最终能否逆天？ Intel Atom的前世今生

Intel Atom能否逆天？将达成四核八线程

    去年7月份曾有报道称“Atom路线图：2015年比六核Phenom II还快”，当时小编看到Intel Atom SoC芯片开发部总经理Bill Leszinske的这种“狂妄”言论时并没有太过在意，因为硬件的发展是十分迅速的，三年之内一切皆有可能，但是最近频频传出的“Intel将借Atom处理器推出Medfield智能手机”以及“Intel要在将来推四核八线程Atom”的消息则让小编不得不重新审视下看似不起眼的Atom系列了，因此小编决定翻翻故纸堆，与大家一起分享Intel Atom自诞生以来的变化。

起源

    Intel Atom于2008年4月发布，不过实际上Atom处理器或者说类似处理器可以追溯到1995年，当时Intel计划利用P5 Pentium架构开发低功耗的处理器，但是后来被搁置了。等到2008年，Intel基于Bonnell架构再次发力低功耗处理器，发布了首代Atom，中文名称则是后来叫响的“凌动”。

定位

    Atom发布之初的目标并不是现在的智能手机，而是2008年就已经火爆的MID（移动互联网设备），Intel要用Atom来对抗在这块市场的两大劲敌——威盛和ARM。另外Atom还担起了更新超便携笔记本的任务，以取代老旧的Pentium-M。

    了解了以上背景，我们可以开始追忆下那些年的那些Atom处理器了。

第一代Atom：上网本的辉煌时代

第一代Atom发布于2008年4月，一举成为Intel历史上体积最小（芯片面积不足25平方毫米）和功耗最低（最高功耗仅为2.4W）的处理器，产品基于新的微处理器架构Bonnell（同时期的桌面处理器架构为Westmere微架构），采用45nm工艺，集成4700万晶体管，L2缓存为512KB，能支持SSE3/SSSE3指令集，支持VT虚拟化技术（Intel Virtualization Technology）、EDB防病毒（Execute Disable Bit）和高级散热管理技术（Intel Advanced Thermal Manager）。

Bonnell微架构

ATOM处理器核心内部结构图

    第一代Atom采用了Intel全新设计的Bonnell微架构，采用顺序执行（in-order execution）设计，尽管相比乱序执行，前者的计算效率较低，但是如此一来，Atom可以节省大量的晶体管，降低了芯片的功耗和成本，而且加入的超线程技术一定程度上弥补了芯片计算效率的不足。

i945GC/i945GSE芯片组

    第一代Atom搭配的芯片组采用双芯片设计，北桥为较老的945GC修改版——i945GC和i945GSE，支持DDR2-400/533单通道内存，集成GMA 945集显，可以支持DX9 Shader Model 3.0和硬件视频解码引擎，在播放MPEG-2，MPEG-4AVC，WMV/VC-1视频格式时可以降低CPU占用，南桥则采用ICH7-M。

    在2008年12月，NVIDIA发布了ION平台，可以搭配Intel的Atom处理器，该平台的显卡采用NVIDIA自家的Geforce 9400M显卡，芯片组则采用MCP7A/MCP79，功耗为14W比i945GSE的5.5W略高，不过后来由于种种原因，ION平台并未得到大范围推广。

首批产品

    首批Atom分为代号“Silverthorne”和“Diamondville”的两个系列，前者主要面向MID等智能掌上设备，型号有Z500/510、520、530、540等，后者面向上网本市场（Netbooks），代表型号有Atom N270/280等。两大系列均采用单核心设计，不过其中Atom Z520及之后的型号开始支持超线程技术。[page]

第二代Atom：三芯片转向双芯片

    第一代Atom尽管功耗控制出色，而且售价也相比以往桌面芯片大幅降低，但是这是建立在牺牲性能的基础上的，不只CPU性能偏弱，从芯片组到集成显卡都不能让人满意。2009年第四季度，Intel推出了第二代Atom——Pine Trail平台。

