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尽管PWRficient专门针对服务器应用，但它的设计思想对于X86产品仍然十分有借鉴意义。AMD计划在下一代处理器架构中引入类似的高度整合设计，直接内建PCI Express控制器，以提高系统的数据传输性能。事实上，整个芯片组的功能都可以被处理器所整合，这对于芯片组厂商而言显然不是什么好消息。

除了高度整合设计外，卓越的每瓦性能也是PWRficient处理器的主要卖点之一。PWRficient的核心频率为2GHz，芯片最高能耗区区25瓦，平均运行能耗甚至仅有5W的超低水平。IBM公司将重点放在高性能的Power 5/6和游戏机领域，对低功耗芯片重视不足，PWRficient便不会与IBM的产品有什么冲突。P.A.Semi公司将英特尔Sossaman核心的低功耗型Xeon作为主要对手，尽管Sossaman基于效率出众的Yonah架构，但它的能源效率远无法同PWRficient相提并论。

PWRficient 2GHz的实际性能略高于Sossaman Xeon 2.5GHz，但后者的能耗达到73瓦，整整比PWRficient高出两倍。对服务器系统而言，低功耗芯片的意义不仅在于散热更佳，最大的好处在于能够节约出可观的运营成本。P.A.Semi公司作出了详细的对比:如果要构建一套运算速度达到32TFLOPS标准的服务器集群，需要使用6400枚 Sossaman Xeon处理器，连带配套芯片组、万兆网卡等组件，整套集群的能耗将达到467200瓦;

而如果转用PWRficient平台，只需4000枚芯片就能够实现相同的性能，由于主要功能都被CPU直接集成，配套的芯片组也变得简单，整个集群的功耗只有92000瓦，相当于英特尔Sossaman Xeon平台的1/5，集群的空间占用、散热系统费用也更为低廉。如果选择PWRficient平台，集群系统的运营费用可以被大幅度削减，对本例的 32TFLOPS集群系统而言，就是每年可节约出至少100万美元运营费用，PWRficient的优势十分明显。

PWRficient将采用IBM的65纳米SOI工艺进行制造，P.A.Semi公司计划在下半年推出处理器样品，2007年正式上市。该芯片的主要销售对象包括服务器厂商、网络设备厂商，甚至还包括家电厂商，尤其在刀片服务器和服务器集群系统中，PWRficient具有明显的优势。但光有优秀的产品不足以说明问题，P.A.Semi只是一家小规模的技术型公司，自身没有服务器制造和推广力量，只有获得服务器厂商的支持才能够将 PWRficient推向实用化。而对IBM来说，既然没有更多的精力来开发低功耗Power芯片，将P.A.Semi收归旗下不失为一个好选择。

图1 PWRficient处理器的逻辑架构，整合了大量的I/O功能，堪称一款SOC(片上系统)型芯片。

精简核心和超多线程设计

SUN公司在2005年底推出的UltraSPARC T1也是微处理器领域的又一巅峰之作。同PWRficient的高度整合设计不同，UltraSPARC T1的重心放在多任务并行功能，这是由UltraSPARC T1自身的定位所决定的。UltraSPARC T1主要针对承担网络中枢的高端服务器系统，这类服务器主要面向高吞吐量的事务计算，需要在同时处理大量的并发任务，而这些任务又都不需要复杂的运算。

因此，SUN公司采用非均衡的思想来设计UltraSPARC T1:每个基本的CPU内核都相当精简，但都能够很好地完成相应的数据处理任务，由于精简核心占据的晶体管资源较少，处理器就能够集成更多的硬件内核;同时在较单纯的数据处理任务中，每个CPU核心的执行管线都不会被充分利用，在此基础上导入多线程技术将能够进一步提高系统的并行能力。我们可以看到，UltraSPARC T1拥有八个对等的硬件内核，每个内核可同步执行4个线程，这样仅仅一枚处理器就具备同时执行32个不同任务的能力。

UltraSPARC T1的晶体管总量只有3亿个左右，峰值能耗只有区区80瓦，执行效率相当出众。我们必须注意的是，UltraSPARC T1虽然具有超凡的事务处理能力，可它的科学计算能力十分糟糕，原因就在于SUN根据自身特殊的需要，采用不对等的设计。

UltraSPARC T1的CPU核心设计得非常简单，它的流水线很短，也没有包含浮点运算单元，只有在八个核心之外附加了一个浮点运算器。这样每个核心的晶体管占用就很少，为芯片低功耗奠定基础;UltraSPARC T1的每个核心均只运行在1.2GHz的低频率下，这也是拜短流水线设计所赐，芯片节能就不难理解了。UltraSPARC T1的每个核心都拥有16KB一级指令缓存和8KB的一级数据缓存，并具备奇偶检查能力(Parity Check)，可以自行侦测缓存错误。

如果数据串中有1bit出现错误，缓存自身可对其进行修正，由此保证在苛刻环境下的运行可靠性。在二级缓存方面，UltraSPARC T1实行八核心共享的机制。由于核心数量众多，如果继续采用独立缓存设计的话，缓存同步操作需要耗费可观的运算资源，共享设计显然是更理想的选择。但为众多的核心分配缓存资源也是一个令人头疼的事情，SUN通过Crossbar连接架构来解决问题:八个核心在Crossbar的统一分配下获取缓存资源，有效避免了存取冲突。

一个比较特殊的地方就是UltraSPARC T1的二级缓存容量只有3MB，对一枚拥有八个硬件核心的处理器而言似乎少得可怜，但RISC处理器与X86处理器处理的任务迥异，提高缓存容量对X86 处理器的性能影响立竿见影，但UltraSPARC T1面向网络运算，而这类运算对缓存容量并不十分依赖，起到决定作用的是核心的性能。

多线程支持是UltraSPARC T1的一大亮点。UltraSPARC T1拥有一项名为CoolThreads的多线程技术，该技术令UltraSPARC T1的每个硬件核心都拥有同步执行4个线程的能力。这样，八核心的UltraSPARC T1可以在同一时间运行32个线程，具有超强的多任务处理能力。虽然英特尔的芯片很早就引入HyperTreading超线程功能、允许CPU执行两个线程，但HyperTreading设计僵化，线程一旦进入执行位置就无法替换，这样即便该线程耗费大量的执行资源和时间也必须持续等候。

在不少时候，此举反而会令系统的效能降低，这也是HyperTreading发展多年，但始终都没有获得广泛推行的主要原因。而SUN、IBM 等RISC处理器厂商在多线程技术领域有更深厚的实力，如IBM的Power 5系列具备线程动态转移功能，在线程运行开始即可对执行状况和资源使用进行实时侦测，如某个线程久拖不完或资源占用高，其余的核心又处于闲置状态时便立即将它转移，同时将运算资源和等候时间抚平，令系统保持卓越的并行执行效率。