在X86領(lǐng)域，英特爾和AMD在今后兩年內(nèi)還是會基于傳統(tǒng)的多核心方案繼續(xù)發(fā)展，其中，英特爾在下半年帶來的Merom架構(gòu)以高效率見長，但它非常缺乏擴展的空間;而AMD公司在未來兩年內(nèi)更多是對現(xiàn)有的AMD64架構(gòu)進行改良。

在過去數(shù)十年歷史中，微處理器業(yè)界一直為提高芯片的運算性能而努力，得益于IC設計和半導體制造技術(shù)的交互拉動，微處理器的運算性能始終保持高速度提升狀態(tài)，芯片的集成度、工作頻率、執(zhí)行效率也在這個過程中不斷提升，計算機工業(yè)由此改變。在大家熟知的X86領(lǐng)域，處理器的技術(shù)進步更是對世界產(chǎn)生重大的影響，作為PC機的核心，X86處理器事實上擔任起信息技術(shù)引擎的作用。

伴隨著X86處理器的性能提升，PC機可以完成越來越多的任務:從最初的Basic到功能完善的DOS系統(tǒng)，再到圖形化的Windows 95，從平面二維到3D環(huán)境渲染，從一個無聲的純視覺界面進入到視覺、音頻結(jié)合的多媒體應用，計算機實現(xiàn)彼此相互聯(lián)網(wǎng)，龐大的Internet日漸完善，電子商務應用從概念到全球流行;

與硬件技術(shù)高速發(fā)展相對應，PC應用也朝向前所未有的深度和廣度拓展:視頻媒體轉(zhuǎn)向HDTV高清晰格式，3D渲染朝向電影畫質(zhì)進發(fā)，操作系統(tǒng)的人機界面也從2D的GUI進入到三維時代，高速互聯(lián)網(wǎng)接入和無線技術(shù)方興未艾，應用軟件越來越智能化，所有這些應用都要求有高性能的處理器作為基礎(chǔ)。而除了應用驅(qū)動外，激烈的市場競爭也成為微處理器業(yè)界競相研發(fā)新技術(shù)、提高產(chǎn)品性能的主要推動力。

在2006年，我們將看到具有卓越能源效率的英特爾Merom架構(gòu)出臺，AMD則以雙通道DDR2-800支持與之抗衡，同時雙核心產(chǎn)品成為桌面和移動芯片的新標準，X86處理器進入到性能躍升階段。

毋庸置疑，X86處理器已然成為計算機工業(yè)的主導力量，在高端服務器和嵌入領(lǐng)域廣泛使用的RISC處理器反而少被提起。事實上，RISC處理器一直都以遠超X86產(chǎn)品的卓越性能和銳意進取的技術(shù)創(chuàng)新著稱，幾乎所有先進的設計技術(shù)都是首先出現(xiàn)在RISC領(lǐng)域，之后才被X86產(chǎn)品所借鑒。而換一個角度來看，RISC處理器領(lǐng)域的每一次技術(shù)創(chuàng)新又反過來對X86產(chǎn)品產(chǎn)生重大影響，因此，了解當前RISC領(lǐng)域的尖端技術(shù)便意味著能夠明晰X86處理器的未來走向。

今天，微處理器全面轉(zhuǎn)向多核心體系，無論RISC芯片還是X86芯片皆是如此，不過我們在本文中所要介紹的并不是人們熟知的雙核心 Pentium D或者Athlon64 X2，而是當前多核微處理器領(lǐng)域的最新技術(shù)成果以及面向未來的新穎概念，它們包括RISC領(lǐng)域的黑馬、P.A.Semi公司的PWRficient雙核處理器，SUN公司推出的 UltraSPARC T1八核心處理器，英特爾公司Many Core計劃的實質(zhì)以及AMD正在考慮的HyperTransport協(xié)處理器架構(gòu)。

在這同時，我們也將向大家介紹各微處理器廠商對未來技術(shù)發(fā)展的不同理解，以及軟件業(yè)如何應對為多核平臺編程的巨大挑戰(zhàn)。

高度整合的架構(gòu)

P.A.Semi公司的PWRficient處理器在去年微處理器論壇(MPF2005)上正式揭曉。對于P.A.Semi這個名字，相信所有人都感到陌生，這家專門從事RISC處理器設計的技術(shù)型企業(yè)成立于2003年，創(chuàng)始者都是微處理器業(yè)界的頂尖人物。其CEO曾負責Alpha服務器芯片和 StrongARM手持機芯片的開發(fā);負責技術(shù)的副總裁科勒也曾從事Alpha芯片的開發(fā)，后來進入AMD公司幫助定義了Opteron芯片的架構(gòu);另一負責架構(gòu)的副總裁皮特同樣曾為Alpha架構(gòu)服務，在DEC公司發(fā)生的數(shù)次并購中先后進入康柏、惠普和英特爾。

