硬件发展趋势

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先知者可以未雨绸缪。了解微处理器、显卡、硬盘三大领域的最新动向，作为新一年采购的技术指导。

编者按：预测是建立在科学基础上的推理，离开这个基础将变得荒谬不值一提。即使如此，对于未来将要发生的事件谁也没有十分的把握，预测充满了变数，这也是其魅力之所在。本文作者给我们展示了他眼中2005年硬件发展的蓝图，观点独到但不失公允。也许您看完后会有不同看法，欢迎你来信与我们交流。

在过去的一年间，PC平台一直处于激烈的变动之中，大量新产品、新技术被推向市场。微处理器领域，Intel以Prescott核心代替原有的Northwood、让Pentium 4处理器工作在更高的频率上，AMD则以低频高效作风赢得广泛支持。图形领域，nVIDIA与ATi针锋相对好戏连台，GeForce 6系列与Radeon X系列之后快速进入市场，应对新一代3D游戏恰逢其时。芯片组领域，PCI Express取代过时的PCI总线成为新的系统中枢，HD Audio高保真音频也将淘汰落后的AC’97。此外，DDR2内存、串行ATA接口、IEEE802.11g等等新技术也都是在2004年开始付诸实用……在这些新技术、新产品的带动下，PC架构也因此发生了翻天覆地的变革，而这场变革在未来的2005年中仍将继续下去。在下面的文字中，大家将了解到微处理器、显卡、硬盘三大领域所要出现的重大技术跃进，一个全新的时代将展现在我们面前。

Intel: 微处理器遭遇寒流

在桌面领域，Intel与AMD之间的竞争继续成为主旋律，但与过去不同的是，Intel在一连串失误下面无法保持强势地位，AMD则表现出异常强劲的发展势头，Intel能否扭转局势完全取决于在2005年所拿出的产品。不幸的是，情况似乎越来越不利于Intel―在它的计划表上，Prescott核心的LGA775 Pentium 4处理器仍将作为2005年度的主打产品。目前，LGA775平台包含针对专业领域的Pentium4 XE 7XX和主流定位的Pentium 4 5XX两大系列，前者价格十分昂贵、象征意义远大于实际意义。真正占据决定性地位的是5XX系列，该系列产品采用800MHz前端总线、1MB二级缓存，工作频率在2.8GHz-3.6GHz之间。尽管指令效能较低，但较高的工作频率起到良好的弥补作用，使得Pentium 4 5XX在性能方面与AMD的主流产品不相上下。可不幸的是，过高的功耗成为其致命伤，处理器长期工作在高温环境下，系统散热和噪音控制都不如人意，加上配套的i915/925x芯片组平台成本较高，面对AMD的强势进逼，市场份额不断流失。

为应对AMD 2005年推出的90纳米新品，Intel计划在第二季度导入新的Pentium 4 6XX系列，该系列共包含630-670五个型号、工作频率3.0GHz-3.8GHz，均采用800MHz前端总线。与5XX的主要不同之处在于，6XX系列将二级缓存的容量增大到2MB，以此达到进一步提升性能的目的。同时，6XX可支持EM64T扩展技术，是一款64位X86架构的产品，与对手站在同一条起跑线上。尽管频率提升有限，但由于二级缓存增大了一倍，6XX系列的整体性能将比同频的5XX型号有5%-7%的小幅提高，其中3D能力和浮点运算能力提升最大，运行一般的Office等办公软件时表现并不明显，这显然难以让多数用户满意。再者，新增加的1MB缓存不可避免导致晶体管规模的大幅提升，芯片的功耗将在现有基础上继续提高。为缓解散热系统的压力，Intel决定效仿AMD，将原本用于移动芯片的自动降频技术导入6XX产品线中。在执行常规任务时6XX系列可运行在较低的电压和频率上，实际功耗可得到有效降低；不过在运行3D游戏、视频编辑、图像处理等高负载任务中，Pentium 4 6XX处理器的高热问题会变得相当突出，散热系统将经受严峻的考验，这注定消费者在购买前要多加考虑。

Pentium 4 6XX推出之后，现有的5XX系列仍将继续保留，只是价格适当降低，兼顾中端用户的需求。另外，Intel还将在05年第一季度3.73GHz的新版Pentium 4 XE，它的前端总线攀升到1066MHz，其余规格则与6XX系列相同，售价高达999美元，估计市场影响力极其有限。针对低端市场的Celeron同样会有新品出现，大约在2月份Intel会533MHz总线的Celeron 3XX系列，包括Socket 478和LGA775两种接口，后者另外还支持XD安全技术。

