前言

资讯家电的观念从1997年提出至今，已经逐渐可以看出其商品轮廓，包括个人数位助理PDA，Personal Device Assistant、精简型电脑TC，Thin Client等商用的资讯家电，以及MP3随身听MP3 Player、无线上网机WebPAD，PAD=Personal Access Device、视讯机顶盒STB，Set-Top-Box等的偏重家用、娱乐用资讯家电。

不过无论哪类型的资讯家电，都诉求直觉好用、轻薄易携、省电并便宜，既使是固定于一处使用的TC或STB，也一样强调省电，因为资讯家电视长时间开启且与网际网路连接的，而轻薄不仅是为了好携，节省办公与居家空间也是一大考量。

因此要以现有各自独立封装的晶片来完成IA成品，不仅体积难以缩减，省电上也难完整掌控(各晶片有各自的省电方式)，印刷电路板面积较大导致制造成本增高，并且各类晶片供货状况不容易整齐，数量不多，价格不容易低廉等，所以SOC在资讯家电领域中特别具优势原因也在此，正好能避开多晶片系统在IA领域中的诸多缺点，而这即是美国国家半导体公司National Semiconductor为何会于1997并购Cyrix，并以其Cyrix MediaGX整合型晶片技术，延伸发展出Geode GX1晶片，以及Geode SC1200/2200/3200晶片的缘故。

不过SOC也并非全是优点，要将以往整个电脑运算系统的电路统整到一个晶片中，整合技术即是一大考验，无论是以往自行研发的周边功能晶片，或是并购他家公司取得IP ，或是交互技术授权等，在整合时都一定要花费极长的时间与心力，因此SOC晶片的功能规格提升，自然比一般独立晶片来的缓慢。

同样的一个SOC内具有各种高低速的装置电路，以及各种不同的沟通介面，这些介面是以往独立封装时的既有介面ISA、PCI、LPC等，如今整合到SOC仍旧存在，因此SOC原本希望透过电路的整合达到更快的传输与整体效率，似乎也因为这些既有介面而受到限制。

另外仅是一味提高晶片运作时脉，虽可以提升运算效能，但相对的也​​牺牲省电的特性，或者恢复成多颗晶片的方式来实现，成本与产品体积也会增加。因此IA用SOC如何求取「效能」、「省电」、「体积与成本」、以及「功能规格灵活度」等的折衷、妥协，将是IA产品设计者的最大挑战。

不过这种各诉求相互拉拔的情形即将改变，因为NS公司为其IA晶片提出了一种崭新的内部汇流排，称之为「GeodeLink」，将可以为上述的窘境提供全面性而非取舍性的解决方法，以下就让我们来了解GeodeLink的规格与其特点。

GeodeLink架构

从以往的x86运算架构来看，整个系统中拥有多种汇流排介面，如晶片组与CPU间的汇流排介面FSB，晶片组与显示装置间的介面AGP，晶片组与记忆体间的介面Memory Bus，晶片组与扩充槽的介面PCI，此外还有不计其数的相关介面如AC-Link、USB、MII等，种种介面根据x86架构的逐年演变局部追加上新介面，并且得到局部的频宽纾解如AGP纾解显示，Ultra ATA/33抒解硬碟，但对整体效能提升却不大，各位可见x86的记忆体由SDR SDRAM进展到DDR SDRAM，记忆体传输介面快了1倍，但整部电脑的提升却不多，即是一例。

一个系统架构内同时并存许多各自独立的介面，每个介面都要使用大量的电晶体来实现，无形中就会占用较多的晶片面积，因此多介面并不利于SOC晶片内的电路整合，此外若要为晶片加入更多的新功能，在整合上也会较为困难，必须了解多种介面特性才能进行整合，如此也会增加整合的时间与心力。

而NS此次提出GeodeLink的架构，主要是在NS的新款Geode系列IA晶片内，加入一个统一的传输路径，也可想像成IA晶片内的大马路、骨干道路，或是人体的脊髓神经等，给予晶片内极快的资料传输率，根据NS资讯家电个人上网设备部门业务总监：Malcolm Humphrey先表示：GeodeLink可以达6GB/Sec的传输效能，可有效应付IA晶片内的各种资料传输。

如此IA晶片内的CPU、晶片组等相关部件，统统透过GeodeLink的高速内部介面进行资料交换，CPU可以跟硬碟进行资料交换，不用透过PCI，USB也可以直接跟记忆体做资料交换，不用透过CPU，大幅减低资料的传输路径，如同晶片内的快速资料交换系统，或人体的反射神经，不需要回大脑都可以直接做出反应。

由于所有的IA晶片内都透过GeodeLink交换资料，因此GeodeLink的管线设计也更先进，以往多介面的架构大多仅有1至4层的传输管线，而GeodeLink则高达31层管线，管线层数愈多，愈有助于消弥两部件间的传输差异与传输瓶颈。

