Pine Trail Atom平台解析

自从本刊2010年1月上刊登了《超便携平台Pine Trail全国首测》 一文以来，不少读者都对这款世界首先采用Intel Pine Trail平台的超便携电脑华硕EeePC 1008P表现出了浓厚的兴趣。而他们最为关心的，则是Pine Trail平台的更多细节和技术解析。为了满足读者们的求知欲，我们特地组织了这篇关于Pine Trail平台的技术解析文章，希望能让你认识一个完整、真实的新Atom平台。

老革命遇到新问题—Diamondville Atom平台的窘境

不可否认，超便携电脑的出现是简单、便捷生活的体现。但是用户在享受超便携电脑带来的精致和方便的同时，也只能履行“有得必有失”的箴言—放弃对其性能的 要求。老超便携电脑平台Diamondville Atom只搭配老迈的945GC\945GSE芯片，而其内部集成的也只是DirectX 9级别的GMA950图形芯片。而且GMA950还不完全硬件支持DirectX9中的所有技术规范，图形处理能力很普通，对于高清视频播放等也无法提供 硬件解码上的支持。作为几年前设计出的老产品，现在也只能是提供基本的图形显示功能。只能满足用户日常上网、办公的简单需求，对于娱乐方面而言自然无法提 供足够的支持，游戏和高清播放等应用更是无法实现。虽然Intel一直宣称这是定位问题，可怎么也无法掩饰这个为人诟病的问题。

而一直在旁边观望的NVIDIA意识到了这个问题，适时推出了翼扬平台—这就是将已经在笔记本电脑市场上得到认可的GeForce 9400M芯片组调整之后加入Atom处理器。除了单个芯片组带来的设计简化之外，GeForce 9400M芯片组图形核心带有16个流处理器，可以提供完整的Di rectX10硬件支持，并且带有PureVideoHD引擎，可以实现硬件高清视频解码，同时支持DDR2/DDR3内存、USB、SATA等技术，相 比原Atom系统在功能上并无半分逊色，在满足上网、文字处理等任务之外，也能够提供高清视频播放和基本的游戏功能，比起英特尔的Atom平台的性能大概 提高了10倍以上。此后无论是系统性能、图形性能还是高清播放的能力，翼扬平台都毫无保留地展示出自己强大的实力，保持了对945GSE的全面领先，而 3DMark06和高清的播放测试更是拥有绝对的优势。我们都知道，对于Atom这样性能不够出色的处理器而言，是无法提供高清解码所需要的运算能力的。 想要提供对应的功能就需要GPU来提供支持，而GeForce 9400M的高清视频解码能力为Atom分担了这样的工作，不需要Atom以软件方式来处理其无法胜任的视频解码，在不会大幅度增加硬件成本的前提下丰富 了超便携电脑的应用领域。NVIDIA的这招令人叫绝，同时也让Intel大为“光火”。

而且NVIDIA一刻也没有闲着，传闻正准备开发“翼扬2”平台。据相关资料称，其显示效能将会比GeForce 9400M更好。这次翼扬 2的研发重点之一，则是要加强游戏方面的表现与CUDA的运作效率，Shader数量从16加到32，制程也有可能从原来的55nm改成40nm，以降低 功耗与发热。而且不仅支持Atom和VIA 的NANO处理器，还支持Celeron, Pentium和Core 2系列处理器。当然，到截稿时为止，关于翼扬2平台的消息都还未经过官方证实，真正的具体规格还得等到NVIDIA自己公布。

老Atom平台的毛病日益凸显，而对手的攻势又凌厉非常。Intel别无选择，毫不迟疑的推出了代号为Pine Trail 的新的Atom平台，一时间风云骤起。 

破冰而出—新Atom平台的问世

Intel即将推出的Pine Trail平台仅由两块芯片组成，分别是集成了GPU和北桥功能的Pineview处理器，以及南桥芯片Tiger Point。从三块芯片到两块芯片，新设计可以节约平台成本，降低功耗并提升性能。

下一代Atom处理器“Pineview”的特点是CPU内建了北桥芯片功能，即CPU包括了内存控制器及IGP绘图核心，同时使用45nm工艺制造，剩 下的主板空间仅需配搭南桥芯片即可。相比原有Diamondeville Atom +945G系列+ICH7的三芯片组合，它的处理器核心以及图形核心频率都更高，再加上集成内存控制器，令其整体性能有所提升。同时封装面积由 2174mm2下调至只有773mm2，还能节省64%空间，而且PCB也可由6层板下降至4层板规格设计，成本可大幅下降。可以看出，Intel此次更 注重平台功耗的降低以及设计制造成本的下降。新的双芯片架构可使用低成本的PCB，芯片封装面积的缩小也可简化设计,同时也有望实现完全静音平台。

