英特爾多內(nèi)核處理器架構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方式

在 1989 年 10 月發(fā)行的《IEEE 綜覽》中，刊出了一篇題為“2000 年微處理器前瞻(Microprocessors Circa 2000)”的文章。該文預(yù)言多內(nèi)核處理器在世紀(jì)之交的幾年中投放市場(chǎng)。該論文由四位英特爾公司的技術(shù)人員聯(lián)合發(fā)表，其作者包括數(shù)字企業(yè)事業(yè)部副總裁兼總經(jīng)理帕特·基辛格先生。他運(yùn)用摩爾定律對(duì)未來進(jìn)行了大膽預(yù)測(cè)。15 年后，他們的預(yù)測(cè)已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)。多內(nèi)核處理器性能的開發(fā)已經(jīng)成為英特爾的重要業(yè)務(wù)和產(chǎn)品活動(dòng)之一。長(zhǎng)期以來，英特爾始終堅(jiān)持不懈地致力于提高計(jì)算平臺(tái)的整體性能，為用戶提供價(jià)值更高、功能更強(qiáng)的個(gè)人電腦。大約在1997年前，英特爾加快了平臺(tái)水平的提升步伐，開始推出基礎(chǔ)技術(shù)和特性，期望為廣大用戶帶來更大的利益。這些基礎(chǔ)特性可以創(chuàng)造更大的價(jià)值，具有更強(qiáng)的功能。它們被逐漸納入到英特爾制定的均衡平臺(tái)遠(yuǎn)景計(jì)劃當(dāng)中，超越了原來的千兆赫茲(GHz)目標(biāo)。英特爾重新調(diào)整了公司戰(zhàn)略，把資源從單純提升頻率的項(xiàng)目中轉(zhuǎn)移出來，開始多核架構(gòu)領(lǐng)域的開發(fā)。在 2000 年經(jīng)濟(jì)低迷時(shí)期，英特爾仍堅(jiān)持提升制造能力，為此進(jìn)行了大量的投資。由此，英特爾具備了卓越的處理器(包括多內(nèi)核處理器)制造能力，可在保持高產(chǎn)量的同時(shí)，有效控制成本及價(jià)格。多內(nèi)核處理器性能是英特爾以平臺(tái)為中心方案的核心。多內(nèi)核處理器可以提升性能、降低功耗，能夠有效地同步處理多個(gè)任務(wù)。多內(nèi)核處理器具備的這些特性，為用戶帶來了超凡的家庭和商務(wù)使用體驗(yàn)。

要在整個(gè)行業(yè)中實(shí)現(xiàn)多核處理性能，就必須滿足制程技術(shù)和多內(nèi)核處理器制造能力(硅核尺寸必須滿足批量生產(chǎn)的要求)兩方面的要求。英特爾具有雄厚的實(shí)力，可以滿足這兩個(gè)方面的要求：英特爾具有優(yōu)秀的制程和能力，可以在其各個(gè)產(chǎn)品領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)雙內(nèi)核處理器的批量制造。英特爾預(yù)計(jì)，2006 年 85% 以上的服務(wù)器處理器，和 70% 以上的移動(dòng)和臺(tái)式英特爾奔騰處理器家族均采用雙核技術(shù)。英特爾在 2001 年至 2003 年間，共投資 280 億美元作為研發(fā)費(fèi)用。這一戰(zhàn)略決策幫助英特爾實(shí)現(xiàn)了上述全球目標(biāo)。英特爾公司的產(chǎn)品已經(jīng)從單核過渡到雙核或多核，晶圓尺寸已經(jīng)縮小到 300 毫米，擁有 90 納米和 65 納米的制程和大量的制造工廠，這些成就證明了這一投資的價(jià)值。由于擁有極高的制造能力，英特爾能夠生產(chǎn)出各種處理器產(chǎn)品，滿足不同客戶的廣泛需求。

