每月新技术之星

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  在刚刚过去的一个月,我们欣喜地看到业界出现了一些新技术和新动向,其中不乏亮点。在处理器领域,AMD Fusion处理器延迟推出,Fusion混合处理器必须等到2009年底才会进入量产阶段,实际上市时间则要延迟到2010年以后,比最初的计划延迟将近两年时间,这给那些热切等待混合架构的用户泼了一盆冷水;在制造工艺领域,AMD在2008年将量产45纳米芯片,在IBM的帮助下,AMD已经攻克了45纳米工艺一系列技术难题;在3D显示领域,AMD-ATI R600终于揭开了神秘面纱。除了上述介绍的技术亮点外,其他领域也有值得推荐的新技术,让我们继续往下看。在接下来的内容里,我们将分门别类,介绍部分领域的新动态,关注每一个技术之星的诞生。
  
  AMD Fusion处理器延迟
  
  AMD所提出的Fusion混合处理器在概念上非常酷,CPU与GPU紧密结合在一起,共享缓存和内存资源,实现整体效能最佳化的目的。外界普遍认为,凭借先进的Fusion架构,AMD能够在OEM市场和移动市场获取更多的份额,并且将对英特尔造成更大的压力。而按照预计,Fusion处理器会在2008年正式推向市场─但遗憾的是,AMD的首席技术官Phil Hester近日透露,Fusion混合处理器必须等到2009年底才会进入量产阶段,实际上市时间则要延迟到2010年以后,比最初的计划延迟将近两年时间,这给那些热切等待混合架构的用户泼了一盆冷水。
  除了推出时间大幅度推后外,Fusion处理器的定位也发生了明显的变化。最初AMD表示Fusion将全面进入桌面PC、笔记本、服务器/工作站以及消费电子领域,但现在AMD将Fusion定位调整为“主要针对笔记本电脑”,至少初期阶段是如此。的确,Fusion融合了CPU和GPU,空间占用更低,非常适合于移动领域,但由于集中散热的限制,Fusion架构很难直接集成高端GPU核心,独立的图形模块依然不可取代,Fusion的优势领域更多体现在低端桌面和移动领域。不过,Phil Hester仍然指出未来GPU与CPU融合是大势所趋,因为现在的GPU与20年前的浮点处理单元(FPU)所处的位置类似,而FPU在Pentium之后成为CPU必备的功能,未来GPU也将逐渐与CPU融合。换句话说,未来的处理器将直接提供图形处理能力,这将改变PC的应用型态。
  AMD没有详细解释为何Fusion会大幅度延后,但原因不难推测。Fusion中的CPU部分将采用K9或者K10微架构,GPU部分则由原ATI图形部分负责─GPU开发显然不会有什么困扰,关键的问题很可能在于K9/K10微架构开发进度不顺。而且AMD将在今年中期才会推出K8L架构,它的市场生命延续到2009年也合乎逻辑。当然,Fusion的推出意味着AMD难以及时拿出杀手锏级的产品,而英特尔的性能优势有望继续保持。
  
  AMD量产45纳米芯片
  
  在45纳米工艺的开发上,英特尔再度领先于AMD,目前英特尔所产出的45纳米Penryn处理器样品已经能够正常运行Windows,在今年中期实现量产没有任何问题。而AMD在新工艺开发上再度落后,还算幸运的是,在IBM的帮助下,AMD已经攻克了45纳米工艺一系列技术难题,并计划在2008年中期进入量产阶段。近日,IBM和AMD在全球电子元件会议(International Electron Device Meeting,IEDM)上发表了相关的论文,阐述双方在45纳米工艺开发上的关键性成果,内容包括沉浸光刻技术、超低介电值的金属层间介电层、应变硅技术等等。
  “沉浸式光刻”是IBM/AMD 45纳米工艺的关键技术。现行的90/65纳米工艺都是采用传统光刻技术,但传统光刻若要实现45纳米,就必须采用成本较高的双重曝光技术(也是英特尔的方案)。而沉浸光刻技术可以在重复光刻步骤时,用透明液体来填满投影镜头与晶圆间空隙,有效提升了聚焦精确度,达到45纳米工艺的苛刻要求。其次,采用超低值材料来制造介电层,可以大幅度降低金属层间的电容效应与导线延迟,可有效降低漏电流的发生并提升晶体管性能。同现行技术相比,超低介电值技术的导线延迟可以减少15%之多,性能提升效果非常明显,同时芯片的功耗也将有明显的降低。第三,新一代应变硅技术也将导入到45纳米工艺中,该技术同样可以大幅提升晶体管效能,如P通道晶体管驱动电流提升幅度多达80%,N通道晶体管驱动电流也有24%的增幅,技术水平超越对手。
  上述技术的出台,标志着IBM/AMD从此进入到45纳米的快车道。在未来的一年间,AMD将实现45纳米工艺的投产,确保不被对手落下太多,而IBM也将采用45纳米工艺来生产它的新一代Power架构处理器。至少在2011年为止,这种合作模式都将持续下去,涵盖的工艺范围包括32纳米和22纳米。得益于IBM的帮助,AMD能够在工艺上跟紧对手,没有被半导体开发需要的巨额资金拖垮,而IBM也籍由AMD的合作分担了开发资源,加快新旧技术的转换。
  
