超線程技術(shù)

超線程，早在2002年Intel便已經(jīng)推出了這一技術(shù)，并且廣泛的在奔騰4處理器中大規(guī)模應(yīng)用。據(jù)當(dāng)時的Intel官方資料，采用了超線程技術(shù)的奔騰4處理器可以比原產(chǎn)品效能提升10%-15%左右，可見Intel對超線程技術(shù)的運(yùn)用是信心滿滿的。

但是事實(shí)卻出乎Intel的意料。首先是來自操作系統(tǒng)端的問題，當(dāng)時微軟已經(jīng)發(fā)布了Windows 2000系統(tǒng)，然而該系統(tǒng)并沒有加入對超線程技術(shù)的支持，雖然后來出現(xiàn)的Windows XP系統(tǒng)加入了對該技術(shù)的支持，但也最終因?yàn)閼?yīng)用軟件端對超線程技術(shù)的優(yōu)化較少而作罷。另一個問題是來自于Intel自身的奔騰4處理器?；?NetBurst架構(gòu)的奔騰4處理器由于過分的追求高主頻加長了流水線設(shè)計，這導(dǎo)致了處理器的主頻雖然達(dá)到了3GHz以上，卻并沒有提供3GHz主頻相等 的性能。由于過高的流水線已經(jīng)造成數(shù)據(jù)運(yùn)算錯誤率提高，在加上超線程技術(shù)的雙核模擬容易讓CPU在運(yùn)算時命中失敗，且對帶寬的驚人需求。超線程技術(shù)不但沒 為處理器帶來更高的執(zhí)行效率，反而在某些情況下降低了奔騰4處理器的性能。所以說超線程技術(shù)雖然是一個非常先進(jìn)且使用的概念，但在那個時代并不適合。

進(jìn)入酷睿2時代后，由于內(nèi)存帶寬沒有獲得突飛猛進(jìn)，而且酷睿2處理器的短流水設(shè)計并不適合超線程技術(shù)，因此新一代的酷睿架構(gòu)處理器也就取消了超線程這一概念。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，Intel已經(jīng)進(jìn)入了45nm工藝和Nehalem架構(gòu)時代，在最新的Nehalem Core i7處理中，由于對DDR3內(nèi)存控制器的整合，同時引入了三通道內(nèi)存技術(shù)，內(nèi)存帶寬得到了質(zhì)的飛躍，QPI總線的引入也令處理器的帶寬大幅提升。這為超線 程技術(shù)的回歸提供了契機(jī)，于是乎Intel在酷睿i7系列以及未來的雙核酷睿i5處理器中加入了超線程技術(shù)。

此外，新一代操作系統(tǒng)的推出也給多線程處理器提供了施展拳腳的機(jī)會，而3D游戲以及眾多的應(yīng)用軟件也針對多線程進(jìn)行了優(yōu)化，可以說超線程技術(shù)在此時回歸時絕對的最佳時機(jī)。

可能看到這里依然會有眾多的讀者朋友會感到奇怪，這超線程技術(shù)目前只在高端酷睿i7處理器當(dāng)中有所運(yùn)用，并不是普通消費(fèi)者能夠使用到的，為何把它也 列為09年最具影響力的技術(shù)之一呢？相信了解硬件的讀者一定知道，處理器行業(yè)中的另一個領(lǐng)軍企業(yè)AMD一直以來并沒有為自身的處理器加入超線程技術(shù)。而 AMD的高管人士甚至曾經(jīng)一度認(rèn)為超線程技術(shù)是影響處理器性能發(fā)揮的元兇之一。但是在看到Intel為服務(wù)器的至強(qiáng)以及桌面高端處理器引入超線程技術(shù)得到 了超高的執(zhí)行效能后，AMD內(nèi)部高層承認(rèn)，沒有早早引入此類技術(shù)是一項(xiàng)技術(shù)選擇上的失誤。為了能夠盡快彌補(bǔ)這一技術(shù)缺陷，AMD已經(jīng)決定在不久的將來為旗 下的服務(wù)器用以及桌面級處理器引入超線程技術(shù)?？梢姵€程技術(shù)在酷睿i7及未來的酷睿i5中回歸，影響的不僅僅是用戶，更影響到了對手。在不久的幾年里， 也許從低端到高端的所有處理器就可以全部應(yīng)用到超線程技術(shù)。

