混合处理器改变计算生态
(2009-03-13 18:29:53)
标签:
32纳米混合处理器clarkdalearrandaleit |
分类: 技术评测 |
早在两年之前,AMD就率先披露了Fusion混合处理器的概念,这种处理器将CPU与GPU集成在一枚芯片上,AMD认为这种架构将加速CPU与GPU的协作,能够带来运作效率的提升。随后的日子中,AMD不断向人们描绘Fusion计划的美好未来,业界也认为融合将大势所趋。Fusion披露之后,英特尔也很快展示了自己的混合处理器计划,不过它暂时没有AMD将CPU、GPU逻辑集成于同一枚IC的激进做法,而是采用CPU、GPU双芯片封装的方式构建,表面上看英特尔的方案落了下风。不过在1月份,英特尔率先披露了代号为Clarkdale和Arrandale的混合处理器,并计划将在2009年底投产,整整比AMD的混合处理器领先一年多时间,这也意味着我们最快就能在今年看到相关产品正式面世。
多芯片封装
英特尔率先推出混合处理器
由于32纳米开发进度提前,英特尔取消了45纳米
Nehalem核心的桌面/移动处理器计划,直接跳到32纳米阶段,所带来的就是Clarkdale和Arrandale,不过比新工艺更为人瞩目的是,这二者也是最早投入商用的混合处理器。其中,Clarkdale面向主流服务器和桌面领域,Arrandale则针对移动市场、作为下一代迅驰的核心。
在CPU-GPU的合成上,Clarkdale/Arrandale的做法非常简单:将32纳米的CPU核心与45纳米工艺的北桥芯片直接封装在同一个基板上,两者通过PCB的内部线路实现通讯。CPU部分,Clarkdale/Arrandale仍隶属于Nehalem微架构体系,具有非常出色的运行效率,二者采用双核心、四线程设计,共享4MB三级缓存,规格属于主流级别。GPU部分所集成的是代号为“iGFX”的图形核心,预计它将是目前GMA
X4500
HD的后续产品,以英特尔的图形研发实力来看,IGFX的图形性能并不会让人惊喜,它只能提供基础的3D性能,超过NVIDIA、AMD同时期图形产品的概率不高。另外,GPU芯片还包括了双通道DDR3内存控制器,整体规格也是中规中距。不难看出,Clarkdale/Arrandale的GPU/内存控制器芯片其实就是现在的北桥,英特尔的混合处理器其实只是一种物理结构的改变,其在本质上还是传统的CPU、北桥分离设计,二者的协作效率并不会因为封装的改动而获得提升,因此在技术上并不具有革命性意义。
一箭双雕
英特尔同时打击AMD与NVIDIA
英特尔推出混合处理器的动机更多是因为市场的需要,无论对OEM厂商还是英特尔自身,这种混合方案都能够带来好处,对于英特尔自身尤其如此。首先从OEM厂商来看,北桥整合于处理器内部,外部芯片组只要一枚I/O芯片就能够解决问题,主板设计也更为轻松。而对笔记本电脑、Netbook、MID之类的移动设备来说,混合处理器能够显著降低核心芯片的空间占用,更容易实现轻薄的设计,从而制造出便携性更优秀的产品。但是除此之外,英特尔的第一代混合处理器并不能带来更多的好处,毕竟封装改变对产品性能本身影响有限,平台的性能增长主要来自于Nehalem微架构、32纳米技术以及新的图形核心,而与产品构成的变动关系微小。
但对英特尔来说,多芯片封装的混合设计堪称商业上的绝妙方案,它同时对AMD和NVIDIA带来重大打击——通过多芯片封装,英特尔能够抢在AMD之前将混合处理器推向商用市场,而CPU、GPU混合的概念原本是AMD率先提出,AMD过去的宣传实际上是免费给竞争对手铺好道路。当然,日后AMD推出自己的Fusion产品时,也少了炒作题材,自身反而蜕变成为“跟风”角色。不过相比AMD,NVIDIA的麻烦显然要更大:英特尔混合处理器将北桥与CPU封装在一起,等同于实现芯片组与CPU的排他性捆绑,用户购买了英特尔处理器的同时也拥有了芯片组,当然就毫无必要再购买其他三方芯片组了,NVIDIA的产品再优秀都于事无补。结局就是英特尔不费吹灰之力就消灭了芯片组领域的竞争对手,从而独占整个市场。
这种局面对NVIDIA来说无疑是当头一棒——自从AMD收购ATI之后,NVIDIA便只能凭借图形技术优势在英特尔和AMD的夹缝中取利,形成三足鼎立、竞争与合作混杂的复杂局面。英特尔虽然非常不愿意看到NVIDIA的芯片组分享市场,但受制于NVIDIA的高端图形资源,结果总是不得不妥协,允许NVIDIA推出兼容芯片组。混合处理器的出现打破了这个平衡,开发芯片组的生意从此不复存在,NVIDIA的芯片组业务将因此处于生死关口。
AMD的应对
及早推出Swift平台
作为概念提出者,内外交困的AMD已没有多少资源能够向Fusion计划倾斜,产品设计方案多次变更,推出时间也一再拖延。AMD最初披露的Fusion采用一种全新的设计理念,即它将GPU内核与CPU内核同等对待,二者具有IP级别的可替换性,比如说,在现在的四核心处理器中,AMD可以将任意数量的CPU内核直接更换为GPU内核,这样在一枚IC芯片内部,CPU逻辑与GPU逻辑共享高速缓存与内存资源,彼此之间的数据交换也能够直接进行、不必再经过内存系统——从理论上讲,这种新颖的设计降低了数据交换的延迟,从而带来显著的效率提升。