  Cell突破6GHz
  
  


  由于功耗和发热量的限制,频率大战已经在X86领域彻底终结,英特尔和AMD都选择多核心的发展道路,通过提升多任务处理能力来获得高性能。但在单线程任务中,增加工作频率却更为有效,在英特尔和AMD转向新方向的同时,IBM却重新将重点放在提升频率上。Power 6和Cell是IBM最重要的两大处理器产品线,Power 6针对高端服务器和超级计算机领域,Cell则主攻游戏机、数字电子以及浮点协处理器领域。其中Power 6的晶体管集成度高达7亿个,将采用65纳米技术制造,核心面积达到341平方毫米。IBM此前曾宣布Power 6将于2007年正式量产并供应服务器市场,核心频率将在4-5GHz之间。但从IEEE国际固态电路会议(ISSCC,将于2月份召开,地点美国旧金山市)筹备计划中传来消息,Power 6处理器的实际工作频率将超过5GHz,并且功耗不超过100瓦。相比之下,AMD最新的双核Opteron功耗为95瓦,英特尔Xeon的功耗水平也差不多在这一区间。
  而Cell处理器在频率提升道路上走得更远,PS3所采用的第一代Cell处理器工作频率为4GHz。目前IBM与索尼、东芝正在联合研发第二代Cell,它的工作频率将达到6GHz,这个数字远远高于当前的X86处理器,而它的运行性能将比第一代Cell高出50%以上。在功耗方面,第二代Cell同样控制在100瓦左右,这显然得益于Cell优良的架构和RISC处理器先天具有的高能源效率。
  与IBM截然不同,英特尔在惨痛教训之后断然放弃了高频道路,将重点放在提升并行性能方面。在去年9月份的IDF技术峰会上,英特尔对外透露了80核处理器计划。80核处理器采用类似Cell的主CPU+协处理器架构,这些核心通过光路彼此连接(借助英特尔的混合硅激光技术),实现高效率的协作。英特尔表示,80核处理器拥有10亿枚晶体管,核心面积为275平方毫米,它的运行频率为4GHz、功耗为98瓦,但具备每秒处理1.28万亿次的浮点运算能力(1.28Teraflop),届时IBM将在高端市场迎来真正强有力的对手。
  
  HSA混合存储联盟成立
  
  混合存储被广泛认为是硬盘工业的未来发展方向,在本月份,希捷、日立、富士通、东芝和三星等六家拥有笔记本硬盘业务的厂商宣布联合成立一个新组织:Hybrid Storage Alliance(HSA,混合存储联盟),旨在共同应对闪存加速技术的引入,并建立起一套开放的技术标准,以便为混合存储产品的市场化扫除障碍。
  HSA联盟高调宣称,混合硬盘拥有传统硬盘不可比拟的优点,具体包括以下几个方面:第一、大幅加速系统/程序的启动,混合硬盘中的NAND闪存存储系统和程序启动所需的相关数据,当用户启动系统或者某个程序时,需加载的数据可以从闪存中直接获取,这样就大幅度改善程序的启动速度,当然操作系统休眠和恢复的动作也更快;第二、功耗更低、电池续航力更佳,在绝大多数时间里,都是由闪存区域在实施数据存取职能,只有在闪存写满之后才需要启动硬盘将数据转移─由于闪存的功耗远低于硬盘,使用混合硬盘可有效节省电力消耗、提升电池续航能力,根据不同的配置,电池续航力一般都可有20分钟至半小时的延长;第三、更高的可靠性,由于硬盘只需要间歇性启动,硬盘的机械损耗也大幅度降低,出现故障的概率也比传统硬盘低得多,在多数时候,硬盘盘片都可以处于不旋转的休眠状态下,此时硬盘的抗冲击性要比常规状态下强得多,这也意味着硬盘可靠性的改善。
  为了保持良好的兼容性,混合型硬盘同样采用ATA和SATA/SATA-II接口,如果用户使用Vista系统,那么安装混合硬盘与传统硬盘没有什么两样,因为Vista可原生支持闪存加速技术。但Windows XP或Linux系统暂时都还无法支持混合硬盘,Windows XP方面,微软可能会在SP3补丁包中实现相应功能,Linux则有赖于内核版本的更新。
  