真正令人期待的是在05年第三季度推出的双核心产品，该产品的开发代号为“Smithfield”，包括X20、X30和X40三个型号，采用现有的90纳米工艺制造。三者的工作频率分别为2.8GHz、3.0GHz和3.2GHz，800MHz前端总线，配备2MB二级缓存（每个核心独享1MB）。除此之外，我们对其知之甚少，采用哪一种CPU内核更是一直秘而不宣――按照双核心产品的开发惯例，所有新一代双核心处理器都是在前一代单核心产品基础上所开发，Intel可以选择的有Dothan、Northwood和Prescott三种核心。Dothan核心成功应用于移动领域，它具有流水线长度短、指令效能表现卓越等特点，频率超过2GHz之后性能表现极其强劲，再加上功耗水准相当之低，非常适合用于双核心产品中―Intel针对移动市场的双核心Yonah便是基于Dothan开发。然而，若X20/30/40基于Dothan核心构建，芯片的工作频率显然很难突破3.0GHz，前端总线提升到800MHz也极为困难（目前只有在液氮致冷条件下才可能将Dothan稳定超频到3GHz水平）。况且，以Dothan的高效性，双核心设计只要达到2.5GHz性能就足以轻松击败对手，如此高的频率规格显然违背常理。更现实的选择是Northwood和Prescott两种核心，前者指令效能更出色一些，0.13微米工艺的频率极限在3.4GHz水平，功耗水平也控制得相对较好，无论哪方面都明显优于盲目追求高频率、高功耗的Prescott，而且规格指标与X20/30/40非常和谐，有很大可能被Intel选中。但在正式消息揭开以前，我们仍难对此作出肯定的结论。

“迅驰”移动平台在2005年也将跨入新的阶段，代号为“Sonoma”的迅驰二代已经在05年一月份正式推出，该平台包含Dothan Pentium M处理器、i915PM/GM芯片组（开发代号为“Alviso”）和新的无线网络组件，其中Dothan Pentium M推出已久，真正带来改变的是i915PM/GM芯片组：基于PCI Express总线、支持双通道DDR2-533、整合GMA900图形核心、支持HD Audio高保真音频等等，这意味着笔记本电脑也由此进入到PCI Express时代。然而，迅驰二代平台在性能方面未必会有多少实质上的提升―Dothan Pentium M的前端总线只有533MHz，双通道DDR2-533规格基本上无用武之地，且可能因内存延迟较长导致性能下滑；GMA900核心的图形性能虽有长足的提升，但主流用户仍钟情于ATi、nVIDIA的独立显卡方案；真正能够让所有用户受益的也许只有HD Audio技术。当然，凭借Intel在移动领域的垄断地位以及Sonoma平台的新颖性，仍然有机会得到市场的热烈响应。而该平台也将跨越整个2005年度，原计划在第三季度推出的双核心Yonah移动处理器则将延迟到2006年后，相信这个消息会让很多对Yonah企盼已久的用户大失所望。

AMD: 迈进90纳米SOI工艺

AMD在桌面市场的强劲势头有目共睹。尽管市场份额仍然远小于Intel，但AMD在产品方面已占据实实在在的优势：创新设计让Athlon 64同时具有高效能、低功耗两大特性，加上属于64位架构，提升潜力可观，不少用户都转向了AMD平台。而在未来一年，这种优势地位还将进一步扩大。AMD将在上半年实现全线产品到90纳米SOI工艺的过渡，并推出代号为“San Diego”、“Venice”、“Palermo”和“Toledo”四种处理器核心，意图完全压倒对手。尤值得一提的是，AMD表示将把应变硅技术应用于90纳米SOI工艺上，这项技术由AMD与IBM公司联合研发成功，可有效避免晶体管间的漏电流问题―与现有的晶体管相比，应变硅技术可以在能耗不变的前提下将晶体管的工作速度加快24%，效益十分明显―其实，最先采用应变硅技术的是Intel公司，只是Prescott架构上的问题让该技术几乎形同虚设。