可惜理想与现实往往存在差距,Fusion初始设计的难度显而易见:要将CPU、GPU两个任务完全不同的运算核心耦合在一起,过去还缺乏可以借鉴的经验,AMD的CPU开发团队与原ATI的GPU开发团队如何协作也是个问题。加上AMD在过去一年里境况不佳,不得不依靠分拆来缓解财务危机,自身也无力推进这项极为前卫的计划。意识到这一点后,AMD选择了更务实的做法,即同样采用CPU、GPU双芯片封装的方式,也就是效仿英特尔的做法。
AMD第一款混合处理器代号为“Swift”,它将采用K10架构的45纳米CPU核心与40纳米的RV810
GPU,尽管CPU部分很难与英特尔的同类产品对抗,但GPU部分却是AMD的长处所在,两个阵营互有胜负。但若从整个计算平台的高度考虑,AMD
Swift可能更具卖点:Swift所集成的RV810可以同AMD显卡配合,构建Hybrid
CrossFire(混合交火系统)。这不仅意味着图形性能的提升,同时在功耗控制方面也非常有好处。
AMD计划在2009年底拿出Swift的样品,2010年将其量产上市,同样主要针对主流桌面和移动市场。Swift的诞生对于NVIDIA同样不是什么好消息,NVIDIA将因此被完全排挤出AMD平台的芯片组市场,这其实意味着NVIDIA将被迫结束芯片组业务。
NVIDIA的道路
成为全平台厂商
假如失去芯片组业务,NVIDIA图形业务也将蒙上一层阴影,这意味着它只能依靠独立图形产品生存。不幸之处在于,现在AMD已经是一家可同时提供CPU、高阶显卡与芯片组的全平台厂商,这种组合作战的优势在混合处理器时代将变得更为稳固,指望AMD平台的用户能大举购置NVIDIA显卡并不现实(至少NVIDIA显卡无法与AMD
Swift处理器的GPU实现混合运算)。英特尔也在积极开发代号为“Larrabee”的高端图形产品,除了图形渲染之外,Larrabee将以高并行计算(通用计算)应用吸引用户,虽然短时间内英特尔仍然需要NVIDIA的支援,但只要Larrabee羽翼丰满,NVIDIA同样会遭遇抛弃的命运。也许你会说NVIDIA拥有相当多的法宝,比如说CUDA平台、Physix物理计算技术,可问题是在OpenCL以及下一代DirectX出台之后,开发者将拥有宽松的选择,至于现在被视作杀手级技术的SLI,到时只会变成没牙的老虎。
混合处理器将给NVIDIA带来巨大的危机,对它来说,及早拥有X86处理器业务是最明智的做法,而且可能也是唯一的对抗之道。NVIDIA拥有最优秀的图形技术和芯片组技术,掌控大量的业界标准,尤其是在通用计算和物理计算领域遥遥领先。NVIDIA显然不可承受混合处理器所引发的一连串恶果,成为像AMD、英特尔那样的全平台厂商是唯一的选择。
有迹象表明,NVIDIA在过去的几年间秘密招揽了多位x86处理器开发人才。最早是在2006年,NVIDIA收购了一家名为Stexar的公司。这家公司由当年英特尔
Pentium 4
NetBurst微架构的主要开发人员所创立,此项收购让NVIDIA获得整个团队的资深x86工程师。2008年,NVIDIA获得全美达的技术专利,但是否涉及x86交叉授权专利尚不得明朗。2009年前后,NVIDIA由在硅谷大量招募x86工程师。事实非常明朗,假如NVIDIA不打算开发x86处理器,那么它为何要这么做?难道只是想开发用于智能手机的嵌入x86处理器?这当然只是个玩笑,虽然NVIDIA官方多次表态开发x86纯属子虚乌有,不过我们相信NVIDIA、英特尔和AMD三家公司的高层都知道怎么回事,只是在真相揭开之前,维持表面的和平对各方都有好处。
我们相信技术实力雄厚的NVIDIA不会倒在开发CPU的技术障碍面前,专利壁垒应该是它要关心的头件大事。显然,英特尔会习惯性地挥舞专利大棒来阻遏这个重量级的新对手,NVIDIA其实也有相当多的途径解决问题——比如从全美达中获取,或者外包给IBM这样拥有x86专利的企业制造,或者干脆收购VIA的处理器业务。无论如何,我们都相信NVIDIA会打破这个平衡,从而成为第三家全平台企业。
未来
重回封闭时代
到此为止,我们发现未来朝着一个奇妙的方向前进:上个世纪70年代,计算机系统的封闭制度将重新成为主流,不同品牌的部件通用性将再度失去市场。比如英特尔可以抛弃PCI
Express,将自家的CSI高速总线用于Larrabee处理器中;AMD则打算用HyperTransport总线来连接GPU;NVIDIA当然也可以另搞一套——为了保证自身利益最大化,这些企业肯定都会这么干。这种封闭并不会让用户感到多少不满,毕竟CPU与GPU的结合日趋紧密,用户在主观上也将青睐相同平台的产品。