)的額外能耗不是電池供電的設(shè)備所能夠承受的，因此權(quán)衡利弊，Atom將對(duì)猜測(cè)運(yùn)算方面做諸多妥協(xié)。
半亂序執(zhí)行、微操作融合與超線程
指令也瘋狂：安全指令識(shí)別
順序執(zhí)行架構(gòu)最怕遇到的情況就是執(zhí)行一條高延遲的指令時(shí)所需要的數(shù)據(jù)遲遲未被送到緩存中來(lái)。由于順序執(zhí)行CPU必須按順序執(zhí)行指令，所以一旦當(dāng)前需 要被執(zhí)行的指令所需要的數(shù)據(jù)無(wú)法在內(nèi)存中獲取到的時(shí)候，執(zhí)行單元就必須一直處于空閑等待的狀態(tài)中，有時(shí)需要耗費(fèi)上百個(gè)時(shí)鐘才能從內(nèi)存中獲取到數(shù)據(jù)，這不僅 大大降低性能，更糟的是整個(gè)空閑等待的過(guò)程都需要消耗電力，這種結(jié)果完全違背了我們?cè)O(shè)計(jì)低能耗CPU的初衷。
亂序執(zhí)行處理器就可以通過(guò)簡(jiǎn)單的指令執(zhí)行排序機(jī)制來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。排序器只需挑出下一個(gè)已經(jīng)準(zhǔn)備好被執(zhí)行的指令，然后對(duì)于那些可單獨(dú)執(zhí)行的指令則先 放一邊等待從主內(nèi)存中獲取到數(shù)據(jù)之后再進(jìn)行。我們前面已經(jīng)證實(shí)完全的亂序執(zhí)行架構(gòu)的能耗超過(guò)Atom的極限，而完全依賴于順序執(zhí)行的結(jié)果同樣不可取。最后 奧斯丁團(tuán)隊(duì)找到了一個(gè)明智的折中方案。
Austin小組采用的折中方案是一種叫做“安全指令識(shí)別（Safe Instruction Recognition，簡(jiǎn)稱SIR）”的算法，該算法的工作機(jī)制如下：當(dāng)Atom需要執(zhí)行一條高延遲的浮點(diǎn)運(yùn)算，而后面有跟著一條短延遲整數(shù)操作時(shí)，順 序執(zhí)行機(jī)制需要等浮點(diǎn)操作完成之后才能去執(zhí)行后面的整數(shù)操作；但是采用SIR就可以先查看兩條指令所需的數(shù)據(jù)是否有關(guān)聯(lián)（比如前面是C=A+B，后面是 D=C+F），如果沒(méi)有關(guān)聯(lián)SIR就允許將后面的整數(shù)操作提前執(zhí)行，從而節(jié)省時(shí)間提高效率。
SIR只在這種特殊情況下有效，它給Atom的順序執(zhí)行架構(gòu)帶來(lái)幾分亂序執(zhí)行的能力，所以嚴(yán)格來(lái)看Atom可以被稱為“半亂序執(zhí)行”架構(gòu)。預(yù)計(jì)未來(lái)Atom在指令執(zhí)行方面也將愈來(lái)愈靈活。
CISC歸來(lái)：宏操作執(zhí)行
奔騰Pro是Intel首款RISC核心，它的誕生結(jié)束了上世紀(jì)九十年代那場(chǎng)RISC vs CISC之爭(zhēng)。對(duì)于程序員來(lái)說(shuō)，奔騰Pro仍然是一顆x86 CISC CPU，但它在接收到x86指令之后就可以將其編譯成多個(gè)小的微操作（micro-ops），以供更快更高效的RISC核心運(yùn)行。
