本年度最具影响力的五大处理器技术解析

超线程技术

　　超线程，早在2002年Intel 便已经推出了这一技术，并且广泛的在奔腾4处理器中大规模应用。据当时的Intel 官方资料，采用了超线程技术的奔腾4处理器可以比原产品效能提升10%-15%左右，可见Intel 对超线程技术的运用是信心满满的。

　　但是事实却出乎Intel 的意料。首先是来自操作系统端的问题，当时微软已经发布了Windows 2000系统，然而该系统并没有加入对超线程技术的支持，虽然后来出现的Windows XP系统加入了对该技术的支持，但也最终因为应用软件端对超线程技术的优化较少而作罢。另一个问题是来自于Intel 自身的奔腾4处理器。基于NetBurst架构的奔腾4处理器由于过分的追求高主频加长了流水线设计，这导致了处理器的主频虽然达到了3GHz以上，却并没有提供3GHz主频相等的性能。由于过高的流水线已经造成数据运算错误率提高，在加上超线程技术的双核模拟容易让CPU在运算时命中失败，且对带宽的惊人需求。超线程技术不但没为处理器带来更高的执行效率，反而在某些情况下降低了奔腾4处理器的性能。所以说超线程技术虽然是一个非常先进且使用的概念，但在那个时代并不适合。

早在奔腾4时代Intel 就加入了HT超线程技术

　　进入酷睿2时代后，由于内存带宽没有获得突飞猛进，而且酷睿2处理器的短流水设计并不适合超线程技术，因此新一代的酷睿架构处理器也就取消了超线程这一概念。

　　随着技术的进步，Intel 已经进入了45nm工艺和Nehalem架构时代，在最新的Nehalem Core i7处理中，由于对DDR3内存控制器的整合，同时引入了三通道内存技术，内存带宽得到了质的飞跃，QPI总线的引入也令处理器的带宽大幅提升。这为超线程技术的回归提供了契机，于是乎Intel 在酷睿i7系列以及未来的双核酷睿i5处理器中加入了超线程技术。

Nehalem架构时代 超线程技术再次回归

　　此外，新一代操作系统的推出也给多线程处理器提供了施展拳脚的机会，而3D游戏以及众多的应用软件也针对多线程进行了优化，可以说超线程技术在此时回归时绝对的最佳时机。

　　可能看到这里依然会有众多的读者朋友会感到奇怪，这超线程技术目前只在高端酷睿i7处理器当中有所运用，并不是普通消费者能够使用到的，为何把它也列为09年最具影响力的技术之一呢？相信了解硬件的读者一定知道，处理器行业中的另一个领军企业AMD 一直以来并没有为自身的处理器加入超线程技术。而AMD 的高管人士甚至曾经一度认为超线程技术是影响处理器性能发挥的元凶之一。但是在看到Intel 为服务器的至强以及桌面高端处理器引入超线程技术得到了超高的执行效能后，AMD 内部高层承认，没有早早引入此类技术是一项技术选择上的失误。为了能够尽快弥补这一技术缺陷，AMD 已经决定在不久的将来为旗下的服务器用以及桌面级处理器引入超线程技术。可见超线程技术在酷睿i7及未来的酷睿i5中回归，影响的不仅仅是用户，更影响到了对手。在不久的几年里，也许从低端到高端的所有处理器就可以全部应用到超线程技术。

09年最有影响力的5大处理器技术之超线程技术

VT虚拟化技术

　　我们接下来要介绍的这项技术与前边的超线程技术一样，也不是09年才被创新出来的。这项技术诞生于奔腾4处理器时代，两大芯片巨头当时均已这项技术为宣传目标，但都因为受制于技术性能以及软件方面的问题没有推广开（服务器不在我们的讨论范围内）。随着09年2月，新一代操作系统Windows 7测试版的发布，这项技术才被重新挖掘出来，并且被消费者广为了解。这项技术就是虚拟化技术。

　　其实我们所提到的Windows 7系统下的虚拟化系统，也仅在高级至旗舰版本才提供了，并不是所有的版本都提供了这一技术。但其带来的好处依然被广大的消费者讨论，即使消费者完全用不到这一技术，但在购买处理器的时候依然考虑到了自己所购买的产品能否提供虚拟化技术。