09年最有影響力的5大處理器技術(shù)之超線程技術(shù)

重要指數(shù)：★★★★
影響力指數(shù)：★★★★★
普及指數(shù)：★★
實(shí)用指數(shù)：★★★★
綜合指數(shù)：★★★

VT虛擬化技術(shù)

我們接下來要介紹的這項(xiàng)技術(shù)與前邊的超線程技術(shù)一樣，也不是09年才被創(chuàng)新出來的。這項(xiàng)技術(shù)誕生于奔騰4處理器時代，兩大芯片巨頭當(dāng)時均已這項(xiàng)技術(shù) 為宣傳目標(biāo)，但都因?yàn)槭苤朴诩夹g(shù)性能以及軟件方面的問題沒有推廣開（服務(wù)器不在我們的討論范圍內(nèi)）。隨著09年2月，新一代操作系統(tǒng)Windows 7測試版的發(fā)布，這項(xiàng)技術(shù)才被重新挖掘出來，并且被消費(fèi)者廣為了解。這項(xiàng)技術(shù)就是虛擬化技術(shù)。

其實(shí)我們所提到的Windows 7系統(tǒng)下的虛擬化系統(tǒng)，也僅在高級至旗艦版本才提供了，并不是所有的版本都提供了這一技術(shù)。但其帶來的好處依然被廣大的消費(fèi)者討論，即使消費(fèi)者完全用不到這一技術(shù)，但在購買處理器的時候依然考慮到了自己所購買的產(chǎn)品能否提供虛擬化技術(shù)。

虛擬化技術(shù)到底有什么過人之處竟然讓眾多消費(fèi)者都參入其中呢？其實(shí)要說虛擬化的用途，對企業(yè)級用戶來講實(shí)質(zhì)性較強(qiáng)，對于普通用戶來講，虛擬化的用途目前還 并沒有被廣泛開發(fā)。在企業(yè)級用戶那里，通過虛擬化系統(tǒng)，企業(yè)可以集中并且共享資源，實(shí)現(xiàn)降低成本、優(yōu)化利用率的目的。以高性能服務(wù)器為例，在系統(tǒng)閑置的過 程中，服務(wù)器的性能會造成嚴(yán)重的浪費(fèi)。如果通過虛擬機(jī)將服務(wù)器分為若干個部分，進(jìn)行各自所需的工作，這樣就可以最大化的利用服務(wù)器的全部性能，從而節(jié)省企 業(yè)開支。而在一些情況下，企業(yè)甚至可以通過虛擬機(jī)出售服務(wù)器的剩余性能，從而達(dá)到利潤最大化。虛擬化所提供的另外一個好處就是安全。用戶可以通過虛擬網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這樣可以最大限度的保證網(wǎng)絡(luò)的加密能力，提高網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全度。以上兩點(diǎn)是對企業(yè)級用戶來講最為基本的用途。那么對普通消費(fèi)者而言又會有哪 些好處呢？

我們以操作系統(tǒng)為例。目前微軟所提供的Windows操作系統(tǒng)的全球使用人數(shù)最多，而黑客也針對Windows系統(tǒng)進(jìn)行的攻擊行為也是最多的。如何 能夠保證操作系統(tǒng)的安全性就顯得尤為重要。在虛擬化系統(tǒng)推出之后，用戶在不確定自己手中的數(shù)據(jù)安全性的前提下，如軟件，網(wǎng)頁等，可以通過虛擬系統(tǒng)來檢測數(shù) 據(jù)的安全性。如果發(fā)生了如病毒等問題，僅需簡單的關(guān)閉虛擬系統(tǒng)就可以保證系統(tǒng)的安全性。此外，現(xiàn)有系統(tǒng)在不支持某款軟件的情況下，用戶也可以通過虛擬機(jī)來 實(shí)現(xiàn)對該軟件的支持。