奔騰Pro保持了向后兼容過(guò)去Intel x86 CPU的能力，這樣不單能夠靠高性能的RISC核心提升性能，而且一些CISC架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)也能得以保存。事實(shí)證明部分x86指令不宜被打散成多個(gè)小的微操 作，因?yàn)閭€(gè)別操作間會(huì)有沖突。因此從奔騰M開(kāi)始，Intel加某些特定的微操作融合在一起，以便讓流水線更好地處理，從而起到節(jié)能高效的目的。Intel 稱這種特性為“微操作融合（micro-op fusion）”。這種將兩個(gè)微操作合二為一送往流水線的做法可以有效提高CPU的“帶寬”，提高指令的吞吐量。不過(guò)其內(nèi)核仍然是一顆高效的RISC核 心，只是擁有更多特定情況下的加速特性。Atom則更進(jìn)一步，內(nèi)核在處理x86指令時(shí)無(wú)需將其打散為多個(gè)微操作，這是由于Atom不能亂序執(zhí)行，缺乏優(yōu)化排序的大量微操作反而會(huì)降低性能。 再者保持指令的完整性可以減少吞吐量，這樣就好比增加了Atom的“帶寬”。對(duì)于load-op-store 和 load-op-execution這類格式的指令，Atom的解碼器都將其視為一個(gè)單一的微操作。換句話說(shuō)，現(xiàn)在一條讀取、運(yùn)算以及儲(chǔ)存計(jì)算結(jié)果的指令 將被視為一個(gè)單一的微操作，而不用被分割成3部分。這樣做的好處就是被送往流水線處理的微操作只有一個(gè)而不是三個(gè)，從另一個(gè)角度看就是節(jié)省了帶寬。所以 Atom雖然只是一個(gè)雙指令并發(fā)架構(gòu)，但是在某些情況下的指令吞吐量卻不比某些臺(tái)式CPU差。
過(guò)于Intel在將x86指令分割為更小、RISC類操作上大費(fèi)周章，以求能夠設(shè)計(jì)出性能更高的核心來(lái)應(yīng)付大量被分割出來(lái)的微操作。諷刺的是在如今越來(lái)越注重性能/功耗比的今天，Intel必須回到原地反過(guò)來(lái)去保護(hù)x86指令的完整性。
超線程回歸
雖然Atom支持雙指令并發(fā)，但是由于同一線程內(nèi)的兩條指令所占用的數(shù)據(jù)相互獨(dú)立，因此要同時(shí)執(zhí)行兩條指令絕非易事。為了解決這個(gè)難題，Intel 為Atom核心引入SMT（Simultaneous Multi-Threading，并發(fā)多線程技術(shù)），讓核心同時(shí)具備雙線程的執(zhí)行度。當(dāng)年P(guān)4上的超線程技術(shù)（Hyper-Threading）實(shí)際上就 是SMT中的一種，所以此舉可以看成是超線程的回歸。還記得我們前面提到的那條性能/功耗比黃金定律嗎？Intel讓Atom支持SMT就是遵循該定律的 最好例證。SMT為Atom帶來(lái)30～50%的性能提升，但功耗只增加了20%！
Atom具備32路的指令調(diào)度排列，在開(kāi)啟SMT之后，每線程又具備16路排列。排序器無(wú)需每個(gè)時(shí)鐘都在各線程間做跳轉(zhuǎn)，而是根據(jù)需要智能完成，唯 一的限制就是每時(shí)鐘只能分配兩個(gè)操作。所以如果當(dāng)前線程的指令需要等待數(shù)據(jù)被送到才能繼續(xù)執(zhí)行，下一個(gè)時(shí)鐘排序器就可以從另一個(gè)線程里挑選一個(gè)操作工核心 處理，這樣就不會(huì)形成空等狀態(tài)，順序執(zhí)行架構(gòu)的缺陷讓SMT成為保證Atom流水線隨時(shí)保持充盈狀態(tài)的保障。
執(zhí)行單元與低功耗下的長(zhǎng)流水線
執(zhí)行單元
Atom并不是一款超寬處理器，順序執(zhí)行的前端跟缺乏內(nèi)置內(nèi)存控制器決定了其有限的指令吞吐能力，再加上數(shù)據(jù)間的相互關(guān)聯(lián)性致使大量的執(zhí)行單元只能是閑著空等，因此Atom的設(shè)計(jì)師們?cè)趫?zhí)行單元的設(shè)計(jì)上只求達(dá)標(biāo)就好。
