更智能 从Merom处理器剖析酷睿微架构
IT168
张志恒
从最为成熟的Intel Pentium 3-M处理器开始，移动处理器才真正与台式平台处理器性能相仿，并且有了明确的取向——性能/功耗比，而非当时Pentium4处理器所纯粹追求的高主频，在同期推出的P3-M处理器与Socket423接口的P4处理器在性能方面差异并不明显，但较低的主频和古老的内存搭配让移动平台遇到了明显的瓶颈，毕竟台式机平台已经朝着NetBurst高主频进军，并且提出了诸如“超线程”这样的线程优化技术，移动平台却徘徊在P4-M和P3-M之间犹豫不决，究竟是要主频超过1.7GHz的P4-M，还是使用主频最高为1.33GHz的P3-M，一段时间的静默之后，Intel隆重推出了全新架构的Pentium M处理器（应该说发布了迅驰移动计算技术），从编号上就可以看出，这是相当怀旧的一款产品，虽然是采用新架构的产品（因为Intel没有给出单独的架构名称，所以Intel官方称之为移动架构，但很多发烧友将第一代处理器的开发代号Banias作为这代平台的名称，我们后面都简称为Banias架构），但是从他的核心图片和指令处理方面的特征来看，Banias架构应该是从P3-M演变过来的，那么也可以理解为这代架构借鉴了P6架构的思路（这最初是用于Pentium Pro的架构），这一架构保证了指令处理的高效，同时在频率方面有所提升，功耗控制能力出色，融入新SpeedStep技术之后的节电技术更加智能。
时隔三年之后，Intel发布了Core Duo处理器，这是Intel第一代移动双核处理器，其著名的特点是双核心的二级缓存为共用设计，相比台式平台的独立二级缓存而言，有更大的优势，不过这代处理器依然应该理解为Banias核心，虽然名字中抛弃了Pentium这个传统家用处理器代号，但这仅仅是“想要强调这是双核的”而已（Intel酷睿微体系平台发布会现场采访杨旭言）。这个提前试水的产品终于让Intel坚定了将整体战略移向移动架构的决心，可以说无论是Woodcrest，或者Conroe，都从他的前辈Banias身上获取了不少的经验。
我们先不说之于Banias架构，Merom处理器使用的Core架构所拥有的新特性，而是先来看看即将到来的Merom处理器的细节参数。
Merom处理器依然采用mPGA478针设计，兼容之前的Core Duo处理器，不过高端的型号将集成更大的L2缓存，以进一步提升处理器性能，减少处理器从FSB获取数据的瓶颈。我们目前获得的信息来看，至少有半数以上的处理器会使用4MB二级缓存，这对比Intel其他竞争对手的处理器参数，真是大的有些难以置信。
至于说Merom处理器将会采用的FSB频率，我们暂时的消息是会同时存在533MHz、667MHz和800MHz的产品，但是这并没有经过Intel官方的确认，不过从台式平台Conroe处理器普遍采用的1066MHz FSB来看，移动平台应该会在短时间升级到800MHz甚至更高的前端总线速度。
相比Yonah处理器（Banias核心），Merom处理器将首次在Intel移动平台支持64位运算，很好的适应下一代操作系统需要。这也是众多Intel处理器fans所期待的新功能之一。
在正式的产品名称方面，Intel会将Merom处理器融合进Core2Duo这个大家族中，也就是说以后我们看到的所有Intel IA32架构的产品都将称作Core2Duo，换句话说下一代移动平台中的处理器应该称作Core2Duo移动处理器。
为什么Intel要选择彻底放弃台式机和服务器平台的NetBurst架构，转而采用改进自移动平台的酷睿微架构，这是由于Netburst架构后期给Intel带来了太多困扰，Intel所作出的痛苦抉择。究竟是高频率低效率更能刺激性能发展，还是退回低频率高效率这种更加科学的方式，Intel敢于果断的选择，在适当的时间全面抛弃NetBurst这种长流水线的平台，这个时间正是在P-4处理器无法协调工艺制程、性能功耗比的时候。如果说这种转型是一种放弃的话，移动平台转向酷睿微架构则是水到渠成自然而然的事情。