簡單的用一句話來解釋虛擬化就是，可以提供最高的安全保障，并最大限度的利用系統(tǒng)所提供的性能的技術(shù)。

09年最有影響力的5大處理器技術(shù)之虛擬化技術(shù)

重要指數(shù)：★★★
影響力指數(shù)：★★★★
普及指數(shù)：★★★★
實(shí)用指數(shù)：★★★
綜合指數(shù)：★★★

45nm工藝技術(shù)

在2007年年末，Intel正式發(fā)布了第一款采用45nm工藝制程的處理器，酷睿四核QX9650。由于運(yùn)用了當(dāng)時最先進(jìn)的工藝技術(shù)，這款四核處理器雖然身價過萬，但依然吸引了不少人的目光，因?yàn)樗某霈F(xiàn)標(biāo)志著45nm工藝時代的降臨。

45nm有何本領(lǐng)？竟然讓一顆身價過萬的CPU也成為了矚目的焦點(diǎn)。這一切就要從Intel與AMD兩家芯片巨頭的45nm工藝入手了。
●Intel — 突破式的45nm （關(guān)鍵字：High-k + Metal Gate介質(zhì)引入）

2007年，Intel正式發(fā)布了四核心Core 2 Extreme QX9650處理器，由此引領(lǐng)行業(yè)搶先來到了45nm的新世界。Intel的45nm采用了突破式的新材料，為晶體管發(fā)展四十年來之最大進(jìn)步。

在過往四十余年的時間中，業(yè)內(nèi)均普遍采用二氧化硅做為制造晶體管柵介質(zhì)的材料。而在65納米制程工藝下，Intel公司已經(jīng)將晶體管二氧化硅柵介質(zhì) 的厚度壓縮至1.2納米，基本上達(dá)到了這種傳統(tǒng)材料的極限。此時不但使得晶體管在效能增益以及制程提升等方面遭遇瓶頸，過薄的晶體管二氧化硅柵介質(zhì)亦使得 其阻隔上層?xùn)艠O電流泄漏的能力逐漸降低，漏電率大幅攀升。

為了使上述情況得到解決，Intel公司于45納米Penryn家族處理器中首度引入High-k技術(shù)。此種以hafnium鉻元素為基礎(chǔ)物質(zhì)的新型材料 不但擁有良好的絕緣性，且比傳統(tǒng)二氧化硅柵介質(zhì)更為厚實(shí)，能夠進(jìn)一步控制晶體管的漏電率。當(dāng)然，由于High-k晶體管柵介質(zhì)與現(xiàn)有晶體管柵極并不兼容， 因此Intel公司亦同時拿出新型晶體管柵極材料，使得晶體管內(nèi)部源極到漏極之間的驅(qū)動電流增加20%以上，不僅能夠有效提升晶體管效能，亦能夠使得晶體 管內(nèi)部源極到漏極之間的漏電率降低5倍左右。

High-k柵介質(zhì)與Metal Gate柵極的引入能夠使得晶體管漏電率較之傳統(tǒng)材料降低10倍以上，與65nm制程工藝相比能夠在相同耗能下提升20%的時鐘頻率亦或是在相同時鐘頻率 下?lián)碛懈偷暮哪堋?5納米晶片每秒鐘能夠進(jìn)行約三千億次的開關(guān)動作，在以銅與low-k材料搭配組成的內(nèi)部連接線的作用下，晶片開關(guān)速度能夠提升20% 且耗電量降低30%。

值得一提的是，在于用于連接硅晶片與基板的內(nèi)部連接點(diǎn)第一層內(nèi)5%左右的焊錫中，Intel公司以錫、銀、銅的合金取代現(xiàn)有鉛、錫為主的焊錫，并宣布于 45納米High-k + Metal Gate產(chǎn)品中全面采用100%無鉛工藝制造，對于擁有復(fù)雜硅晶片連接結(jié)構(gòu)的處理器技術(shù)而言，替換其連接材料絕非易事，Intel公司為此耗費(fèi)了大量的精 力，但其意義無疑是相當(dāng)深遠(yuǎn)的。

●　AMD — 沉浸式光刻技術(shù)

