第四部分 奔腾4的致命缺陷,轻薄笔记本仰仗图拉丁
自从奔腾4问世以来,先后经历了三代核心。笔者给这三代产品的评价是“从失败走向成功,然后从成功走向新的失败”。
奔腾4第一代核心就是Willamette,于2000年11月发布。它采用0.18微米工艺制造,拥有256KB全速二级缓存,400MHz FSB。在整数处理速度和浮点性能这两个重要指标上,Willamette奔腾4相比P6架构的奔腾III没有有任何提升,它仅仅是对抗雷鸟Athlon的权宜之计,因为当时英特尔根本没有准备好0.13微米工艺生产线用来生产Northwoood奔腾4和图拉丁奔腾III。好在当主频提升到1.7GHz以后,奔腾4在性能上已经完全超越了铜矿奔腾III,多少给英特尔带来一些心理安慰。但是Willamette奔腾4的最致命问题不是性能低下,而是它的功耗和发热量实在大得惊人。曾有个内部消息指出,英特尔某些工程师建议给Willamette搭配512MB缓存甚至三级缓存(后来在Gallatin至强和北木奔腾4至尊版实现了),以求提升Willamette的性能,至少要让它的性能不输给自家的上代产品奔腾III。但是这个建议很不现实,反驳的人士指出,如果真得这么做了,恐怕Willamette奔腾4就会做得像一块板砖一样庞大。这或许是笑话,但也从一个侧面反映了Willamette奔腾4是仓促推出的事实。但是英特尔的宣传能力是在强大,很多新装机的朋友都花了数千元的高价去买Willamette奔腾4+850主板+Rambus内存的套装,却根本想不到自己成了英特尔死要面子举动无辜的替罪羊。
第二代核心Northwood由于有充裕的准备时间,加之采用了0.13微米工艺制造,较好地解决了发热与功耗的问题,所以迅速取代了Willamette成为市场主流。此后随着800MHz FSB、超线程等新技术的引入,NetBurst架构的威力的以充分发挥,所以从性能上来讲,图拉丁奔腾III已经没法和Northwood奔腾4叫板了。笔者自己实际使用,无论是玩游戏(Q3A)还是看高清晰影片,奔腾4 2.8C GHz都远远超过奔腾III-S 1.4GHz。就算是AMD,也开始认真审视起奔腾4这个一向被它看成是成人玩具的处理器来了。
Northwood奔腾4确实可以成为一代经典,因为他很好地再现了Netburst开发团队的本意。Netburst架构采用超常流水线运算管线,这么长的运算管线天生就是为超线程技术准备的,要知道像奔腾III/奔腾M/酷睿那样P6架构短流水线的处理器是没办法实现超线程技术的!有关超线程的技术文章有很多,我在这里不再赘述。
Northwood奔腾4的继任者Prescott则是一个新的失败作品。这个败笔使得英特尔最终下决心放弃了Netburst架构。我很奇怪Netburst的开发团队是怎么想的,搞出这样一个怪物来消耗地球上有限的能源:它继承并发扬了Willamette奔腾4的一切缺点,流水线更是加长到31级!虽说Prescott奔腾4也有优点(例如SSE3、更大的二级缓存和更高效的超线程技术),但是玉不掩瑕,它的晶体管太多了,以至于它每个时钟周期比Northwood多产生大约60%的热量,同时功率消耗也增加大约10%!Prescott处理器很容易过热,过热的结果就是降频运行。Prescott最终败给了温度,英特尔必需要考虑到风冷散热能不能满足Prescott的需要,如果一定要采用水冷散热的话……那还是让Netburst去死好了。最后的结果大家也都知道,英特尔不得不全部放弃Prescott架构,并且开发4GHz部分的努力也被认为是浪费内部资源而被放弃了。止步3.8GHz,英特尔终于承认自己错了。不要忘记当初英特尔发布奔腾4时吹嘘说奔腾4是为10GHz的运算速度设计的,这肯定是英特尔历史上最重要的或许也是最广为人知的工程失败事件。
移动版奔腾4脱胎于桌面版奔腾4,它的致命缺陷当然也是功耗和热量。专门网的网友几乎都有笔记本,想必大家都希望自己的本本温度低低,电池续航能力长些长些再长些吧?移动版的奔腾4显然不符合朋友们的要求。
说起移动版奔腾4,主要有两类。一类是在2002年4月23日发布的移动奔腾4-M处理器(Mobile Pentium 4 M),具备SpeedStep和深度休眠技术,但是不支持超线程技术,功耗约35W。另一类则是移动奔腾4处理器(Mobile Pentium 4),它的发布原因是因为进一步提升移动奔腾4-M主频的同时保持较低功耗的努力已经被证实为不可能,移动奔腾4就是为了给笔记本提供一个高主频的处理器,当然它的功耗也比台式机奔腾4低一些,“仅仅”有70W,是不是很爽?
