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Puma移动平台再战迅驰

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借助优秀的电池性能表现和一流的性价比,puma平台有很高的机会在移动市场攻城略地,全面进入从消费机型到商务机型、从轻薄机型到全重机型等所有移动领域,展开一场对迅驰的全面竞争,并将助力AMD构建消费者期盼已久的市场格局。

代号为“Santa Rosa”的迅驰4代平台令笔记本电脑进入到一个全新的时代,45纳米双核处理器、更强悍的GMA X3100集成图形、802.11n草案型无线网络、Turbo Memory迅盘加速都显著提升笔记本电脑的效能,而英特尔也开始对迅驰品牌进行细分:针对消费娱乐的Centrino Duo与针对商用的Centrino Pro并驾齐驱,后者支持Intel AMT 2.5主动管理技术(AMT,Active Management Technology),具备完善的远程维护能力。迅驰4代平台进一步增强了英特尔在该领域的竞争力,对于大举进军移动领域的AMD更是一大打击,及早推出新品就成为AMD的当务之急。从AMD自身角度来讲,成功并购ATI使之拥有芯片组和图形业务,推出移动平台的时机也已成熟。为此,AMD决定在下半年推出代号为“Kite Refresh”的移动平台同迅驰4抗衡,另外AMD也为后续的移动平台作好足够的准备。在5月23日召开的春季微处理器论坛上,AMD宣布将在2008年中期推出代号为“Puma”的下一代移动平台,Puma将作为Kite Refresh的接替者,它将采用“Griffin”移动处理器和RS780M芯片组,集合众多先进技术,尤其是强大的省电技术将成为一大卖点。AMD期望Puma平台能够在电池续航力指标上赶超对手,从而进入包括轻薄机型在内的全线移动市场。而外界也希望Kite Refresh和Puma平台能够让AMD在移动领域维持较强的竞争力,以避免英特尔的迅驰平台重新构成垄断。

Kite Refresh对抗迅驰4

Kite Refresh是AMD并购ATI后出手的第一套移动平台,它也将成为迅驰4平台的主要对手。Kite Refresh平台包括代号为“Tyler”的新一代Turion 64 X2处理器与RS690T芯片组,其中Tyler Turion 64 X2仍然隶属于K8架构而非K10,它与现行产品的区别在于,Tyler Turion 64 X2采用65纳米SOI工艺制造,工艺制程上赶上英特尔的Core 2 Duo。新工艺的引入使之可以工作在更高的频率下,以此提升芯片性能。另外,Tyler核心Turion 64 X2增加了对双通道DDR2-800内存的支持,而现行的90纳米Turion 64 X2处理器只能支持到双通道DDR2-667。功耗方面,新一代Turion 64 X2的TDP为35瓦,因处理器集成了内存控制器,实际的TDP能耗值略低于Santa Rosa的Merom。总体而言,新一代Turion 64 X2在性能上有长足的进步,缩小了与Santa Rosa平台的性能差距,也增强了AMD移动平台的竞争力。

Kite Refresh平台将采用AMD RS690T+SB700芯片组,其中RS690T北桥即为690G的移动版本,它同样集成了X700级别的图形处理器,支持HDCP和HDMI输出,虽然仅支持Shader Model 2.0,对3D游戏来说有些落伍,但相对于Santa Rosa平台的GMA X3100核心仍具有明显的优势;其次,RS690T支持“SidePort”本地缓存技术和“MXM”显卡升级技术―借助SidePort,笔记本电脑生产商可以为整合的Radeon X700 GPU配备本地显存,它最多可支持512MB容量,同样强于英特尔的Dynamic Video Memoy Technology 4.0技术。在独立图形扩展方面,AMD没有采用原ATI开发的AXIOM模块,而是选择更流行的MXM标准模块,加强了部件的通用性。此外,RS690T还拥有一项名为“Power Xpress”的混合图形技术,该技术允许笔记本电脑在电池驱动时用集成显卡工作,外接电源时则切换到独立显卡驱动模式―这种切换可以平滑进行,无需重启系统,同时兼顾了性能与电池续航力。相比之下,迅驰4平台就缺乏这样的灵活性,导致那些采用独立显卡的机种电池时间都难如人意,而集成显卡的机型又无法为高端用户提供理想的性能。

图1AMD在微处理器论坛上展出的Griffin处理器样品,虽然二级缓存提升到2MB,核心尺寸比现行90纳米Turion 64 X2芯片还略小一些。

与RS690T配合的是AMD的SB700南桥,SB700南桥则具备SATA II 3Gbps、HD Audio等主流规格,无论功能还是性能都不逊色于迅驰4的ICH8M。另外,SB700南桥可支持一项名为“Hybird Hard Disk Drivers”的混合硬盘驱动技术,该技术类似于Intel Turbo Memory,都是利用NAND闪存来加速系统和程序的启动速度,但SB700南桥采用的是与存储更密切的IDE接口,而Intel Turbo Memory采用的是PCI-E X1接口。

