每月新技术之星

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  在刚刚过去的一个月,我们欣喜地看到业界出现了一些新技术和新动向,其中不乏亮点。Power阵营再添新将,P.A.Semi发布低功耗双核芯片;IBM推出第二代Cell处理器,频率突破6GHz新高;英特尔、SUN达成战略合作,共同打造Xeon+Solaris平台。除了上述介绍的技术亮点外,其他领域也有值得推荐的新技术,让我们继续往下看。在接下来的内容里,我们将分门别类,介绍部分领域的新动态,关注每一个技术之星的诞生。
  
  Power阵营再添新将
  
  早在2005年10月的微处理器论坛上,一家名为Palo Alto Semi(P.A. semi)的初创无工厂芯片设计公司就宣称计划开发低功耗的IBM Power兼容芯片,并面向刀片服务器、嵌入系统以及游戏主机市场。但当时外界对此不置可否,毕竟开发处理器需要雄厚的技术实力,作为一家初创企业,P.A.semi是否具备将理想变成现实的能力值得怀疑。但在今年2月份,P.A. semi宣布它们已经成功开发出名为“PWRficient PA6T-1682M”的双核处理器,并实现小批量投产,预计能够在年内正式推向市场。
  PA6T-1682M基于IBM授权的Power架构开发,因此它实际上可以看作与IBM Power 4/5/PowerPC处理器属于相同的体系,这款产品采用64位设计,集成两个硬件内核,晶体管总数为2亿个左右,由于采用65纳米工艺生产,PA6T-1682M芯片就可以保证较低的成本。内核设计方面,PA6T-1682M的两个核心都分别拥有128KB一级缓存,同时直接集成TCP/IP网络协议支持、安全计算硬件加速等等,这些附加的加速单元都是通过一条16Gbps带宽的“Connexium”总线与CPU内核相连。而两个CPU内核则共享2MB容量的二级缓存、两个双通道DDR2内存控制器、更新追踪数据存储器以及输入输出等子系统,其中输入输出子系统部分包含8个PCI-E控制器、2个10Gb以太网控制器和4个Gb以太网控制器,它们均通过Connexium与处理器联系在一起。不难看出,PA6T-1682M处理器自身即具备完善的运算和I/O功能,并不需要额外的芯片组支持,这也是首款全整合型处理器,作为一家初创公司,P. A. semi的大胆设计值得称道。
  


  不过,高度整合并非PA6T-1682M的唯一卖点,事实上,PA6T-1682M最鲜明的优点在于突出的每瓦性能。目前P.A.semi先期推出的处理器为2GHz版本,在满负载运行状态下,它的最大功耗值只有区区25瓦,典型功耗值仅有区区5-13瓦,相当于低电压版本的Merom移动处理器。得益于IBM Power指令体系的高效率和P.A.semi优秀的技术,PA6T-1682M的实际性能远高于同频的Core 2 Duo和Athlon 64 X2。P.A.semi公司表示,在提供相等运算力的前提下,Core 2 Duo至少需要消耗85瓦的能源,而AMD的Athlon 64 X2更是需要95瓦以上,PA6T-1682M的能源效率达到后两者的4-5倍之多,技术优势颇为明显。此外,PA6T-1682M具有很强的扩展弹性,例如它很容易就可以将工作频率提升到2.5GHz、将二级缓存提高至8MB,或者干脆升级到八核心结构,当然是否完成这些升级仍取决于市场需求。
  P.A.semi希望PA6T-1682M能够凭借功耗方面的优势打开市场,但它所面向的并非是传统PC市场,而是锁定服务器和专业应用。具体点来说,就是瞄准那些曾经使用IBM Power平台,但现在希望降低能源成本的用户,电信、数据存储、军事、嵌入应用、游戏机等是PA6T-1682M的主要市场,最有可能的解决方案大概就是刀片服务器。由于PA6T-1682M功耗极低,用户改用该套平台后可以大幅度降低能源消耗,对于拥有数以千计Power服务器的电信中心来说,改用PA6T-1682M平台将能够有效降低电信中心的运行成本。大概也是考虑到专业定位,PA6T-1682M平台的价格并不便宜,目前每颗处理器样品的价格为700美元,每套PAEV-1682M-001 PWRficient评估工具包则为8500美元,谈不上有多明显的优势。然而,P.A.semi并没有打算采用代工模式生产处理器并将其推向市场,而是只向有生产能力的芯片企业提供技术授权,通过收取授权费用来获得回报,这显然要比独立生产销售的风险小了许多,P.A.semi明显汲取了全美达的前车之鉴。目前P.A.semi正与100多家客户展开合作,同时开始筹建自己的全球性营销网络,但作为一家实力薄弱的初创企业而言,要完成全球化布局几乎是一件不可能完成的任务,或许P.A.semi应该指望IBM会将它收购,从而卖个好价钱,毕竟IBM目前也的确缺乏低功耗Power产品线,有限的开发资源都投向游戏机和下一代Power处理器的开发,对IBM来说,P.A.semi的业务是个不错的互补。
  
