向22nm邁進(jìn) 全新的Atom處理器揭秘

　　Atom誕生之初，即是面向上網(wǎng)本和小體積、低功耗的便攜式娛樂(lè )設備。但隨著(zhù)ARM處理器的快速發(fā)展、智能手機和平板的全面普及，上網(wǎng)本等設備的市場(chǎng)空間被大幅度擠占甚至即將退出市場(chǎng)。在這種情況下，英特爾逐步將Atom處理器進(jìn)化到22nm的產(chǎn)品線(xiàn)上，并以全新的平臺和SOC芯片方式亮相。究竟英特爾有什么目的，新的Atom處理器的優(yōu)勢在哪里?本文將為你揭秘。

　　自從蘋(píng)果發(fā)布iPad的那一刻起，上網(wǎng)本這類(lèi)小尺寸的上網(wǎng)設備就似乎注定了衰落。不過(guò)即使這種設備衰落了，但其蘊含的技術(shù)卻不一定會(huì )消失。Atom，這個(gè)當初專(zhuān)為低功耗、小體積設備設計的超低功耗處理器，在英特爾的手中卻并沒(méi)有像上網(wǎng)本那樣慢慢失去關(guān)注，它反而煥發(fā)了新的光彩?，F在，英特爾將Atom進(jìn)一步升級到22nm，并給予更多全新的特性，讓其在超低功耗市場(chǎng)上賺取更多的利潤。

　　Bay Trail，Valleyview，Silvermont

　　說(shuō)起這三個(gè)單詞，想必多數人都有些摸不到頭腦。實(shí)際上，這是英特爾新一代22nm Atom平臺的相關(guān)研發(fā)代號。首先來(lái)看Bay Trail(對應本代產(chǎn)品為Cedar Trail)，這是整個(gè)22nm超低功耗平臺的代號。和本代產(chǎn)品相比，22nm平臺已經(jīng)徹底SOC化，也就是說(shuō)南北橋等輔助芯片將不復存在，英特爾用一顆芯片解決問(wèn)題，這顆芯片(平臺)的研發(fā)代號就是Bay Trail;其次是Valleyview(對應本代產(chǎn)品是Cedarview)，SOC芯片中的處理器代號就是Valleyview;接下來(lái)是Silvermont(對應本代產(chǎn)品是Saltwell)，是CPU內核架構代號。Atom的內核架構從誕生的那一天起到現在基本上沒(méi)有太大變化，所謂的架構升級多是在緩存、處理器制程方面進(jìn)行調整，內部架構調整則是少之又少。(圖1)

　　圖1

　　搞清楚了新一代Atom處理器的代號后，再來(lái)看英特爾全新的Atom處理器的發(fā)展路線(xiàn)圖，我們或許就能從中看出一些門(mén)道了。

　　從圖2中來(lái)看，下一代的Atom處理器以及相關(guān)產(chǎn)品主要分為兩個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)。其中一個(gè)是主流產(chǎn)品線(xiàn)，另一個(gè)是使用電池供電的產(chǎn)品線(xiàn)。簡(jiǎn)而言之，前者使用交流電，對性能更加敏感，后者則對功耗等更為敏感。在之前的產(chǎn)品線(xiàn)中，英特爾分為了多個(gè)系列，比如Cedar Trail面向桌面平臺、Queensbay則是面向一些基于PCI-E的I/O設備等。不過(guò)英特爾可能認為這樣的分類(lèi)過(guò)于復雜，因此在新的Atom中，Bay Trail成為了全能多面手，幾乎可以在任何場(chǎng)合完成任務(wù)，唯一的區別就是針對不同的客戶(hù)封裝有所不同。此外，英特爾還會(huì )單獨設計面向通信市場(chǎng)的Atom處理器，不過(guò)這并非本文的關(guān)注重點(diǎn)。新的Atom系列約在2013年第四季度上市，并替換之前所有的產(chǎn)品。

　　圖2

　　一體化，更輕巧——新Atom的技術(shù)特色

　　英特爾有能力將之前區分市場(chǎng)的Atom產(chǎn)品統統歸為一類(lèi)，是相當有底氣的，畢竟用戶(hù)和市場(chǎng)會(huì )對產(chǎn)品提出不同的需求，比如功耗和體積等。英特爾的底氣在于全新的SOC芯片設計以及22nm的制造工藝，再加上可以提供不同的接口，這樣就能基本上滿(mǎn)足所有用戶(hù)的需求了。

