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发信人: trunks (深蓝的海), 信区: Hardware
标  题: 第一回:Banias内核处理器Pentium M的秘密
发信站: 荔园晨风BBS站 (Wed Apr 23 18:44:19 2003), 站内信件

http://www.pconline.com.cn/notebook/tpylab/peijian/10303/144336.html

 本篇将向大家介绍Intel公司正式发布的“Centrino移动科技”计算平台。
本篇内容主要就Centrino移动科技究竟是什么样的技术以及将对今后的笔记
本电脑的发展会产生什么的影响向大家分别介绍。

 Centrino移动科技计算平台主要是由3部分组成,包括「Pentium M」处
理器、「Intel 855」家用芯片组和无线LAN模块「Intel PRO/Wireless 210
0」,本人将分别从市场观点和技术观点的角度进行说明。本次将首先对Cen
trino移动科技计算平台中最重要的部件「Pentium M」处理器进行解释和说明。

“Pentium M处理器低电耗CPU一说”只说对一半

“Pentium M与以前的CPU(例如移动Pentium III-M处理器)相比,其耗电量
非常低。”这样的话大概是很多有关Centrino文章中都充斥的评价。从Pentium
M处理器被称为“Banias”时起,有关的报道均是其消耗电量比较低之类的消息,
所以大多数的读者对其也是这样的印象。

 的确,Intel公司也是这样进行说明的。实际上,Intel公司在介绍Pentium
 M处理器的微型架构时列举其以下特点:

微操作融合(Micro-Ops Fusion)
先进分支预测
专用堆栈管理器
低功耗大容量二级缓存
 该公司强烈呼吁:“通过以上各项设计,可以更有效地运行命令,所以非
常省电。”

 由于Intel公司进行这样强烈推荐,所以在很多用户之间慢慢地就形成这
样的印象,即象开头说的那样,“Pentium M与以前的CPU(例如移动Pentium
III-M处理器)相比,其耗电量非常低。”但是这样的说法只说对了一半。

Pentium M主要包括三种产品普通版、低电压版和超低电压版。 本次Int
el公司发布的Pentium M处理器就包括以下产品。

 上述的驱动电压和消耗功率数据等是笔者单独采访获得的数据,并非是
Intel公司正式的见解。不过,以下介绍的内容也不会与实际相差很多。

 Pentium M包括普通版、低电压版、超低电压版3种。三种处理器间的不
同在于热量设计消耗功率 (Thermal Design Power:TDP)的不同,普通版不
超过25W,低电压版不超过12W,超低电压版不超过7W。

 目前的笔记本电脑以热量设计为基础,所以CPU的热量设计消耗功率对笔
记本电脑的形状影响很大。在Pentium M上市以前,可将笔记本通过板型、热
量设计和分段进行如下分类。

【表2:按笔记本电脑的外形进行分类】

笔记本电脑的类型

便携型(~80W)        台式机用Pentium 4          台式机用Pentium 4

全功能型~轻薄       移动Pentium 4-M            移动Pentium 4-M
(~35W)            2.40/2.20/1.90/1.80GHz     2.40/2.20/1.90/1.80GHz

轻薄型~小型笔记本   普通版移动PentiumⅢ-M      普通版Pentium M
(~25W)              1.33/1.26/1.20G            1.60/1.50/1.40/1.30GHz

迷你笔记本           低电压版移动PentiumⅢ-M    低电压版Pentium M
(~12W)            1GHz                       1.1GHz

小型笔记本           超低电压版移动PentiumⅢ-M  超低电压版Pentium M
(~7W)             933/900MHz                 900MHz

                     Centrino发布以前           Centrino发布以后


左栏为目前Intel公司发布的面向移动的CPU处理器,从上面开始,TDP超
过35W的电脑被称为台式机替代品,采用大型液晶显示面板,处理器采用台式
电脑用的Pentium 4处理器。TDP在25~35W之间的主要是指全功能笔记本电脑
和轻薄型双轴笔记本电脑(HDD和CD-ROM驱动器内置),采用移动Pentium 4-M处
理器。

 12~25W之间主要是指轻薄型和小型笔记本电脑,采用移动Pentium III-
M处理器的普通版。7~12W之间是指小型笔记本电脑,采用移动Pentium III-
M处理器的低电压版。另外,7W以下的为迷你型笔记本电脑,采用移动Pentium
 III-M处理器的超低电压版。