英特爾公司具有四家 300 毫米晶圓制造工廠。然而，擁有關(guān)鍵的芯片制造能力和技術(shù)，并不足以成功實(shí)現(xiàn)硬件增強(qiáng)線程和多核處理功能。另外還需要優(yōu)秀的軟件，為用戶帶來更出色的用戶體驗(yàn)。英特爾已經(jīng)深刻的認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)。英特爾與多家操作系統(tǒng)和應(yīng)用廠商攜手合作，共同優(yōu)化和增強(qiáng)軟件的線程性能。此類改良工作首先開始于服務(wù)器和工作站領(lǐng)域。此后，自 20 世紀(jì) 90 年代末開始，逐漸擴(kuò)展至臺(tái)式機(jī)系統(tǒng)。2002 年，超線程(HT)技術(shù)正式被引入到臺(tái)式機(jī)當(dāng)中。自 2004 年 9 月以來，超線程(HT)技術(shù)已成功應(yīng)用在 5000 萬臺(tái)配備英特爾奔騰4 處理器的產(chǎn)品中，這些產(chǎn)品包括臺(tái)式機(jī)、服務(wù)器和移動(dòng)電腦，這為軟件開發(fā)商設(shè)計(jì)更加高效的并行處理信息的應(yīng)用提供了新的動(dòng)力。截止至2008年底，已經(jīng)約有 150 個(gè)客戶端應(yīng)用支持超線程(HT)技術(shù)。此前，已有數(shù)百種應(yīng)用支持線程技術(shù)。這些數(shù)字表明：眾多開發(fā)商和設(shè)計(jì)工具已經(jīng)做好應(yīng)用英特爾多核功能的準(zhǔn)備。

英特爾還認(rèn)識(shí)到，操作系統(tǒng)(Windows XP、Windows Server、各個(gè) Linux*廠商的產(chǎn)品等)均已支持線程功能，能夠充分利用超線程(HT)技術(shù)和多核技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。此外，英特爾還極力倡導(dǎo)軟件廠商按照插座授權(quán)產(chǎn)品，而不要根據(jù)執(zhí)行內(nèi)核數(shù)量進(jìn)行授權(quán)。微軟公司宣布按照插槽數(shù)量出售操作系統(tǒng)(而不是核心數(shù)量)，英特爾公司對(duì)這一做法表示贊同，同時(shí)希望其行業(yè)中的其它廠商可以積極響應(yīng)微軟的這一決定。英特爾公司的多個(gè)事業(yè)部已經(jīng)聯(lián)合起來，共同推動(dòng)多核計(jì)劃的實(shí)施。其中最重要的是英特爾軟件和解決方案事業(yè)部(SSG)。該事業(yè)部是一個(gè)全球性的大型機(jī)構(gòu)，與第三方軟件開發(fā)商和解決方案提供商展開了積極合作，幫助它們?cè)O(shè)計(jì)出能夠完全發(fā)揮英特爾架構(gòu)優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品，從而為最終用戶創(chuàng)造巨大的價(jià)值。

早在推出超線程(HT)技術(shù)之前，英特爾軟件和解決方案事業(yè)部就已經(jīng)啟動(dòng)了線程支持計(jì)劃。該計(jì)劃旨在為軟件開發(fā)商提供基于超線程(HT)技術(shù)的開發(fā)平臺(tái);之后，再向它們提供基于多核技術(shù)的開發(fā)平臺(tái)。英特爾軟件和解決方案事業(yè)部還提供一整套強(qiáng)大的線程工具、編譯器和其它性能調(diào)試工具套件與白皮書，以幫助軟件開發(fā)商在其代碼中提升線程級(jí)并行處理能力。英特爾公司還對(duì)英特爾 解決方案中心進(jìn)行了大量的投資。該解決方案中心是全球性的專業(yè)技術(shù)中心。應(yīng)用廠商可以在該中心內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)辦公，以進(jìn)一步優(yōu)化針對(duì)最新英特爾技術(shù)(包括硬件增強(qiáng)線程)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。推動(dòng)多內(nèi)核業(yè)務(wù)計(jì)劃的其它英特爾事業(yè)部包括：解決方案市場(chǎng)開發(fā)事業(yè)部(SMDG)，該部門致力于推廣基于英特爾架構(gòu)的企業(yè)解決方案;英特爾戰(zhàn)略投資事業(yè)部，英特爾戰(zhàn)略投資計(jì)劃負(fù)責(zé)對(duì)其它有關(guān)公司進(jìn)行投資。其投資對(duì)象必須符合以下條件：該公司的產(chǎn)品和服務(wù)能夠填補(bǔ)英特爾公司自身產(chǎn)品線、生產(chǎn)能力和產(chǎn)量方面的不足。