处理器之争升级 从Computex看电源市场走向

  【天极网DIY硬件频道】一年一度的台北Computex终于正式开幕，这个属于IT届其中的一项国际盛事，当然吸引了不少IT届的巨头参与，尤其是这一届是Computex正式踏入第三十年的一届，更打着“国际的”的旗号正式打入全球化的阵营里面，所以今年的看头变得特别多，让人应接不暇。不过，要说到真正看点，则必须要提到Intel、AMD、NVIDIA和ARM在内的全球顶级CPU和GPU设计制造厂商都将汇聚一堂展示自己的最新技术。尤其是Inetl与AMD这对“老冤家”，看看他们各自在Computex 2011上公布了什么？“

  Intel在英特尔上度曝光了基于22nm制程工艺的新架构处理器平台，核心代号Haswel。而AMD最大的亮点还是Llano APU的亚洲首发，此外AMD还会发布900系列芯片组，并宣布VISION 2011视觉平台。看，又一次地冤家路窄。

  早前已经传出了两大处理器大头将会在Computex上针锋相对，各自提出新的CPU架构和产品，但是想不到会这样异常激烈。5月份的时候，Inetel让其新一代22nm工艺处理器Ivy Bridge的首次亮相，从Intel公布的Ivy Bridge来看，它似乎更倾向于服务笔记本，因为Ivy Bridge是属于“改变PC三部曲”战略的一步。

  “——Intel决定开发一款在超薄、美观、低耗电、超省电、高效能且安全上不偷斤减料，同时拥有平板计算机的方便特性，以及具备PC高效能表现的全新PC架构，称之为Ultrabook……”,马宏升继续指出，"……Sandy Bridge及Ivy Bridge的主要任务在于让Ultrabook变成大部分使用者皆买得起的主流计算机。同时两部曲的努力也让笔电的功耗降低了5成之多。"这是从发布会现场马宏升的发表中摘取的一段。

  想不到Intel事隔一个月之后，在Computex上展示了Haswell，它将是继Ivy Bridge之后的第二代22nm处理器核心，它普遍采用八核心设计，将加入积和熔加运算(Fused Multiply-Add，FMA)。更多的技术细节就无从得知了，但是可以看得出Intel主攻的核心已经从桌面电脑想笔记本转移，更大的野心则是瞄准了手机处理器。

  反观AMD的举动，Computex2011仅仅是它的六月轰炸的第一步，以下是AMD在5月份公布的官方路线图，展示了AMD Llano A系列APU处理器、推土机架构FX系列处理器两大客户端产品的发布进程。

  2011年6月1日-台北电脑展Computex 2011：

  Llano A系列APU处理器和相应的Sabine移动笔记本平台首现在亚洲宣布，同时AMD还会发布900系列芯片组，并宣布VISION 2011视觉平台。

  2011年6月7日-加州洛杉矶E3 2011：

  FX系列处理器品牌、LOGO标识公布，同时宣布Socket AM3+桌面平台，当然这些都是推土机的。

  2011年6月12日：

  Sabine移动平台在亚洲地区先行正式发布。

  2011年6月13日-华盛顿州西雅图AMD Fusion开发者峰会：

  这次没有新产品宣布或者发布，主要是Fusion软件生态系统与开发人员的聚会，同时AMD还会透露下一代显卡南方群岛Radeon HD 7000系列的一些细节资料。

  2011年6月14日-华盛顿州西雅图AMD 2011客户端产品发布会：

  基于高性能Fusion APU架构的Llano处理器、Sabine移动平台、Lynx桌面平台全球正式宣布，同时正式发布VISION 2011视觉平台，也就是推土机FX系列处理器、900系列芯片组的正式诞生之日。

  6月份不仅仅是AMD的AMD Llano A系列APU处理器、推土机架构FX系列处理器的轮番轰炸，在AMD公布900系列芯片组的当天，技嘉、华硕等厂商也都在大张旗鼓地展示并发布各自的9系列主板。

  虽然说AMD是“一直在挑战，从来未成功”的典范，但是此次的处理器战争，虽然各有高低，但是在桌面电脑平台方面，Intel面对一轮急攻，似乎已经稍稍落后，但仍然保持一副“大佬”模样，慢条斯理。而AMD则是志满踌躇正准备扩大优势。难道这次“小三”终于要上位成功了？

  不过对于处理之争的讨论，小灰灰也只能在这里打住，毕竟我们这篇文章的主题并不在于讨论日后的处理器发展方向，而是着眼在DIY平台的生命线——电源身上。电源可以称得上是DIY中一项“沉积成本”，是受摩尔定律影响最小的硬件产品。因为一旦买入一个电源之后，可能会持续使用好几年甚至是跨平台使用，所以很多人选择电源变得好像结婚一样，有都是“一辈子”的事情。

