微处理器:面向便携终端的性能竞争

2011-12-28 12:32:48来源: 技术在线 关键字:微处理器  便携终端
  

图1:英伟达2011年2月公开的四核处理器“Kal-El”(Tegra 3)终端的演示(点击放大)
  作为终端的心脏部分,掌管软件运行的微处理器2011年继续显著发展。尤其是用于智能手机等便携终端的微处理器,多核化及工作频率的提高得到迅速推进,为延长电池驱动时间还开始了新的尝试。用于个人电脑等的微处理器推进了CPU和GPU的整合等,面向“异构计算(Heterogeneous Computing)”的趋势变得明朗起来。

四核产品和2GHz频率产品相继亮相

  微处理器围绕智能手机和平板终端等展开的激烈性能竞争在年初的2011年1~2月就开始了。美国飞思卡尔半导体发布了最多集成4个Cortex-A9内核的“i.MX 6”系列,美国德州仪器发布了工作频率最大为2GHz的“OMAP 5”。

  在西班牙巴塞罗那举行的移动产品展会“Mobile World Congress”(2011年2月14~17日)上,多家公司相继发布了用于高性能便携终端的微处理器。瑞士ST-Ericsson公司发布了以最大2.5GHz工作频率运行两个Cortex-A15内核的“Nova A9600”,美国高通(Qualcomm)公司发布了以最大2.5GHz频率运行4个Krait内核(ARMv7兼容的自主CPU内核)的“APQ8064”,此外,美国英伟达(NVIDIA)公司演示了配备4个Cortex-A9内核的“Kal-El”(开发代码。即“Tegra 3”)的工作情况。

  四核产品和实现2GHz级工作频率的产品在2011年下半年仍然持续发布。2011年10月瑞萨电子发布了车载信息终端用处理器“R-Car H1”,CPU配备了四核版“Cortex-A9”和“SH-4A”共计5个内核,2011年11月韩国三星电子发布了以最大2GHz的频率运行2个Cortex-A15内核的便携终端处理器“Exynos 5250”。索尼计算机娱乐2011年12月上市的便携式游戏机“PlayStation Vita”配备的微处理器也使用了4个Cortex-A9内核。

兼顾峰值性能的提高和整体节能

  预计各半导体厂商2011年发布的产品将在2012年得到全面采用。2011年亮相的高端智能手机和平板终端用处理器的CPU内核数为2个(即双核),工作频率最大为1G~1.5GHz。2012年配备四核及2GHz级微处理器的产品将大量面世。

  随着峰值性能的提高,在提高峰值性能的同时最大限度降低整体耗电量的技术开发也已经展开。例如,英伟达在Tegra 3中采用了名为“vSMP(variable symmetric multiprocessing)”的自主技术,除了通常工作时使用的四个主内核外,还集成了一个低电力工作时使用的内核。英国ARM公司开发出了可切换使用高端Cortex-A15内核群和低电力Cortex-A7内核群的“big.LITTLE”技术。另外,拥有与ARM指令集兼容的自主CPU的高通表示,该公司“Snapdragon”系列的优势之一是可单独改变多个CPU内核的工作频率。

个人电脑方面推进CPU和GPU的整合

  用于个人电脑等的微处理器方面,美国英特尔和美国Advanced Micro Devices(AMD)公司2011年1月发布了新一代产品。英特尔发布了第二代“Core”处理器(开发代码为Sandy Bridge),AMD发布了称为“APU(accelerated processing unit)”的首批产品“E系列”等。二者都是在一枚芯片上集成CPU、GPU和内存控制器等的电路。GPU部包含视频解码电路等。

  受耗电量和封装面积限制较大的嵌入产品,一般多采用集成了CPU和其他外围电路的SoC(system on a chip)型处理器。随着半导体制造技术的微细化,个人电脑微处理器也推进了SoC化。英特尔预定2012年上市沿袭Sandy Bridge的微架构、采用22nm工艺技术制造的“Ivy Bridge”(开发代码),AMD也扩充了APU的产品种类。

  这样做的原因在于,产品对于GUI画面的顺畅显示、3D游戏、影像的编辑和播放、图像识别等各种图像处理用途的要求越来越高。处理器厂商打算利用GPU执行CPU不擅长的处理,由此来提高处理器整体的处理性能。利用GPU执行通用处理的“GPGPU”适用的API也在逐步完善。在软件的一系列处理中,适当利用不同架构处理器的“异构计算”将广泛用于个人电脑和嵌入产品。

ARM计划涉足个人电脑和服务器领域

  ARM公司为涉足个人电脑和服务器用微处理器业务展开了全面行动,这也是2011年的一大动向之一。美国微软2011年1月宣布“Windows 8”将支持ARM架构,2011年9月在配备ARM内核处理器的平板终端上演示了Windows 8的工作情况。ARM预测,“2015年供货的移动个人电脑中,约有40%将是基于ARM的产品”。

  另外,ARM公司2011年10月发布了计划用于数据中心等服务器领域的64bit处理用指令集架构“ARMv8”。这是继2010年发布的服务器用Cortex-A15内核之后的又一举动。

  此外,在个人电脑和服务器用微处理器领域具有优势的英特尔将继续向智能手机等便携终端市场发起挑战。

  英特尔公司2011年2月开始样品供货采用32nm工艺制造的智能手机及平板终端用处理器“Medfield”,2011年9月公开了配备Medfield的智能手机和平板终端的参考硬件。另外该公司还宣布,为面向英特尔的“Atom”处理器优化美国谷歌的软件平台“Android”,将与谷歌展开合作(参阅本站报道17)。

  英特尔与ARM(及使用ARM内核的处理器厂商)相互争夺市场的状况在2012年将更加激烈

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编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2011/1228/article_9289.html
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