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Pentiu-M的接班人-Dothan全测试(测试平台、SYSMark 2004、DivX和XviD编码测试、游戏表现、工作站表现)

2004-07-26 10:45:49 作者:依贝商城 来源:文三街在线 浏览次数:1626 文字大小:【大】【中】【小】
    半年前,intel发布了“迅驰”移动处理技术,尽管intel在市场上为此技术投入了数十亿的资金,但时至今日还有消费者搞不懂迅驰到底是个什么东西。但不同于其它耗资巨大的商业行为,迅驰并非只是一件漂亮的外衣,因为它包含了当下intel最优秀的移动微处理器架构——Banias。

    Banias的官方名称是Pentium M,有感于奔腾4巨大的功耗,人们普遍认为,为了减少发热量,Pentium M仅仅是前端总线提高到奔腾4水平的奔腾3而已。但事实并非如此,Pentium M采用了全新的架构技术。使用Pentium M和迅驰技术的笔记本市场反应非常好,而且它也确实有着很好的性能表现,更长的电池使用时间,更加轻薄小巧。在传统的高性能基础上,Pentium M带给了intel的消费者们更多的便携性。凭良心说,Pentium M确实是一款极其成功的产品,但是我们评测编辑总是不感到满足,因为我们总想看到更完美的产品,于是就有了对于0.09微米Pentium M的评测,这款架构的代号是Dothan。

    不像Banias推出时那么轰动,相反Dothan的上市时间推迟了几个月。intel已经公布了产品推迟上市的原因。显然原先的产品设计有一点点缺陷,锁相同步逻辑单元的工作灵敏度过高。实际上早在一月份就已有OEM版本出现,但是产量极小,幸亏这项缺陷被及时发现,这就使得重新改进后的90纳米Dothan更加完美。

    作为对Banias一种重要改进,Dothan的表现是否对得起现在 Pentium M的好名声呢,下面让我们对之进行仔细的剖析和评测。

   

评测之旅马上开始!

 

一、回顾Banias

    Dothan的核心技术与先前的Banias相同,这里主要介绍以下七项技术:

中等长度的流水线

    Pentium M的流水线长度短于Pentium 4 (尤其是比 Prescott短很多),但却长于 Pentium III。Intel需要一定的流水线长度来确保其cpu的高主频,但又要避免像Pentium 4那样因为流水线过长而带来极大的发热量。尽管更长的流水线带来更好的性能表现,但高功耗也如梦魇一般缠绕着intel。

    时至今日,intel仍未公布Pentium M处理器的流水线级数,我们所知道的仅仅是Dothan的流水线技术与Banias完全相同,不会出现像Prescott那样的高发热量。

    实际上,许多Banias (包括Dothan)使用的技术都涉及专利保护和专利争端,因而intel出于商业竞争的目的,没有公布一些技术细节。
 

结合型浮点运算技术

    采用这种技术的好处是多方面的。首先,你可以看到明显的性能提升,而同时,你又可以得到更低的功耗。这主要是由于通过独立的 浮点运算单元,任何一个cpu工作周期中的等待时间都没有被浪费。

专门的堆栈管理技术

    Banias专有的堆栈管理技术是另一个降耗利器,堆栈是内存中专划出的一段用于存储cpu即将处理数据的区域,这些数据还包括那些无法在寄存器中保存的数据。而一个高效的堆栈管理器对于提高系统工作效率是很有帮助的,这也就是为什么Banias在性能和降耗上都会有良好表现的原因之一。
 

高性能的分支预测技术

    Banias的分之预测技术与Pentium III相比减少了20%预测误差,这得益于其更大的分支预测记录表和更好的循环结构操作。在之后的Dothan技术中,这项技术再一次得到了改进。

Pentium 4的前端总线, Pentium III的执行单元

    Banias的执行单元与Pentium III相同,这使得 Pentium M 在与 AMD Athlon 64 和Intel Pentium 4相比时略显尴尬,不过由于以降耗为设计目的,Banias这样做无可非议。只是由于流水线极限宽度的缺乏,Banias将肯定不会支持超线程技术。

    在64-bit总线位宽的争夺上,intel处于劣势,Pentium 4被它64-bit的对手打压得喘不过气来。不过,在Banias 和 Dothan上,Pentium 4级别的前端总线频率应该足够用了。

强大的缓存技术

    Banias 和 Dothan都设置了八路联合二级缓存,这在当前的cpu中还是不常用的。联合缓存的应用增加了缓存中数据恰为所需的概率,从而提高了缓存的工作能力。

    为了优化这八路设置以达到降耗的目的,每一路又被分为四个象限,当某一路被选中,二级缓存控制器将对使用哪个象限的数据作出判断,对于大容量缓存来说,这项技术可以最大限度的减少功耗。