  AMD-ATI R600曝光
  
  凭借GeForce 8800系列,nVIDIA再度领先于对手,抢占3D图形的至高点,领先对手多达3个月,而AMD-ATI的R600一直无声无息。在1月初,R600的技术规格终于被曝光:R600拥有64个4路SIMD统一渲染单元,每个时钟周期可以执行128个着色操作(执行能力与G80相同);R600拥有32个TMU和16个ROP单元;R600的内存控制器采用512位设计,最高支持1GB显存─1月发布的R600将搭配900MHz(数据频率为1.8GHz,下同)的GDDR3,拥有高达115GBps的显存带宽,3月份推出的增强版本则搭配1.1GHz的GDDR4显存,带宽值突破140GBps的历史记录;R600原生支持DirectX 10以及DX10.1草案规范,并可在硬件上直接支持任意双数显卡的并行运作,其他规格还包括硬件支持DVI-HDCP和硬件支持Quad-DVI输出,等等。根据透露出的评测结果,R600的性能十分可观,在不同的测试中分别比GeForce 8800GTX快出8%-42%,几乎是全面领先,如果nVIDIA不拿出G80的增强版本将会失去冠军的宝座。不过AMD-ATI为此付出的代价也非常可观,R600的TDP功耗达到惊人的230瓦,这将对散热系统带来巨大的压力。
  nVIDIA方面尚未有GeForce 8800GTX后续增强版的消息,但它率先带来了面对中低端市场的GeForce 8600和GeForce 8300。其中,GeForce 8600系列基于G84核心,其中GT版拥有48个统一渲染单元,核心/显存频率分别为350MHz和600MHz;Ultra增强版则拥有64个统一渲染单元,核心频率达到500MHz、显存频率则为700MHz。GeForce
  8600和GeForce 8300将在本季度开始量产上市,届时nVIDIA全线产品都将进入到GeForce 8时代。
  
  正式公布PCI Express 2.0
  
  PCI Express 2.0的基本架构完全继承于1.0版标准,不同之处在于2.0版的信号传输率提升到5Gbps,整整比1.0标准快了1倍。换句话说,符合2.0标准的PCI Express X16图形插槽将可提供16GBps的双向带宽,而普通的PCI Express X1扩展槽也能够实现1GBps的高性能。除此之外,PCI Express 2.0在功能方面也有明显的提升,它可支持动态连接的弹性机制,允许软件自动对连接速度进行调整,这对于主动功耗的笔记本电脑有着积极的意义;其次,PCI Express 2.0大幅度增强了供电能力,现有的1.1/1.0标准只能为扩展卡提供70瓦的电力,而高端显卡普遍超过这一限制,迫使显卡不得不使用外接电源接口。而2.0标准可支持300瓦的电力供应,即便AMD-ATI R600这样的耗电怪物,不使用外接电源也能够正常运作。另外,PCI Express 2.0可支持I/O Vitualization技术,该技术旨在加强整机的虚拟运算能力,即可为多部虚拟机器共享网卡、声卡在内的I/O设备,让虚拟系统可以实现真正意义上的并行操作。
  PCI Express X1可向下兼容1.1和1.0版规范,现有的PCI Express扩展设备可以直接在2.0系统上使用。英特尔将
  在第二季度推出首款支持PCI Express 2.0的芯片组“Bearlake”,而其他芯片组厂商以及AMD都将随后跟进。
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