在MPF2005論壇上，P.A.Semi公司對外公布其設計的雙核心PWRficient處理器，高度整合的設計令外界耳目一新，并兼具低功耗和高性能兩大特性。該公司同時表示，PWRficient彈性的架構(gòu)可被方便擴展到八核心或用于超級計算機系統(tǒng)，在高端服務器領(lǐng)域頗具競爭力。

在設計PWRficient之時，P.A.Semi面臨的第一個問題就是指令系統(tǒng)的選擇，X86無疑更加流行、市場更廣闊，但該領(lǐng)域被英特爾、 AMD把持，機會有限，加上X86指令系統(tǒng)復雜低效，與PWRficient的高端定位相悖。P.A.Semi最終選擇了IBM的Power架構(gòu)，這樣 PWRficient處理器便成為IBM Power大家族中的一個新成員。

但除此之外，PWRficient與IBM的Power芯片并沒有太多的共同點，它擁有一套極富彈性的架構(gòu)、高度整合以及低功耗特性。 PWRficient主要定位在刀片服務器和低運營成本的服務器集群，P.A.Semi公司將英特爾的Sossaman Xeon處理器(Yonah架構(gòu))作為主要的競爭對手。

我們先來看看PWRficient的系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1，我們可以看到，PWRficient與通常的處理器邏輯非常不同，除了CPU內(nèi)核和二級緩存外，它還包括一個名為ENVIO的智能型I/O子系統(tǒng)。換句話說，PWRficient上包含CPU和ENVIO I/O子系統(tǒng)等兩大邏輯，兩者通過一個名為CONEXIUM Interchage的高速交換總線聯(lián)結(jié)為一個有機系統(tǒng)。CPU部分為兩個代號為PA6T的64位Power CPU內(nèi)核，運行頻率為2GHz。

與其他雙核芯片不同的是，PWRficient的每一個 PA6T內(nèi)核都擁有自己的DDR2內(nèi)存控制器，但兩者是以相互獨立的模式而非組成共享的雙通道。此種設計的好處在于每個CPU內(nèi)核都能擁有屬于自己的內(nèi)存資源，最大限度降低內(nèi)存搶占的幾率。每個CPU內(nèi)核都可支持64位或32位模式運作，具有諸如超標量、亂序執(zhí)行、三發(fā)射等技術(shù)特性。另外，PA6T內(nèi)核也都直接整合了硬件級的虛擬技術(shù)支持，可以在多套系統(tǒng)同時運行時仍保持出色的性能。

PA6T內(nèi)核整合了64KB指令緩存和64KB數(shù)據(jù)緩存，而兩個PA6T核心再共同分享2MB容量的二級緩存。PWRficient并沒有采用類似Xeon的大緩存方案，原因就在于它的每個核心都有自己的內(nèi)存，出現(xiàn)內(nèi)存搶占的幾率遠低于共享總線的落后設計。

兩個PA6T核心、2MB二級緩存和兩個DDR2內(nèi)存控制器都是通過CONEXIUM Interchage交換總線聯(lián)結(jié)為一體，如果未來有需要，也可以在這條交換總線上聯(lián)結(jié)四個內(nèi)核甚至八個內(nèi)核。但CONEXIUM的功能不僅于此，PWRficient處理器中的ENVOI I/O子系統(tǒng)也是通過這套總線與CPU邏輯直接通訊。與我們通常所見的固定模式不同，ENVOI相當靈活且富有彈性，它直接整合了八個PCI Express控制器(每個控制器提供4GBps帶寬)、兩個10GbE網(wǎng)絡控制器(萬兆以太網(wǎng))和四個GbE(千兆以太網(wǎng))控制器，這三部分I/O邏輯共享24對串行傳輸線路。

設備制造商可根據(jù)自身情況對這24對串行線路進行靈活配置，例如在NAS網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)中，可以讓連接磁盤系統(tǒng)的PCI Express傳輸獲得更多線路資源，如果需要多端口的網(wǎng)絡訪問，那么便可以將線路資源朝向10GbE和GbE系統(tǒng)傾斜。這種高度彈性的架構(gòu)讓制造商擁有寬松的設計空間，可以根據(jù)企業(yè)的不同需要定制出最科學的服務器系統(tǒng)。而這種高度整合設計還有一個益處在于:無論是PCI Express系統(tǒng)還是網(wǎng)絡系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸時的總線延遲都極短，進而獲得卓越的數(shù)據(jù)傳輸效能。