而Tiger Point南桥负责PCI-E、SATA、HD Audio、USB等输入输出功能。该芯片可能仍然基于ICH7，封装大小仅为 17mm×17mm，制程也可能仍然为90nm。

不难看出，Pine Trail平台实际在性能上不会有显著的提升，其最大亮点是整合度更高、功耗更低，可以打造更轻薄、更低价的超便携电脑。此外集成图形核心的Pineview也有利于Intel压制NVIDIA 翼扬平台这样的第三方Atom芯片组的猛烈势头。

首先让我们来看看新的Atom处理器“Pineview”。

首款应用于超便携电脑平台的Pineview处理器型号为At om N450，BGA封装大小为22mm×22mm，与Atom N270相同，核心频率为1.66GHz，内建512KB二级缓存，支持超线程技术。由于微架构设计与上代Diamondville类同，因此处理性能上 并不会有明显提升。显示核心IGP的频率则提升到200MHz，性能表现较原有GMA950的133MHz有明显提高。内存方面则只内建单通道内存控制 器，最高支持2GB DDR2 667内存。后续的版本为Atom N470，频率为1.83GHz，二级缓存同样为512KB，支持超线程，同样支持2GB的DDR2 667内存。

尽管Intel Atom N450并无微架构上的改进，但由于工艺成熟及经过内部优化后，Atom N450最高TDP功耗将由上一代产品的8W下降至7W(包括了处理器内建的内存控制器及绘图核心功耗)，平均功耗仅2W，整体平台TDP下降50%，因 此下一代超便携电脑理论上可以采用无风扇散热设计，这就意味着将来的超便携电脑产品将变得更纤薄。

此外，首款应用于Nettop平台(桌面一体机)的Pineview处理器型号为Atom D410及Atom D510，Atom D410规格与Aton N450大致相同，唯一区别在于绘图核心频率进一步提高，同时TDP亦相较超便携电脑版本高一些。而Atom D510则是双核心设计，核心频率同样为1.66GHz ，内建1MB二级缓存，同样支持超线程技术。根据Intel的路线图， Intel Atom N450与Intel Atom D510在2009年第四季中上市，Atom D410则在2010年第一季度上市，而老的Intel Atom N230/270/280及N330处理器则暂定2010年第二季度停产。

那么新的Pineview Atom处理器效能到底如何呢？ 

掀起你的盖头来—新

Atom技术剖析与测试我们都知道，Atom处理器以轻便省电著称，但同样也性能不佳。那么这是因为什么呢？

老Atom的弊病

Atom是奔腾系列以来第一款采用“顺序执行”即in-order X86架构的处理器。这是基于酷睿2双内核(Core 2 Duo)微架构，采用45纳米工艺制造的，也是目前能耗低于3W芯片中速度最快的处理器，在性能和功耗之间取得了最佳的平衡。其优势主要表现在：采用45 纳米工艺生产，保留了Core 2 Duo指令集功能，支持多线程。芯片可以做得很小以便应用在外形更小的设备上。

Atom的功耗在0.6W～4W之间，闲置时最低可达30mW，是一款不折不扣的低功耗产品。同时成本低廉，大约只是以现在的技术制造一颗286～386 级别处理器的价格水平。有得必有失，在轻便低功耗之余，缺点也很突出：为实现低功耗而采用“顺序架构”，在特定应用条件下与“乱序架构”设计的产品相比， 性能落后5倍之多。处理器外频也不高，同样也影响性能。同时与之兼容的Intel平台性能技术比较落后，内置显示芯片3D性能较弱，无法满足1080p视 频播放的所需。此外主板芯片功耗比较高，与处理器功耗相比高达5～10倍之多。虽然Intel推出了新的设计方案，可也只是新瓶装旧酒，Intel似乎也 不想为Atom投入更多的精力。毕竟在这个领域，目前是没有对手的。Atom是个相对较封闭的平台，即使有人乐意做新的平台，使得Atom可以玩得更精 彩，但是Intel可不太喜欢别人来切他的蛋糕。自然Atom平台的开放性也就不会太高。

新Atom的改观

现在就让我们就来看看新的Atom处理器针对上面的情况会有哪些改观。

这是新Atom处理器“Pineview”的核心DIE的结构。图中标出的A部分，就是老Atom处理器的全部内容，其余部分依次绘图核心和内存控制器。

从图中不难看出，Intel做了一个巧妙的二合一的动作。老北桥＋老Atom＋IGP=新Pineview Atom。芯片都集成到一起，自然执行效率会稍高。再做一些简单的优化，既提高了性能，又更新了产品，同时为对手的切入设置了障碍。虽然实际上还是有些换 汤不换药的味道，但Atom走向进一步的高集成化道路，无疑也算是一个创新之举。