Atom沒(méi)有專用的整數(shù)乘法器或除法器，這些運(yùn)算都由SIMD浮點(diǎn)單元來(lái)完成。Atom核心裝配有兩個(gè)SSE單元，其排序器的兩個(gè)口可以在一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)各發(fā)送一個(gè)浮點(diǎn)或整數(shù)SIMD操作。除了支持全精度整數(shù)SIMD和單精度FP ADD外，所有單元均為64bit寬。
用長(zhǎng)流水線捍衛(wèi)能耗？
Atom具備16級(jí)流水線，其分支預(yù)測(cè)失誤的懲罰為13級(jí)。注重低功耗的Atom，流水線居然比酷睿2的14級(jí)還要長(zhǎng)，這的確讓人吃驚。
更長(zhǎng)的流水線通常意味著更高的功耗，特別是有臭名昭著的功耗王“笨死”做為前車之鑒。但這次Intel給了我們下面三個(gè)采用長(zhǎng)流水線的理由：
對(duì)于奧斯丁小組來(lái)說(shuō)，只要能夠降低功耗，即使是用高延遲去換取功耗他們也同樣樂(lè)意。為了盡量降低能耗，Atom只在緩存控制器對(duì)cache命中率有 把握的時(shí)候才去訪問(wèn)緩存，但這樣一來(lái)每次訪問(wèn)就會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間的延遲；為了讓時(shí)鐘頻率足夠高，就必須加深緩存訪問(wèn)的流水線，另外Atom采用物理地址標(biāo)記代 替虛擬地址標(biāo)記，因?yàn)楹笳叩哪芎奶摺?
再者，Atom在解碼流水線同樣用延遲換取低功耗，還記得我們前面介紹的解碼器一慢一快兩個(gè)通道嗎？較慢的通道延遲高但能保證指令被正確編譯，增加 的延遲迫使Atom的在解碼時(shí)需要三級(jí)流水線而不是兩級(jí)。最后，SMT所采用的一些算法也使流水線長(zhǎng)度增加了一兩級(jí)，所有這些加起來(lái)就使得原本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的 核心卻具備如此深的流水線，當(dāng)然這樣的長(zhǎng)流水線設(shè)計(jì)完全是為了降低功耗以及保證核心能夠跑在足夠高的頻率上（Atom只是一個(gè)雙指令并發(fā)的簡(jiǎn)單核心，它需 要高頻率來(lái)保證足夠的性能），根本不是NetBurst的失敗設(shè)計(jì)所能夠相提并論的。
不協(xié)調(diào)的緩存與Sea-of-FUBs設(shè)計(jì)
不協(xié)調(diào)的一級(jí)緩存
由于順序執(zhí)行架構(gòu)的性能對(duì)內(nèi)存的高延遲非常敏感，因此Atom配備有大容量的一級(jí)緩存。有趣的是，Atom的一級(jí)緩存采用非對(duì)稱的搭配方式，其指令 緩存為32KB，而數(shù)據(jù)緩存只有24KB。之所以采用這種獨(dú)特的非對(duì)稱搭配是從性能優(yōu)化、管芯面積和成本等方面來(lái)考慮的。Atom的二級(jí)緩存則跟Core 架構(gòu)相似，采用8路512KB設(shè)計(jì)。
Atom（或者說(shuō)Silverthorne）采用Intel的45nm high-K金屬棚極工藝制造，但有一點(diǎn)不同的是：Silverthrone的SRAM cell大小為0.382 um^2(平方微米)，晶體管數(shù)量為8個(gè)；而Core 2為0.346 um^2，晶體管數(shù)量只有6個(gè)。較大面積的SRAM cell耗電量跟所需運(yùn)行電壓都較低。Atom還配備有兩個(gè)硬件級(jí)的預(yù)取器，一個(gè)用于將L2中預(yù)取數(shù)據(jù)到L1，另一個(gè)則是從內(nèi)存預(yù)取數(shù)據(jù)到L2。我們前面已經(jīng)反復(fù)強(qiáng)調(diào)過(guò)，如果當(dāng)前操作所 需的數(shù)據(jù)不在緩存中，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)流水線停工，所以硬件預(yù)取單元對(duì)于順序執(zhí)行的架構(gòu)極為重要。當(dāng)然要想“治本”的話還需要將內(nèi)存控制器集成到核心 內(nèi)，Intel有望在第二代的Atom（代號(hào)Moorestown）內(nèi)核集成內(nèi)存控制器。
