英特爾多內(nèi)核處理器架構(gòu)及其實現(xiàn)方式
在 1989 年 10 月發(fā)行的《IEEE 綜覽》中,刊出了一篇題為“2000 年微處理器前瞻(Microprocessors Circa 2000)”的文章。該文預(yù)言多內(nèi)核處理器在世紀之交的幾年中投放市場。該論文由四位英特爾公司的技術(shù)人員聯(lián)合發(fā)表,其作者包括數(shù)字企業(yè)事業(yè)部副總裁兼總經(jīng)理帕特·基辛格先生。他運用摩爾定律對未來進行了大膽預(yù)測。15 年后,他們的預(yù)測已經(jīng)成為不爭的事實。多內(nèi)核處理器性能的開發(fā)已經(jīng)成為英特爾的重要業(yè)務(wù)和產(chǎn)品活動之一。長期以來,英特爾始終堅持不懈地致力于提高計算平臺的整體性能,為用戶提供價值更高、功能更強的個人電腦。大約在1997年前,英特爾加快了平臺水平的提升步伐,開始推出基礎(chǔ)技術(shù)和特性,期望為廣大用戶帶來更大的利益。這些基礎(chǔ)特性可以創(chuàng)造更大的價值,具有更強的功能。它們被逐漸納入到英特爾制定的均衡平臺遠景計劃當中,超越了原來的千兆赫茲(GHz)目標。英特爾重新調(diào)整了公司戰(zhàn)略,把資源從單純提升頻率的項目中轉(zhuǎn)移出來,開始多核架構(gòu)領(lǐng)域的開發(fā)。在 2000 年經(jīng)濟低迷時期,英特爾仍堅持提升制造能力,為此進行了大量的投資。由此,英特爾具備了卓越的處理器(包括多內(nèi)核處理器)制造能力,可在保持高產(chǎn)量的同時,有效控制成本及價格。多內(nèi)核處理器性能是英特爾以平臺為中心方案的核心。多內(nèi)核處理器可以提升性能、降低功耗,能夠有效地同步處理多個任務(wù)。多內(nèi)核處理器具備的這些特性,為用戶帶來了超凡的家庭和商務(wù)使用體驗。
要在整個行業(yè)中實現(xiàn)多核處理性能,就必須滿足制程技術(shù)和多內(nèi)核處理器制造能力(硅核尺寸必須滿足批量生產(chǎn)的要求)兩方面的要求。英特爾具有雄厚的實力,可以滿足這兩個方面的要求:英特爾具有優(yōu)秀的制程和能力,可以在其各個產(chǎn)品領(lǐng)域中,實現(xiàn)雙內(nèi)核處理器的批量制造。英特爾預(yù)計,2006 年 85% 以上的服務(wù)器處理器,和 70% 以上的移動和臺式英特爾奔騰處理器家族均采用雙核技術(shù)。英特爾在 2001 年至 2003 年間,共投資 280 億美元作為研發(fā)費用。這一戰(zhàn)略決策幫助英特爾實現(xiàn)了上述全球目標。英特爾公司的產(chǎn)品已經(jīng)從單核過渡到雙核或多核,晶圓尺寸已經(jīng)縮小到 300 毫米,擁有 90 納米和 65 納米的制程和大量的制造工廠,這些成就證明了這一投資的價值。由于擁有極高的制造能力,英特爾能夠生產(chǎn)出各種處理器產(chǎn)品,滿足不同客戶的廣泛需求。
英特爾公司具有四家 300 毫米晶圓制造工廠。然而,擁有關(guān)鍵的芯片制造能力和技術(shù),并不足以成功實現(xiàn)硬件增強線程和多核處理功能。另外還需要優(yōu)秀的軟件,為用戶帶來更出色的用戶體驗。英特爾已經(jīng)深刻的認識到這一點。英特爾與多家操作系統(tǒng)和應(yīng)用廠商攜手合作,共同優(yōu)化和增強軟件的線程性能。此類改良工作首先開始于服務(wù)器和工作站領(lǐng)域。此后,自 20 世紀 90 年代末開始,逐漸擴展至臺式機系統(tǒng)。2002 年,超線程(HT)技術(shù)正式被引入到臺式機當中。自 2004 年 9 月以來,超線程(HT)技術(shù)已成功應(yīng)用在 5000 萬臺配備英特爾奔騰4 處理器的產(chǎn)品中,這些產(chǎn)品包括臺式機、服務(wù)器和移動電腦,這為軟件開發(fā)商設(shè)計更加高效的并行處理信息的應(yīng)用提供了新的動力。截止至2008年底,已經(jīng)約有 150 個客戶端應(yīng)用支持超線程(HT)技術(shù)。此前,已有數(shù)百種應(yīng)用支持線程技術(shù)。這些數(shù)字表明:眾多開發(fā)商和設(shè)計工具已經(jīng)做好應(yīng)用英特爾多核功能的準備。
英特爾還認識到,操作系統(tǒng)(Windows XP、Windows Server、各個 Linux*廠商的產(chǎn)品等)均已支持線程功能,能夠充分利用超線程(HT)技術(shù)和多核技術(shù)的優(yōu)勢。此外,英特爾還極力倡導(dǎo)軟件廠商按照插座授權(quán)產(chǎn)品,而不要根據(jù)執(zhí)行內(nèi)核數(shù)量進行授權(quán)。微軟公司宣布按照插槽數(shù)量出售操作系統(tǒng)(而不是核心數(shù)量),英特爾公司對這一做法表示贊同,同時希望其行業(yè)中的其它廠商可以積極響應(yīng)微軟的這一決定。英特爾公司的多個事業(yè)部已經(jīng)聯(lián)合起來,共同推動多核計劃的實施。其中最重要的是英特爾軟件和解決方案事業(yè)部(SSG)。該事業(yè)部是一個全球性的大型機構(gòu),與第三方軟件開發(fā)商和解決方案提供商展開了積極合作,幫助它們設(shè)計出能夠完全發(fā)揮英特爾架構(gòu)優(yōu)勢的產(chǎn)品,從而為最終用戶創(chuàng)造巨大的價值。
早在推出超線程(HT)技術(shù)之前,英特爾軟件和解決方案事業(yè)部就已經(jīng)啟動了線程支持計劃。該計劃旨在為軟件開發(fā)商提供基于超線程(HT)技術(shù)的開發(fā)平臺;之后,再向它們提供基于多核技術(shù)的開發(fā)平臺。英特爾軟件和解決方案事業(yè)部還提供一整套強大的線程工具、編譯器和其它性能調(diào)試工具套件與白皮書,以幫助軟件開發(fā)商在其代碼中提升線程級并行處理能力。英特爾公司還對英特爾 解決方案中心進行了大量的投資。該解決方案中心是全球性的專業(yè)技術(shù)中心。應(yīng)用廠商可以在該中心內(nèi)現(xiàn)場辦公,以進一步優(yōu)化針對最新英特爾技術(shù)(包括硬件增強線程)設(shè)計的產(chǎn)品。推動多內(nèi)核業(yè)務(wù)計劃的其它英特爾事業(yè)部包括:解決方案市場開發(fā)事業(yè)部(SMDG),該部門致力于推廣基于英特爾架構(gòu)的企業(yè)解決方案;英特爾戰(zhàn)略投資事業(yè)部,英特爾戰(zhàn)略投資計劃負責(zé)對其它有關(guān)公司進行投資。其投資對象必須符合以下條件:該公司的產(chǎn)品和服務(wù)能夠填補英特爾公司自身產(chǎn)品線、生產(chǎn)能力和產(chǎn)量方面的不足。