性能小测试

从CPU-Z的测试图上可以看到这颗N450的基本参数，由于CPU-Z作者还未能及时的更新数据库，所以有些数据还有错误，比如“code name” 还认为是Diamondeville而无法识别出Pineview。不知是CPU-Z的识别原因还是这颗Atom处理器是工程测试版的原因，FSB显示为 533MHz，按照Intel透露的信息，新Atom的外频已经提高到了667MHz了(图4)。

图4

下面，再来看图形核心。从图5可以看出，GPU-Z同样没有更新数据库，只能识别出IGP型号为GMA 3150，连核心频率都无法识别。其实这个GMA3150就是G31 GMA 3100的45nm工艺版本，仅支持DirectX 9，只能提供MPEG-2格式视频的硬件加速，而不支持H.264、VC-1，要想实现，就必须借助第三方视频解码芯片。

图5

为了更清晰地了解新Atom N450的性能，我们不妨看一组测试数据(更多的测试数据请参考本刊2010年1月上《超便携平台Pine Trail全国首测》一文)。图6是一个以Atom N280为对比做的N450的逻辑、浮点运算单元的测试。整数运算、浮点运算是处理器最基本的处理能力。测试表明N450浮点运算性能与N280相差不大，性能甚至略有下降。

图6

再比较一下处理器算术逻辑运算单元ALU和浮点运算单元FPU性能的测试。

图7

测试结果表明，在ALU和FPU测试中，Pineview处理器提升幅度并不明显，性能差别到了几乎可以忽略不计的程度。通过逻辑运算、浮点运算等测试表 明，Pine Trail平台这款Atom N450的性能与同主频的N280性能是相同的。对新Atom处理器的性能的疑虑可以打消了——性能近似没有提高。由此可以看出，超便携电脑的Pine Trail Atom新平台并不是以性能提高为诉求，而是更轻便更省电，设计成本更低。毕竟对于一个超便携电脑而言，够用就行。

 比翼齐飞—桌面Nettop Atom平台浅析

Intel的Pine Trail Atom平台不仅仅是针对超便携电脑领域，同样也推出了基于桌面的Net top版本。超便携电脑为Pine Trail-M，而桌面Nettop版本则命名为Pine Trail-D。

英特尔作为Net top最热心的支持者，自然不会遗忘了这个角落。一口气推出了Atom D410和Atom D510，而且Atom D510还是双核版本(图8)。

图8

图8中标识AB的两个部分，就是两个Atom的处理核心。旁边依次是图形处理单元和内存控制器。可以看到图形核心和内存控制器占据了整整一半的封装面积 (而单核心Atom N450里更是达到了三分之二)。发热是比较高的，这也只能等到再下一代的32nm工艺版本的Atom推出后才会有所改观。

图9

下面我们来看下Atom D410和D510的CPU-Z测试结果(图9)同样CPU-Z的版本目前还不能很好识别出D410，但是一些基本信息还是可以看到的，45纳米的工 艺，512KB的L2缓存，667MHz的FSB。而D510核心频率同样为 1.66GHz ，1MB二级缓存 ，双核心4线程。

Nettop平台与之配套的芯片组命名为NM10，通过带宽2.5GB/s的DMI总线和处理器相连，支持八个USB 2.0、两个SATA 3Gbps、HD Audio音频控制器、两条32-bit PCI插槽和四条PCI-E通道。NM10衍生自老一代南桥芯片ICH7M，只不过封装面积更小了一些而已。除了Atom处理器、NM10芯片组这两个核 心组件，新一代平台还可选第三方高清视频解码芯片和以太网控制器，而超便携电脑平台还可选Wi-Fi芯片或者Wi-Fi/WiMAX芯片。

图10

其实Pine Trail-D平台最大的优势依然在于更低的功耗和更小的核心面积。由于是双芯片设计，两个芯片的总核心面积为773mm2。而在上一代的平台中，三颗芯 片的总核心面积为2601mm2，相比较而言总面积下降了70%，这对体积有很高要求的Nettop来说，非常有必要。同样在功耗上，Pine Trail-D也有大幅下降，双芯片的总TDP为14W(单核心的D410)或17W(双核心的D510)，相比上一代三芯片的29W/33W有将近 50%的下降。从上面这些数据来看，Pine Trail-D的Atom平台，基本达到了设计的要求。

写在最后

新技术是推动IT行业走出经济低谷的唯一动力，只有技术更新，才会刺激消费者的购买欲。Pine Trail Atom平台的便应运而生正是合乎了这个趋势。虽然性能提高不多，但是功耗却大幅下降，更轻便更便宜更省电，同样是更大的卖点。超便携电脑的性能不会做得 太强，毕竟要不能挤压定位更高端的CULV笔记本电脑的市场空间。鱼与熊掌不可兼得，舍弃了高性能这条鱼，却换来了更大市场空间的这个熊掌，还是非常值得。