Sea-of-FUBs設(shè)計(jì)
將一個(gè)核心分割成9個(gè)塊區(qū)然后分別由不同的設(shè)計(jì)小組負(fù)責(zé)是Intel設(shè)計(jì)CPU的慣用手法，比如一個(gè)小組負(fù)責(zé)L2設(shè)計(jì)、一個(gè)小組負(fù)責(zé)IO介面等等。不過(guò)這次負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)Atom
的奧斯丁團(tuán)隊(duì)實(shí)際上是一個(gè)規(guī)模很小的設(shè)計(jì)小組，因此設(shè)計(jì)流程有所不同。他們采用一種叫做Sea-of-FUBs的核心構(gòu)造法，這種方法比上面提到的“分塊 ”更加細(xì)分，所謂FUB就是功能單元塊（Functional Unit Block），像加法器、解碼器、緩存都屬于FUB，各FUB的設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行，提高了研發(fā)效率。再者，Sea-of-FUBs隨時(shí)提醒設(shè)計(jì)師們低能耗 是首要任務(wù)，其他特性只需“夠用就好”，核心面積的死預(yù)算迫使設(shè)計(jì)師不能隨心所欲，如果想要加大某個(gè)FUB的規(guī)模，就必須有另外一個(gè)FUB做犧牲縮小體 積；能耗上也需要遵循這一原則。
Atom比Intel之前所有的移動(dòng)處理器更加模塊化，實(shí)話說(shuō)我感覺(jué)其組成更像是GPU而不是CPU。因?yàn)檎麄€(gè)芯片一成使用了custom logic，其余90%都是使用Intel標(biāo)準(zhǔn)電路，像是二級(jí)緩存、PLLs、數(shù)據(jù)I/O、尋址I/O等等。這樣做的好處是一來(lái)可以降低Atom的營(yíng)銷成 本，二來(lái)是以后想為核心增刪特性比較方便。
雙模式FSB、核心頻率與性能預(yù)覽
雙模式FXB
Atom是通過(guò) quad-pumped FSB進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這個(gè)與 Intel在其他處理器產(chǎn)品使用的方式是一樣的，這顯示會(huì)有功耗限制。根據(jù)不同的功耗狀態(tài)以及性能需求，FSB頻率運(yùn)行于533MHz 或 400MHz。
Intel的FSB（前端總線Front Side Buses的Gunning Transistor-Logic (GTL)，它能夠提供高達(dá)1600MHz的高速，是高性能CPU的“最佳伴侶”，不過(guò)對(duì)于Atom來(lái)說(shuō)則有點(diǎn)大材小用。盡管如此，Intel仍讓 Atom同時(shí)支持GTL 或 CMOS兩種FSB，在CMOS模式下，處理器的功耗將會(huì)顯著降低，其所需的電壓只有GTL模式下的一半。但速度方面都是一樣的，Intel之所以保留兩 種FSB只是為芯片組的兼容性跟功耗著想。
Poulsbo（與Atom配合推出的芯片組）支持CMOS模式，所以兩者搭配的平臺(tái)可以運(yùn)行在節(jié)能的CMOS FSB模式上。但并不是說(shuō)Atom只能搭配Poulsbo，Diamondville（面向廉價(jià)臺(tái)式系統(tǒng)跟筆記本系統(tǒng)的Atom）支持GTL，普通芯片組 可以支持。
