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双核心CPU + 32 Cores IGP VIA推出Nano双核心处理器平台

时间:2020-12-08 09:59:52
双核心CPU + 32 Cores IGP VIA推出Nano双核心处理器平台

或许大家已遗忘了 VIA x86 处理器了吧 !! 曾被寄望以低功耗 C7 及全新 Nano 处理器,在大陆成立开放式超移动产业策略联盟进攻白牌及山寨 Netbook 商机,只可惜在 Intel Atom 处理器猛列攻击下无功而回。不过, VIA 仍未有放弃 x86 处理器市场,计划推出全新 VIA Nano 双核心处理器配搭 VN1000 + VT8261 晶片组,大大提升处理器及 IGP 性能表现,究竟 VIA 能否重新将四面楚歌的劣势扭转。



代号「 Isaiah 」 也代表 VIA 对这颗处理器的期望

VIA Nano Processor Launch

在处理器双雄不太积极入侵 Embedded 市场时, VIA 凭着低功耗表现存活于这片被称为蓝海的工业应用市场上,不断积极推出 Mini-ITX 、 Pico-ITX 等细少的 Form Factor 产品,虽然效能无法与主流处理器相比,但却成为不少 Embedded 应用的最佳选择。但在互联应用、 M2M 概念及 Embedded 市场不断扩大后,再加上新兴市场 Netbook 的出现,处理器双雄亦开始积极推出低功耗处理器,这片蓝海开始变成血红色, VIA 必需要自强以抗衡对手。

面对 Intel 基于 Pentium 架构所开发的 Atom 低功耗处理器,核心代号为「 Esther 」的 VIA C7 处理器虽然拥有优秀的功耗表现,在工业控制市场上仍能与 Intel Atom 处理器平分秋色,但在 UMPC 及 Netbook 市场上却出现了效能上的差异, VIA C7 无法取得厂商及用家的青睐,必需推出全新微架构处理器以扭转劣势。

面对人「财」顶盛的处理器双雄, VIA 一个不到 100 人的顶尖设计团队,完成了核心代号为「 Isaish 」、全新 VIA Nano 处理器。 VIA 是一家以基督教为本的公司,因此所推出的处理器其代号均以圣经中的先知命名,「 Isaish 」源自新约圣经人物以赛亚,以赛亚书中心思想是「神所造而堕落的全宇宙,得以复兴并终极完成为新天新地,直到永远」。

这颗处理器代号「 Isaish 」有着破釜沈舟的意思,「以赛亚书」其中心思想包含了整本圣经的大慨,特别是新约圣经中可说是重要的,亦反映 VIA 对 Nano 处理器的期望。

VIA Nano 处理器採用 OoOE MicroArchitecture

VIA Nano L2100 Processor
VIA Nano 2000 系列处理器

被喻为 VIA 未来的希望, VIA 首代「 Isaiah 」微架构产品于 2008 年 5 月 29 日正式发布,命名为 Nano 2000 处理器系列,将锁定主流 PC 市场和新类型应用设备,包括了 MID 、 UMPC 及低价 PC 市场。

全新「 Isaiah 」 微架构是 VIA 首款採用 Superscalar Speculative Out-Of-Order 的微处理器,相比上代 VIA C7 处理器与 Intel Atom 处理器的 In-Order 架构,可以藉由排程机制决定那些指令可以提早执行,处理器可以不用顺序执行,以防止部份指令所需 DATA 尚未完成造成延迟。

现时主流的处理器大部份均採用 Out-of-order 设计,由于设计相对複杂,晶片大小及功耗相对提升,对于 VIA Isaish 微架构锁定主流 PC 市场和新类型应用设备,包括了 MID 、 UMPC 及低价 PC 市场来说,对于资源有限的 VIA 来说绝对是重大挑战,虽然效能上会较 Intel Atom 和自家的 VIA C7 处理器优秀。

对于上代 VIA C7 处理器与 Intel Atom 处理器拥有 2 个 ALU ,新一代 VIA Isaiah 拥有 3 个 ALU ,每个週期可执行 3 个完整的 x86 指令,并支援 Micro-ops 技术,每个週期最高支援 3 组 Micro-ops 指令。在 Out-Of-Order 情况下, VIA Isaiah 拥有 7 个执行埠可同时处理 7 个 Micro-ops 指令及收回 3 个 Micro-ops 指令。

VIA Nano Inside
VIA Nano 处理器内部单元图解

经强化的 Branch Prediction 机制 全新的 Cache Subsystem

VIA 「 Isaiah 」 微架构同时也改善了 Branch Prediction ,在两个不同的 Pipeline Stage 上合共拥有 8 个 Predictors ,在 Fetch Pipeline Stage 拥有 3 个 Predictors ,可按照条件变化作分支预试,当这些 Predictors 在 Fetch Pipeline Stage 没有被作用,将可用于 Translate Stage 作为 overflow Predictor 或一般的 Predictor 。