移动奔腾4-M无法进一步提升主频,功耗的控制也差强人意。移动奔腾4的主频提上去了,功耗和发热量又大得吓人……这就是摆在英特尔和笔记本厂商面前的难题。图拉丁这时候派上了用场,它具有移动处理器所需要具备的一切优点:低功耗、低热量以及高性能。如果光从技术设计的角度讲,几乎所有的笔记本厂商都喜欢图拉丁奔腾III-M,但是从市场的角度来讲,在英特尔铺天盖地广告的宣传下,主推图拉丁笔记本就是自寻死路。在尝试了主推图拉丁奔腾III-M受冷落的苦果以后,几乎所有笔记本厂商都不约而同地做出了这样的选择:以移动奔腾4来设计制造一般的笔记本,将图拉丁专门用于轻薄便携笔记本产品的开发。只要你认真观察就会发现,采用移动奔腾4处理器的笔记本,不论品牌如何都是又大又厚又重,设计得好的厂商可以解决这类笔记本机身过热的问题,但是电池续航能力就无法保证了,总不能为又大又厚又重的笔记本再配一块又大又厚又重的电池吧?相比之下,图拉丁奔腾III-M就好得多,采用这类处理器的笔记本,轻巧便携,电池续航能力超长,同时性能也很强大。我不知道英特尔设计与桌面处理器完全不同的奔腾M的灵感到底源自哪里,但是图拉丁奔腾III-M就是奔腾M的原型,这一点是无可置疑的。
第五部分 奔腾4止步3.8GHz,英特尔迷途知返
2004年10月15日,英特尔决定不再推出4GHz的奔腾4处理器,并表示将不再以时钟速度作为评价芯片性能的主要标准。在宣布这一决定的时候,时年64岁的英特尔总裁克雷格?贝瑞特面对着6500人说道:“请原谅我们”。或者这个性情幽默的可爱老头是在开玩笑,可是现在的他却是右膝着地、双手合十、神情庄重。
英特尔总裁的这一惊人举动也许含有开玩笑的成分,但决非做秀,而是真心地对公司的失误表示忏悔。为了打赢主频争霸战,英特尔以往在处理器研发道路上走入了“惟主频论”的误区,现在已经深陷于其中而无法自拔:“主频高=性能高”的错误观念已经深入人心,这当然有效地压制住了竞争对手AMD的Athlon系列处理器——尽管后者的性能出色,但是工作主频始终远远被英特尔的奔腾4甩在后面;但是“惟主频论”也是一把双刃剑,它使英特尔在对外芟除异己的战争中无往不胜,同时也使英特尔自家出类拔萃但是主频不高的图拉丁奔腾III-M受到重创,此外高主频带来的高功耗也使得英特尔的忠实支持者要为奔腾的芯付出更多的电费,同时更要忍受高性能处理器风扇所带来的巨大噪音……
纵观英特尔处理器的发展史,我们不难发现,伴随着制造工艺的改进,新型处理器的功耗更低,发热量更小,同时性能更高。这个铁一样的定律,直到Northwood奔腾4时代依然有效。可是,采用0.09微米工艺的Prescott却不是这样,除了最低主频的几款型号之外,它的设计功耗都在100W以上,远远高于几款最高主频的Northwood,发热量更是大得吓人,性能却不比同主频的Northwood高。有人也许会为Prescott辩解,说是Prescott的设计就是为了在更高频率下工作的,在4GHz以上的时候,Prescott那可怕的威力才会完全发挥出来……给我打住吧!看看3.2E GHz的Prescott奔腾4功耗有多恐怖再说话吧,如果Prescott奔腾4的主频果真超过4GHz,200W左右的耗电量和由此带来的发热量是闹着玩的吗?