淺析ＣＰＵ現狀及發展趨勢研究

淺析關于ＣＰＵ現狀及發展趨勢研究

一、引言
　　
　　隨著網絡時代的到來，網絡通信、信息安全和信息家電產品將越來越普及，而CPU正是所有這些信息產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（微型機系統）從雛形出現到發展壯大的今天，由于制造技術的越來越先進，在其中所集成的電子元件也越來越多，上萬個，甚至是上百萬個微型的晶體管構成了CPU的內部結構。CPU的內部結構可分為控制單元，邏輯單元和存儲單元三大部分。
　　
　　二、中國CPU現狀及發展趨勢
　　
　　9月13日，中科院計算技術研究所承擔的國家“863”項目“龍芯2號增強型處理器芯片設計”(即龍芯2E)正式通過
　　了“863”專家組的驗收。該通用CPU已經達到了奔騰4的水平，這標志著我國在通用CPU設計和生產方面，取得了巨大的進展。經專家鑒定，龍芯2號居國內通用CPU研制領先水平。
　　與此同時，中科院計算所也宣布了進一步的研發計劃，即會在2008年左右推出龍芯3號芯片，用于將來的服務器市場。根據中科院計算所公布的產品路線圖，龍芯3號將會是64位16核的芯片，而到現在為止的龍芯1號和龍芯2號系列芯片都是單核(龍芯1號是32位，龍芯2號系列為64位)。之所以龍芯3號會跳過雙核、4核、8核，直接進入到16核的設計，首先是因為計算所已經具備了設計16核芯片的能力，其次是實現跨越式發展的需要。
　　據中科院計算所介紹，“十一五”計劃期間，中科院計算所將研制多核的龍芯3號，可用來研制生產高性能的計算機和服務器，進一步縮小與國外先進水平的差距。現在龍芯系列研發和推廣的重點依然是龍芯2號產品，但與此同時也末放棄龍芯1號和3號的繼續研發，龍芯家族的各號產品嵌入式系統(龍芯1號)、PC機(龍芯2號)和服務器(龍芯3號)研發將齊頭并進。面對中國這個潛力廣闊的大市場，龍芯還有很長的一段路要走，合理地找準市場地位，如何發揮其產品的技術優勢并加大應用推廣的力度，是目前龍芯處理所需要做的。
　　
　　三、國際CPU現狀及發展趨勢
　　
　　兩家世界上最大的處理器制造廠AMD和Intel曾都遇到一個難題，那就是“頻率”。頻率作為衡量處理器好壞的標準已經成為了大多數人的定論。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都同時遇到了“頻率”這個難題。在設計者提高處理器內部進程的數量、增加緩存容量等方法紛紛用盡以后，似乎殘酷的現實告訴設計者們:單核心處理器已經走到盡頭。雙核心被Intel和AMD確定為下步發展項目也就不足為奇了。
　　AMD和Intel的雙核技術在物理結構上也有很大不同之處。AMD將兩個內核做在一個Die(內核)上，通過直連架構連接起來，集成度更高。Intel則是采用兩個獨立的內核封裝在一起，因此有人將Intel的方案稱為“雙芯”，認為AMD的方案才是真正的“雙核”。從用戶端的角度來看，AMD的方案能夠使雙核CPU的管腳、功耗等指標跟單核CPU保持一致，從單核升級到雙核，不需要更換電源、芯片組、散熱系統和主板，只需要刷新BIOS軟件即可，這對于主板廠商、計算機廠商和最終用戶的投資保護是非常有利的。由此看來，在多核處理器市場上，AMD在對客戶的理解和對輸出最符合客戶需求的產品方面的理念走在了Intel的前面，目前，雙核處理器的應用環境已經頗為成熟，大多數操作系統已經支持并行處理，許多新或即將發布的應用軟件都對并行技術提供了支持，因此雙核處理器一旦上市，系統性能的提升將能得到迅速的提升。因此，目前整個軟件市場其實已經為多核心處理器架構提供了充分的準備。 在單一處理器上安置兩個或更多強大的計算核心的創舉開拓了一個全新的充滿可能性的世界。多核心處理器可以為戰勝今天的處理器設計挑戰提供一種立竿見影、經濟有效的技術――降低隨著單核心處理器的頻率(即“時鐘速度”)的不斷上升而增高的熱量和功耗。
　　
　　四、CPU可能的發展趨勢
　　
　　CPU自打電腦誕生以來就一直平穩的升級、換代、過度，充當著計算機大腦的角色�？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見勢不妙,拐到了多核大街。目前他正沿著多核大街繼續前行。時下，雙核CPU已然成為主流。平臺成熟度應很高，雙核CPU及其配套的主板價格已經降到了普通消費者也能承受的地步。兩大巨頭AMD和Intel正在醞釀著推出更高規格的4核桌面處理，預計明年就可以推出。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，制造技術問題困擾著生產商。更重要的是消費者到底需要多少核？向左：干掉內存。今年九月底在IDF論壇上面，英特爾已經向大家展示了一款集成了內存的80核處理器：TERAFLOP。說明CPU集成內存的TSV(Through Silicon Vias)技術已經完成。TERAFLOP處理器每個核心都獨立集成了256MB的內存，預計這款產品將在2010年上市。而AMD處理器中集成內存控制器的設計為處理器與內存開始整合吹響了沖鋒號，自此CPU有可能把內存吃掉，在電腦中更加扎實自己的霸主地位。向右：被顯卡整合。自從AMD和ATI雙A合璧以來，AMD與NVIDIA的合作依然進行，但是后者的卻處在一個很尷尬的地位。于是，屢屢有NVIDIA的新聞傳出，有說NVIDIA要投入Intel的懷抱；也有說NVIDIA即將一蹶不振；同樣我們可以猜想NVIDIA是否會將CPU整合到其GPU①中，因為NVIDIA有這個實力。在CPU與GPU結合中，有了ATI的AMD要走的更前一步，已經放出其在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。甚至已經有人將CPU和GPU的聯合體命名為IPU(Intergrated Processing Unit整合處理單元)。
　　前、左、右三個方向都有很大的可能，也許CPU陣營會一分為三，分別朝著三個方向發展。我們只能拭目以待。
　　
　　注釋:
　�、貵PU(Graphics Processing Unit，圖形處理器) 能夠從硬件上支持T&L(Transform and Lighting，多邊形轉換與光源處理)的顯示芯片.
　　
　　參考文獻:
　　[1]COMPUTER FAN，新世界，2005年第20期.
　　[2]祁金華，龍芯，等待成熟，網絡世界2006年10月9日第024版 ,第1-2頁.

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