酷睿處理器特點及未來計算機技術的展望

王偉 譚媛媛

（秦皇島廣播電視大學，河北 秦皇島 066000）

在人類電腦的發展史上，中央處理器（CPU）的地位無疑是無可替代的。從簡單的4004處理器，到現在的4核心Core處理器，短短的35年，這35年帶給人類歷史巨大的進步和文明。

作為 Intel的新旗艦，Core微架構擁有雙核心、64bit指令集、4發射的超標量體系結構和亂序執行機制等技術，使用65nm制造工藝生產，支持36bit的物理尋址和48bit的虛擬內存尋址，支持 Intel所有的擴展指令集。Core微架構的每個內核擁有 32KB的一級指令緩存、32KB的雙端口一級數據緩存，然后2個內核共同擁有 4MB的共享式二級緩存。Core微架構在今年內發布的最高頻率將是 Conroe XE的3.33GHz。

Core微架構中的每個核心在每個周期可以做的工作：在最好的情況下，每周期可以取指160bit以上，解碼5條X86指令，發射7條微指令，重排序和重命名4條微指令，發送6條微指令至執行單元，完成并退出4條微指令。從任何一個方面來看，這個架構都是比NetBurst微架構或者 Yonah微架構更寬的架構，擁有更寬的流水線、更高的并行度。

Intel聲稱 Core微架構擁有14級“有效”流水線。所謂的有效流水線，就是指發生分支預測錯誤時，所需要重新執行的流水線級數。以采用 NetBurst微架構的處理器來說，Willamette、Northwood 與 Prescott核心的有效流水線級數分別是20、20和31，而原始的P6微架構的處理器則是10級。

Core微構架擁有2個浮點執行單元，位于端口0的浮點執行單元負責加減等簡單的浮點運算，而端口1的浮點執行單元則負責乘除等浮點運算。這樣，在Core微架構中，浮點加減指令與浮點乘除指令被劃分成兩部分，使其具備了在一周期中完成兩條浮點指令的能力。

Core微架構終于擁有了完整的128bit的向量處理單元。配合多達3組的執行單元以及load、store存儲單元，Core微架構可在一個時鐘周期內，同時執行一個128bit乘法操作、一個128bit加法操作、一個128bit load操作與一個128bit store操作，另外還有可能再加上一條經過宏指令融合的cmp/jmp指令--相當于單周期6條指令！真是令人嘆為觀止的指令級并行處理能力。做出如此大幅改進的 SSE處理能力，使得 Core微架構更加有利于多媒體方面的應用。

另外我們發現，Core微架構還引入了一下幾項新技術。

Core微架構加入了對EM64T指令集的支持，彌補了 Yonah微架構的最大缺憾。隨著 Windows Vista的到來以及 Intel、AMD全面更換到64bit處理器，64bit計算的普及只是時間問題。

CCore微架構擁有增強的電源管理功能，并且2個核心可以分別進行管理。各功能單元以及內部總線在電路設計方面也考慮了節電的問題。Core微架構中的大部分功能單元在不使用的時候都可以進入睡眠狀態以降低耗電，另外，Core微架構內部的多條總線為了提高總的傳輸帶寬，加大了寬度，但是平時只開放一般的寬度，這種芯片可以部分關閉的能力早已是Core微架構整個設計思想的一部分。

根據計劃Intel將推出VIIV家用娛樂平臺，這將是Intel首次為數字家庭開發平臺計劃。具體來說Viiv是一種可供用戶在家用電腦上使用遙控器操作影像和音樂等各種內容的平臺。VIIV系統既可以以普通臺式機為基礎，也可以應用于其他消費電子產品。其優勢在于：具備遙控功能，可以輕松操作，并具備即時開/關功能;采用雙內核處理器及先進的顯卡和聲等卡尖端技術，可以給大家帶來超凡的影音體驗;通過互聯網輕松訪問電影、音樂、圖片和游戲，支持內容點播服務;能夠錄制、暫停和回放實況電視節目;內含專用軟件，可更輕松地設置家庭網絡并連接其它無線設備;具有多種外形和型號，以滿足不同風格家庭的品位，包括從像 DVD播放器這樣的小型消費電子產品設計到相對傳統的臺式機設計;提供有卓越的電腦性能，包括高達7.1聲道環繞立體聲和高清晰度回放，為您帶來家庭影院般的娛樂體驗。

這些就是新的技術將要給我們帶來的生活上的變化。數字化不僅會影響數字，將會影響我們所有人的生活。

從世界計算機技術的發展來看，未來的計算機技術將向超高速、超小型、平行處理、智能化的方向發展。盡管受到物理極限的約束，采用硅芯片的計算機的核心部件CPU的性能還會持續增長。作為Moore定律驅動下成功企業的典范Inter預計2001年推出1億個晶體管的微處理器，并預計在2010年推出集成10億個晶體管的微處理器，其性能為10萬MIPS（1000億條指令／秒）。而每秒100萬億次的超級計算機將出現在本世紀初出現。超高速計算機將采用平行處理技術，使計算機系統同時執行多條指令或同時對多個數據進行處理，這是改進計算機結構、提高計算機運行速度的關鍵技術。

同時計算機將具備更多的智能成分，它將具有多種感知能力、一定的思考與判斷能力及一定的自然語言能力。除了提供自然的輸入手段（如語音輸入、手寫輸入）外，讓人能產生身臨其境感覺的各種交互設備已經出現，虛擬現實技術是這一領域發展的集中體現。

傳統的磁存儲、光盤存儲容量繼續攀升，新的海量存儲技術趨于成熟，新型的存儲器每立方厘米存儲容量可達10TB。信息的永久存儲也將成為現實，千年存儲器正在研制中，這樣的存儲器可以抗干擾、抗高溫、防震、防水、防腐蝕。如是，今日的大量文獻可以原汁原味保存、并流芳百世。

新型計算機系統不斷涌現。硅芯片技術的高速發展同時也意味著硅技術越來越近其物理極限，為此，世界各國的研究人員正在加緊研究開發新型計算機，計算機從體系結構的變革到器件與技術革命都要產生一次量的乃至質的飛躍。新型的量子計算機、光子計算機、生物計算機、納米計算機等將會在21世紀走進我們的生活，遍布各個領域。

在未來10年內，建立透明的全光網絡勢在必行，互聯網的傳輸速率將提高100倍。在Internet上進行醫療診斷、遠程教學、電子商務、視頻會議、視頻圖書館等將得以普及。同時，無線網絡的構建將成為眾多公司競爭的主戰場，未來我們可以通過無線接入隨時隨地連接到Internet上，進行交流、獲取信息、觀看電視節目。

隨著因特網的迅猛發展和廣泛應用、無線移動通信技術的成熟以及計算機處理能力的不斷提高，新的業務和應用不斷涌現。移動計算正是為提高工作效率和隨時能夠交換和處理信息所提出，業已成為產業發展的重要方向。 面向全球網絡化應用的各類新型微機和信息終端產品將成為主要產品。便攜計算機、數字基因計算機、移動手機和終端產品，以及各種手持式個人信息終端產品，將把移動計算與數字通信融合為一體，。

[1]OCER.net.Conroe優勢分析 Core vs K8架構解析[J].PCPOP-電腦時尚，2006，05,09.

[2]OCER.net.Intel Core微架構全面解析[J].硅谷動力，2006-04-28.

[3]陸曉亮、胡蘇太.量子計算機的發展現狀及趨勢[J].高性能計算發展與應用，2006，1:7-11.

[4]計算機世界報，2004（28）7-8.