酷睿處理器特點及未來計算機技術(shù)的展望

王偉 譚媛媛

（秦皇島廣播電視大學(xué)，河北 秦皇島 066000）

在人類電腦的發(fā)展史上，中央處理器（CPU）的地位無疑是無可替代的。從簡單的4004處理器，到現(xiàn)在的4核心Core處理器，短短的35年，這35年帶給人類歷史巨大的進步和文明。

作為 Intel的新旗艦，Core微架構(gòu)擁有雙核心、64bit指令集、4發(fā)射的超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)和亂序執(zhí)行機制等技術(shù)，使用65nm制造工藝生產(chǎn)，支持36bit的物理尋址和48bit的虛擬內(nèi)存尋址，支持 Intel所有的擴展指令集。Core微架構(gòu)的每個內(nèi)核擁有 32KB的一級指令緩存、32KB的雙端口一級數(shù)據(jù)緩存，然后2個內(nèi)核共同擁有 4MB的共享式二級緩存。Core微架構(gòu)在今年內(nèi)發(fā)布的最高頻率將是 Conroe XE的3.33GHz。

Core微架構(gòu)中的每個核心在每個周期可以做的工作：在最好的情況下，每周期可以取指160bit以上，解碼5條X86指令，發(fā)射7條微指令，重排序和重命名4條微指令，發(fā)送6條微指令至執(zhí)行單元，完成并退出4條微指令。從任何一個方面來看，這個架構(gòu)都是比NetBurst微架構(gòu)或者 Yonah微架構(gòu)更寬的架構(gòu)，擁有更寬的流水線、更高的并行度。

Intel聲稱 Core微架構(gòu)擁有14級“有效”流水線。所謂的有效流水線，就是指發(fā)生分支預(yù)測錯誤時，所需要重新執(zhí)行的流水線級數(shù)。以采用 NetBurst微架構(gòu)的處理器來說，Willamette、Northwood 與 Prescott核心的有效流水線級數(shù)分別是20、20和31，而原始的P6微架構(gòu)的處理器則是10級。

Core微構(gòu)架擁有2個浮點執(zhí)行單元，位于端口0的浮點執(zhí)行單元負責(zé)加減等簡單的浮點運算，而端口1的浮點執(zhí)行單元則負責(zé)乘除等浮點運算。這樣，在Core微架構(gòu)中，浮點加減指令與浮點乘除指令被劃分成兩部分，使其具備了在一周期中完成兩條浮點指令的能力。

Core微架構(gòu)終于擁有了完整的128bit的向量處理單元。配合多達3組的執(zhí)行單元以及l(fā)oad、store存儲單元，Core微架構(gòu)可在一個時鐘周期內(nèi)，同時執(zhí)行一個128bit乘法操作、一個128bit加法操作、一個128bit load操作與一個128bit store操作，另外還有可能再加上一條經(jīng)過宏指令融合的cmp/jmp指令--相當(dāng)于單周期6條指令！真是令人嘆為觀止的指令級并行處理能力。做出如此大幅改進的 SSE處理能力，使得 Core微架構(gòu)更加有利于多媒體方面的應(yīng)用。

另外我們發(fā)現(xiàn)，Core微架構(gòu)還引入了一下幾項新技術(shù)。

Core微架構(gòu)加入了對EM64T指令集的支持，彌補了 Yonah微架構(gòu)的最大缺憾。隨著 Windows Vista的到來以及 Intel、AMD全面更換到64bit處理器，64bit計算的普及只是時間問題。

CCore微架構(gòu)擁有增強的電源管理功能，并且2個核心可以分別進行管理。各功能單元以及內(nèi)部總線在電路設(shè)計方面也考慮了節(jié)電的問題。Core微架構(gòu)中的大部分功能單元在不使用的時候都可以進入睡眠狀態(tài)以降低耗電，另外，Core微架構(gòu)內(nèi)部的多條總線為了提高總的傳輸帶寬，加大了寬度，但是平時只開放一般的寬度，這種芯片可以部分關(guān)閉的能力早已是Core微架構(gòu)整個設(shè)計思想的一部分。