    与第一代Atom最大的不同在于，第二代Atom也就是Pineview处理器平台改用双芯片设计，上代的北桥i945GSE被集成到了CPU内部，也就是说内存控制器也开始被集成到CPU内部，这样的改动大幅降低了内存的延迟，从而进一步提升了这一顺序执行架构的计算效率，采用双芯片设计后，新Atom平台的芯片面积减少了60%-70%。

    芯片组部分则采用NM10 Express，它仍相当于原来的南桥ICH7-M，仍负责原来的I/O输出等功能，芯片封装面积为17mm X 17mm，热设计功耗为2W。

单核版Pineview处理器内部结构图

    Pineview处理器集成了GMA3150显卡（相当于GMA X3100的升级版），核心频率也从原来的133MHz提升到了200MHz，此外，得益于内存控制器的改进——Pineview处理器内置的内存控制器为DDR2-533/667单通道控制器，集成显卡可以利用到更高频率的内存。这时候Intel将上网本平台的分辨率从原来的1024 X 600提升到了1366 X 768，不过显示器的尺寸最高仍然为10.2吋。

    第二代Atom处理器仍然分为两个系列，N系列首批产品只有Atom N450，第二个系列为入门级桌面台式机（Nettops），产品有Atom D410/D510，具体规格参见上表。之后，Intel在2010年第三季度推出了支持DDR3内存的Atom N455和Atom N475。

第三代Atom：命运多舛屡遭推迟

    关于第三代Atom处理器平台——Cedar Trail则在去年频遭推迟，一度传言被推迟到2011年四季度，不过好在产品还是赶在三季度9月28日发布。

Intel Atom处理器路线图

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    第三代Atom基于Saltwell微架构，继续采用双芯片设计，继续搭配NM10 Express芯片组，支持SSE2、SSE3、SSSE3指令集，内存控制器继续提升——变为DDR3-800/1066单通道控制器，图形芯片则由上代的GMA 3150变为GMA 3650（PowerVR SGX545），能支持DirectX 10.1，核心频率进一步提升到650MHz。

    Intel Cedar Trail Atom处理器，产品采用了最新的32nm工艺，TDP被控制在10W，而且内置支持DX10.1的物理显示核心，其中桌面版最低端的Atom D2500采用单核设计，不支持超线程，默认主频为1.86GHz，内置GMA 3600，核心频率为400MHz，拥有1MB二级缓存。最高端的D2700则采用双核四条线程设计，默认主频提升到了2.13GHz，内置GMA 3650，核心频率为650MHz。

下一代Atom：进军智能手机

    尽管Intel在桌面市场占据大多数份额，但是在手机等移动计算市场却屡入困境，面对ARM的咄咄攻势，Intel终于还击了——杀手锏就是基于新一代Atom的Medfield

    其实在Medfield平台之前，Intel推出了Mooretown平台，Moorestown平台包括一颗代号Lincroft的Atom Z600系列处理器，代号Langwell的MP20芯片组，可选代号Briertown的MISC混合信号芯片。其中，Atom Z600处理器有两种规格，对应智能手机的型号最高频率1.5GHz，对应平板机的系列最高1.8GHz，内置的图形核心为PowerVR SGX 535。

基于Android 3.x Honeycomb操作系统的Medfield测试成绩

    不过Mooretown平台并未在智能手机和平板机市场引起重大改变，因此下一代的Medifield平台中，Intel吸取了教训，将处理器和芯片组整合为一颗代号Penwell的高集成度SoC片上系统芯片，Penwell SoC处理器的尺寸为144平方毫米，相比上代减少了一半，所采用的Atom处理器的频率为1.80GHz或1.86GHz，除了处理器核心，这颗单芯片平台还包括图形核心、视频解码核心、内存控制器、显示输出控制器、音频加速模块、摄像头控制器、存储控制器以及各种输入输出模块等众多组件，而内置的图形核心性能也比Mooretown提升4倍。

    从上面透露出的测试成绩来看，在计算性能上，基于X86架构的新一代Atom无可匹敌，但美中不足的是Atom芯片的功耗一直都相对较高，2.6W的功耗相比几百毫瓦的ARM处理器还是相对较高，这严重影响了Medfield手机的续航，不过好在2.6W只是测试样机的功耗，据Intel透露正式版将会有所降低。