手动频率限制

    一般说来,处理器的设计者都希望产品的频率越高越好,通常,产品都有一个额定频率并有一定的超频空间可供使用者利用。但是,通过手动设置限制甚至降低cpu工作频率的技术倒是比较少见。而Banias就采用了这项技术,此举的目的非常明显,就是为了减少电能的消耗。笔记本不同于台式机,过分的追求频率提升对于笔记本来说简直就是一种奢侈享受,而通过对工作频率的限制来达到节能降耗的目的,确实也是一种无奈之举。但是目前看来,还没有更好的解决方案。





二、Dothan的五项新技术

    Dothan与Banias相比,采用了五项新技术,当然,同样是出于技术保护的目的,intel没有公布这些技术的细节,因而我们也只能尽量细致的剖析这些新技术。
 

90纳米工艺 和 2MB L2缓存

    Banias使用0.13微米工艺制造。良好的性能表现证明此项技术在Banias上的应用十分成功。

    而Dothan依靠更先进的90纳米制造工艺,与Banias相比性能提高更甚。同样是90纳米制造工艺,Prescott备受争议,而Dothan却风光无限。

    Dothan内含一亿四千万个晶体管,超过七千七百万的Banias将近一倍,而核心面积却和Banias相同,都为100 mm2 。在相同的核心面积上加倍的安放晶体管,这一直是半导体制造商的追求目标,而依靠90纳米工艺,intel实现了这个目标。当然,这种工艺也使得核心的制造成本有所提高。

    改进的另一个主要方面是Dothan两倍于Banias的2MB L2 缓存,而 64KB L1 缓存仍然与过去一样。

    我们认为intel可能会把 Prescott 上的90nm SRAM移植到了Dothan上面。正是由于更小的90nm SRAM单元使得100 mm2 的核心可以发挥更大的功效,同时也带来更低的功耗。

    由于增大了二级缓存,Dothan核心的数据预读取量大大增加。实际上,增加二级缓存是在保持架构不变的情况下提高处理器性能的最直接的方法。

    90纳米工艺同样给Dothan带来了工作主频的提高,目前我们已经可以看到2GHz的Dothan了,而预计到年底,Dothan的主频会突破2GHz,请注意,intel设计Dothan和Banias的初衷是要追求更低的功耗,不过功耗和主频能二者兼顾岂不更好。
 

结合型浮点运算技术

    Intel似乎故意在 Bania的结合型浮点运算技术上有所隐瞒,并且到了Dothan推出时也同样如此,目前我们知道的仅仅是Dothan允许更多类型的 浮点运算以结合方式运行。当然这是好事,不过如果能知道得再详细些的话消费者会更高兴的。

改进的分支预测技术

    在Dothan上,分支预测技术得到了改进,这有利于提高芯片的性能和降低功耗,别忘了,越少的预测误差,就代表着越少的流水线数据流量,自然也就代表着更少的功耗。

    Dothan的分支预测技术中一项最重要的改进发生在它的循环检测器上。尽管一些情况下循环结构与分支结构大不相同,但所有的循环结构在起始阶段都要使用到选择分支(例如,if i ‹ 10, then keep looping),因而如果分支预测技术得到改进,则循环结构的工作效率也会相应提高。

    Dothan在它的小循环检测和预测分支技术中还包含一个独特的算法,同样,intel对之守口如瓶,但是从实际效果看,在小循环检测应用上,Dothan确实能力有所加强。

更快的整数运算能力

    在一般的处理器应用过程中,逻辑和整数运算是必不可少的,Dothan在这方面能力也非常强,不过Dothan在这方面应用了哪些新技术,由于intel的滴水不漏,我们实在是不得而知。

增强的注册控制器

    文章开头我们提到过,Dothan的许多改进都是在Banias的设计中无法实现的。注册控制器就是其中之一,如果在Banias中开辟一个区域加入这种设计,那么Banias就会不堪重负了,而Dothan并未遇到这种情况,由于其工艺的先进,安插更多的晶体管是小菜一碟




三、Pentium M 的针脚

    关于Pentium M与Pentium 4主板的兼容性问题值得一提,尽管Pentium M拥有和Pentium 4一样频率的前端总线,但其针脚却和Pentium 4截然不同。


    注意看,尽管Pentium M与Pentium 4的针脚数目一样,但是所有针脚的布局却不完全相同,因而虽然都是478针脚,却需要不同的cpu插槽。

    intel还进一步把标识cpu插入方向的那个箭头改换了位置,这样你就根本无法把Pentium M插入Pentium 4的主板了。
 

左边是Pentium 4,右边是Pentium M,有何不同一目了然
 
  对消费者来说,二者不能通用,但对主板制造商来说,却不必耗巨资开发新的芯片组,由于Pentium M和Pentium 4的管脚定义是一样的,因而任何一款适配Pentium 4的芯片组都可以支持Pentium M。

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