计算机硬件发展趋势之处理器与存储器
计算机硬件体系结构的发展主要体现在两个方面的发展, 一是研制新型的计算机体系结 构提高并行计算和处理能力, 并特别体现在智能体系结构的理论和应用方面, 其次以硬件或 固为发展主线的大规模集成电路的研制和开发。 而这里主要从处理器, 存储器两方面的发展 现状和发展趋势进行探讨。
处理器的发展趋势
Intel 会继续以摩尔定律为基准开发处理器产品,但是随着CPU线宽的逐渐减小,最终 会导致发生量子效应。我们需要寻求新的技术,新的材料来解决微观世界产生的量子问题。
CPU 将会向多核心发展,提高其性能。CPU不在靠单一的提高主频来提高性能,而是 通过集成更多的核心来提高其性能。未来可能会生产出6核8核甚至更多核心的CPU。
高能低耗。CPU的性能会逐步提升,但是处理器厂商会利用各处技术降低CPU的功耗 和处理器的电压。
CPU集成度会继续提高,目前intel,AMD以及开始将显卡逐步集成在CPU内部。未 来会将CPU和GPU整合在一起,生产出性能更进一步的产品;同时CPU将会可能整合内 存到CPU片内。
新的酷睿移动处理器采用英特尔的5系列芯片组PM55/ HM55/HM57。新的Calpella平 台其基本架构由新酷睿移动处理器和5系列芯片组构成。 新的5系列芯片组由于新酷睿移动 处理器集成了
内存控制单元(IMC) ,所以在采用5系列芯片组的
主板上,将不会看到北桥 芯片的存在,取而代之的则是被称为平台控制单元(Platform Controller Hub,PCH)的单芯 片设计。而时下主流的迅驰2代Montevina移动平台,其基本架构则是由Penryn核心处理 器、4系列芯片组(包括MCH与ICH芯片)共同构成,与5系列芯片组相比,迅驰2平台 在核心芯片的数量上要多出一个。
从2006年开始,处理器领域已进入一个全新的多核时代,双核处理器的出现标志着以 主频论英雄的年代正式结束,无论是业界巨擎Intel还是AMD都已经明确表示,今后CPU 将会是双核乃至多核的世界。 多核设计正在为摩尔定律带来新的生命力。 多核化趋势正在改 变IT计算的面貌,与传统的单核CPU相比,多核处理器有助于突破当今单核技术的性能局限, 为处理今后更先进的软件提供足够的性能和能力并且多核CPU带来了更强的并行处理能 力、更高的计算密度和更低的时钟频率,并大大减少了散热和功耗,能带来更多的性能和生 产力优势。 多核处理器提供了高性价比和高效节能的技术, 可以解决当今处理器设计所面临 的各种挑战。同时多核处理器在推动PC安全性和虚拟技术方面起到关键作用,为虚拟技术 的发展能够提供更好的保护、更高的资源使用率和更可观的商业计算市场价值。
AMD 在刚刚结束的分析师会议上透露了未来几年内处理器发展的方向,他们的新计划将 超越现在的多核架构,向着加速处理单元的方向发展。今年的IDF大会上,英特尔曾向与会 者展示了拥有80个核心的处理器晶圆,并称未来将集成成百上千个微核心。
综上,从处理器的发展来说,双核和多核的出现和应用是必然的,从市场需要上看,双 核和多核也是符合市场需要的, 处理器生产厂商也同时大力推广双核和多核处理器, 从目前 发展形势上看, 双核和多核处理器已经显露出自己无可比拟的优势。 未来的科技发展也寄予 了双核和多核处理器更多的厚望。 这些都预示着双核以及多核处理器是未来市场主流处理器 的发展趋势,我们有理由相信,双核和多核处理器的将有辉煌的明天。
存储器的发展
存储器的发展具有更大、 更小、 更低的趋势, 这在闪速存储器行业表现得尤为淋漓尽致。 借助于先进工艺的优势,FlashM e m o r y 的容量可以更大: N O R 技术将出现256Mb 的器件,NAND和AND技术已经有1Gb的器件;同时芯片的封装尺寸更小:从最初DIP封装, 到PSOP、SSOP、TSOP封装,再到BGA封装,Flash Memory已经变得非常纤细小巧;先进的 工艺技术也决定了存储器的低电压的特性, 从最初12V的编程电压, 一步步下降到5V、 3.3V、 2.7V、1.8V单电压供电。这符合国际上低功耗的潮流,更促进了便携式产品的发展。
(1)HDD-SSD共存互补
近年媒体上常有SSD挑战HDD的报道,事实上,在未来一段时间内,两者不完全是替 代的关系,而将是共存互补的关系。 自从上世纪70年代初IBM首先开发出24英寸HDD之后,80年代初,Seagate公司推 出世界第一台5.25英寸HDD,跨入90年代后,为适应尺寸更小的笔记本电脑等的应用, 无论5.25英寸还是3.5英寸的都还嫌大,于是又相继出现了2.5英寸、1.8英寸、1.3英寸、 甚至1英寸等众多产品。 2001年苹果公司推出iPod后, 曾先后配置1.8英寸和1英寸的HDD, 但2005年上市的iPod nano便弃用HDD而釆用了4GB的NAND, 使1英寸HDD受到很大 打击。 的确,NAND从主要应用于移动电话、数码相机,正向着PC、TV、游戏机,再到服务 器、数据中心等不断扩展,继续侵蚀HDD市场。可NAND的特点是容量大、速度快,HDD 则是容量大、价格低,两者以bit为单位的价格之差达10倍以上,所以在容量>1T(1012)B 的产品以及服务器、Storage等方面的应用,HDD依然具有独特的优势。因此,两种产品搭 配应用,优势互补或将是较为合理的举措。
(2)激荡DRAM势将趋缓
自Intel研发出DRAM迄今已有40年的历史,它不仅推进了电子技术的前进,而且也 是日、 韩甚至中国台湾地区发展本土半导体业的引擎, 发挥了无可取代的重要作用。 据估计, 近年世界半导体存储器(包括DM和NAND)在半导体产业中的比重在20%左右,已是高于 MPU(约占14%),仅次于Logic(逻辑电路,约占28%),在半导体三大产品中荣居亚军的显 赫地位。它对半导体业的涨涨跌跌影响巨大,2001年世界半导体业暴挫32%,存储器便惨 跌了一半,2010年世界半导体业激增32%,而DRAM和NAND则分别飙升了80%和40%, 成为推动半导体业跃进的两大原动力。存储器中NAND出货量已逐渐接近DRAM,两者之 比约为47:53。