雖然第一代的Atom是單核產(chǎn)品，但其架構(gòu)同樣適合多核CPU產(chǎn)品。預(yù)計(jì)下半年推出的Diamondville就是一款雙核Atom，它的個(gè)核心將共享一個(gè)FSB，具有內(nèi)置內(nèi)存控制器，預(yù)計(jì)性能將非常不錯(cuò)。
性能預(yù)覽
下圖是早期Atom與ARM11核心在Webpage Render中的性能對(duì)比：
就Intel提供的數(shù)據(jù)來(lái)看，Atom的性能大概是iPhone ARM 11 CPU性能的2倍左右，優(yōu)勢(shì)相當(dāng)突出。不過(guò)Intel僅僅只是突出了自己的性能優(yōu)勢(shì)，對(duì)于目前ARM CPU的功耗跟體積優(yōu)勢(shì)則避而不提。
Intel曾不止一次聲稱Atom的性能無(wú)論是在頻率方面還是在執(zhí)行性能方面將可以與第一代Pentium M處理器相比拼。以前我們沒(méi)法驗(yàn)證這種說(shuō)法的真實(shí)性，不過(guò)今天終于有機(jī)會(huì)一睹其真實(shí)表現(xiàn)。根據(jù)Intel公布的數(shù)據(jù)，1.6G的Atom在SYSMark 2004中的成績(jī)大概比800MHz的奔騰M（90nm Dothan）快20%，而900MHz的Atom將不敵800MHz的奔騰M，顯然只具備一個(gè)順序執(zhí)行的簡(jiǎn)單核心，Atom的性能需要高頻率來(lái)彌補(bǔ)。
不過(guò)真正讓人震撼的是Intel接下來(lái)UT2004即時(shí)DEMO演示！在這個(gè)演示中，Intel用一個(gè)安裝了Vista的平臺(tái)實(shí)際演示了Atom跑 UT2004的表現(xiàn)，結(jié)果不僅幀數(shù)順暢，而且Atom在沒(méi)有散熱器的情況下表面溫度只有35度左右！實(shí)在令人稱贊！可以說(shuō)這個(gè)UT2K4 DEMO真正讓我折服，老實(shí)說(shuō)在此之前之我個(gè)人對(duì)Atom平臺(tái)還興趣少少～～在這個(gè)散熱器越來(lái)越夸張的年代，不需輔助散熱的CPU幾乎已經(jīng)絕跡，如今隨之 Atom的誕生，Intel有望讓這種好風(fēng)氣再次復(fù)蘇～～～
Poulsbo：不同尋常的革新芯片組
Poulsbo：不同尋常的革新芯片組
從2005年Intel就開(kāi)始著手Poulsbo的設(shè)計(jì)工作，它跟Atom就好象一陰一陽(yáng)，相輔相成。跟Atom一樣，Poulsbo的設(shè)計(jì)也遵循低耗優(yōu)于性能的原則。
Poulsbo的主設(shè)計(jì)師曾開(kāi)發(fā)過(guò)i840芯片組，i840是RDRAM時(shí)代的優(yōu)秀芯片組。Poulsbo完成設(shè)計(jì)那時(shí)候只有130nm制程，因此只能用130nm制程制造。從下面的圖片可以清楚了解Poulsbo的體積跟Atom相比是多么的巨大！
Poulsbo是Intel從零開(kāi)始的新設(shè)計(jì)，比較特別的是具備一個(gè)Intel叫做系統(tǒng)控制中心（System Controller Hub，SCH）的部件，為了節(jié)能，SATA之類的功能全被拿掉，USB口的數(shù)量也被削減。設(shè)計(jì)師用PATA代替SATA，雖然不工作的時(shí)候兩者的功耗沒(méi) 什么不同，但是一旦運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，SATA就要耗電得多。另外，FSB跟內(nèi)存頻率被鎖定同步以節(jié)省能耗跟PLL，Poulsbo具備一個(gè)單通道 DDR2-400/533的內(nèi)存控制器；支持HD audio內(nèi)置音頻規(guī)范的刪減版，只能支持雙聲道。
