事实上在面临散热等问题瓶颈后,Intel已逐渐加大缓存容量以增加性能。不但P4处理器L2缓存由Northwood核心的512KB提升到Prescott核心的1MB后,又推出搭配2MB版本的6系列P4,平价处理器Celeron在导入Prescott核心后,L2缓存也从原本128KB加大到256KB。Intel新近推出处理器的顶级产品P4至尊版(P4EE,P4 Extreme Editon)3.46GHz主频、1066MHz 外频,更在其中加入了2MB L3 Cache。这种以前只是在XEON处理器上拥有的技术现在也已经走入平民化玩家层次,对于一般的服务器应用应有不少帮助。过去无论是Intel还是AMD都只是把Cache缓存的重点放在了L2 Cache上,容量一再进行提升。为了凸显P4 EE的与众不同,Intel赋予它多达2MB的三级缓存,加上512KB的二级缓存,P4 EE的缓存多达2.5MB,但L3 Cache到底有什么作用? 从处理器的工作原理来看,容量较小的L2缓存在纯数学运算中是肯定要快于容量较大的L3缓存的,而L3 Cache又远大于实体记忆体的资料交换速度。我们要注重Intel在P4 EE上的L3 Cache不仅仅是容量上单纯的提升,重要的是它的运行速度是和CPU外频一样的,最大程度的保证了CPU工作时和记忆体之间的资料交换速度,保证了单周期内和二级缓存之间的延时一致的,在资料的不断调用过程中幷不会因为延时的问题造成不必要的等待和性能损耗。
四、外频提升功耗不会显著增加
CPU性能的发挥,不单要看CPU主频及Cache大小,外频的影响也很要害,因为关系到CPU与RAM、显卡等设备交换资料的速度。例如: Intel最近推出P4 3.46GHz 主频(内频)、1066MHz外频的CPU,CPU实际执行频率(内频)3.46GHz =FSB 266.7MHz ×13倍频系数,外频1066MHz = FSB 266.7MHz ×4倍速度运作。提供8.5GB/s的频宽,可充分发挥Dual DDR2 533高频宽的优势,支持新一代的PCI-Express×16图像埠(其8GB/s频宽已经超出800MHz外频的极限)。
虽然外频是如此重要,但要增加外频却比内频困难。Pentium处理器刚推出时,内外频都为66MHz,而现在P4内频 3.6GHz外频只有800MHz,可见CPU内频提升了54倍,外频只提升了12倍。外频提升困难主要是因为牵涉太多的设备,不像内频提升只考虑CPU内部的设计为主,且随着高外频出现的EMI(电磁干扰)问题,比较难以解决。Intel与AMD推出Differential Bus Clocking,取代Single End Clocking,令工作频宽更易提升。此外,AMD更引入DDR技术,其后Intel更有QDR技术,令外频在FSB 100MHz的时脉下,产生400MHz的资料传输效果。
传统外频除了难以提升频率外,在读写效率方面亦然。现在的外频在读写资料时是单向的,而新一代的周边系统如PCI-Express显示卡已经提供同时上传、下载功能,所以AMD采用扩充性高的HyperTransport技术优化外频,令CPU对外频宽大大提升,在执行效率方面也比传统外频先进,可同时进行读取和写入工作,期间不用进行切换。Intel采用PCI-Express,亦可实现先进的双向传输功能,达到16GB/s以上的频宽,满足CPU对外频的要求。
外频的增加会否增加功耗呢?从800MHz到1066MHz外频,Intel的P4 EE CPU功耗增加十分稍微。P4 EE 3.46GHz的功耗为110.7W,比P4 EE 3.4GHz的109.6W稍微增加1.1W。
五、向65纳米制程迈进
目前Intel要确保其双核心计划能顺利实施有一个至关重要的前提——采用更先进的生产技术。多核心尽管带来了更为强大的性能,但是也同样加大了功耗。目前部分主流CPU已经使用90纳米工艺制程,但正如上文所述,功耗过高的问题未能解决,所以正加紧开发新的工艺制程,功耗过高的问题会渐渐改善。CPU的性能完全依靠于其内核晶片的电路结构,更高的性能意味着电路更加复杂精密。但假如工艺制程不改进,电晶体数量增加到8倍后,体积和功耗也增加到8倍(发热量也增到8倍),而可供散热的表面积仅增加到4倍。所以在不改变工艺制程的情况下单纯增加电晶体的数量是不可取的。Intel 65纳米工艺在单元尺寸不变的情况下,集成电晶体数目却超过了5亿个,其中1平方毫米大小的晶片上电晶体数目已经达到1000万个!决定CPU价格的主要因素是晶片的尺寸,技术的进步带来了性能的提升,但成本却可能更低。
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