相對于Intel復(fù)雜的用料及工藝流程來說，AMD所采用的45nm技術(shù)則相對的簡單，AMD的45納米制程工藝是聯(lián)合IBM一同研發(fā)。這項(xiàng)技術(shù)包括了超低K電介質(zhì)互聯(lián)技術(shù)、多重增強(qiáng)晶體管應(yīng)變技術(shù)和沉浸式光刻技術(shù)。

對于AMD為什么到現(xiàn)在都沒有使用High-K，很多朋友們都存在疑問，其實(shí)這得益于AMD自Athlon時代就開始使用的SOI工藝。SOI是 Silicon On Isolator的縮寫，即絕緣體上的硅技術(shù)。和傳統(tǒng)的純硅晶圓不同，SOI工藝使用的晶圓底部是一層絕緣層。這層絕緣體切斷了上方MOS管漏電流的回 路，使得基于SOI技術(shù)的芯片能夠輕松抵抗漏電流。

超低K電介質(zhì)可以降低串聯(lián)電容、降低寫入延遲和能量消耗，從而明顯提升性能功耗比。另外不得不提的便是沉浸式光刻技術(shù)，其是AMD在45nm的 Phenom Ⅱ處理器生產(chǎn)中最新應(yīng)用的技術(shù)之一，其區(qū)別于過去干式光刻最大的特點(diǎn)就是整個光刻的過程并不是發(fā)生在空氣中，而是沉浸在一種光學(xué)折射率較大的透明液體中， 從而讓其在晶圓上更好的刻錄晶體管。

在AMD的45nm Phenom II的生產(chǎn)中，整個晶圓是浸泡在去離子水(無雜質(zhì)，無帶電離子)中的，這種情況相當(dāng)于將光刻的分辨率提高了1.44倍，正好滿足65/45=1.44的工藝改進(jìn)幅度。用這種工藝設(shè)計生產(chǎn)的SRAM芯片可獲得約15％性能提升。

真正解決AMD在 45納米技術(shù)難題的是多重增強(qiáng)晶體管應(yīng)變技術(shù) ，AMD和IBM稱，與非應(yīng)變技術(shù)相比，這一新技術(shù)能將P溝道晶體管的驅(qū)動電流提高80％，將N溝道晶體管的驅(qū)動電流提高24％。可見，制程的提升極大地 提升了處理器的潛在性能，并同時賦予了產(chǎn)品更強(qiáng)的功耗控制能力。

從以上的技術(shù)分析當(dāng)中可以看出，無論是Intel還是AMD的45nm工藝，均能夠很好的滿足降低功耗及成本的目的，同時也帶來了更明顯的性能提升?？梢?5nm工藝是一個對消費(fèi)者和芯片廠商都有利的技術(shù)。

45nm工藝雖然很好，但是其普及要比老一代的65nm工藝漫長許多。這主要原因就在于AMD在45nm工藝方面進(jìn)度遲緩，在很長一段時間里無法將 45nm工藝產(chǎn)品上市，這直接造成了AMD使用低端產(chǎn)品與Intel抗衡。很顯然，Intel在無對手的情況下，雖然全系列產(chǎn)品都已經(jīng)轉(zhuǎn)換成為了45nm 工藝，但其價格也因?yàn)锳MD在技術(shù)方面的動作遲緩不愿降低。這種情況一直到AMD的首款45nm工藝產(chǎn)品上市才得到好轉(zhuǎn)，而影響了45nm全面普及的產(chǎn)品 便是AMD的羿龍II四核940。自羿龍II四核940上市開始，Intel便大幅度的將產(chǎn)品價格下調(diào)，讓45nm產(chǎn)品線涵蓋了從400元至萬元的所有級 別。與此同時，AMD方面也在加快著65nm產(chǎn)品的淘汰速度以及45nm工藝產(chǎn)品的上市速度。到09年9月，AMD也將產(chǎn)品線延伸至了高中低三個級別。至 此，45nm工藝正式普及，計算機(jī)也全面進(jìn)入了45nm工藝時代。