  面对现在越来越快的处理器变革，其实电源在这些年间变化也比较大，从两年前还是300W为主流到现在跃升到几百乃至上千W都非常寻常，这些还是能看到得到的输出功率的变化，还有一些内部设计方案的变化如80puls，LLC等新技术的应用也在日益加重电源的重要性。

  以往电源的规格一直是跟着Intel所公布的供电规范去走，ATX2.31也成为了现在电源的普遍标准。不过，在今年公布了新的架构之后，电源供电规范会不会有出现新的变化呢？这是一个值得讨论的问题，因为自Nvidia与AIT两件主要显卡生产商被收购后，整个电脑平台就进入了标准整合的年代，两大阵营一直在公布不同的标准，现在接下来小灰灰就针对两者现行公布的资料，给大家大胆预测一下，应对的新的架构，电源市场的走向会不会发生新的变化。

   

  首先我们来看看Inetel5月公布的Ivy Bridge的一些细节。

  Ivy Bridge处理器将采用22nm新工艺制造，在内核架构上与32nm Sandy Bridge没有太大变化，只是一些细节上的增强和完善，比如支持PCI-E 3.0标准规范，内存支持1.5V DDR3-1600和低压版1.35V DDR3L-1333，不过后者仅限移动平台。

  Panther Point 7系列芯片组相比于6系列变化也不是很多，最主要的就是加入对USB 3.0的原生支持，可提供最多四个接口，同时USB 2.0接口最多十四个，但注意其中四个是和USB 3.0共享的，所以USB接口总数最多也是十四个。

  Ivy Bridge处理器仍将由处理核心、三级缓存、图形核心、内存控制器、系统助手、显示控制器、显示接口、PCI-E I/O控制器、DMI总线控制器等众多模块整合而成，相应技术要点包括：最多四个处理器核心和8MB三级缓存、超线程技术、Turbo Boost 2.0动态加速技术、LLC CPU/GPU缓存共享、改进的AVX/AES-NI指令集、电源感应中断路由节能与性能提升技术、DDR电源栅极内存待机节能技术、PCI-E 3.0标准规范(可连接PCI-E 3.0独立显卡)、第七代图形核心(6/16个执行单元并支持EU电源栅极待机节能)、三屏独立输出、eDP(嵌入式DisplayPort)输出接口、PECI 3.0标准规范。

  从以上公布的资料来看，IB相较于之前SNB的变化并不算特别大，依然是以之处笔记本平台为主要的变化，应对普通的桌面电脑平台供电方面值得我们留意的地方应该就是原生的USB3.0和处理节能方面的细化了。

  有关于USB3.0的问题早在1年前已经争论了很长一段时间，USB3.0由于其强大的传输效率，所需要的供电需求自然更强，虽然信号电压值依然维持在4.45-5.25V之间，不过供电电流却提升到了150mA，相比USB 2.0的100mA增加了50%。当设备拥有6个USB 3.0 Hub Port则可提供高达900mA的电流，而USB 2.0最大仅能达到500mA，前者比后者足足提升了80%。

  现在市场上一般拥有USB3.0的主板其实并没有真正地达到以上说的水平，所以设计USB3.0接口数量也相对较少，在电源设计上针对这一块的优化还没开始，依然是采用+5V的电路对其支持，而且线圈均是与+12V共享。

  现在Intel的IB公布了对USB3.0的原生支持，可见未来出品的主板将会增加更多的USB3.0接口，而机箱上的USB3.0接口也不再是个无用的摆设。

  早前在先马的黑魅上出现过的一个“3组独立输出”的技术，将电源低压滤波部分的+12V和+5V还有+3.3V扼流线圈分开，而且让+5V也采用了磁放大技术，让输出更加稳定，当时已经引起了一小部分人的关注。现在Intel公布了新的针对USB3.0的支持，笔者认为先马的这个技术非常值得其他电源厂家参考。

   

  另外一个值得留意的点就是有关CPU节能的技术的一个更新，根据现在最新公布的的SNB处理器I7-2600K的数据来看，它的运行功耗仅95W，对比之前的I7-990X的130W相比大大地下降，而且性能更强，再到之后的32纳米制程的i5-2500k，功耗就更小了。可以看到，Intel的CPU节能技术上的进步。