如果说高频低能的Willamette奔腾4是为了在主频大战中能够彻底压制(注意我没有使用“击败”一词)AMD,并且后继的Northwood奔腾4还降低了功耗提升了性能的话,那么电老虎一般的Prescott奔腾4又有何用?难道它真的要做Willamette第二?Prescott,这款在设计之初就不被许多人看好的处理器,忠实地诠释了英特尔当时的真正状态:对处理器的主频如此在意,已经到了走火入魔的地步。换言之,也只有走火入魔的英特尔,才会设计出如此走火入魔的Prescott来。一般说来,更先进的制造工艺可以降低处理器的功耗和发热量,但是面对Prescott这样的怪物,0.09微米工艺的先进制造工艺仅仅起到了救命稻草的作用由此看来,贝瑞特单膝跪地的惊人之举,也许多少有些无奈,但是,又不得不为之。
如前所述,奔腾4采用的是“惟主频论”的架构,它的设计第一出发点,就是能达到更高的主频,而不是像以往x86处理器那样,新一代处理器在同主频下拥有更好的性能。可以这样说,奔腾4的推出开了一个恶劣的先例,在英特尔性能高超的广告机器的疯狂运转下,“高主频=高性能”的观念深入人心,奔腾4获得了成功,但同时也埋下了隐患……
奔腾4的架构注定了它是一款耗电量大发热量高的产品,这一弊端首先在对处理器的功耗和发热有苛刻要求的移动计算市场体现出来。英特尔在无奈之下,推出了奇怪的奔腾M处理器,专用于笔记本电脑市场。严格说来,奔腾M就是加强版本的奔腾III,它的基本架构继承于奔腾III,同时也吸收了奔腾4平台的一些优点。奔腾M是一颗“惟性能论”的产品,它的主频没有奔腾4那么高,但是在同主频下,奔腾M的性能远胜奔腾4。笔者认为,奔腾M是英特尔这几年所设计的最出色产品,奔腾M+i855芯片组+英特尔无线网卡所组成的迅驰移动计算技术,不仅开创了笔记本电脑领域技术发展的新纪元,更给英特尔创造了巨大的利润,同时也给英特尔出了一个难题:如何在不损害奔腾4威信的情况下,告诉那些持观望态度的用户,尽管奔腾M的主频只有1.xxGHz,但是性能却比2.4GHz的奔腾4更好?比较好的做法就是一方面淡化高主频=高性能的荒谬论调,奔腾4不再继续攀升主频,并且逐渐淘汰,另一方面则是尽快提升奔腾M及酷睿的工作主频,同时大力宣传双核心,让用户的注意力从高主频转移到双内核甚至多内核上来。从Netburst架构开发小组成员集体辞职的消息中我们不难看出,英特尔已经决意放弃奔腾4,重新采用古老却不过时的P6架构。
由于英特尔对迅驰的宣传得力,由图拉丁奔腾III-M改头换面的奔腾M问世不久就轻而易举地在移动计算领域淘汰了奔腾4-M,取得了巨大的成功。人们自然就会想到,如果英特尔肯将奔腾M的架构用在桌面计算领域,那么台式机的功耗与发热问题以及由此带来的噪音控制问题就很容易解决了。英特尔也在关键时刻迷途知返,以双核奔腾M作为技术基础的酷睿处理器问世了,宣示了奔腾尤其是奔腾4时代的终结。酷睿与奔腾III特别是图拉丁奔腾III有着密切的血缘关系,那些怀念图拉丁的用户们有福了,因为他们可以用最新的超级图拉丁——酷睿来武装自己的新电脑了!