cpu发展新技术及发展趋势

cpu发展新技术及发展趋势

【摘要】：未来的cpu预计会朝着多核、多通道、集成内存、集成显卡、节能、减小面积、提高集成度、散热性更好、更满足消费者的需求等方向发展。

CPU是计算机系统的心脏,计算机特别是微机的快速发展过程,实质上是CPU从低级别向高级、从简单向复杂发展的过程。其设计、制造和处理技术的不断更新换代以及处理能力的不断增强。CPU 发展到今天已使微机在整体性能、处理速度、3D图形图像处理、多媒体信息处理及通信等诸多方面达到甚至超过了小型机。

新的通信、游戏及"寓教于乐"等应用程序要求具有视频、3D图形、动画、音频及虚

拟现实等多媒体功能,这些又对CPU提出了新的要求。Intel公司针对这些要求,继386处理器结构之后提出了CPU的进一步最大升级,这就是将MMX(MutliMedia eXtention多媒体扩展)技术融入Pentium CPU中。采用MMX技术的处理器在解决了多媒体及通信处理等问题的同时,还能对其他的任务或应用程序应付自如。

MMX的主要技术特点有以下几点:

(1) 单指令、多数据(Single Instruction Mutli-Data,SIMD)技术是MMX的基础,它

使得多条信息可由一条单一指令来处理,它与IA(Instruction Architecture)超标量体系

结构相结合,极大地增强了PC机平台的性能。MMX技术执行指令时是将8字节数据作为一个包装的64位值进入CPU的,全部过程由一条指令立即处理。

(2) MMX指令不具有特许性,其通用性很强,不仅能满足建立在当前及未来算法上的P

C机应用程序的大部分需求,而且可用于编码译码器、算法及驱动程序等。

(3) IA MMX指令系统增加了4种新的数据类型,即紧缩字节(8bit×8bit)、紧缩字(4

bit×16bit)、紧缩双字(2bit×32bit)和四字(1bit×64bit)。其目的是紧缩定点整数,

将多个整数字组成一个单一的64位数据,从而使系统在同一时刻能够处理更多的数据。

(4) 增加了8个64位MMX寄存器,即浮点寄存器的别名映象。

(5) 新增加了57条指令。用这些指令完成音频、视频、图形图像数据处理,使多媒体

、通信处理能力得到大幅度提高。其数学及逻辑指令可支持不同的紧缩整数数据类型,对

于每一种得到支持的数据类型,这些指令都有一个不同的操作码。新的MMX技术指令采用

57个操作码完成,它涉及的功能领域有:基本的算术操作;比较操作;进行新数据类型间的

转换(紧缩数据及从小数据类型向大数据类型解压);逻辑操作;用于MMX寄存器之间的数据转移(MOV)指令,或内存的64位、32位存取。

可以说09年的整个技术工艺的发展完全是在竞争下展开的。让我们回首一下本年度的技术发展，看一看09年都有哪些处理器技术最具影响力。

睿频技术

从08年11月酷睿i7 900系列处理器的上市开始，睿频技术就已经开始了他的推广，不过由于限定在了高端范围内，并没有使这项技术全面推广。从酷睿i7 900系列的市场占有率来看，Intel似乎对此也并不在意，毕竟酷睿i7 900系列产品的定位较高，因此试探性的测试了解的人数较少是可以理解的。

在今年的9月，Intel正式全球发布了面向主流市场的LGA1156接口酷睿i7/i5系列处理器，虽然在接口方面进行了从新设计，但是新发布的LGA1156接口酷睿i7/i5处理器提供了较为完整的酷睿i7 900系列处理器技术（超线程技术除外），其中就包括了睿频技术。从此，该项技术也正是开始了普及之路。

介绍一下什么是睿频技术，和睿频技术所带来的好处。

●动态超频，核心数量按需分配睿频技术简介

目前上市的所有Nehalem架构处理器都提供了睿频技术（英文为Turbo Boost Mode），该项技术的运用可以帮助处理器在空闲时期将整体功耗降低，从而达到节能的目的，但是节能并不是睿频技术的最大亮点，其最大的亮点就在于可以视平台运行状态而定，选择性的提高一个或多个核心的运行频率，从而做到提高工作效率且降低功耗的目的。

睿频技术可以提高一个或多个核心的频率

我们以大型3D游戏为例，某些游戏可能对主频更为敏感，多核心并不能带来明显的效能提升，对处理器进行超频反而效果更好，如果这个时候开启Turbo模式，并且将TDP设定在用户所采用的散热器允许范围内，那么CPU在这个时侯可以对某颗或某两颗核心进行动态超频来提升性能。

睿频技术让处理器超频智能化，自动化

实现Turbo技术需要在核心内部设计一个功率控制器，大约需要消耗100万个晶体管。但这个代价是值得的，因为在某些游戏中开启Turbo模式可以直接带来10%左右的性能提升，相当于将显卡提升一个档次。值得一提的是，Extreme版本的Core i7处理器最高可以将TDP在BIOS中设定到190W来执行Turbo模式，在个别应用中进一步提升CPU时钟频率，带来效能上的提升。目前，主流的酷睿i7 750处理器在开启该技术后，可在单线程任务是将一颗核心的主频提高至3.2GHz。想必这样高的主频运行单线程任务可以说易如反掌。

超线程技术

超线程，早在2002年Intel便已经推出了这一技术，并且广泛的在奔腾4处理器中大规模应用。采用了超线程技术的奔腾4处理器可以比原产品效能提升10%-15%左右，可见Intel对超线程技术的运用是信心满满的。

但是事实却出乎Intel的意料。首先是来自操作系统端的问题，当时微软已经发布了Windows 2000系统，然而该系统并没有加入对超线程技术的支持，虽然后来出现的Windows XP系统加入了对该技术的支持，但也最终因为应用软件端对超线程技术的优化较少而作罢。另一个问题是来自于Intel自身的奔腾4处理器。基于NetBurst架构的奔腾4处理器由于过分的追求高主频加长了流水线设计，这导致了处理器的主频虽然达到了