  IBM推出第二代Cell处理器
  
  尽管PS3表现不佳,但Cell处理器的动向却备受瞩目。PS3所用的第一代Cell芯片采用90纳米SOI工艺制造,制造成本和耗电量都比较可观,前一因素导致PS3产量无法跟上,计划进入家电产品的承诺也未能实现,而耗电量的限制则令PS3遭遇功耗困境,索尼花了相当大的精力才解决PS3的内部散热问题。
  近日,IBM联合索尼电脑娱乐公司(SCE,负责游戏主机业务)、东芝公司在国际固态电路会议上正式发布65纳米工艺的第二代Cell处理器,显著改善了电气性能,并将工作频率推向6GHz的高峰。IBM透露,第二代Cell能达到如此高频除了得益于先进的65纳米SOI绝缘硅技术外,应用新的SRAM技术也起到至关重要的作用。第二代Cell的SRAM采用双供电SRAM阵列,除了处理器原有的供电电路(Vdd)外,第二代Cell专门为一级缓存、二级缓存(SRAM逻辑电路)设计了第二路供电电路(Vcs),有效提高了SRAM在高频运作的稳定性。如果施加1.3V的高电压,65纳米Cell能够超频至6GHz并稳定运行,如果只使用1.0V的电压,新一代Cell也能够工作在4.2GHz的频率下,实际性能比前代产品有了明显的提升。
  