迅驰4的无线网络模块可支持802.11n草案,目前最高传输率达到150Mbps,网络的覆盖范围也比之前大了一倍不止。不过,英特尔为迅驰4提供了Pro/Wireless 4965AG和Pro/Wireless 4965AGN两种模块,前者仅支持802.11a/g标准,后者则可真正支持802.11a/g/n。AMD由于没有自己的无线网络产品,因此采用开放合作的方式,OEM厂商可自行决定采用何种无线模块。不过根据Kite Refresh平台的规划,802.11n草案版无线模块将是推荐标准,从当前的AMD平台笔记本电脑来看,Broadcom的无线网卡居于主流位置,Broadcom的产品无论性能还是功耗都有良好的口碑,因此Kite Refresh平台并不会在无线网络方面存在什么劣势。

在未来几个月间,Kite Refresh平台便将开始与迅驰4的对抗之旅,Kite Refresh或许无法提供超越对手的高性能,但65纳米的新一代双核Turion 64 X2足以轻松应对任何日常办公、互联网应用、移动游戏、高清多媒体播放任务,为用户提供一流的使用体验。而在AMD平台传统弱项的电池续航力方面,Kite Refresh有望让AMD扬眉吐气―先进的节能特性加上Hybird Graphics显卡切换技术,令Kite Refresh的电池续航时间由过去的4小时提升到5小时,相反迅驰4因处理器、芯片组的功耗都猛增,电池时间的优势不再那么明显。再者,Kite Refresh平台仍然走性价比路线,在对价格敏感的消费领域,Kite Refresh显然要比高价的迅弛4和低端的Celeron M更打动人心。至于商用平台,迅驰4的号召力估计还是很难打破,AMD需要更多的耐心赢得笔记本电脑大厂的支持。

Kite Refresh平台的生命期将从2007年中期到2008年中期,之后便由代号“Puma”的新一代平台接任。Puma平台的竞争对手是英特尔代号为“Montevina”的迅驰5代平台,迅驰5代主要由以下元素构成:45纳米Penryn处理器、新一代芯片组、更高版本的Turbo Memory加速技术和802.11n/WiMAX无线模块,它只是迅驰4基础上的常规升级,英特尔没有继续引入更多的创新技术。Montevina的亮点在于将采用更小型的机身设计与更高效的布局,以便为主机设计腾出更多的空间。Puma平台也与之类似,它包括代号为“Griffin”的新一代移动处理器以及RS780M芯片组,继承了PowerXpress双显卡切换、Hyper Flash闪存加速技术之余,Puma平台仍将重点放在提升电池续航力方面,在下文中我们可以看到,AMD为Griffin处理器和RS780M加入了丰富的省电技术,希望能够将电池续航力提升到5小时以上,为进军商用市场扫清障碍。

Griffin移动处理器

AMD的移动处理器一贯都是以桌面产品为基础开发,从K6时代到Turion 64 X2莫不是如此,但从Griffin开始AMD的移动处理器将走上独立道路―Griffin不再像以前一样是对桌面产品进行功耗控制的改良版,而是经过全新的设计,第一次作为以高效移动为目的的移动型处理器。AMD公司负责人介绍,Griffin采用模块化设计方式,这样就具有很强的功能伸缩性,因此虽然Griffin专为移动平台而设计,但它也同样可以应用到如AMD Live!平台等其他领域。(注:“Griffin”是希腊神话里面的狮身鹫首的怪兽,这个代号暗示它具有狮子的强力和鹫的机动力。)

从微架构角度考虑,Griffin是以K10架构为基础的,这样它就拥有与Barcelona、Phenom处理器相同的共性,内核微架构拥有大量的改良,其中包括指令预取的优化、引入乱序指令加载机制、提升TLB容量、堆栈优化、提升分支预测性能等等,这些措施虽然未能增加指令解码的并行度,但对指令解码的效率有明显的增进,达到提升执行效率的目的。上述技术我们在介绍Barcelona四核处理器时已作过详细的介绍,这里就不再重复。

图2Griffin处理器的逻辑单元布局示意

128位SSE指令单元是Griffin的主要改进点之一,相对于64位SSE单元的Turion 64 X2,Griffin在SSE指令处理时可以获得双倍的效能―在执行128位SSE指令时,Griffin只要一个周期就能处理完毕,而Turion 64 X2必须将其分割,并分为两个周期依次执行。从实际应用来看,将SSE单元扩展到128位对多媒体性能的提升效果极其明显,如当初的Yonah核心Core Duo整体性能略强于同频率Turion 64 X2,但Turion 64 X2拥有更出色的多媒体性能;但后来的Core 2 Duo采用128位SSE单元,多媒体性能则以可观的幅度超越Turion 64 X2。对于Griffin情况也会类似,128位SSE单元对其多媒体性能的提升会比较显著,这将降低它与Penryn处理器的差距。

整合内存控制器仍是Griffin在连接架构方面的优势,而Montevina迅驰所采用45纳米Penryn处理器仍采用传统架构,即内存控制器位于北桥芯片中。整合内存控制器设计令Griffin可拥有更快的内存访问,虽然它最高只支持双通道DDR2-800,未加入DDR3的支持,但更快的访问延迟和128位总线足以让它在内存性能上超越Montevina平台。另外,Griffin的HT总线也更新到3.0版本,总线配置为2.6GHz频率和16bit,这样就可提供多达20.8GBps的传输带宽,保证GPU可以同内存系统快速通讯。