  这次IB公布，可以见到里面有更多关于CPU核心节能的技术，比如电源感应中断路由节能与性能提升技术、DDR电源栅极内存待机节能技术等。从节能的角度来看，欧洲正在收紧待机功耗的相关标准，出台了名为Eup Lot6的节能标准。像桌面电脑和笔记本电脑等功耗极大的电子产品也一直在进行着功耗“减肥”，从芯片控制上让电力损耗减低可见是一个方向，而电源产业早在上一年已经开始相关技术的研究和产品调整。

  待机电路和主电路。待机电路就是大家熟知的+5VSB待机电路，它负责输出+5VSB待机电压。只要电源通电，+5VSB线路就立刻工作，那自然会产生损耗，这时候的损耗纯粹是待机电路自身产生的，因为主电路还没有工作。这时候的的损耗就是电源自身的待机功耗，也叫做空载功耗。

  待机功耗指的是电源在220V输入电压条件下，电源主电路不启动，+5VSB待机电路带0.1A负载情况下的电源损耗。作为规范最为严格的欧盟最新明确规定电源产品待机功耗不得大于1W。而欧盟待机功耗的测试标准即为+5VSB带0.1A负载情况下的电源损耗小于1W。

  其实不少电源早在之前已经实现了待机功耗，远的有海韵早在2010年已经提早按照Eup Lot6的标准生产电源，而近一点的像国内航嘉，超频三等电源品牌也比较早实现了该功能。

  不过除去了节能方面的考虑，其实更精确的电力控制才是这些技术研发的主要目的。因为对应DIY玩家的超频试验，所以追求更大的功耗已经不是主要的目的了，更重要的是更优质的更准确的电力输入。

  电源的标准可以说相当的丰富，有厂商自己定义的标准，也有一些业界统一的标准。我们最常见的电源标准是由Intel领导制订的ATX 12V标准。详细制订了电源的功率输出，效率，信号时序，噪音，接头，铭牌/标签等要求。其中尺寸、固定螺钉位置等细节承接早期IBM的PS2的内部标准而来，因此现在ATX规格的电源有的时候也被称作PS2尺寸的电源。现在最新的ATX12V是2.31版。分别就不同时期的硬件发展做出修订。细节上的更改非常多。详细的变化可以查阅Intel标准文档的Changelog，主要说来

  1.3标准开始引入cpu辅助4pin接口;

  2.0标准开始对各级别产品大幅强调12V的输出能力，规定12V输出要分12V1和12V2，主板20pin改成24pin;

  2.01标准开始去掉-5V输出;

  2.1/2.2标准开始引入450W的输出级别的规范，加强了5Vsb待机电流的输出，加强了对两路12V的峰值输出能力的要求，提高了最低转换效率的要求

  2.3标准开始更新、拓展、细化了从180W至450W的功率范围的输出要求，重新修订了各功率级别交叉负载的指标，增加了启动阶段交叉负载的指标，调整了各路12v的峰值输出，把80plus效率标准作为建议，对300W以下额定功率的电源去掉了分2路12V的限流要求,。2.31标准则在2.3标准的基础上做了细微的修正。

  另外Intel也规定了一些特殊尺寸的电源，CFX12V/LFX12V/SFX12V/FlexATX。

  而在现有的BTX标准中，并没有重新制定新的电源标准，而是直接沿用了现有标准。没有所谓的BTX标准电源。

  ATX12V标准中，包含了部分的规定性的内容，也同时包含了大量建议性的内容。例如2.3标准中的满足80plus的转换效率，就是个建议性的内容。而强制性的转换效率的要求远没有这么高(用户千万不要受国内某些媒体的影响，认为2.3版的产品就代表了更高的效率)。

  ATX12V标准尽管是电源产品的主导性的设计规范，但也仅仅是一个设计规范而已。并没有一个机构来测试、认证产品是否严格满足设计规范(旁白：有认证的又如何，不就多了个CCC么)。产品到底满足不满足、满足哪一个标准，全凭厂商自己的一张嘴。对没有自觉的厂商来说，即使是标准中的强制性要求也白搭，因为本身“ATX12V就不是个强制标准”嘛。反正用户也没有专业设备去一项一项测试，顶多看看铭牌的各路“输出能力”指标。同一个东西换个铭牌就能通吃2.0/2.2/2.3。即便是正规厂商，也很少有拿ATX 12V规范当圣旨的。

  在服务器/工作站领域，会有EPS标准。其中ATX尺寸的电源的标准为EPS12V。也是Intel领导制订的。ATX12V标准现在最高制订到450W，而550W-950W的标准就归EPS12V了。08年最新的EPS12V标准也依然建议类似80plus铜牌的效率标准。制订了比ATX12V更详尽的各路12V的接口要求。例如对于5路12V输出的电源，CPU的8pin取12V1和12V2，12V3接入主板的24Pin，外围设备取12V4，显卡的PCI-E供电取12V4或者12V5等等。EPS标准对于目前的高端大功率的PC电源，起到了一定程度上的指导标准的作用。

