Pine Trail Atom平台解析
超便携电脑以其准确的定位在浩如烟海的笔记本电脑市场中牢牢的占据了一席之地，而在这其中扮演重要角色的就是Atom平台。但第一代的Atom平台从推出到现在近两年的时间里，已经越来越无法满足用户更高的需求。于是Intel适时推出了代号为“Pine Trail”的新一代Atom超便携电脑(上网本)/Nettop平台。而关于Pine Trail的种种细节，也引起了不少消费者的兴趣。
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945GC945GSE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，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芯片中速度快的处理器，在性能和功耗之间取得了佳的平衡。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。