我们不妨对AMD的四种新核心作一一介绍。San Diego将成为新一代Athlon FX处理器，面向高端桌面市场。目前，该系列速度最快的是Athlon 64 FX55，2.6GHz工作频率、1GHz HyperTransport总线，但仍采用0.13微米工艺，制造成本和功耗水平相对较高。转入90纳米SOI工艺的San Diego核心之后，核心尺寸将明显缩小，功耗也将获得大幅度的降低。San Diego增加了对SSE3指令集的支持，该指令集原本出现在Intel的Prescott核心上，主要用于优化数据传输、数据处理、视频编码和程序的指令执行，支持SSE3让AMD的产品显得更具亲和力和竞争力。内存控制器方面，San Diego仍然只支持DDR体系而不对DDR2提供支持，AMD认为DDR技术成熟且廉价，而DDR2成本过高、且只有发展到667MHz规格后性能优势方才得以体现，提前支持不仅无法带来实际收益，反而可能给CPU设计和主板设计带来不必要的困扰。按计划，San Diego的Athlon 64 FX57处理器将于第二季度，实际频率将达到2.8GHz―业界分析家认为只要AMD愿意，完全可以在05年某些时候将它的工作频率提升到3GHz水准。

针对主流市场，AMD准备了Venice核心，它将用于Athlon 64产品线中。目前，AMD已有90纳米SOI工艺的Athlon 64产品，采用“Winchester”核心，整合512KB二级缓存和双通道DDR400内存控制器。它的芯片面积仅有84平方毫米，制造成本相当低廉，最高能耗甚至只有区区67W，再加上AMD的Cool“n”Quiet节能技术，处理器在实际运行时的平均能耗值在50W上下。Venice核心在这些特性方面与Winchester完全相同，只是在后者基础上增加了SSE3指令集支持。AMD表示，Venice Athlon 64的实际性能将超越同频率的前版产品，面对Intel的Pentium 4 6XX和5XX系列，它的综合优势十分明显。

面向低端的Sempron处理器也将在2005年转向90纳米SOI工艺的Palermo核心。目前，Sempron存在K7、K8两种架构并存的局面，进入2005年之后，K7架构将逐渐淡出，K8架构的Palermo核心将承担整个产品线的重任。在核心设计上，Palermo与Athlon 64的Venice核心并没有太大的不同，只是将64位功能关闭，作为一款32位处理器使用。但这种设计应该不会持续太久，在微软64位Windows XP系统之后，Sempron家族不可避免要迎合64位潮流。Palermo核心将二级缓存削减到256KB，处理器功耗、制造成本都可获得进一步的降低。Palermo同样增加了SSE3指令集支持，不至于落后时代。从目前的情形来看，Sempron对Celeron的竞争力同样很明显，Palermo核心的引入将进一步提高AMD的优势地位。业界分析家认为，凭借出色的性价比，2005年Sempron的出货量预计可占AMD桌面处理器销售总量的60%，尤其是OEM市场更将成为Sempron的主要发展空间。

接口的转变也是业界关注的另一个重点。目前，AMD平台同时存在Socket939和Socket754两种接口，采用Scoket939的为Athlon 64 FX、部分高端Athlon 64和少数针对OEM市场的Sempron处理器，可支持双通道DDR400规格。而主流的Athlon 64和Sempron则采用Socket754接口，仅能支持单通道DDR400。这种划分将在2005年终结：Athlon 64产品线将完全转向Socket939接口，实现对双通道技术的支持；Socket754则只用于Sempron，连同Socket754主板组成一套廉价平台应对中低端市场。

相比桌面平台的旺盛增长势头，AMD在移动领域一直停滞不前，根本原因在于缺乏真正有竞争力的低功耗产品和一套完整的配套平台。现在，雄心勃勃的AMD已经将注意力转移到这一新兴领域：2005年一季度，AMD将推出Lancaster、Newark、Georgetown三款移动核心，三者都采用90纳米SOI工艺、支持SSE3指令集，其中Lancaster为低电压版本的Mobile Athlon 64，拥有1MB二级缓存，最高功耗在25W左右，这个数字与Intel的第一代Pentium M处理器持平。再考虑到64位架构和AMD惯有的性价比优势，Lancaster有望成为AMD大举进军移动市场的杀手锏。Newark核心则用于普通版本的Mobile Athlon 64，最高功耗在30W-35W等级，主要用于15/17英寸的台式机替记本电脑中，它将以高性能取胜。Georgetown则用于低端的Mobile Sempron处理器，256KB二级缓存，能耗值估计也在25W左右。不过，更令人兴奋的消息应该是AMD将效仿Intel，推出号称“迅驰杀手”的移动平台，该平台将对处理器、无线模块进行捆绑，无线网络部分则由Broadcom供应，但是否捆绑芯片组暂时没有消息，若从产品实力来看，nVIDIA nForce 4的移动版有很大的胜算，不过，我们相信AMD将采用更加开放的策略，让所有芯片组厂商都有公平的机会，将产品的选择权交给OEM厂商自身，这样也避免过分依靠某一款芯片组产品的局面。