Griffin并没有一成不变地沿用K10架构,AMD从移动应用的需要出发对Griffin进行设计上的裁剪。首先,K10架构的Barcelona配备了2MB的三级缓存,但Barcelona针对的是服务器应用,大缓存可以有效提升性能,但Puma平台专为办公、多媒体、互联网为主的移动应用设计,三级缓存对性能的提升颇为有限,但成本和功耗的增加却颇为可观,因此Griffin没有配备三级缓存,而是选择对二级缓存扩充,令每个核心都独占1MB容量,这样Griffin的二级缓存总量提升到2MB,高于当前的Turion 64 X2。当然,Griffin在这一点上与6MB二级缓存的Penryn存在相当的距离,毕竟Penryn的制造工艺比Griffin领先了一代。

独立电源管理与温控机制

现行Turion 64 X2的TDP指标为35瓦,这35瓦功耗已包括CPU与内存控制器,实际功耗水平其实略低于迅驰。但Turion 64 X2机型的电池时间往往不够理想,主要原因仍在于Turion 64 X2处理器的节能机制较为有限,没有充分利用能源,即便是65纳米的新一代Turion 64 X2也是如此。这种情况将在Puma平台中获得根本性的改变,AMD没有将Puma定位为高性能移动平台,而是走长效电池和性价比路线,以便它能够占领消费市场之余,进入到商用领域。这样,作为Puma平台的核心,Griffin处理器的节电特性就显得非常重要,AMD也为其引入前所未见的众多节能设计。

图3Puma平台与迅驰平台的内存系统对比,Puma整合内存控制器设计具有更短的延迟。

首先,Griffin处理器的处理内核与I/O组件(包括内存控制器、Crossbar和HT3总线)实现供电分离,也就是内核与I/O组件分别拥有自己的供电线路和电源管理系统,实现相互隔离。这样做的好处显而易见:过去Turion 64 X2的CPU核心与I/O组件都是统一供电,在显卡与内存之间进行数据交换时,CPU核心也处于正常供电状态,额外消耗了不少能源,这也是Turion 64 X2平台电池性能不佳的重要原因。Griffin的分离式供电设计很好地解决了这一问题,若显卡需要与内存交换数据,只需要唤醒Griffin中的I/O组件,两个CPU核心(或一个核心)都可以保持极低耗电的睡眠状态,这样就成功地避免了不必要的能源浪费。这项设计可以显著提升硬件多媒体解码(例如DVD回放)的电池性能,在这类应用中,GPU承担了绝大多数计算任务,而CPU可以一直保持在停步(IDLE)状态。当然,英特尔的Santa Rosa和Montevina平台就没有这样的困扰,因为它们都没有采用CPU整合内存控制器设计,显卡与内存交换数据与CPU无关。

其次,Griffin两个核心的电压也可以独立控制,每个核心的工作频率和电压都可根据任务所需、独立地动态调节,以实现能源利用的最佳化。Griffin一共可提供8个不同的频率档和4个电压档,如图6所示,最顶端表示CPU核心以全频率和标准电压运行,之后每个核心的频率都可以12.5%的步幅逐级降低,最终可达到1/8标准频率的最低点。假设2GHz的Griffin处理器,在依靠电池运行时最低频率可以降到250MHz,而现行Turion 64 X2处理器只允许最低到800MHz。另外伴随着频率降低,CPU的电压也会相应的下调,根据不同的频率档可以有4种不同的电压可选择,其中频率50%-100%时为标准V0电压,25%-50%时降低到V1,12.5%-25%频率时电压降到V2,halt暂停到12.5%频率则由V3电压驱动。除此之外,Griffin还增强了睡眠机制,它可支持Sleep(C3)、Deep Sleep(C4)两种睡眠状态(此时电压值为V4),其中C4模式为Griffin所新增―睡眠功能对电池时间影响极大,它所指的并不是操作系统的“睡眠”,而是在未操作状态下,CPU可以快速进入节电状态的能力,例如打字思考的间歇、网页静态浏览的时候,CPU都处于指令等待状态,此时系统可迫使CPU进入睡眠、深度睡眠状态,以达到节电效果,等到有动作时再快速恢复―由于进入睡眠状态非常频繁,CPU可以借此节约大量的能源,而睡眠深度越高,节能效果就越突出。英特尔从Pentium M开始就引入C4深度睡眠能力,Yonah Core Duo处理器时又接着导入Deep C4模式,而到明年Montevina平台的Penryn处理器,英特尔将导入更节能的C6模式―C6模式可以将Penryn的核心电压降至其所采用制程技术的极限,在该状态下除了处理器停转外还将会关闭所有的高速缓存。而AMD也正在为Griffin研发C6睡眠机制,倘若C6可以在Griffin中获得采用,那么Griffin的节电技术完全可以同Penryn媲美。