Intel為Poulsbo準(zhǔn)備了一個(gè)完善的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸機(jī)構(gòu)，就好像是一個(gè)鏈接整個(gè)SCH的內(nèi)部局域網(wǎng)，能夠高效地在芯片組內(nèi)部傳送諸如中斷、電源管理 等信號(hào)。相比傳統(tǒng)芯片組，Poulsbo的FSB-mem通道顯得非常簡(jiǎn)潔，內(nèi)存控制器僅留下8KB的內(nèi)存供FSB和內(nèi)存做通信，這讓北橋SCH部分的面 積只有傳統(tǒng)芯片組北橋的20%。南橋方面同樣逃不過(guò)被閹割的命運(yùn)，所有在低功耗設(shè)備市場(chǎng)無(wú)用的功能全部都被拿掉，比如沒(méi)有軟驅(qū)控制器和并口。對(duì) Poulsbo所做的閹割手術(shù)不僅縮小了體積，而且漏電的幾率也降低了。
令人意外的是，Poulsbo還支持少有的1.5V DDR2內(nèi)存，雖然1.5V并不是DDR2內(nèi)存的官方電壓，但很多顯存制造商都推出了1.5V的低壓版DDR2內(nèi)存，因此如果OEM需要的話，隨時(shí)可以在Poulsbo芯片組上實(shí)現(xiàn)為內(nèi)存降壓。
Poulsbo的圖形芯片：PowerVR SGX
Poulsbo集成了PowerVR SGX圖形芯片和VXD高清視頻引擎，這個(gè)消息還是Imagination Technologies 剛剛放出來(lái)的，Intel一直不愿公開(kāi)這張集成顯卡的真實(shí)身份，只是聲稱看中了該芯片的低功耗跟高效性。使用其他公司的集成顯卡對(duì)于Intel來(lái)說(shuō)還是首 例，這對(duì)其“全球最大的整合顯卡供應(yīng)商”頭銜實(shí)在是一種諷刺。
PowerVR SGX內(nèi)置一個(gè)全高清解碼引擎，能夠?qū).264、MPEG-2和VC-1等視頻流加速。Intel聲稱該引擎能夠解碼全位率的藍(lán)光電影，但實(shí)際上 PowerVR SGX無(wú)法通過(guò)藍(lán)光設(shè)備的認(rèn)證。按照Intel的說(shuō)法，該圖形芯片在做H.264解碼時(shí)的功耗只有120mW。不過(guò)該顯卡的輸出分辨率存在不足，最高輸出 分辨率只有1366×768，因此對(duì)于1080p的HD視頻只能以較低的1366×768分辨率輸出。
3D方面，PowerVR SGX據(jù)說(shuō)支持DX9跟DX10，但目前第一版驅(qū)動(dòng)只支持DX9L，不過(guò)像這種情況我們也不指望以后的驅(qū)動(dòng)能有什么大的改進(jìn)。雖然對(duì)于這樣一個(gè)低功耗的平 臺(tái)，GPU的性能顯得有些無(wú)關(guān)緊要，不過(guò)Intel還是演示了UT 2004的即時(shí)DEMO，幀數(shù)還算順暢。另外，Intel聲稱3D MARK 05能跑150分。
2D方面，Poulsbo使用Intel自己的2D技術(shù)。
Atom全家族成員預(yù)覽
Atom全家族產(chǎn)品預(yù)覽
Intel已經(jīng)宣布今年將發(fā)布五款A(yù)tom產(chǎn)品
原本我們以為第一輪的Atom CPU最高頻率只到1.6G，但現(xiàn)在看來(lái)Intel還想跑得更快，最高端的Atom頻率已經(jīng)達(dá)到1.86G，在這個(gè)頻率下，其性能應(yīng)該可以超過(guò)頻率1G Pentium M，考慮到其功耗只有2.4W TDP，實(shí)在是相當(dāng)不俗了！
Atom現(xiàn)在的主要問(wèn)題是定價(jià)比預(yù)期偏高，雖然對(duì)于Atom所定位的UMPC跟MID市場(chǎng)而言，這個(gè)定價(jià)屬于合理范圍，但如果Intel想要普及x86，就必須進(jìn)一步提高Atom的性價(jià)比才行。