在双核心战略上，AMD并不落后于对手。05年第三季度，AMD将代号为“Toledo”的双核心处理器，采用90纳米SOI工艺，但它仅用于高端的Athlon 64 FX产品线。尽管没有太多关于Toledo的消息，我们仍然找到了一些细节：整合两个San Diego内核，2MB二级缓存，很有可能支持双通道DDR2规格。但在主流桌面领域，双核心产品要在2006年才会引入，届时AMD也将实现65纳米工艺的转换，节拍与Intel基本保持一致。

毫无疑问，2005将成为AMD的大丰收之年，桌面产品线压倒性的优势将让AMD的市场份额强劲上扬，Intel将面对成立以来最严峻的挑战：专业领域，Pentium 4 XE 3.73GHz面对Athlon 64 FX57没有任何胜算；主流领域，Pentium 4 6XX更无法在性能上讨到便宜，超高的功耗更将成为致命伤，2MB缓存带来的高成本也让Intel难以展开价格攻势，而现有的5XX系列又在性能上被拉开距离；在低端平台，Celeron之于Sempron的竞争也是如此。总之，Intel全线桌面产品落后对手已是不争的事实，这种不利情形至少要等到Smithfield成为主流时方有机会改变―问题是，AMD也并非止步不前，倘若Intel再度策略失误，处理器霸主地位恐将难以为续，对这位巨人来说，2005年的危机非同小可。与之相反，AMD将保持高速扩张态势，无论零售市场还是OEM市场，桌面领域还是移动领域，局面对它都非常有利。

R520: ATi重拳出击

作为处理器之外的关键部件，显卡的发展同样值得关注。在过去的一年间，nVIDIA与ATi拉锯战般的产品竞争让人眼花缭乱，大量新品推出、产品线更换和新技术涌现，但最终双方势均力敌。2005年，我们将继续看到这两大图形巨头的继续较量，而首先出现在市场上的将是ATi的R520图形芯片。

作为新旗舰，R520被ATi寄以厚望，在过去的一年中，ATi在技术创新上一直落于下风，能否改变这一不利局面就完全取决于它，而R520夸张的规格也注定让它不负众望。首先，R520将采用8个顶点渲染单元设计，比目前的R420/R423增加两个，每条管线支持32位色显示精度。在核心架构上，R520完全不同于现有的R4XX和nVIDIA的GeForce 6系列，而是实现了一项特别有效的动态任务流控制―据悉，R520架构拥有48个算术/逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU），可同时执行64个顶点/像素处理线程。这些ALU资源可以根据运算负载情况被实时自动分配，每个时钟周期内它都可以分别完成一个向量和一个标量数据处理，也就是共完成96个着色操作。在最理想条件下，R520 GPU每秒钟可执行高达480亿个着色操作，远远超越了现有所有GPU产品。而这项图形处理架构也将被用于针对微软XBOX 2游戏机设计的R500图形芯片中。创新设计加上强劲的效能，不禁让人们对R520翘首以盼。

在着色技术上，R520芯片将支持Shader model 3.0+，但它仍来不及对微软的Shader model 4.0提供支持―Shader model 4.0将成为DirectX 10的核心，它将与微软的下一代操作系统Longhorn同期，R520自然无法做到未卜先知。另外，R520预计将配备先进的显存接口，可望实现对GDDR4技术的支持，充分保证其高效能得以发挥。

制造工艺的选择是R520最受争议的地方。R520的夸张规格让其晶体管规模突破惊人的3亿个，这整整是时下最强的Radeon X850 XT Platinum Edition图形芯片的两倍之多，创下PC半导体芯片的惊人记录。起初为保守起见，R520计划采用0.11微米工艺制造，这显然吸取了nVIDIA在制造NV30时，采用新工艺导致无法顺利量产的教训。但为ATi代工的台积电目前已实现90纳米工艺的顺利转换，良品率可以得到保证，ATi遂决定采用90纳米工艺来制造R520。新工艺将让R520保持较低的发热量，芯片面积更小、制造成本也将明显低于0.11微米技术。然而，外界仍普遍忧虑R520能否在90纳米工艺上获得稳定的产量，毕竟新工艺有很高的潜在风险。对此ATi回应说，目前90纳米晶圆测试已经圆满完成，R520现在已开始进入到实质生产阶段，预计在05年一季度即可大量出货。