使用虚拟化系统运行的IE6.0浏览器

　　虚拟化技术到底有什么过人之处竟然让众多消费者都参入其中呢？其实要说虚拟化的用途，对企业级用户来讲实质性较强，对于普通用户来讲，虚拟化的用途目前还并没有被广泛开发。在企业级用户那里，通过虚拟化系统，企业可以集中并且共享资源，实现降低成本、优化利用率的目的。以高性能服务器为例，在系统闲置的过程中，服务器的性能会造成严重的浪费。如果通过虚拟机将服务器分为若干个部分，进行各自所需的工作，这样就可以最大化的利用服务器的全部性能，从而节省企业开支。而在一些情况下，企业甚至可以通过虚拟机出售服务器的剩余性能，从而达到利润最大化。虚拟化所提供的另外一个好处就是安全。用户可以通过虚拟网络进行数据传输，这样可以最大限度的保证网络的加密能力，提高网络环境的安全度。以上两点是对企业级用户来讲最为基本的用途。那么对普通消费者而言又会有哪些好处呢？

虚拟化技术的运用可以解决因病毒造成的系统崩溃问题（图片源自互联网）

　　我们以操作系统为例。目前微软所提供的Windows操作系统的全球使用人数最多，而黑客也针对Windows系统进行的攻击行为也是最多的。如何能够保证操作系统的安全性就显得尤为重要。在虚拟化系统推出之后，用户在不确定自己手中的数据安全性的前提下，如软件，网页等，可以通过虚拟系统来检测数据的安全性。如果发生了如病毒等问题，仅需简单的关闭虚拟系统就可以保证系统的安全性。此外，现有系统在不支持某款软件的情况下，用户也可以通过虚拟机来实现对该软件的支持。

　　简单的用一句话来解释虚拟化就是，可以提供最高的安全保障，并最大限度的利用系统所提供的性能的技术。

09年最有影响力的5大处理器技术之虚拟化技术

45nm工艺技术

　　在2007年年末，Intel 正式发布了第一款采用45nm工艺制程的处理器，酷睿四核QX9650。由于运用了当时最先进的工艺技术，这款四核处理器虽然身价过万，但依然吸引了不少人的目光，因为他的出现标志着45nm工艺时代的降临。

QX9650的问世标志着CPU进入了45nm工艺时代

　　45nm有何本领？竟然让一颗身价过万的CPU也成为了瞩目的焦点。这一切就要从Intel 与AMD 两家芯片巨头的45nm工艺入手了。

●　　Intel —— 突破式的45nm （关键字：High-k + Metal Gate介质引入）

　　2007年，Intel 正式发布了四核心Core 2 Extreme QX9650处理器，由此引领行业抢先来到了45nm的新世界。Intel 的45nm采用了突破式的新材料，为晶体管发展四十年来之最大进步。

　　在过往四十余年的时间中，业内均普遍采用二氧化硅做为制造晶体管栅介质的材料。而在65纳米制程工艺下，Intel 公司已经将晶体管二氧化硅栅介质的厚度压缩至1.2纳米，基本上达到了这种传统材料的极限。此时不但使得晶体管在效能增益以及制程提升等方面遭遇瓶颈，过薄的晶体管二氧化硅栅介质亦使得其阻隔上层栅极电流泄漏的能力逐渐降低，漏电率大幅攀升。

45纳米新型High-k + Metal Gate介质与传统材料之比较

　　为了使上述情况得到解决，Intel 公司于45纳米Penryn家族处理器中首度引入High-k技术。此种以hafnium铬元素为基础物质的新型材料不但拥有良好的绝缘性，且比传统二氧化硅栅介质更为厚实，能够进一步控制晶体管的漏电率。当然，由于High-k晶体管栅介质与现有晶体管栅极并不兼容，因此Intel 公司亦同时拿出新型晶体管栅极材料，使得晶体管内部源极到漏极之间的驱动电流增加20%以上，不仅能够有效提升晶体管效能，亦能够使得晶体管内部源极到漏极之间的漏电率降低5倍左右。

Intel 公司45纳米High-k + Metal Gate介质示意图

　　High-k栅介质与Metal Gate栅极的引入能够使得晶体管漏电率较之传统材料降低10倍以上，与65nm制程工艺相比能够在相同耗能下提升20%的时钟频率亦或是在相同时钟频率下拥有更低的耗能。45纳米晶片每秒钟能够进行约三千亿次的开关动作，在以铜与low-k材料搭配组成的内部连接线的作用下，晶片开关速度能够提升20%且耗电量降低30%。

Intel 运用High-K工艺的45nm晶圆

●　AMD —— 沉浸式光刻技术

　　相对于Intel 复杂的用料及工艺流程来说，AMD 所采用的45nm技术则相对的简单，AMD 的45纳米制程工艺是联合IBM一同研发。这项技术包括了超低K电介质互联技术、多重增强晶体管应变技术和沉浸式光刻技术。