 Pentium M的~25W、~12W、~7W热量设计省电倾向与移动Pentium III-
M的倾向一致。即从热量设计消耗功率的观点来看,可知Pentium M是一种可
代替移动Pentium III-M的产品。因此,Pentium M以后的面向各分类的CPU如
图1右侧显示。

 另外,补充一点,在台式机替代品市场,不带“-M”的移动Pentium 4处理
器将在第三季度投产。移动Pentium 4基本上是面向台式机的CPU,而其较大
的区别在于支持SpeedStep技术。

 移动Pentium 4-M也将在年内向OEM制造商提供,全功能笔记本电脑将转向
移动Pentium 4,轻薄型笔记本电脑则转向Pentium M,在25~35W之间的处理
器将被台式机替代品采用。

由于采用Pentium M处理器,热量设计消耗功率有所增大

  以下各表显示了Pentium M 1.60GHz+Intel 855GM、移动Pentium III-M
1.20GHz+Intel 830M、移动Pentium 4-M 2.40GHz+Intel 852GM三种平台上
的热量设计消耗功率(TDP)的数据。三种芯片组都是采用了Portra内核的Intel
整合图形的芯片组,比较适合。


【表3:基于三种平台的热量设计消耗功率(TDP)】

单位:W) Pentium 4-M   Pentium III-M  Pentium M
         +Intel 852GM  +Intel 830M    +Intel 855GM
   CPU   35             22            24.5
   内存  12             8             12
北桥(Int Gfx) 3         3.8           3.2
南桥     2.2            2             2.2
合计     52.2           35.8          41.9

 从表中可以看出,与移动Pentium III-M 1.20GHz+Intel 830M相比,
Pentium M 1.60GHz+Intel 855GM的TDP增加。主要原因有三点,其一是CPU
自身带有若干TDP,另外一点是由于内存采用DDR SDRAM而引起增加,第三是
由于ICH3-M变为支持USB 2.0控制器的ICH4-M时增加了0.2W。

 因此,从OEM卖方的观点来说,将CPU从Pentium III-M更换为Pentium M,
在热量设计上由于增加了消耗功率,所以必须要更严格进行热量设计。即至
少从热量设计消耗功率的观点来说,“Pentium M处理器低电耗一说”还稍微
有点玄妙。

在增长关系上,若时钟频率越高,则在SpeedStep技术有效时,共消耗功率
越低

Pentium M支持代号为“Geyserville III”的新增强SpeedStep技术(以下
为了加以区别,称为GV3)。

 以前的移动Pentium 4-M和移动Pentium III-M所支持的Geyserville
II增强SpeedStep技术(为了加以区别,称为GV2),支持动态更改时钟、电
压功能,但是不具备多级scaling功能。与此相对,GV3支持多级时钟、电
压变化功能。具体地说,即通过动态改变VID(Voltage ID)运动电压信号来
改变电压。

 在Pentium M处理器中,从最高时钟频率至最低时钟频率的600MHz,均
以200MHz为基准进行时钟频率分类。(另外,在以GHz表示时,小数点后第
一位为奇数的频率都未被采用,例如1.5GHz、1.3GHz、1.1GHz、0.9GHz、
0.7GHz都被跳过)。Pentium M的时钟频率和VID规格如表4图1所示。

 另外,该数据是Pentium M正式发布前的数据,不是Intel公司公开的
数据,仅仅是笔者自己采访后整理所得的数据。

 从图表中可以看出,与较低频率的Pentium M处理器相比(1.50GHz、1.
40GHz、1.30GHz),时钟频率最高的1.60GHz的Pentium M处理器的时钟电压
要低。1.60GHz级别的处理器,在中间级别的1.4GHz、1.3GHz、1.2GHz、1G
Hz、800MHz中都比普通版的其它时钟频率要低。

 为什么会出现这样的问题呢,这与增幅有关。基本上,所有的时钟都
是经过相同的制造过程完成,在最终封装阶段进行测试,然后再分别将其
列为何种时钟频率。

 此时,施加相同的1.48V电压,对于能够提高至1.6GHz的芯片就作为
1.60GHz处理器出货,而只能以1.3GHz运转的芯片就作为1.30GHz处理器出
厂。我们知道如果提高电压就能很容易提高时钟频率,相反,如果降低时
钟频率则电压也容易低下来。