Intel同時(shí)還發(fā)布了MID平臺(tái)品牌：“迅馳Atom處理器技術(shù)”。Intel定義的“迅馳Atom處理器技術(shù)”（我們今后應(yīng)當(dāng)會(huì)簡(jiǎn)稱為“迅馳 Atom”）即開(kāi)發(fā)代號(hào)“Menlow”的超低功耗移動(dòng)平臺(tái)。整套平臺(tái)包括Intel Atom處理器（Silverthorne和Diamondville）、低功耗“伴侶芯片”（內(nèi)置圖形核心、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等）以及超薄超輕的設(shè)計(jì)，具體要求 看下圖：
比迅馳更省電
在移動(dòng) Penryn處理器上，Intel引入新的功耗狀態(tài)C6。在C6狀態(tài)下，CPU進(jìn)入休眠狀態(tài)，其電壓幾乎為0。核心頻率，所有的PLLs以及緩存基本上處于關(guān)閉狀態(tài)。所有的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)于10.5KB的空間內(nèi)，這個(gè)與移動(dòng)版Penryn相似。
很明顯頻率控制是屬于Atom設(shè)計(jì)的一部分。Intel所有的處理器都使用了低功耗clock gating技術(shù)，但是相比而言Atom使用得更徹底一些，功耗差不多為0，這個(gè)與mobile Core 2有些相似。Atom內(nèi)的每一個(gè)邏輯串（總共205個(gè)）都可以作為功能單元塊 (FUB)使用，前面我們介紹過(guò)整個(gè)芯片都是Sea-of-FUBs設(shè)計(jì)。每一個(gè)FUB都能根據(jù)功耗的優(yōu)化進(jìn)和獨(dú)立的關(guān)閉。同時(shí)Atom的緩存也擁有自己 的FUB，這個(gè)顯然與移動(dòng)版Core 2處理器是不一樣的。
Intel表示Atom將會(huì)在90％的時(shí)間里保持在C6狀態(tài)。不過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)有些誤導(dǎo)，因?yàn)楫?dāng)處理器處理完全待機(jī)狀態(tài)時(shí)只能夠保持在C6狀態(tài)。90％的時(shí)間只有當(dāng)相關(guān)產(chǎn)品放在口袋里不使用的情況下才有可能實(shí)現(xiàn)。在使用的時(shí)候，Atom將不可能保持在C6狀態(tài)下。
Intel聲稱Atom的TDP控制在0.6W - 2.0W，這很明顯要取決于核心頻率。在 2.0GHz頻率下，電壓為1.0V，這時(shí)Atom處于90C 2W狀態(tài)下。這時(shí)核 心的溫度對(duì)于一些超小尺寸產(chǎn)品比如iPhone還會(huì)偏高，因此會(huì)更適合于類似于PSP這類產(chǎn)品上使用。但即使有C6技術(shù)助陣，Atom不論在工作還是閑置 狀態(tài)下的功耗仍然高于ARM處理器。預(yù)計(jì)隨著制造工藝的提升，未來(lái)Atom運(yùn)行狀態(tài)下的功耗將得到進(jìn)一步降低，但閑置狀態(tài)下的功耗控制則必須等到平臺(tái)高度 整合之后才能做到，Intel的想法是用更加省電的總線規(guī)范代替PCI，讓I/O端口只有在需要的時(shí)候才蘇醒，據(jù)說(shuō)這樣一塊電池可以播放數(shù)天音樂(lè)。
結(jié)語(yǔ)
結(jié)語(yǔ)
預(yù)計(jì)第一款采用Intel Atom處理器的產(chǎn)品會(huì)在未來(lái)半年內(nèi)上市，Intel希望在今年內(nèi)Atom能先登錄5英寸大小的MID產(chǎn)品。對(duì)于MID這種產(chǎn)品，我個(gè)人覺(jué)得相比 UMPC（超級(jí)移動(dòng)PC）沒(méi)什么吸引人的特點(diǎn)，其界面操作反應(yīng)遲鈍、體積臃腫，實(shí)在想不出有什么理由整天隨身帶著這樣一部東西～～另一個(gè)Intel想入侵 的市場(chǎng)就是便攜式GPS設(shè)備。