  在这部分再次说一下12V的分路限流问题。其实把12V分成多路的目的和作用并不是让各路12V输出之间相互不影响。而是为了安全考虑，限制每路12V输出不超过240W，超出这个数值就应该启动过流保护。也就是说，不是独立生成，而仅仅是分路限流，是出于安全考虑，为电源设了限制。对于绝大多数电源，12V都是从一个变压器的一个抽头出来，一起经过功率管，一起滤波，只是在最后监测电流的时候被分出来的，意义仅限于分开限流而已。多路12V对玩家来说反而是个麻烦的枷锁，尤其是有高端显卡的用户。所以现在很多玩家定位的电源在强调单路12V输出，更有不少电源厂商偷偷摸摸的在铭牌标着多路12V，而实际上所有12V都从一根线上引出来(例如大部分Seasonic生产的型号)。即使是做了多路限流的电源，有些产品的实际限流点也比标称的高一些，而且还是一个大致的范围，要知道想把限流保护做得十分精准是要花费额外的成本的，而且太过精准了对玩家来说绝对不是好事。例如Acbel R88 600W，12V三路限流，分别标称最大输出25A，但每路限流点指标标在了35A/35A/40A。再比如新巨为一款12V单路输出最大为50A的电源，标注限流保护点范围是55A至68A。(换句话说，绝对不能以是否触发保护判断是否过载，正常情况下触发保护的时候已经超出额定工作状态不少了。)

  具备完全独立的两路12V电源现在也有，例如Enermax的galaxy系列;例如CWT代工的1000W-1500W的PUC大功率方案。不少高功率的电源都有两个(甚至三个)主变压器，以防止过大的功率引发一个变压器的饱和，这种情况下，是否有两路以上完全独立(或是相对独立)的12V输出，则需要具体问题具体分析了(不过个别电源，比如Topower的产品，12V从主变压器出来之后就合在一起了，这个就完全在把两个主变当作一个变压器来用了)。当然，绝对不是说有两路独立输出的12V输出的电源就比只有一路独立输出的12V电源要强。有两路独立输出的12V的产品，在使用中需要注意尽量避免将独立的两路12V都接到同一负载上。

  现在多路+12V输出的电源产品有不少，比如说航嘉这次在Competuex上展出的拥有6路12V输出X7就是其中一个代表，最新的8路12V输出银欣ST-1500W也是其中的佼佼者。

   

  在上面我们详细地讨论了Inetl新的处理器对于电源的影响，接下来当然就轮到来“踩场子”的AMD LIano了。

  AMD在ISSCC上的演讲关注于在增强电源管理对于x86核心的“LIano”增强每瓦特性价比的重要性以及如何帮助CPU/GPU更加完美的融合。除去一些过于深奥的技术细节，这些创新可以概括为如下几个方面：

  核心门电源(Core power gating )这个功能可以让处理器在某个核心没有用的时候将其断电，这样有助于减低整体的电源消耗获得更长的电池时间。AMDde SOI制程允许我们使用更多搞笑的NFET晶体管用于门电源，而不是在Bulk silicon制造工艺中的PFET晶体管则无法做到这点。另外，AMD使用真正的芯片封装来重新分配门化底层，而不是想起他门化结构那样增加一个厚金属层。总的来说，这样减少了90%的漏电。

  数字APM模块(Digital APM Module )测量核心耗电量对于处理器了解运行温度以及在规定温度的范围内提高性能来说至关重要。关于这个方面有两种看法：使用模拟电路来测量温度和电流以及使用或者数字电路来测量电力的消耗。前者关注不同环境下引发的问题，比如说室内的温度，灰尘以及风扇等等。而后者则更加的精确和可重复。AMD已经使用了数字的电源管理技术，可以允许我们更加精确地测量电力消耗，这有助于再实时的运行中优化瓦特性能比

  精简化时钟网格(De-Populated Clock Grid)时钟门是一种将时钟信号与控制信号捆绑的技术，他可以在时钟周期的某个特定的部分开启或者关闭时钟。在不工作的时候高效地关闭数字电路的额一部分也是一种节电的措施。让芯片的每个需要时钟信号的部分都获得这些时钟信号的有效地方法是金属网格。在大型的微处理其中，整个芯片消耗电力的30%被用来驱动时钟信号。我们已经可以有效地减少了金属和缓存来减少时钟切换造成的电力消耗。