VIA Isaiah 微架构拥有 16-Way associative 128KB L1 Cache ,其中 64KB 为 Instruction Cache 、 64KB 为 Data Cache ,并拥有 Store Q 及 WC Buffer 。 L2 Cache 方面,採用 16-Way set associative 1MB 容量,与 AMD 一样拥有 Exclusive 设计,即不会与 L1 Cache 内容重叠以提升 L2 Cache 的有效容量,间接令命中率提升。

为提升 data-prefetch 效能, VIA 特别加入了 64-line Prefetch cache 取代直接于 L2 Cache 读取,这个机制可以有效改善 L2 Cache 在细碎资料的命中率,尤其是有效时间甚短的 Prefetched Data 。

VIA Nano Inside

强化 Floating-Point 执行效率

VIA 「 Isaiah 」 微架构亦进一步改善了 Floating-Proint 效行效能,每个週期可同时运算 4 个减法及四个乘法,任何格式的加法包括 SP 、 DP 、 DE 、 Packed 及 Scalar 均可在两个週期内完成,而乘法则可以在 3 个週期内完成 SP 格式、 4 个週期内完成 DP 及 DE 格式。

此外, SIMD Integer 指令提升至 128bit 宽度,令 VIA Isaiah 微架构可以在一个週期内完全一组 SSE3 指令。

针对 Embedded 而生的 VIA Padlock 保安技术

Intel AtomVIA Nano
Full SHA-1 SupportNoYesSHA-256NoYesNo Execute BitYesYesAES HW SupportNoYesRSA SupportNoYesRNG SupportNoYes

针对 Embedded 市场需求, VIA Isaiah 微架构承继了 C7 的 Padlock 保安引擎,这是一个硬体保安运算技术,加入 4 种强大的安全功能,提供强大的军事级别保护。支援安全混编运算包括 SHA-1 和 SHA-256 规格,加密速率最高达 5 Gb/s ,要能够破解 SHA-1 需要消耗数千台电脑同时工作十年,要攻破 SHA-256 几乎是不可能的事。

VIA Nano 处理器同时亦支援 AES 256Bit 加密,包括 ECB 、 CBC 、 FB 和 OFB 模式,最高可达加密速率最高达 25Gb/s ,当今在世界範围内暂时没有任何骇客能破解 AES 。内建蒙格马利乘法器,可提高提高 RSA 公共金钥演算法的加密速度,是协助资讯加密的必备工具,能够通过即时加密的资讯流持续交流,这种交流方式常见于通过语音 IP 、视讯会议及与固定办公网路用作公开金钥运算。

内建两组乱数生成器,拥有每秒 1600K 到 20M 的速度生成无法预测的乱数,这些乱数可用于金钥生成和加密的过程,以降低骇客窃取保护资讯的统计学可能性。

功耗成为 VIA Nano 处理器的最大阻碍

相较 VIA C7 处理器的省电表现,採用 Superscalar Speculative Out-Of-Order 的 VIA Nano 处理器,功耗成为了 VIA Nano 处理器的最大阻碍,儘管 VIA 已在设计「 Isaiah 」微架构时加入了 C6 省电莫式,基本上整颗处理器均处于停止状态, Cache 内的资料会被清空并存放于系统记忆体、核心电压亦会关闭,令处理器省电达至最大化。

为了进一步提升电池续航力, VIA 在 Nano 处理器加入了 Adaptive PowerSaver 技术为省电模式进行最佳化, Intel Atom 处理器在调整 P-state 时需要停止运算作切换,需要浪费一至两个运算週期,而 VIA Iasiah 微架构则可以在切换的同时不需要停止运算,这对于需要经常切换 P-State 的 Mobile 平台,支援 PowerSaver 的 VIA Nano 将大幅减少运算週期不必要的浪费,扩大 VIA 的节能表现。

儘管 VIA 已经努力为减低 Nano 处理器功耗,作出了极大的努力,但受限 Out-Of-Order 功耗较高及 Fujitsu 先进的 65nm 製程技术在节力表现上不及 Intel 45nm 制程, VIA Nano 处理器出现时脉上的瓶颈,体质较好的晶片会用作 Nano U2000 家族,最高时脉为 1.3GHz 、最高 TDP 为 8W ,主流的 Nano L2000 家族最高时脉为 1.8GHz ,最高时脉为 25W ,与主流 NB 处理器相约,在性能功耗比表现上并不理想。

因此大部份 Embedded 应用还是会选择 VIA C7 处理器或是 Intel Atom 处理器,而 Netbook 市场亦因此电池续航力问题及售价问题, VIA Nano 2000 家族销情亦未如理想。

SpeedV4 BusProcess TechnologyTDPC6 Idle PowerNano L21001.8GHz800MHz65nm25W0.5WNano L21001.6GHz800MHz65nm17W0.2WNano U22501.3+GHz800MHz65nm8W0.2WNano U22251.3GHz800MHz65nm8W0.2WNano U25001.2GHz800MHz65nm6.8W0.1WNano U17001.0+GHz800MHz65nm8W0.2WNano U23001.0GHz800MHz65nm5W01.W

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