关于CPU现状及发展趋势

关于ＣＰＵ现状及发展趋势

[论文关键词]：CPU 网络双核技术

[论文摘要]：现在CPU处理器的发展真可谓日新月异，着重介绍中国的龙芯及国际的双核技术，并介绍其未来的发展趋势，在此基础上提出了一些新的看法。

一、引言

随着网络时代的到来，网络通信、信息安全和信息家电产品将越来越普及，而CPU正是所有这些信息产品中必不可少的部件。CPU的英文全称是Central Processing Unit，我们翻译成中文也就是中央处理器。CPU（微型机系统）从雏形出现到发展壮大的今天，由于制造技术的越来越先进，在其中所集成的电子元件也越来越多，上万个，甚至是上百万个微型的晶体管构成了CPU的内部结构。CPU的内部结构可分为控制单元，逻辑单元和存储单元三大部分。

二、中国CPU现状及发展趋势

9月13日，中科院计算技术研究所承担的国家“863”项目“龙芯2号增强型处理器芯片设计”(即龙芯2E)正式通过

了“863”专家组的验收。该通用CPU已经达到了奔腾4的水平，这标志着我国在通用CPU设计和生产方面，取得了巨大的进展。经专家鉴定，龙芯2号居国内通用CPU研制领先水平。

与此同时，中科院计算所也宣布了进一步的研发计划，即会在2008年左右推出龙芯3号芯片，用于将来的服务器市场。根据中科院计算所公布的产品路线图，龙芯3号将会是64位16核的芯片，而到现在为止的龙芯1号和龙芯2号系列芯片都是单核(龙芯1号是32位，龙芯2号系列为64位)。之所以龙芯3号会跳过双核、4核、8核，直接进入到16核的设计，首先是因为计算所已经具备了设计16核芯片的能力，其次是实现跨越式发展的需要。

据中科院计算所介绍，“十一五”计划期间，中科院计算所将研制多核的龙芯3号，可用来研制生产高性能的计算机和服务器，进一步缩小与国外先进水平的差距。现在龙芯系列研发和推广的重点依然是龙芯2号产品，但与此同时也末放弃龙芯1号和3号的继续研发，龙芯家族的各号产品嵌入式系统(龙芯1号)、PC机(龙芯2号)和服务器(龙芯3号)研发将齐头并进。面对中国这个潜力广阔的大市场，龙芯还有很长的一段路要走，合理地找准市场地位，如何发挥其产品的技术优势并加大应用推广的力度，是目前龙芯处理所需要做的。

三、国际CPU现状及发展趋势

两家世界上最大的处理器制造厂AMD和Intel曾都遇到一个难题，那就是“频率”。频率作为衡量处理器好坏的标准已经成为了大多数人的定论。低频率就代表着一颗处理器性能的滞后，而如今不管是Intel还是AMD都同时遇到了“频率”这个难题。在设计者提高处理器内部进程的数量、增加缓存容量等方法纷纷用尽以后，似乎残酷的现实告诉设计者们:单核心处理器已经走到尽头。双核心被Intel和AMD确定为下步发展项目也就不足为奇了。

AMD和Intel的双核技术在物理结构上也有很大不同之处。AMD将两个内核做在一个Die(内核)上，通过直连架构连接起来，集成度更高。Intel则是采用两个独立的内核封装在一起，因此有人将Intel的方案称为“双芯”，认为AMD的方案才是真正的“双核”。从用户端的角度来看，AMD的方案能够使双核CPU的管脚、功耗等指标跟单核CPU保持一致，从单核升级到双核，不需要更换电源、芯片组、散热系统和主板，只需要刷新BIOS软件即可，这对于主板厂商、计算机厂商和最终用户的投资保护是非常有利的。由此看来，在多核处理器市场上，AMD在对客户的理解和对输出最符合客户需求的产品方面的理念走在了Intel的前面，目前，双核处理器的应用环境已经颇为成熟，大多数操作系统已经支持并行处理，许多新

或即将发布的应用软件都对并行技术提供了支持，因此双核处理器一旦上市，系统性能的提升将能得到迅速的提升。因此，目前整个软件市场其实已经为多核心处理器架构提供了充分的准备。在单一处理器上安置两个或更多强大的计算核心的创举开拓了一个全新的充满可能性的世界。多核心处理器可以为战胜今天的处理器设计挑战提供一种立竿见影、经济有效的技术――降低随着单核心处理器的频率(即“时钟速度”)的不断上升而增高的热量和功耗。

四、CPU可能的发展趋势

CPU自打电脑诞生以来就一直平稳的升级、换代、过度，充当着计算机大脑的角色。可是CPU它走到了生命的十字路口，它站在路中央面临着3种选择：向前、向左、向右。

向前：CPU从诞生开始沿着频率之路走了很久。直到有一天，频率之路变得崎岖泥泞。CPU见势不妙,拐到了多核大街。目前他正沿着多核大街继续前行。时下，双核CPU已然成为主流。平台成熟度应很高，双核CPU及其配套的主板价格已经降到了普通消费者也能承受的地步。两大巨头AMD和Intel正在酝酿着推出更高规格的4核桌面处理，预计明年就可以推出。沿着双核大街走下去，也许后年就成了8核，再往后16核、32核……。但是双核大街并不平坦，制造技术问题困扰着生产商。更重要的是消费者到底需要多少核？向左：干掉内存。今年九月底在IDF论坛上面，英特尔已经向大家展示了一款集成了内存的80核处理器：TERAFLOP。说明CPU集成内存的TSV(Through Silicon Vias)技术已经完成。TERAFLOP处理器每个核心都独立集成了256MB的内存，预计这款产品将在2010年上市。而AMD处理器中集成内存控制器的设计为处理器与内存开始整合吹响了冲锋号，自此CPU有可能把内存吃掉，在电脑中更加扎实自己的霸主地位。向右：被显卡整合。自从AMD和ATI双A合璧以来，AMD与NVIDIA的合作依然进行，但是后者的却处在一个很尴尬的地位。于是，屡屡有NVIDIA的新闻传出，有说NVIDIA要投入Intel的怀抱；也有说NVIDIA 即将一蹶不振；同样我们可以猜想NVIDIA是否会将CPU整合到其GPU①中，因为NVIDIA有这个实力。在CPU与GPU结合中，有了ATI的AMD要走的更前一步，已经放出其在2008年推出整合了显卡功能的处理器，这种芯片采用45nm工艺制造。甚至已经有人将CPU和GPU的联合体命名为IPU(Intergrated Processing Unit整合处理单元)。

前、左、右三个方向都有很大的可能，也许CPU阵营会一分为三，分别朝着三个方向发展。我们只能拭目以待。

注释:

①GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器) 能够从硬件上支持T&L(Transform and Lighting，多边形转换与光源处理)的显示芯片.

参考文献:

[1]COMPUTER FAN，新世界，2005年第20期.

[2]祁金华，龙芯，等待成熟，网络世界2006年10月9日第024版 ,第1-2页.