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威盛Nano凌珑处理器 诠释中国芯和谐之美平衡之道

ZDNet 服务器频道 更新时间：2008-06-02 作者：CNET科技资讯网 来源：

本文关键词：威盛 处理器 Isaiah Nano 凌珑 动态电源管理 和谐之美 能耗 ALU 乱序执行技术

ZDNetChina服务器站 2008-06-02 报道

　　对于终端厂商，以及作为上游企业的芯片厂商来说，能耗和性能这两个指标向来都是一对矛盾共生体。面对这样的矛盾，受多年来“摩尔定律”的主导影响，其他芯片厂商基本以牺牲能耗控制为代价成全性能的提升，这不仅牺牲了用户对终端产品的综合体验感受，也一定程度上浪费了宝贵的能源。

　　然而，在IT产业兴盛伊始，就有一家显得有些“特别”的企业开始思考和探索：如何在满足消费者需求的同时，又能恰如其分的在这两者需求之间寻找一个平衡点，最大程度的节约能源。如今这家企业在自己的长期坚持下走出了属于自己的“绿色计算”之路，已成为了引领IT产业未来发展趋势的领导厂商。它，就是拥有“中国芯”的威盛电子。

　　2008年5月29日，一个值得中国IT产业、乃至全球IT产业铭记的日子里，全球唯一一家掌握x86架构CPU核心技术的中国人企业威盛电子，在北京举行了基于Isaiah架构的处理器——“Nano凌珑”的全球首发，向全世界展示了威盛电子最新芯片科技的和谐之美，以及“中国芯”的平衡之道。

　　性能与能耗间的和谐之音

　　处理好性能和能耗的关系，是每一个芯片厂商都会面临的世界性难题。在如何解决这一问题上，不同的芯片厂商通常会在两条截然不同的发展思路之间做选择题。

　　偏执追求计算速度提升会导致能耗和发热的急剧增高。现在最高的处理器能耗达到150W，间接带来电源转换、配电系统、UPS、制冷系统和变压器等一系列周边设备426W的能耗，一年下来电耗就可达1622元。

　　如果是一千颗同样的处理器组成的计算中心全天候运行，那么一年的电费将达到近600万元！而为了降低能耗，往往又会机械地牺牲性能。但无论如何选择，偏于一端的思路只会将IT产业引入死胡同，并不能从根本上解决问题。

　　“我心目中的‘中国芯’应该在能耗控制和性能提升之间实现最佳平衡，而不是以牺牲环境和资源为代价获得发展的空间。” 威盛电子总经理陈文琦的“中国芯”理想充满东方哲学的和谐智慧。

　　这位威盛电子的掌舵人如“Isaiah”的典故原形——先知、预言家以赛亚一样，在10多年前为芯片产业预言了一个绿色、和谐的未来。

　　为什么我们的产品只能署名“中国制造”而不是“中国研发”？在芯片行业，我们能不能做出我们华人自己的产品？ 陈文琦用事实给予了这个问题肯定的答案：威盛电子以高效、节能、绿色、环保、安全的技术特点为方向，在能耗和性能之间寻求最佳平衡点——这样的产品一定能够立足于未来市场，走进用户心中。

　　这个革命性的架构从威盛的C3、C7多年研发之路上一路走来，威盛向这个平衡点越来越靠近，在经历了多年的艰辛研发之后，基于Isaiah架构的威盛 Nano 凌珑处理器完全展示在世人面前，它所展现出的平衡之美令整个IT业界为之兴奋。

　　根据权威测试，Isaiah架构处理器同频在ALU和FPU性能方面还明显的比同类型的Intel的Atom处理器更胜一筹，但功耗却始终保持的极低的水平。业内评论家惊叹之余，纷纷评论：威盛 Nano 凌珑处理器标志着在低能耗高性能处理器方面，威盛已经处于全球领先的技术地位。

　　平衡核心改写计算规则

　　在Isaiah的设计过程中，威盛延续自己一贯的研发思路，将平衡产品的能耗和便携性放在首位，在满足主流用户和主流应用的运行需求下，在性能和能耗之间实现了完美平衡。这种与竞争敌手截然不同的核心研发思路，决定了威盛Nano凌珑处理器从整体架构到技术路线选择等诸多方面的不同。

　　对于其他厂商来说，要低能耗，便放弃性能，调低主频。而威盛在Isaiah架构处理器却能在高达2GHz的主频下依然保持低能耗（空闲状态下功耗仅为0.1瓦），这在其他厂商看来近乎是不可能实现的任务。按照芯片设计的最新标准，提高性能1%，便意味着能耗提高1%。而威盛nano凌珑处理器在整体性能提升2-4倍却依然保持了相同的能耗水平。这种性能和功耗间的完美平衡背后的秘密就在于威盛全新的Isaiah架构设计。

　　超标量乱序架构

　　如果把处理器比做工厂的一台流水线自动化作业的机器，那么从一条流水线的处理速度到两条流水线，效率可以显著提升。Isaiah的架构就采用了类似的原理，这就是超标量技术。超标量技术允许把并行的指令同时进行处理，减少了数据的等待时间，这极大的提升了处理器的效率。

　　在Isaiah处理器设计中采用乱序执行架构，允许将多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理。采用乱序执行技术使CPU内部电路满负荷运转并相应提高了CPU的运行程序的速度。

　　智能缓存设计

　　高速缓存对于处理器的性能影响很大， L1缓存容量越大，处理器性能也相对会提高，所以目前缓存大小也已经成为CPU厂商用来划分CPU等级的标准之一。不过高速缓存结构较复杂，成本较高，并且大小受处理器内核面积、制造工艺的限制，一度成为芯片设计的瓶颈。而威盛研发工程师攻克了这一难题，实现了2个64KB L1高速缓存，同时将L2扩充至1MB，在整体性能、缓存大小、生产成本、用户最终价值和成本之间找到了最佳的平衡点。

　　最新指令集支持

　　处理器支持指令集的先进与否，同样对于CPU的性能发挥也至关重要。从超标量乱序技术、到微融合、宏融合、分支预测技术，在Isaiah的整体架构设计中，威盛工程师充分利用最新的研究成果，在Isaiah的设计中提供了对最新的指令集的支持，这包括：完全的不受限的64位指令集、SSE指令的支持。在不提高能耗的情况下，充分挖掘处理器的潜能，优化后的架构可以在每时钟内执行4个浮点的加乘运算。这就像二冲程提升到四冲程发动机一样，原来在一个周期内曲轴只能转两圈，现在可以转4圈，在相同的油耗下可显著提升了汽车的速度。

　　升级的电源和温度管理

　　为了减少能源和热量消耗，威盛Isaiah架构利用新一代低功耗电路技术，再加上强劲的动态电源管理，包括支持新型“C6”电源平台，在此平台中，电源关闭至缓存。广泛适用的获中国标准化研究院中标认证中心(CSC)颁发的节能技术推荐证书的PowerSaver?技术可以更进一步减少功耗、加强温度管理，包括独特的TwinTurbo? Dual- PLL实现方式，在一个时钟循环中平滑自动的切切换活动状态，能确保永远在线的服务和减少等待时间，以及核心温度管理的新机制，有效的实现了威盛特有的低功耗和“冷静”处理。

　　作为20年来针对x86处理器架构不懈耕耘的卓越成果，威盛Isaiah架构处理器采用64位处理器的全新架构，融合了最新的处理器研发成果，在提升运算性能的同时，进一步降低了系统能耗需求；并且采用成熟65nm工艺制造，有效降低了体积和成本，实现了性能与能耗的完美平衡。