 但是,以1.48V 电压开始的1.60GHz芯片与以1.48V 电压开始的1.3G
Hz芯片,中间就会出现电压差。

 也就是说,在SpeedStep有效时的中间时钟的各级中,普通版的Pent
ium M 1.60GHz耗电最小。非常值得购买的低电压版和超低电压版

不过,在Pentium M中除了有普通版外,还有低电压版和超低电压版。

 低电压版Pentium M 1.10GHz,在1.1GHz时的驱动电压为1.18V,TDP
为12W,与以200MHz为基准单位分类的普通版相同,可达到600MHz/0.96V。
超低电压版Pentium M 900MHz在900MHz时的驱动电压为1V,非常低,最
终可达到600MHz时0.85V电压。

 图表1中也记录了低电压版和超低电压版,从中可以看出,低电压版
和超低电压版比最好的芯片普通版1.60GHz消耗的电量还要少。这就意味
着如果提高低电压版和超低电压版的时钟频率,那就很可能在1.60GHz附
近徘徊。至于超低电压版Pentium M 900MHz,大概超过1.60GHz也可运转。

 但是,价格却并不和1.60GHz相同。据有关人士消息,Pentium M 1.
60GHz将超过600美元(超过7万日元),低电压版Pentium M 1.10GHz半价
为200美元(超过3万日元),超低电压版Pentium M 900MHz价格也属同一
等级,稍微便宜一点。

 可以说这样的价格设定非常大胆。除此低电压版、超低电压版外,
Intel公司的价格设定,以高频率时钟工作的要贵,而低频率工作的则
相对便宜。因此,原来以更高时钟频率工作的低电压版Pentium M和超
低电压版Pentium M的价格岂止与Pentium M 1.60GHz相同,即使比它高
也并非不可思议。

 若问为何Intel公司这样设定价格,这主要是想击溃市场上的竞争对
手。不用说Transmeta公司是其竞争对手。Transmeta的Crusoe处理器开
始定价为高于200美元,而现在则实施100美元的低价路线。这当然是与
为了对抗Intel公司的低电压版和超低电压版处理器。

 Transmeta公司也意识到Pentium M、特别是低电压版和超低电压版
对其也是一个威胁。正因为如此,Transmeta公司于10日发表了TM800
0的详细说明。很想让用户和制造商对本公司增加一些兴趣。果然得到
了回报,可能是可以保护在迷你型笔记本电脑上采用Crusoe处理器的O
EM制造商,不久就将下发有关判决。

 不过,只想说一点,Intel以200美元的廉价销售低电压版和超低电
压,是因为Transmeta公司正想在该市场欲努力突破的。在这种意味
上,今后期待Transmeta公司能在该市场上能更有所作为。

平均消耗功率低于移动Pentium III-M的Pentium M

  以上对Pentium M进行了长篇介绍。已经对大家未说对的方面进
行了说明,下面有必要对大家说对的方面进行说明。

【表5:三个平台的平均消耗功率差别】

单位:W)  Pentium 4-M      Pentium III-M   Pentium M
          +Intel 852GM     +Intel 830M     +Intel 855GM
 CPU      2                1.5             1
 内存     0.3              0.2             0.3
 北桥(Int Gfx) 2           2               1.7
 南桥     0.6              0.6             0.6
 合计     4.9              4.3             3.6
    (单位:W)
表示显示了刚才的Pentium M 1.60GHz+Intel 855GM、移动Pent
ium III-M 1.20GHz+Intel 830M和移动Pentium 4 2.40GHz-M+Intel
852GM三种平台上的平均消耗功率的差别。。

 所谓平均消耗功率是批用户运行常用应用程序时的消耗功率。除
去DVD播放器等部分应用程序外,用户在使用PC时,有很多时候PC都比
较空闲,即大部分时间CPU都未使用到极限。因此,实际上,与高峰时
消耗功率TDP相比,倒不如说此平均消耗功率对电池使用时间的影响更
大。

 在平均消耗功率方面,很明显Pentium M比移动Pentium III-M和
移动Pentium 4-M都低。也就是大家所说对的另一方面,即Pentium M
是一种低功耗CPU。

 在热量设计消耗功率方面,虽然比P3要高,但在平均消耗功率方
面比P3更有优势,电池持续使用时间也明显变长。这才是Banias内核
Pentium M的本来面目。


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