事半功倍的MIPS架构

Intel近期宣布的两条消息应当引起微处理器用户的高度重视。
    首先,Intel宣布将不再把时钟频率或者G赫兹作为微处理器的宣传重点。由于Intel的这整套营销战略已经基本上维持了十余年,因此这种转变需要我们详细审视。就Intel自身而言,人们可能认为这仅仅是该公司对已经陈旧的市场战略进行的一次转移而已。但是,Intel宣布的第二条新闻,即搁置下一代高频处理器并转而发展同一裸片下的一对较低频率处理器,则暗示了这不仅是出于营销战略的考虑,而是微处理器领域已经出现重大转变的信号。这一转变是什么？原因何在？有何暗示？
    在80年代中期,基于MIPS的RISC开发商均表示,通过微处理器流水线操作可以获得巨大的性能增益。早期的RISC处理器在本质上更为简单,因此管线作业非常容易实现。为应对RISC的威胁,Intel最终通过将其CISC架构分割为指令预处理器,从而把CISC指令划分为RISC指令,随后划分为一个RISC执行单元。一旦分割完成之后,Intel将此后整整10年的时间用于把管线分成更多的段,直到最终到达目前20段管线操作的奔腾4系列--这是最初MIPS微处理器的管线操作段数（5段）的4倍。
    现在人们通常会发现,一个已知的好主意可能要经过50%到100%的逐渐"完善"而仍能获得不错的结果;例如,一个分成7到10段管线操作的处理器仍能分别具有不错甚至相当高的效率。然而,当管线操作发展成类似冷战时期核军备竞赛的情形时,其优势就消失殆尽。能恰如其分地描述军备竞赛的缩写是MAD,或称为"同归于尽（Mutually Assured Destruction）"。对于Intel 和Microsoft来说,如果做一些微小的文字替换,它就变成了同样恰当地描述PC军备竞赛的缩写 -"同赚大钱（Mutually Assured Dollars）"：即Intel借由不断提高处理器性能来不断提高价格,而Microsoft则不断提供越来越庞大的软件来消耗这些性能。
    但是,将管线操作不断推进从而使功率/性能成倍增长并不是Intel 单向营销战略中唯一取消的一部分。连乔丹·摩尔（Gordon Moore）也于近期宣布了减缓的摩尔定律（Moore''s Law）。这种减缓有着明显的技术影响,但只要试想一下如果推出新一代PC需要的周期达24个月（而不是12个月）,那我们就知道问题在哪了。
    期望同时到达管线操作和摩尔定律的极限促使Intel开始宣传其它处理器的特色,例如,效率。现在,对于那些熟悉嵌入式市场的人们来说,他们始终关心的是效率;无论衡量工具是瓦特、美元还是兆赫兹,任何一个都不容忽视。
    虽然目前没有任何迹象暗示,MIPS架构或者其它架构以及最不可能的Intel自身的VLIW Itanium,将在可预见的未来随时取代Intel和AMD 的CISC x86处理器。但是,这的确暗示人们：类似于开放源码/Linux对Microsoft的冲击,开放架构/MIPS对x86主导地位的冲击也同样存在。正如Microsoft与x86同步开发一样,Linux/UNIX已与RISC和MIPS实现了协同开发,并有可能将MIPS进一步推向主流。
    对其了解以后,让我们关注一下Intel宣布的第二条新闻;中频双处理器将在其下一代旗舰产品中取代高频单处理器。相对于Intel最新描绘的未来蓝图,MIPS架构又是被放在什么位置呢？所幸的是,Intel 所说的未来对MIPS来说,就是现在。如果用户希望采用MIPS架构生产高性能的机器,他们会发现有两个生产CMP（芯片多处理）设备的供应商：Broadcom和PMC-Sierra。这两家公司的设备有着相似的特点,包括：IEEE浮点的内置二级缓存处理器,直属于DDR内存,集成千兆以太网。由于作者更熟悉PMC设备,让我们看看它与目前的奔腾4产品相比所具有的一些特色。
    PMC设备在一对千兆赫兹的内核上运行SMP（对称多处理）Linux,能够仅使用其中一个内核以每秒100万帧的速率进行IPV4快速路由。同时,另一个内核可作为WEB主机,运行搜索引擎,甚至处理数据库。由于采用3个集成的千兆以太网端口,因此很容易互联多个此类双处理器,从而创建一个强大的网络计算机。相比之下,奔腾4是运行在两个以上频率的单处理器,需要独立的内存和以太网芯片。显而易见,MIPS设备远比奔腾4更符合和贴近Intel的未来展望。

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