  第二代Cell的到来标志着Cell计算平台真正进入到成熟期,得益于65纳米SOI技术,第二代Cell的芯片体积更小、制造成本更低,且容易做到大规模量产,满足市场强劲的需求;加之功耗方面的改善让Cell可以进入到更广阔的空间。预计65纳米Cell将于未来几个月内投入量产,并率先进入PS3游戏机,而原有的90纳米产品则会逐渐被取代。除了PS3游戏机外,新一代Cell还有望真正进入家电市场。过去由于产能和功耗的双重限制,Cell进入家电领域困难重重,新一代Cell很好地解决了这些难题,目前Cell联盟积极谋划加速向家电业挺进,作为主导者的IBM也提出相应的技术方案,即将推出的Cell的SPE协处理器数量从8个削减为4个,衍生出简化的家电版Cell处理器;抑或干脆直接取消PPE主处理器单元,让仅包含若干个SPE的Cell与其他类型的嵌入处理器相配合,Cell中的SPE则专门用于多媒体的加速。
  伴随着新一代Cell的出台,索尼也公布了下一代PS4游戏主机的研发计划,PS4仍然基于Cell架构平台,但它不太可能在未来五年内出现,对现行PS3平台完善化和成熟化是索尼未来工作的重点。而IBM则披露了基于65纳米SOI工艺的eDRAM嵌入缓存技术,eDRAM可实现比SRAM高得多的存储密度,同时又具有不错的性能,在许多专业领域被广泛采用。IBM表示,如果这项技术足够成熟,未来的Cell处理器也可能加入这种大容量eDRAM来提升性能。
  本月关于Cell的第二则动态就是开发工作的推进。对于用户而言,Cell的协处理器架构拥有足够多的噱头,运算性能无以伦比,但游戏开发者们几乎都对Cell复杂的架构抱怨不已,他们难以让代码运行充分利用到Cell的运算资源,结果产生大量的资源闲置。索尼游戏开发主管Phil Harrison曾公开表态,目前所有的游戏都没有用到Cell一半的运算能力,未来大概也不可能会将它的潜力全然榨尽,出现诸如Cell运算性能无法满足游戏要求这种情况。但这并非好事,游戏开发者都希望能创建出画质一流的大作,为此它们不得不求助于索尼,希望能够获得关于Cell的技术支持,从而更好地为Cell平台编程。不过索尼似乎帮不上什么大忙,虽然它们不断更新软件开发平台,但游戏开发者需要的是Cell底层的细节,而索尼根本无能为力。近日,IBM公司决定伸出援手,派出硬件工程师在加州的High Moon游戏工作室内举办一个学习班,旨在为开发者提供硬件层面的帮助。利用IBM实验室提供的开发工具,这个学习班的各个团队将为Cell开发游戏算法,并将学到的知识来帮助游戏编程。对此High Moon的首席技术官Clinton Keith作出积极的回馈,他表示IBM工程师的巨大帮助将让开发者能够掌握Cell的“魔术”,进而创造出更具震撼效果的游戏产品。从这一则新闻也可以看出,尽管索尼总是拼命站到前台,宣称它们是Cell平台的主导者,但事实并非如此,IBM牢牢控制了Cell计算平台,当然也包括PS3。
  
  打造Xeon+Solaris平台
  
  在IBM、SUN、惠普和戴尔四大服务器厂商中,只有SUN未能推出基于Xeon的服务器产品线,但这也导致SUN在企业服务器领域业绩平平。近日,英特尔与SUN公司宣布达成战略合作关系,SUN公司将推出基于Xeon处理器的服务器产品、成为四大服务器厂商中最后同时支持英特尔和AMD X86平台的企业。作为回报,英特尔则将对SUN的Solaris操作系统提供正式支持,让客户拥有更广泛的选择。
  据悉,SUN公司计划在未来几个月内先期推出搭载双Xeon的企业服务器,年底前推出四路Xeon的高端产品,除此之外,SUN还计划推出单处理器的Xeon工作站和入门服务器,而八路Xeon系统以及“四处理器X四核心”的高端系统也在筹划当中,该套系统将采用代号为“Tigerton”的四核心Xeon。SUN CEO施瓦茨希望,产品线的延伸能够解决SUN公司这些年来不断下滑的势头,让SUN能够在企业服务器领域具有更大的影响力。如果SUN能够制定正确的策略,我们认为它完全有能力实现这一目标,因为SUN Solaris系统在高端服务器领域声誉卓著,系统健壮性和技术先进性首屈一指,可以说是目前稳定性最出色的操作系统,凭借这方面的优势,SUN公司有望吸纳一大批高端用户。对英特尔而言,获得SUN的支持意味着获得Solaris操作系统,当然英特尔更期望Solaris能够支持安腾平台—早些年SUN与英特尔在这领域的合作破裂,未来再续前缘也有很大的可能,当然前提是SUN能够处理好SPARC平台与安腾平台的关系。
  
