采用英特爾CPU的平板電腦和智能手機并不多見,這是因為目前英特爾面向移動處理器市場的Atom系列CPU功耗較高,但相對而言性能則僅屬于平庸。英特爾CPU主要依賴多個CPU內核和隨之而來的多線程(英特爾超線程)技術,許多線程并行執行應用程序,其優點是可以獲得比較高的數據吞吐量,但是超線程技術本身是一個非常復雜和需要耗費大量資源的技術,而移動設備的應用程序卻未必需要那么高的數據吞吐量。例如,當用戶在智能手機上播放視頻時,視頻能夠盡可能快地開始播放是關鍵,而通過超線程解碼回放比較大的視頻流是一個困難的任務。相反,一個性能較佳的單核心單線程CPU可以更好地完成這一任務。
因而,英特爾決心下大力氣改進下一代Atom處理器,新一代處理器架構代號為Silvermont,它將取代當前以強大物理核心和超線程技術為主的Saltwell架構。英特爾希望該系列的Atom處理器不僅能夠在性能上稱王,而且在能耗上也是如此。為此,英特爾改進了很多細節,盡可能地優化設計以降低能耗。與目前的Atom處理器相比,在同一性能水平下,新一代Atom處理器的平均能耗將只有當前的五分之一。
比上一代快3倍
亂序執行是Silvermont的一大創新,舊式處理器由于受到能耗等各種因素的制約,所以英特爾采用了讓處理器嚴格按照給定的命令序列(按順序)執行的設計,這導致處理器的性能往往得不到充分的發揮。執行單元有可能由于錯誤的指令和不合理的命令序列編排而浪費大量的時間來等待或重置指令,程序的執行需要花費更多的時間。與之相反,亂序執行的Silvermont優化執行順序后較Saltwell每時鐘周期指令執行的速度提升了約50%,并且新的微架構在關鍵的整數和浮點計算操作(乘法和除法)上功能特別強大。據英特爾稱,其整體性能應能3倍于其前身。
Silvermont處理器的指令流水線設計與Saltwell相比變化不大,但是亂序執行的Silvermont處理器更靈活。另一個特別值得一提的是,Silvermont處理器優化了預測下一個需加載指令的分支預測單元,這不僅提升了分支預測的性能并加入了間接預測單元,還可以在預測錯誤的時候讓處理器馬上恢復工作。
英特爾在緩存方面也有所改善:Silvermont兩個核心共享L2緩存,形成一個模塊,而且緩存的容量也高達1MB。這一設計真正的優勢在于,一個核心即使在單線程模式下也可以完全使用兩個核心所共享的緩存。相反,此前的Atom處理器不僅緩存小,同時也不能靈活地劃分。與此同時,Silvermont處理器存取高速緩存的延遲時間也有所降低,通過所謂的指令轉譯后備緩沖區緩存的指令增加了3倍多,達48個條目。這是一個非常大的優勢,因為緩存的指令已經包含了這些指令的內存地址,當程序再次訪問這些指令時加載速度會非常快。
高性能、低功耗
Silvermont最主要的設計目的是節能,因而英特爾決定新的Silvermont微架構將采用22nm工藝制造(上代為32nm),此外,英特爾首次采用全新的3D晶體管,這種晶體管需要更少的開關電流,但是工作速度更快,并具有更低的漏電電流。
Silvermont架構為從智能手機到服務器的不同應用提供了選擇,最高可以達8個核心。按照英特爾的設計,平板電腦將使用四核處理器,智能手機則至少使用雙核心。在最新的英特爾睿頻技術2.0的支持下,必要時核心可以獲得高于峰值的速度,更重要的是,可以更迅速地切換回普通的時鐘頻率。除此之外,另一個驚人的細節是,Silvermont處理器各核心可以獨立地進入睡眠模式。
大幅提高性能和降低功耗,這種改變讓所有人對新一代Atom處理器都感到非常好奇。華碩已經發布的平板電腦就采用了新一代英特爾Silvermont架構的新Atom處理器(研發代號為Bay Trail),該產品將在圣誕節前后開始發售。不過,使用新一代Atom處理器的智能手機,則需要等到2014年年初才會推出。