　　更小體積的22nm工藝

　　22nm的威力用戶(hù)或許已經(jīng)在第三代Core處理器上看到了，初代22nm工藝就能進(jìn)一步降低CPU功耗并大幅度縮減CPU體積。用到Atom上，英特爾就可以使用新工藝將傳統的南北橋、集成顯示核心以及CPU全部壓縮在一起，并很好的控制CPU的體積和發(fā)熱量。此外，在新的Atom開(kāi)始生產(chǎn)后，22nm工藝的表現應該會(huì )比現在還要更為出色。目前英特爾尚未有官方數據公布新的Atom的功耗指標情況，但從其給出的使用范圍來(lái)看，新的Atom處理器SOC芯片功耗可能會(huì )低至3～5W，甚至更低。這樣才可以在諸如車(chē)載娛樂(lè )、數字標牌和超小型媒體設備等對功耗要求比較嚴格的地方使用。

　　最多四個(gè)CPU核心

　　除了22nm工藝外，新的Atom的特色就在于SOC化。英特爾給出了SOC芯片的內部設計，一顆四核心Atom處理器的內部結構圖，并向用戶(hù)展示了一顆SOC芯片中所包含的復雜組件。(圖3)

　　圖3

　　英特爾沒(méi)有提及新一代產(chǎn)品中CPU部分是否有改動(dòng)，不過(guò)幾代以來(lái)Atom的CPU精簡(jiǎn)x86的設計思路，簡(jiǎn)化了前端分支預測和部分后端單元，預計在Valleyview上也不會(huì )有太大變化，依舊是順序執行、雙發(fā)射的設計。其整體性能肯定無(wú)法和桌面主流產(chǎn)品相比，但好處在于超低功耗。新一代的Valleyview最多擁有四個(gè)22nm制程的Atom處理器核心，每個(gè)核心帶512KB二級緩存(圖片中雙核心帶1MB緩存僅僅是為了示意)。英特爾沒(méi)有提及CPU核心之間的通訊情況，不過(guò)At om處理器核心性能本來(lái)就不強，對帶寬要求并不高，采用傳統的前端總線(xiàn)架構是完全可行的。頻率方面，新一代的Atom處理器頻率從1.2GHz到2.4GHz，核心數量配置可以是單核心、雙核心及四核心。另外，新的Atom處理器核心已經(jīng)開(kāi)始支持64位技術(shù)了。除了為64位應用作好準備外，主要考慮的可能還是內存支持問(wèn)題，畢竟32位處理器只能使用4GB內存，這在很多場(chǎng)合已經(jīng)捉襟見(jiàn)肘、難以為繼了。

　　在內存支持方面，新的Atom處理器支持雙通道DDR3L(DDR3L 1066/1333)和DDR2L(DDR2L 800)內存，也開(kāi)始提供對ECC內存數據校驗的支持(只支持單通道ECC內存校驗)。內存容量上最大只能支持8GB，一般來(lái)說(shuō)8GB內存容量已經(jīng)可以滿(mǎn)足目前的應用了。

　　圖形性能有大幅度改善

　　在用戶(hù)比較關(guān)心的圖形性能方面，新的Atom中整合了4個(gè)英特爾第七代圖形引擎，每個(gè)引擎擁有2條渲染單元。所謂英特爾第七代圖形引擎，實(shí)際上和Ivy Bridge英特爾高清顯卡屬于同代產(chǎn)品。不過(guò)新的Atom中最多只有8個(gè)統一渲染單元(英特爾沒(méi)有說(shuō)明是整個(gè)新Atom中一共集成了2個(gè)渲染單元，還是每個(gè)引擎中存在2個(gè)渲染單元，本文暫時(shí)認為每個(gè)引擎中有2條渲染單元)，而Ivy Bridge中配置了16個(gè)(頻率不一樣)。根據英特爾說(shuō)法，新的Atom的圖形性能相比之前Atom E600系列提升至4～7倍，基本可以在低特效下運行目前一些主流的3D游戲。此外，英特爾沒(méi)有說(shuō)明新Atom中集成的圖形核心是否能支持DirectX 11和OpenGL 3.0，也沒(méi)有說(shuō)明是否有硬件曲面細分單元等。但其存在的必要似乎不大，畢竟嵌入式應用中幾乎不會(huì )用到這些高級特效。