  图形市场重新布局
  
  笔记本电脑市场的高速增长以及Vista带来的刺激,都显著改变图形市场占有率的比例,根据Jon Peddie公司的调查报告,在2006年第四季度,桌面图形芯片市场成长率比前一个季度下滑4%,其中独立显卡的市场成长率下滑幅度多达6%,整合显卡的下滑幅度要小得多,而2006年度相对于2005年的整体下滑为8.9%。换句话说,台式机市场的增长率在不断降低。与之形成鲜明对比的是,2006年第四季度移动图形芯片的市场成长率比前一季度高出13.8%(其中独立移动图形的增长率高16.2%),全年累计增长幅度多达34%。这种情况充分说明了笔记本电脑市场的强劲发展潜力,而越来越多用户对图形性能也日渐看中。从绝对数量来看,2006年四季度业界共出货2600万枚移动图形产品,其中1970万属于集成图形芯片组,在这一领域,英特尔占据的市场份额高达49.8%,AMD也占到23.4%(原ATI的集成芯片组业务),nVIDIA只占据22.9%。但在独立型移动图形产品方面,AMD的份额从2006年第三季度的47%下滑到40.9%,nVIDIA则从53%攀升到59.1%。换句话说,目前nVIDIA已经取代AMD-ATI成为最大的独立型移动图形供应商。从总体份额来统计的话,英特尔占据移动图形市场份额比例为38%、nVIDIA占据31%、AMD则占据28%,考虑到AMD收购ATI后带来的影响,我们认为nVIDIA有望继续在独立移动图形领域扩大优势,而AMD则在自家的平台中把持主导地位。
  


  英特尔已经意识到获得高端图形技术的重要性,就在今年2月,英特尔着手为Visual Computing部门招收新员工,Visual Computing部门所负责的任务就是开发独立图形处理器以及GPU-CPU的混合型处理器,担负起建立未来高性能计算架构的重任,这显然是受到AMD Fusion架构的刺激。此举也标志着英特尔在i740之后正式回到独立图形市场,当年它以赢利空间不大和压缩成本的需要作出退出图形市场的决定,现在看来这个决定非常愚蠢。
  借ATI被AMD收购的良机,nVIDIA加速攻城略地,除了率先带来G80之外,nVIDIA也不断将触角延伸到新的领域。例如nVIDIA为Linux系统提供优秀的驱动支持,倘若你想运行Linux的XGL模式,nVIDIA显卡是更好的选择,因为AMD显卡在驱动支持都还有这样那样的问题;倘若你想运行更节省资源的AIGLX技术,那么nVIDIA显卡是唯一的选择,因为AMD显卡干脆就不支持AIGLX。现在,nVIDIA又拿出新的杀手,计划让搭载nVIDIA显卡的Mac计算机可支持更多的游戏。最近,nVIDIA与TransGaming达成合作协议,双方联手共同改进“Windows游戏在Mac计算机上”的兼容性,这个说法有些拗口,它的意思是,nVIDIA将让Windows游戏可以很好地运行在Mac计算机上,解决Mac平台缺乏游戏支持的难题。这个计划的关键之一就是TransGaming,TransGaming其实已开发出一个名为“Cider”的引擎,该引擎可以让游戏开发人员在不必修改任何代码的前提下,将Windows平台上的游戏直接移植到Mac计算机上—由于整个移植工作非常轻松,在短时间内就可以完成,但它遇到的主要问题就在于显卡兼容性。在nVIDIA加盟之后,这一问题也迎刃而解,借助nVIDIA的CgFX引擎(类高级编程语言的架构),Windows游戏的DirectX 3D渲染指令都可以被高效地处理,同时起到改善游戏兼容性和提高运行性能的效果。按照合作计划,nVIDIA与TransGaming将共同推进移植项目,双方计划通过CgFX引擎在年内移动多款重量级Windows游戏到Mac平台上,倘若这一项目能获得理想的效果,Mac平台游戏少的现象将彻底成为历史,而nVIDIA也进一步增强自己在平台支持方面的优势,当然如果nVIDIA要想将AMD甩开,直接将TransGaming收购会是不错的主意。
  
