結合硬件發展史談談對計算機硬件發展趨勢的看法

計算機硬件發展趨勢之處理器與存儲器

     計算機硬件體系結構的發展主要體現在兩個方面的發展, 一是研製新型的計算機體系結 構提高並行計算和處理能力, 並特別體現在智能體系結構的理論和應用方面, 其次以硬件或 固爲發展主線的大規模集成電路的研製和開發。 而這裏主要從處理器, 存儲器兩方面的發展 現狀和發展趨勢進行探討。

    處理器的發展趨勢

    Intel    會繼續以摩爾定律爲基準開發處理器產品,但是隨着CPU線寬的逐漸減小,最終 會導致發生量子效應。我們需要尋求新的技術,新的材料來解決微觀世界產生的量子問題。

   CPU    將會向多核心發展,提高其性能。CPU不在靠單一的提高主頻來提高性能,而是 通過集成更多的核心來提高其性能。未來可能會生產出6核8核甚至更多核心的CPU。

   高能低耗。CPU的性能會逐步提升,但是處理器廠商會利用各處技術降低CPU的功耗 和處理器的電壓。

   CPU集成度會繼續提高,目前intel,AMD以及開始將顯卡逐步集成在CPU內部。未 來會將CPU和GPU整合在一起,生產出性能更進一步的產品;同時CPU將會可能整合內 存到CPU片內。

    新的酷睿移動處理器採用英特爾的5系列芯片組PM55/ HM55/HM57。新的Calpella平 臺其基本架構由新酷睿移動處理器和5系列芯片組構成。 新的5系列芯片組由於新酷睿移動 處理器集成了
內存控制單元(IMC) ,所以在採用5系列芯片組的
主板上,將不會看到北橋 芯片的存在,取而代之的則是被稱爲平臺控制單元(Platform Controller Hub,PCH)的單芯 片設計。而時下主流的迅馳2代Montevina移動平臺,其基本架構則是由Penryn核心處理 器、4系列芯片組(包括MCH與ICH芯片)共同構成,與5系列芯片組相比,迅馳2平臺 在覈心芯片的數量上要多出一個。

    從2006年開始,處理器領域已進入一個全新的多核時代,雙核處理器的出現標誌着以 主頻論英雄的年代正式結束,無論是業界巨擎Intel還是AMD都已經明確表示,今後CPU 將會是雙核乃至多核的世界。 多核設計正在爲摩爾定律帶來新的生命力。 多核化趨勢正在改 變IT計算的面貌,與傳統的單核CPU相比,多核處理器有助於突破當今單核技術的性能侷限, 爲處理今後更先進的軟件提供足夠的性能和能力並且多核CPU帶來了更強的並行處理能 力、更高的計算密度和更低的時鐘頻率,並大大減少了散熱和功耗,能帶來更多的性能和生 產力優勢。 多核處理器提供了高性價比和高效節能的技術, 可以解決當今處理器設計所面臨 的各種挑戰。同時多核處理器在推動PC安全性和虛擬技術方面起到關鍵作用,爲虛擬技術 的發展能夠提供更好的保護、更高的資源使用率和更可觀的商業計算市場價值。

    AMD   在剛剛結束的分析師會議上透露了未來幾年內處理器發展的方向,他們的新計劃將 超越現在的多核架構,向着加速處理單元的方向發展。今年的IDF大會上,英特爾曾向與會 者展示了擁有80個核心的處理器晶圓,並稱未來將集成成百上千個微核心。

    綜上,從處理器的發展來說,雙核和多核的出現和應用是必然的,從市場需要上看,雙 核和多核也是符合市場需要的, 處理器生產廠商也同時大力推廣雙核和多核處理器, 從目前 發展形勢上看, 雙核和多核處理器已經顯露出自己無可比擬的優勢。 未來的科技發展也寄予 了雙核和多核處理器更多的厚望。 這些都預示着雙核以及多核處理器是未來市場主流處理器 的發展趨勢,我們有理由相信,雙核和多核處理器的將有輝煌的明天。

存儲器的發展

存儲器的發展具有更大、 更小、 更低的趨勢, 這在閃速存儲器行業表現得尤爲淋漓盡致。 藉助於先進工藝的優勢,FlashM e m o r y 的容量可以更大: N O R 技術將出現256Mb 的器件,NAND和AND技術已經有1Gb的器件;同時芯片的封裝尺寸更小:從最初DIP封裝, 到PSOP、SSOP、TSOP封裝,再到BGA封裝,Flash Memory已經變得非常纖細小巧;先進的 工藝技術也決定了存儲器的低電壓的特性, 從最初12V的編程電壓, 一步步下降到5V、 3.3V、 2.7V、1.8V單電壓供電。這符合國際上低功耗的潮流,更促進了便攜式產品的發展。

(1)HDD-SSD共存互補

     近年媒體上常有SSD挑戰HDD的報道,事實上,在未來一段時間內,兩者不完全是替 代的關係,而將是共存互補的關係。 自從上世紀70年代初IBM首先開發出24英寸HDD之後,80年代初,Seagate公司推 出世界第一臺5.25英寸HDD,跨入90年代後,爲適應尺寸更小的筆記本電腦等的應用, 無論5.25英寸還是3.5英寸的都還嫌大,於是又相繼出現了2.5英寸、1.8英寸、1.3英寸、 甚至1英寸等衆多產品。 2001年蘋果公司推出iPod後, 曾先後配置1.8英寸和1英寸的HDD, 但2005年上市的iPod nano便棄用HDD而釆用了4GB的NAND, 使1英寸HDD受到很大 打擊。 的確,NAND從主要應用於移動電話、數碼相機,正向着PC、TV、遊戲機,再到服務 器、數據中心等不斷擴展,繼續侵蝕HDD市場。可NAND的特點是容量大、速度快,HDD 則是容量大、價格低,兩者以bit爲單位的價格之差達10倍以上,所以在容量>1T(1012)B 的產品以及服務器、Storage等方面的應用,HDD依然具有獨特的優勢。因此,兩種產品搭 配應用,優勢互補或將是較爲合理的舉措。

(2)激盪DRAM勢將趨緩

     自Intel研發出DRAM迄今已有40年的歷史,它不僅推進了電子技術的前進,而且也 是日、 韓甚至中國臺灣地區發展本土半導體業的引擎, 發揮了無可取代的重要作用。 據估計, 近年世界半導體存儲器(包括DM和NAND)在半導體產業中的比重在20%左右,已是高於 MPU(約佔14%),僅次於Logic(邏輯電路,約佔28%),在半導體三大產品中榮居亞軍的顯 赫地位。它對半導體業的漲漲跌跌影響巨大,2001年世界半導體業暴挫32%,存儲器便慘 跌了一半,2010年世界半導體業激增32%,而DRAM和NAND則分別飆升了80%和40%, 成爲推動半導體業躍進的兩大原動力。存儲器中NAND出貨量已逐漸接近DRAM,兩者之 比約爲47:53。

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