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關(guān)于ＣＰＵ現狀及發(fā)展趨勢
[論文關(guān)鍵詞]：CPU 網(wǎng)絡(luò ) 雙核技術(shù)
[論文摘要]：現在CPU處理器的發(fā)展真可謂日新月異，著(zhù)重介紹中國的龍芯及國際的雙核技術(shù)，并介紹其未來(lái)的發(fā)展趨勢，在此基礎上提出了一些新的看法。
一、引言
隨著(zhù)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(chēng)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(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(fā)展趨勢
9月13日，中科院計算技術(shù)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(guò)
了“863”專(zhuān)家組的驗收。該通用CPU已經(jīng)達到了奔騰4的水平，這標志著(zhù)我國在通用CPU設計和生產(chǎn)方面，取得了巨大的進(jìn)展。經(jīng)專(zhuān)家鑒定，龍芯2號居國內通用CPU研制領(lǐng)先水平。
與此同時(shí)，中科院計算所也宣布了進(jìn)一步的研發(fā)計劃，即會(huì )在2008年左右推出龍芯3號芯片，用于將來(lái)的服務(wù)器市場(chǎng)。根據中科院計算所公布的產(chǎn)品路線(xiàn)圖，龍芯3號將會(huì )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(huì )跳過(guò)雙核、4核、8核，直接進(jìn)入到16核的設計，首先是因為計算所已經(jīng)具備了設計16核芯片的能力，其次是實(shí)現跨越式發(fā)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(lái)研制生產(chǎn)高性能的計算機和服務(wù)器，進(jìn)一步縮小與國外先進(jìn)水平的差距�，F在龍芯系列研發(fā)和推廣的重點(diǎn)依然是龍芯2號產(chǎn)品，但與此同時(shí)也末放棄龍芯1號和3號的繼續研發(fā)，龍芯家族的各號產(chǎn)品嵌入式系統(龍芯1號)、PC機(龍芯2號)和服務(wù)器(龍芯3號)研發(fā)將齊頭并進(jìn)。面對中國這個(gè)潛力廣闊的大市場(chǎng)，龍芯還有很長(cháng)的一段路要走，合理地找準市場(chǎng)地位，如何發(fā)揮其產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)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(fā)展趨勢
兩家世界上最大的處理器制造廠(chǎng)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準已經(jīng)成為了大多數人的定論。低頻率就代表著(zhù)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。在設計者提高處理器內部進(jìn)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(shí)告訴設計者們: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)展項目也就不足為奇了。
AMD和Intel的雙核技術(shù)在物理結構上也有很大不同之處。AMD將兩個(gè)內核做在一個(gè)Die(內核)上，通過(guò)直連架構連接起來(lái)，集成度更高。Intel則是采用兩個(gè)獨立的內核封裝在一起，因此有人將Intel的方案稱(chēng)為“雙芯”，認為AMD的方案才是真正的“雙核”。從用戶(hù)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(chǎng)商、計算機廠(chǎng)商和最終用戶(hù)的投資保護是非常有利的。由此看來(lái)，在多核處理器市場(chǎng)上，AMD在對客戶(hù)的理解和對輸出最符合客戶(hù)需求的產(chǎn)品方面的理念走在了Intel的前面，目前，雙核處理器的應用環(huán)境已經(jīng)頗為成熟，大多數操作系統已經(jīng)支持并行處理，許多新或即將發(fā)布的應用軟件都對并行技術(shù)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(gè)軟件市場(chǎng)其實(shí)已經(jīng)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(gè)或更多強大的計算核心的創(chuàng )舉開(kāi)拓了一個(gè)全新的充滿(mǎn)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(jiàn)影、經(jīng)濟有效的技術(shù)――降低隨著(zhù)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
CPU自打電腦誕生以來(lái)就一直平穩的升級、換代、過(guò)度，充當著(zhù)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(zhù)3種選擇：向前、向左、向右。
向前：CPU從誕生開(kāi)始沿著(zhù)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)勢不妙,拐到了多核大街。目前他正沿著(zhù)多核大街繼續前行。時(shí)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(jià)格已經(jīng)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(zhù)推出更高規格的4核桌面處理，預計明年就可以推出。沿著(zhù)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(zhù)生產(chǎn)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(jīng)向大家展示了一款集成了內存的80核處理器：TERAFLOP。說(shuō)明CPU集成內存的TSV(Through Silicon Vias)技術(shù)已經(jīng)完成。TERAFLOP處理器每個(gè)核心都獨立集成了256MB的內存，預計這款產(chǎn)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(kāi)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(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，因為NVIDIA有這個(gè)實(shí)力。在CPU與GPU結合中，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(zhù)三個(gè)方向發(fā)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(wǎng)絡(luò )世界2006年10月9日第024版 ,第1-2頁(yè).
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