  Trevally移动平台
  
  为了与封闭的迅驰平台竞争,AMD以开放的姿态来打造Turion 64移动技术平台,希望能够以开放性和下游厂商的支持打开市场。这一策略获得相当的成就,至少AMD现在已经在移动市场站稳了脚跟,但如果要想与迅驰平台分庭抗礼,AMD需要作出别的选择。就在2月份,AMD宣布将推出全新的“Trevally”移动技术平台,AMD表示,Trevally平台将由Socket S1接口的Turion 64 X2/Turion 64系列处理器、RS690T北桥与SB700南桥芯片共同构成,这也是AMD在收购ATI后首次推出平台化的产品。
  为了增强与英特尔Santa Rosa平台竞争的砝码,Trevally平台将采用65纳米工艺的新一代Turion 64 X2/Turion 64处理器(核心代号 Taylor),支持双通道DDR2-800内存,但芯片内部设计并没有什么改变,65纳米工艺的意义更多在于降低功耗/发热、提升频率以及降低成本,AMD表示,65纳米新一代Turion 64 X2/Turion 64仍将有35W和25W两种TDP的版本,由于处理器集成了内存控制器,实际能耗值低于Santa Rosa的Socket P Merom处理器,而它的制造成本有望降低30%之多。尽管Turion 64 X2的实际性能明显落后于对手,但它也足以满足日常办公、移动游戏、高清多媒体播放的需要,性能不再是用户关注的唯一重点,相反,Turion 64 X2可以拥有更低的成本,这就决定了AMD Trevally移动平台将以性价比取胜。
  


  RS690T芯片组是Trevally平台的重点,RS690T是AMD 690G芯片组的移动版本,它同样集成了X700级别的图形处理器,实际效能远胜于Santa Rosa平台965GM芯片组的GMA X3000核心,这也是Trevally平台最主要的卖点之一。此外,RS690T还提供8个PCI Express通道和MXM显卡接口,OEM厂商可配置性能更佳的移动图形模块,另外通过MXM接口,笔记本制造商也可以为集成图形增加外部显存,当然这并不是太必要。另外,RS690T还支持2个PCI Express X1接口,分别用于千兆以太网卡和ExpressCard扩展卡,整体技术水平相当先进。RS690T通过一条PCI Express X4通道与SB700南桥连接,SB700的南桥功能强大,除了可支持12个USB 2.0接口和2个USB 1.1接口外(即最多14个USB接口),它还可支持6个SATA 3.0Gbps接口和1组IDE接口。Trevally平台将会借助这个IDE接口集成一个高速闪存模块来用于Vista启动加速,这相当于英特尔Robson技术的翻版,不同之处只在于Robson采用PCI Express X1接口,总线转换延迟时间较长,明显不如Trevally利用IDE接口的做法来得聪明。在这些规格之外,SB700还支持HD Audio音频,但AMD依然没能解决集成网络控制器的问题,OEM厂商必须另行选择独立型网络控制芯片。很明显,SB700南桥在技术上仍然不够完善,难以同nVIDIA的南桥产品相提并论,但从宏观的高度来看,RS690T+SB700的组合完全可胜任Trevally平台的需要,在与Santa Rosa的竞争中也不会居于下风。
  Trevally唯一保持开放性的地方在于无线网络模块,AMD官方推荐OEM搭载802.11n草案产品,但自由权在OEM厂商之手,OEM厂商也完全可以选择Aigro的TruMIMO技术或者干脆就是传统的802.11g,但无论作何选择,三方无线网络厂商都可以从Trevally平台中分享成果,相信这些企业都很乐意与AMD一道推行Trevally移动平台。迄今为止AMD都没有明确透露Trevally何时推向市场,今年二季度应该是非常合适的时机,至少不会比Santa Rosa落后多少。而AMD的重点仍然在消费市场,这也是笔记本电脑增长最快的领域,凭借卓越的性价比,Trevally平台将展现出强劲的竞争力。
  