受到nVIDIA SLI技术大出风头的刺激，ATi也将于2005年推出类似的技术，该技术被ATi命名为“Multi Rendering（多渲染，简称AMR）”。不出意外的话，我们有很大机会在R520显卡上看到，相信这一点会让支持者感到欢欣鼓舞。

2005年锐意进取的nVIDIA

nVIDIA在2005年将推出NV47和NV50两款图形芯片，前者将于上半年，对手锁定为ATi的R520。在架构设计上，NV47仍然属于现有的NV4X体系，支持Shader model 3.0，但它拥有高达24条的像素渲染管线，比GeForce 6800 Ultra整整多出50%，其晶体管规模也可能达到3亿。但在制造工艺上，NV47较为保守，nVIDIA只是决定使用0.11微米工艺来制造它―有趣的是，NV47芯片的代工厂商也是台积电而非IBM，nVIDIA或许更多考虑到稳定产能的关系。

相比之下，将于年底的NV50将更加令人期待。nVIDIA对其细节守口如瓶，只透露NV50将采用IBM的90纳米SOI工艺制造、性能达到现有GPU的2-4倍，而且是一款在架构上具有革命意义的产品―据悉，nVIDIA为索尼PS3游戏机所研发的图形处理芯片很大程度上参考NV50，只不过NV50采用DirectX和OpenGL API，而PS3图形处理芯片将采用索尼专门为游戏机开发的API。然而，NV50也许不会太快进入PC市场―长期以来，每12个月架构换代的高速度让竞争双方都疲惫不堪，nVIDIA在回应ATi之前的倡议中说，“鉴于图形芯片架构越来越复杂，开发周期也越来越长，将新品推出周期定在18个月是较为合适的”，双方都有意放缓产品换代的速度。nVIDIA同时告诉投资者，现有的NV4X系列产品仍将有3年的生命周期，即便Longhorn系统推出，NV4X也将是支持的主力芯片。换个角度说，NV50也许只会停留在高端领域，何时进入主流市场将取决于对手的产品状况―nVIDIA认为，05年上半年推出的NV47足以应付R520，何况SLI并行显卡技术也将有效增强nVIDIA产品的竞争力，PC市场对NV50的需求并不是特别迫切。

不过，nVIDIA将注意力扩展到低端市场还是让外界感到意外。2004年12月，nVIDIA了采用TurboCache技术的GeForce 6200TC产品，该技术允许显卡在使用自身显存的同时，共享使用系统的主内存―该功能开启时，GPU可借助一项智能软件算法来决定内存资源的动态分配，图形数据通过PCI Express ×16总线在内存与GPU之间高速交换，这样，显卡就可以在集成较小容量显存的前提下获得不错的性能。而由于显存成本占据显卡总成本的一大部分，TurboCache技术无疑将明显降低低端显卡的成本。nVIDIA希望，TurboCache技术能够让GeForce 6200TC拥有更高的性价比，进而在低端市场获得领先优势。然而，ATi目前也开发出类似的HyperMemory技术，只是被应用在Radeon Xpress 200G芯片组中，ATi打算在05年一季度推出支持该技术的Radeon X300增强型显卡。这样，竞争双方实际上又处在同样的起跑线上了。

移动领域的强劲出击将是nVIDIA最大的亮点。在04年5月，nVIDIA带来了MXM标准移动模块让人们耳目一新―MXM包含三个版本，分别针对台式机替代机型、主流机型和轻薄机型。采用这种模块，笔记本电脑升级显卡成为可能，主板设计工作将大大减轻，移动GPU的应用速度也将大幅度加快。在MXM标准之后，笔记本电脑制造商对其鼎力支持，包括广达、华硕、纬创资通、建基、大众在内的主要OEM厂商都宣布将开发采用MXM显卡模块的新机型。相比之下，ATi随后提出的AXIOM（Advance eXpress I/O Module）模块只有一种规格，体积也较大，加上先机已失，目前仍未有获得广泛支持的消息。有趣的是，这种情况刚好与双方在移动GPU产品上的差异形成互补：MXM技术占优，但nVIDIA的移动GPU产品向来都是功耗较高，要进入主流和轻薄型市场仍有一定的困难；ATi的AXIOM模块尽管暂时落后，但ATi移动GPU的功耗水准一向表现出色，对注重电池时间的主流和轻薄机型来说，选择ATi的产品显然更为明智。总的来说，MXM模块让nVIDIA拥有扩张市场份额的好机会，相信在Intel Sonoma平台之后，MXM将会进入到实质应用阶段，最迟到2005年中期，我们便可以看到采用MXM设计的笔记本电脑产品现身。