09年最有影響力的5大處理器技術(shù)之45nm工藝

重要指數(shù)：★★★★★
影響力指數(shù)：★★★★★
普及指數(shù)：★★★★★
實(shí)用指數(shù)：★★★★★
綜合指數(shù)：★★★★★

"整合"技術(shù)

從09年起，CPU領(lǐng)域最大的的變化就是連個字"整合"，整合GPU，整合PCIe控制器，整合內(nèi)存控制器，直至完全整合了北橋。而整合所帶來的不僅僅是性能上的提升，同時也帶來了平臺功耗的進(jìn)一步降低，可以說整合已經(jīng)成為了未來CPU的發(fā)展趨勢。

整合之路的開始起于AMD的K8架構(gòu)時代，從K8架構(gòu)時代開始，AMD將本來屬于北橋部分的內(nèi)存控制器整合進(jìn)了處理器當(dāng)中。其好處就是CPU不在受制于FSB的限制，提高了CPU與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)帶寬，性能得到了翻倍的提升。
隨著工藝制程的提升，整合內(nèi)存控制器的CPU性能被突顯出來，Intel也在全新的Nehalem架構(gòu)中整合進(jìn)了內(nèi)存控制器，放棄了傳統(tǒng)的前端總線 概念。與老的前端總線處理器相比，酷睿i7處理器的QPI總線所提供的帶寬最高可以達(dá)到32GB/s，這要比1600MHz前端總線所提供的12.8GB /s提高了兩倍有余，可見整合內(nèi)存控制器后對CPU性能提高的影響。

在整合進(jìn)了內(nèi)存控制器大獲成功之后，Intel和AMD又將目光放在了PCIe控制器上，雙方都針對這一整合技術(shù)開展了研發(fā)。不過，在進(jìn)度方面Intel 方面走在了前邊，率先將PCIe控制器整合進(jìn)了處理器當(dāng)中，并且推出了LGA1156接口的酷睿i7/酷睿i5系列處理器。從LGA1156接口產(chǎn)品開 始，北橋功能就已經(jīng)完全被整合進(jìn)入了CPU當(dāng)中，傳統(tǒng)的三芯片概念已經(jīng)被雙芯片完全取代。這樣做的好處一方面是提高CPU與內(nèi)存，CPU與顯卡之間的數(shù)據(jù) 帶寬，同時也將平臺的整體功耗降至最低?？梢哉f整合的概念是最符合未來芯片領(lǐng)域發(fā)展趨勢的。這也是為何Intel與AMD都在爭相推出整合處理器的緣故。

在不就的未來，用戶不僅可以使用到整合了北橋功能的處理器，更可以使用到整合了GPU的處理器，當(dāng)前Intel與AMD都在著手進(jìn)行著這一整合技術(shù)，用戶最早在2010年1月就可以使用到整合GPU的處理器。

整合可以說成為了09年下半年處理器的發(fā)展趨勢，并且在將來也將繼續(xù)影響著處理器的發(fā)展。整合可以算作是09年最有影響力的處理器技術(shù)之一。

09年最有影響力的5大處理器技術(shù)之整合技術(shù)
重要指數(shù)：★★★★★
影響力指數(shù)：★★★★★
普及指數(shù)：★★★★★
實(shí)用指數(shù)：★★★★★
綜合指數(shù)：★★★★★

今天，我們詳細(xì)介紹了09年最具影響力的5項(xiàng)處理器技術(shù)，可以說這5大技術(shù)每一個都對處理器未來的發(fā)展起到了深遠(yuǎn)的影響。不過我們也可以從中發(fā)現(xiàn)， 這5大技術(shù)中除了45nm工藝和睿頻技術(shù)距離我們較近之外，其他三項(xiàng)技術(shù)都誕生有相當(dāng)長的一段時間了。從這一點(diǎn)可以看出，一項(xiàng)新技術(shù)的推廣不僅僅是簡單的 呈現(xiàn)在用戶面前，更要找到一個完全適合他成長的時間與空間。我們再此也希望2010年能夠給新技術(shù)以更多的發(fā)展空間，能夠讓廣大的消費(fèi)者在最短的時間里享 受到科技所帶來的極致體驗(yàn)。

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