  高清内容面临盗版
  
  早在去年12月底,一位名为muslix64的国外网友就放出HD DVD破解程序BackupHDDVD,该程序可以将AACS保护下的HD DVD高清数字内容完整地拷贝出来,宣告AACS神话的终结。消息传出后许多网友表达了这样那样的质疑,但在今年2月份,大量源自HD DVD的高清电影出现在BT下载行列,意味着HD DVD开始告破。由于BackupHDDVD攻击的对象是AACS加密系统,而蓝光DVD与HD DVD一样也都是采用这一技术,许多业内人士就认为蓝光DVD遭受破解是迟早的事情。果不其然,最近muslix64再次放出针对蓝光DVD的拷贝程序BackupBluRay(V0.01),结束了蓝光DVD内容不可拷贝的神话,而两次破解之所以相差数月,并非蓝光DVD更难破解,理由居然是muslix64没有蓝光光驱。
  muslix64公布了它的破解方法:用WinDVD播放HD DVD/蓝光DVD高清影碟,然后利用一个专门的软件读出内存数据,接着从内存数据中找到密钥,并借助这个密钥将光盘的影像数据完整地拷贝出来。这样,目前市面上的HD DVD与蓝光DVD影碟都遭到破解,这对于好莱坞电影厂商而言是个不小的打击。但muslix64的破解方法并不会永远有效,HD DVD和蓝光DVD都迅速采取应对之策,WinDVD播放器泄露的密钥被吊销,新发行的光盘采用新的密钥,只要播放器厂商不要再犯这个愚蠢的错误,破解者就很难找到漏洞—换句话说,muslix64并没有真正将AACS技术暴力破解,只是利用WinDVD播放器漏洞获得了密钥,然后利用这个密钥来拷贝光盘内容。只要将密钥吊销,问题就可以解决,因此HD DVD与蓝光DVD事实上并没有获得真正意义的破解,AACS加密系统依然可靠,互联网用户很难借助BT、eMule之类的P2P下载工具获得所有的数字高清媒体内容。
  倘若要真正破解AACS,破解者就必须编制出能够“高效”破解128位AES加密技术的算法,但至少到目前为止,全世界还没有数学家能够做到这一点。另外,破解者还需要一部超级计算机以及数以百年计的光阴进行不间断的运算。事实上,在当前技术水平下,暴力破解HD DVD/蓝光DVD的AACS完全就是不可能的任务,黑客们通过软件漏洞获得密钥的做法虽然投机取巧,但这也许是“破解”HD DVD/蓝光DVD的唯一方法。
  
  光子存储技术诞生
  
  全息存储被认为是密度最高的光存储技术,但现在它遇到了新的对手。近日,美国纽约州罗彻斯特大学光学所的科学家发明了一种更具想象力的“光子存储”技术,该技术可以在一个光子中存储一张图片内容,并将其完整地还原出来—一个光子即可存储大量的信息,对此TB级的全息光盘也难以与之比肩。
  研究小组的主管John Howell对该项技术作出详细的解释,它们之所以能够在1个光子中保存信息,关键就在于利用了光的“波粒二象性”原理,有过一定物理知识的读者应该都知道,光的波粒二象性指的是光同时具有波和粒子两种性质,光子存储利用了这一性质来实现信息的保存和读取,整个过程如下:首先,借助分光器(Beamsplitter)发射出一个光子,并让光子通过一张尺寸极其细微,但带有信息的“光罩”(Mask),这样光子就会在很高的信噪比下带着图片的影子;接下来,光子通过透镜(Lens),并进入到铯气体室(Cesium Vapor Cell),此时光子被减速、长度压缩到原来的1%。而读取图像的过程基本相反,只是没有用于信息加载的“光罩”,而分光器则变为摄取信息的“摄像头”(Camera)。研究人员在实验室中成功地存储了“UR”两个字母,并实现读取,证明了光子存储在理论上的可行性。
  研究小组未来的目标在于永久地固定一个光子,这样就可以制造出具有超高容量的光子存储设备,现行TB级硬盘、全息光盘这些高科技设备都变成了玩具。当然,我们不能担保这项技术能够成为现实,但它所具有的革命意义显而易见:人类正在朝着自己设计的科幻时代稳步前行。
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