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当芯片巨头Intel和AMD的“核”战愈演愈烈之时，IBM以主频高达4.7GHz的Power6处理器的发布再次证明了只要你的技术足够先进，处理器的主频依旧会有提高的可能，而且保持功耗和发热量的不变。据最近媒体称，IBM再次利用Power6抨击Intel在处理器领域创新和对于用户需求把握上的乏力。那么究竟谁是创新者呢？ 众所周知，处理器发展到今天，CPU的主频不代表CPU的速度已经成为业界的共识，但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的也不容否认。只不过电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度，还与其他各分系统的运行情况有关，只有在提高主频的同时，各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后，电脑整体的运行速度才能真正得到提高。 当然除了主频外，处理器内部架构的改变也会带来性能的大幅度提升，但并非每一次架构的改进都会带来同频率CPU性能的提升。Pentium4就是最具有代表性的例子。评测显示Pentium4 1.4GHz的整体性能与频率略低的PⅢ处理器相比并无优势。Pentium4加长的流水线设计，是以使每时钟周期指令执行数下跌为代价的，但是其频率更加容易提升。根据CPU性能=IPC(每时钟周期执行的指令数)×频率(MHz)的公式，在IPC值一定的情况下，更高频率则是成为提升性能的惟一途径。 由此可见，主频和处理器内部架构二者的综合决定了处理器器的最终性能表现。那么IBM的Power6为何能够再次将主频提高到4GHz如此之高，据称，后续还会有主频6.7GHz的Power6，而功耗却未升高呢？ 这里面除了媒体报道的在Power6里面采用许多创新性的技术外，其实从IBM与Intel发展处理器的思想和重大的历程中可以看到，出现今天的局面绝非是偶然。 首先在于IBM Power其传统的RISC架构相比于Intel的CISC架构得天独厚的优势。 众所周知，RISC（全称Reduced Instruction Set Computer，精简指令系统计算机）是一套优化过的指令架构，它是根据著名的80/20法则所订立。早在上个世纪60年代，计算机科学家们发现，计算机中80%的任务只是动用了大约20%的指令，而剩下20%的任务才有机会使用到其他80%的指令。如果对指令系统作相应的优化，就可以从根本上快速提高处理器的执行效率。IBM公司在1975年成功开发出第一款RISC处理器，从此RISC架构开始走进超级计算机中。由于指令高度简约，RISC处理器的晶体管规模普遍都很小而性能强大，深受超级计算机厂商所青睐。很快，许多厂商都拿出自己的RISC指令系统，除了IBM的Power和PowerPC 外，还有DEC的Alpha、Sun的Sparc、HP的PA-RISC、MIPS技术公司的MIPS、ARM公司的ARM等等。它的应用范围也远比 X86来得广泛，只不过这些领域同普通用户较为脱离，故而少为人知。 相比之下，CISC（Complex Instruction Set Computer 复杂指令系统计算机）是一套十分原始的而且未加任何优化处理的指令构架体系。这也是X86处理器阵营一直坚持走的道路，如Intel、AMD、Transmeta等。由于在这个指令体系中，所有指令在运算和执行的过种中均处于同等的优先级别（优先级别？用过网络蚂蚁的用户对此的感受应该是很形象的），这使各个指令都是达到相同的效能。这样使硬件的成本减小，而且有利于各种软件的兼容。为实现计算机的普及提供了十分良好的条件。但是由于各指令均处于同一级别，所以这使处理器在运行时，硬件效率并不会很高，延时现象比较严重，等于使相当一部分硬件资源被浪费。 其次，在处理器发展的过程中，CISC架构更多地是借鉴了RISC架构的技术。由于CISC和RISC在本质上根本不可能统一，所以两者之间的区别是不可能被抹平的。只是在核心设计上，现在的CISC架构产品为了提高自身的性能，从而更多地借鉴了RISC的设计思想，例如，Intel在Pentium 4推出的HT（Hype Threading 超线程）技术，这原本是由IBM在自主开发的PowerPC G5上采用的SMT技术演变而来的，此外，据称Intel最新的Santa Rosa平台的Merom处理器也在之中部分借鉴了RISC的技术。最后要说的是，即使在Intel强调处理器向多核发展的今天，双核处理器架构很早就出现在RISC处理器上，IBM在2001年10月就推出基于双核的Power 4处理器。 第三，对于市场的把握上，实际上，IBM从Power4起开创双核结构，即使在Intel大力推四核和多核处理器的今天，IBM依旧坚持自己的发展策略，始终采用双核结构。IBM认为，采用Power的服务器主要针对高端企业级服务器市场，这些企业的商务应用多与交易有关，比如数据库的应用，这些交易型处理都对单线程性能要求很高。因此在设计Power6的时候，IBM提升了处理器单线程的性能，并同时保留双核设计达到平衡。而四核甚至多核设计，在架构上无可避免地会将单线程性能降低以实现多核的协同处理能力。其实在多核应用程序尚不普及的今天，单线程的应用更能以客户价值。其实就连主张多核的Intel其实也是意识到了这个问题，在其新发布的Santa Rosa平台中，Intel宣称，当用户的程序主要为单线程时，其双核的Merom处理器其中一个核心将处于休眠状态，但相应工作的另一个核心的主频将相应地提高。可见在单线程应用时，主频依旧非常重要。 另外，Intel目前的鼓吹的Core 微架构并非完美。当 Core 微架构推出4核心甚至8核心处理器的时候，采用共享式二级缓存带来的在双核架构上的优势有可能会被多核心共享前端总线的蹩脚设计削弱。而说到多核，IBM并非没有多核芯片，；例如在游戏领域，当索尼公司的PS3（Play Station III）投奔RISC后，微软的XBOX 也采用RISC架构指令系统，正式加盟于PowerPC阵营。目前IBM的Cell处理器就应用在这些领域。而IBM在蓝色基因超级计算机上也采用了多核技术。 第四，Power架构之所以能够性能高，并不仅仅靠的是自身的优秀，IBM为超级计算研发的操作系统AIX也功不可没。IBM的Power具有其自己的AIX操作系统的支持。这是Intel无法比拟的。目前Intel的处理器只能与微软的Windows搭配，自家的硬件运行自家的操作系统上自然更能充分发挥硬件性能，况且目前的Windows操作系统对于多核的支持并不完美。 第五，就是制程上的差距。尽管Intel已经发布了其45nm的制程技术，其实IBM的45nm技术也已经开发成功，只是尚未正式发布而已，而且目前Intel也未有市场化的45nm处理器问世，只是称要到2008年其45纳米技术制程的芯片将占公司芯片发货量的50%。其余的芯片将采用65纳米技术。尽管目前IBM最新的Power6依旧采用的是65nm制程技术，但已经表现出了强劲的性能，如果再采用45nm的话，恐怕差距会更大（可能主频会更高，架构更完善）。 当Intel目前疯狂地推多核的今天，不仅让人想起了当年其力推处理器的主频就是性能的情景，但事实证明，由于其NetBurst架构的缺乏，最终是Intel放弃了主频的竞争而转攻多核。但看待多核的发展也应该是客观和站在用户需求的角度，IBM Power6的反其道而行之的做法其实很值得Intel反思。那就是无时无刻不保持技术的创新性。 |
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