現(xiàn)在Intel帶領(lǐng) x86幾乎進(jìn)入了每一個(gè)市場(chǎng)，而獲得優(yōu)勢(shì)位置則需要遵循兩個(gè)原則：生產(chǎn)工藝和X86兼容性。首先在生產(chǎn)這一塊，Intel公司在這方面的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)保持很多 年了。因此在這一塊，對(duì)于 Intel公司來(lái)說(shuō)將不會(huì)有任何問(wèn)題。目前ARM系列處理器的市場(chǎng)份額甚至要大于Intel桌面處理器，因此如果Atom的需求如預(yù)期那樣發(fā)展的話，對(duì)于 Intel的經(jīng)營(yíng)來(lái)說(shuō)將會(huì)產(chǎn)生重大影響。
對(duì)x86的兼容性將會(huì)是 Atom的殺手锏，這里我們需要再一次拿iPhone來(lái)舉例。iPhone應(yīng)該說(shuō)是蘋(píng)果公司旗下唯一一款非X86架構(gòu)產(chǎn)品，由于基于的是OS X操作系統(tǒng)，從而使用iPhone的應(yīng)用軟件與基他產(chǎn)品完全區(qū)別開(kāi)來(lái)。因此當(dāng)32nm制程的 Atom成功推出之后，蘋(píng)果公司將有可能在其第四代iPhone上得到應(yīng)用，到那時(shí)蘋(píng)果公司將可以擁抱X86架構(gòu)軟件。
不過(guò)目前ARM系列產(chǎn)品仍然是主流，因?yàn)闀簳r(shí)Atom還無(wú)法滿足這些設(shè)備產(chǎn)品的綜合需要，不過(guò)目前Atom肯定也能找到屬于自己的空間。首先 Atom的推出只是為了完整Intel自己用于UMPC產(chǎn)品處理器的產(chǎn)品線，當(dāng)然真正的革命是未來(lái)Atom全面入侵家電、日用電子產(chǎn)品等市場(chǎng)，而那才是我 所期盼看到的。
我個(gè)人認(rèn)為，只有到了2011～2012年左右32nm的Moorestown面世后，我們才會(huì)看到Intel、ARM之間展開(kāi)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，那時(shí)候我們才 有可能真正進(jìn)入“x86一統(tǒng)江湖”的“太平盛世”：）如果現(xiàn)在就希望Atom可以在超便攜計(jì)算領(lǐng)域帶來(lái)當(dāng)年Centrino帶來(lái)nm的那種沖擊的話，也許 你會(huì)感到失望。因?yàn)槲覀凂R上看到的還只是一場(chǎng)革命的開(kāi)始，目前Atom至多就是為我們帶來(lái)更多類似EeePC這樣的產(chǎn)品，但目前對(duì)于Intel公司來(lái)說(shuō)， 所有的一切還仍處于起步狀態(tài)。而如果Intel成功了，那對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)將會(huì)帶來(lái)莫大的好處，像AMD這樣的公司也將迅速推出相應(yīng)的產(chǎn)品來(lái)?yè)寠Z利潤(rùn)，而 有了競(jìng)爭(zhēng)的調(diào)節(jié)，最終我們才能用到物美價(jià)廉的產(chǎn)品。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的（转）原子时代来临－Intel革命性Atom透析的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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