根據(jù)計劃Intel將推出VIIV家用娛樂平臺，這將是Intel首次為數(shù)字家庭開發(fā)平臺計劃。具體來說Viiv是一種可供用戶在家用電腦上使用遙控器操作影像和音樂等各種內(nèi)容的平臺。VIIV系統(tǒng)既可以以普通臺式機為基礎(chǔ)，也可以應(yīng)用于其他消費電子產(chǎn)品。其優(yōu)勢在于：具備遙控功能，可以輕松操作，并具備即時開/關(guān)功能;采用雙內(nèi)核處理器及先進的顯卡和聲等卡尖端技術(shù)，可以給大家?guī)沓驳挠耙趔w驗;通過互聯(lián)網(wǎng)輕松訪問電影、音樂、圖片和游戲，支持內(nèi)容點播服務(wù);能夠錄制、暫停和回放實況電視節(jié)目;內(nèi)含專用軟件，可更輕松地設(shè)置家庭網(wǎng)絡(luò)并連接其它無線設(shè)備;具有多種外形和型號，以滿足不同風(fēng)格家庭的品位，包括從像 DVD播放器這樣的小型消費電子產(chǎn)品設(shè)計到相對傳統(tǒng)的臺式機設(shè)計;提供有卓越的電腦性能，包括高達7.1聲道環(huán)繞立體聲和高清晰度回放，為您帶來家庭影院般的娛樂體驗。

這些就是新的技術(shù)將要給我們帶來的生活上的變化。數(shù)字化不僅會影響數(shù)字，將會影響我們所有人的生活。

從世界計算機技術(shù)的發(fā)展來看，未來的計算機技術(shù)將向超高速、超小型、平行處理、智能化的方向發(fā)展。盡管受到物理極限的約束，采用硅芯片的計算機的核心部件CPU的性能還會持續(xù)增長。作為Moore定律驅(qū)動下成功企業(yè)的典范Inter預(yù)計2001年推出1億個晶體管的微處理器，并預(yù)計在2010年推出集成10億個晶體管的微處理器，其性能為10萬MIPS（1000億條指令／秒）。而每秒100萬億次的超級計算機將出現(xiàn)在本世紀(jì)初出現(xiàn)。超高速計算機將采用平行處理技術(shù)，使計算機系統(tǒng)同時執(zhí)行多條指令或同時對多個數(shù)據(jù)進行處理，這是改進計算機結(jié)構(gòu)、提高計算機運行速度的關(guān)鍵技術(shù)。

同時計算機將具備更多的智能成分，它將具有多種感知能力、一定的思考與判斷能力及一定的自然語言能力。除了提供自然的輸入手段（如語音輸入、手寫輸入）外，讓人能產(chǎn)生身臨其境感覺的各種交互設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是這一領(lǐng)域發(fā)展的集中體現(xiàn)。

傳統(tǒng)的磁存儲、光盤存儲容量繼續(xù)攀升，新的海量存儲技術(shù)趨于成熟，新型的存儲器每立方厘米存儲容量可達10TB。信息的永久存儲也將成為現(xiàn)實，千年存儲器正在研制中，這樣的存儲器可以抗干擾、抗高溫、防震、防水、防腐蝕。如是，今日的大量文獻可以原汁原味保存、并流芳百世。

新型計算機系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。硅芯片技術(shù)的高速發(fā)展同時也意味著硅技術(shù)越來越近其物理極限，為此，世界各國的研究人員正在加緊研究開發(fā)新型計算機，計算機從體系結(jié)構(gòu)的變革到器件與技術(shù)革命都要產(chǎn)生一次量的乃至質(zhì)的飛躍。新型的量子計算機、光子計算機、生物計算機、納米計算機等將會在21世紀(jì)走進我們的生活，遍布各個領(lǐng)域。

在未來10年內(nèi)，建立透明的全光網(wǎng)絡(luò)勢在必行，互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率將提高100倍。在Internet上進行醫(yī)療診斷、遠程教學(xué)、電子商務(wù)、視頻會議、視頻圖書館等將得以普及。同時，無線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建將成為眾多公司競爭的主戰(zhàn)場，未來我們可以通過無線接入隨時隨地連接到Internet上，進行交流、獲取信息、觀看電視節(jié)目。

隨著因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用、無線移動通信技術(shù)的成熟以及計算機處理能力的不斷提高，新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。移動計算正是為提高工作效率和隨時能夠交換和處理信息所提出，業(yè)已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。 面向全球網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的各類新型微機和信息終端產(chǎn)品將成為主要產(chǎn)品。便攜計算機、數(shù)字基因計算機、移動手機和終端產(chǎn)品，以及各種手持式個人信息終端產(chǎn)品，將把移動計算與數(shù)字通信融合為一體，。

[1]OCER.net.Conroe優(yōu)勢分析 Core vs K8架構(gòu)解析[J].PCPOP-電腦時尚，2006，05,09.

[2]OCER.net.Intel Core微架構(gòu)全面解析[J].硅谷動力，2006-04-28.

[3]陸曉亮、胡蘇太.量子計算機的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].高性能計算發(fā)展與應(yīng)用，2006，1:7-11.

[4]計算機世界報，2004（28）7-8.