首先，Merom处理器的频率并没有质的飞跃，但是核心架构发生变化之后，处理效率更出色，整个指令处理流程也更加智能化，相对于频率略低的移动架构产品Yonah，Merom处理器可以凭借新的酷睿微体系架构获得相当可观的性能提升。
酷睿微体系架构提供了平滑的平台升级能力，目前市场上主流的各类主板均可以良好兼容，譬如说台式平台的945/965系列芯片组（需要处理VRM供电问题）、移动平台的945M系列芯片组都可以平滑兼容Conroe和Merom处理器，这并不会造成平台的痛苦整体升级，减少因为新架构处理器的使用而造成的用户接受难问题。
看起来这两款处理器一个叫做Core Duo，一个叫做Core2Duo，好像只是简简单单的版本升级而已，事实上两代处理器在微处理体系方面存在较大的差异，其中Core2Duo所采用的酷睿微体系架构为Merom处理器注入了更多的活力，让其拥有更加智能的指令处理流程，在频率和总体硬件指标方面也更加出色。
酷睿微体系架构相比之前的移动微架构有以下的改进：
1、加入宏融合功能
在指令处理的前端，Merom处理器所采用的酷睿微架构加入“宏指令融合”功能，所谓“宏指令”，事实上指的就是X86指令，加入宏指令融合功能之后，在指令处理的前端，就可以将可事先预处理的X86指令融合为一条简单的微指令，再交由微指令处理单元处理。之前的Banias架构拥有微指令融合功能，可以将简单的、可事先处理的微指令进行预先处理，以减少指令处理的时间，这次新加入的“宏融合”功能将整个前端指令解码工作变得更加智能。
2、高级智能内存访问能力
英特尔智能内存访问是另一个能够提高系统性能的特性，通过缩短内存延迟来优化内存数据访问。英特尔智能内存访问能够预测系统的需要，从而提前载入或预取数据。
以前我们要从内存中读取数据，就需要等待处理器完成前面的所有指令后才可以进行，这样的效率显然是低下的。而酷睿微体系结构中使用了一项名为内存消歧的功能，它可以对内存读取顺序做出分析，智能地预测和装载下一条指令所需要的数据，这样能够减少处理器的等待时间，减少闲置，同时降低内存读取的延迟，而且它可以侦测出冲突并重新读取正确的资料及重新执行指令，保证运算结果不会出错，大大提高了执行效率。
3、高级数字媒体增强技术
酷睿微体系架构拥有128bit的SIMD执行能力，一个时钟周期就可以完成一条指令，相比之前的Banias架构单周期只能执行64bit指令的情况，可以大幅度提升运行效率。
当前SSE指令集已经十分普遍地用于主流的软件中，包括绘图、影像、音频、加密、数学运算等用途，单周期128位SIMD处理器能力令处理器拥有高能效表现。
从新的酷睿微体系架构可以看出，所有平台都向着更高的性能、功耗比发展，而不是单纯的提升处理器主频，这对于非移动平台而言是巨大的进步。对于移动平台而言，与Banias架构神似的酷睿微体系架构从内部微架构上努力，将指令处理的智能程度进一步提高，数据处理的通道再次拓宽，从而在不提高主频的情况下大幅度提升性能，减少因为指令的排序、等待所带来的性能损失。
既然新平台可以带来性能方面的大幅度提升，也将主频/性能比提升到新的水平，据我们预测，Intel下一步将着重解决整个移动平台的功耗控制问题，包括更智能的C-State变换能力、更节省电力且提升速度的硬盘数据缓冲机制，甚至是芯片组的功耗控制问题，在这些问题上Intel还有非常广阔的努力空间，相信在不久的将来，即便是电芯容量遇到发展瓶颈，在整体功耗控制方面，Intel也能为移动平台的长电池续航能力提供帮助。
