当人们似乎才刚刚从处理器进入GHz时代所带来的兴奋中走出,1.2GHz、1.4GHz、1.7 GHz、1.8 GHz便纷至沓来,而前些日,Intel又最新"出炉"了2GHz的奔腾4处理器……自从Intel推出奔腾4处理器以来,曾经书写过处理器主频首先跨过GHz门槛这一光辉篇章的AMD在频率大战中落在了后面--也许至少在AMD看来,现今并不存在所谓的频率之"战",因为AMD与Intel在处理器设计的取向上已有了很大的不同,AMD似乎也不再刻意在频率上争一时之长短。
回顾处理器的发展历史,在Intel推出586处理器之前,从286、386到486,还没有引入现今的超标量计算、超级流水线、分支预测、乱序执行、多媒体扩展指令等概念,处理器主频的高低基本上也就代表了性能的强弱。但当Intel推出586处理器后,情况开始发生转变:AMD的486-133运行在133MHz下,实际性能却只相当于Intel的奔腾75,所以也称5X86-75;NX586-100的架构脱胎于Intel的奔腾处理器并有所改进,所以尽管实际只运行在83MHz的频率下,但性能已相当于Intel的奔腾100--衡量不同品牌处理器的性能时,频率不再是一个严格的标准。
处理器发展到今天,当我们对比处理器市场的两大当红明星--Intel Pentium 4处理器(Willamette内核)和AMD Athlon处理器(Thunderbird内核和Palomino内核)时发现,二者在设计思路上存在着巨大的差异,而这一差异已远远大于它们的前辈,在频率上也更不具有可比性。
按Intel的说法,Intel Pentium 4处理器所采用的NetBurst架构重点面向互联网应用、电子商务及多媒体数据流处理等,我们可以将其核心内容概括为:①2组双倍动力ALU可以以2倍的CPU主频进行计算,以利于提高整数运算能力;②具有2个FPU(其中一个要同时处理浮点加与浮点乘运算),新添144条指令的SSE2可用于64位双精度浮点计算,使浮点运算能力得到进一步增强;③长达20级的超级流水线使处理器可以稳定地运行在更高的频率;④在8KB的L1数据缓存之外,另设置12KB执行追踪缓存(Execution Trace Cache),用以存储微操作(μOP)序列,降低缓存延迟,此外还具有256KB 的8路关联256位L2缓存(复用式设计);⑤基于Intel 850芯片组,借助Quad-Pumped技术可在100MHz物理外频上实现400MHz 的系统前端总线频率、3.2GB/s的系统总线带宽,配合双通路RDRAM(PC-800),内存总线也可实现3.2GB/s的带宽,从而构成一个高吞吐量的总线系统。
应该说,Intel Pentium 4处理器在设计上确实还是颇具创新性的--如在缓存结构和ALU的设计等方面,而创造频率新高则可以认为是该处理器设计意图的重中之重,当然理论上它也应当会有不错的性能表现。但在实际应用包括许多测试中,由于超级流水线的负面效应、浮点运算上对于SSE2的过分偏重、单位时钟周期完成命令数的限制等因素制约了性能的发挥,所以Pentium 4平台的表现并不像想像的那样好。不过也应看到,相较于其他处理器平台,该平台在一些需要高带宽的应用(如运行某些图形设计软件、3D游戏等)上仍具有优势。另一方面,Intel毕竟还处于强势地位,在获取软件厂商的支持方面多少也会占得一些先机。
AMD Athlon处理器采用了先进且已很成熟的EV6总线,虽然看起来好像没有太多引人注目的创新,但这并不妨碍它成为具有突出效能的AMD第7代处理器,其要点可总结为:①6个整数运算单元包含3对指令执行单元/指令生成单元,都具有各自独立的通道;②具有3个并行FPU(浮点加与浮点乘由2 个单元分别完成),加强了X87浮点运算能力,并采用增强型3DNow!技术(Thunderbird内核)和兼容SSE的专业型3DNow!技术(Palomino内核);③9条流水线的长度(工位数)为11,意在于单位时钟周期完成命令数和处理器频率间寻求一种平衡;④128KB的L1缓存、256KB的16路关联64位L2缓存采用非复用式设计;⑤基于AMD 760芯片组,通过DDR技术可在133MHz物理外频上实现266MHz的系统前端总线频率、2.1GB/s的系统总线带宽,配合266MHz DDR SDRAM,同时实现2.1GB/s的内存总线带宽,构成一个均衡的高效总线系统。
AMD Athlon处理器的设计重点不在于追求高频率,让用户以适宜的投入获得可以感受得到的实际应用的进步才是其设计的初衷。许多实际测试表明,在普通商务应用和密集型浮点运算等方面,AMD Athlon处理器的表现要胜过同频甚至更高频率的Intel Pentium 4处理器。此外,AMD Athlon处理器也已获得越来越多的整机与软件厂商的支持。事实上,未来随着0.13微米工艺、SOI技术等的采用,AMD处理器也会有很大的频率上升空间,但至少目前看来,AMD对于处理器的总体设计思想没有变,它不大会为应付所谓的频率大战而随意更改自己的计划。
更高、更快、更强是人们的普遍追求,频率大战毕竟是一个客观存在,但用户也应该会越来越清醒地认识到,仅以频率论英雄必将有失偏颇,因为此频率已非彼频率。