GeodeLink还具备变化资料宽度的特性，这点与AMD的HyperTransport原先称为LDT颇为相同，GeodeLink可以切换最低32bit，最高256bit的资料宽度HyperTransport是最低2bit，最高32bit，以因​​应晶片内各部件不同宽度的资料传输需求，也有加速或调节频宽的作用，这种种的设计都能让GeodeLink保证晶片内各种传输的频宽，并将传输延迟有一定的掌控，目前的推估GeodeLink的基准运作时脉会是300MHz。

GeodeLink对UMA进行最佳化

以往的x86个人电脑，都是将系统主记忆体与显示用的视讯记忆体各自配置与独立，而在绘图工作站Workstation的领域中，由于工作站价格昂贵，因此曾有过UMAUnified Memory Architecture的架构设计，即是显示卡没有专属的视讯记忆体，直接切割使用部分系统记忆体充当视讯记忆体使用，以此降低工作站的成本因为当年视讯记忆体的价格昂贵。

不过事过境迁，记忆体价格低廉，实没有必要继续采行UMA架构，但由于低价电脑、资讯家电的风潮兴盛，在要求更便宜、体积更小的情况下，UMA又成为可行的作法，也因此NS的Geode系列IA晶片，一律采行UMA架构。

UMA虽可节省成本，但缺点是会让视讯传输与系统整体传输互抢频宽，造成效能折损，这对低价电脑而言是一得一失，省了成本但损失效能，而NS有鉴于此，希望仍采行UMA的低成本架构，但仍能维持高传输效能，而GeodeLink对此也将UMA给予效能最佳化。

在GeodeLink下的UMA，可以让VGA显示取得2GB/Sec的视讯传输频宽，此频宽直逼工作站等级的AGP8X2.1GB/Sec，超越现有AGP 4X的水准，可以给予IA晶片足够快速的显示效果，并且在NS的设计下，VGA介面也是点对点Peer-to-Peer的传输方式，与AGP相同，不需要争抢汇流排主控权与仲裁，此一设计有助于提升传输效率。

另外对于视讯资料也采取专利式的压缩Patented Display Compression作法，减低实际要传输的资料量，快速让出频宽给其他部件进行传输，此外也具有「动态优先权的设计Dynamic Priority」，可以让急迫性的传输优先使用频宽，以及「乱序资料流传输Out of Order Data Streams」，可以让资料不需要依据先后顺序传输，将次序打乱来传输，彻底利用GeodeLink的频宽有点类似网际网路的封包传输，不一定依据先来后到，传输完毕后再加以完整呈现。

GeodeLink的软体模型(Software Model)

既然GeodeLink的新式高速内部汇流排，那么这会影响原本的IA程式撰写吗？答案是不会的，对于作业系统、应用程式而言，此一硬体架构的改变完全是透通无形的，除了感受到系统整体效能便快外，没有任何改变。

而以往程式透过PCI介面对额外扩充的装置进行控制，在改用GeodeLink后，主要传输介面已经舍弃PCI了，为此NS特别设置了「虚拟PCI系统，Virtual PCI System」让原本直接操控PCI的软体程式，依旧不用作任何修改，就可以持续相容地执行，而NS从最初选择IA晶片的核心时，就选择以支援网际网路韧体与软体最多的x86为主，因此透过Virtual PCI System，可以完全相同以往的x86程式，甚至PCI介面在1992年提出，当初所撰写的操控程式，也可以挪至GeodeLink架构的IA晶片上。

除了让程式相容执行，不需要再额外花费撰写与修改的心力外，GeodeLink也提供「主动式硬体电源管理，Active Hardware Power Management，简称AHPM」，以往在传统x86硬体平台上，大多仰赖Windows作业系统的省电功能，但IA产品可能会改用Linux或QNX等各类作业系统，如果软体程式师要为此重新开发省电程式的话，将是相当痛苦的事，因此NS直接在硬体上提供主动的省电功效，可以省去程式师在此方面的撰写心力，将撰写重心着重在应用程式与操作直觉、亲和方面。

GeodeLink提供的研发环境

在采用SOC制作IA产品时，在研发过程中最常碰到的问题即是除错，以往多晶片系统的除错可以依赖示波器、逻辑分析仪，在晶片与晶片间的线路或接脚上用信号探针进行量测，便可揪出问题信号，但在SOC上大多数的线路都已经整合到单一晶片内，无从得知讯号与资料有否出错，导致采用SOC就是希望产品早点面市，反而因为问题难以侦错而增加了研发时间与除错心力。

有鉴于此，NS也利用GeodeLink架构提出的同时，决定于新Geode系列IA晶片内加入「先进诊断埠，Advanced Diagnostic Port」设计，此埠可以用来反应晶片内的诊断讯息与​​资料，帮助设计师快速找寻问题。

而「先进诊断埠」是采完全主控汇流排的方式进行资料存取，另外也可以传送出程式分支执行的追踪资讯，得知程式的实际执行路径，此外NS也与协力厂商合作，由协力厂商推出ICEIn-Circuit Emulator线上模拟器的硬体除错器，帮助IA研发工程师加速除错。

而为了加速IA产品的上市，NS也提供多种IA产品的参考设计Reference Design，让愿意投入IA市场的制造商快速用Geode晶片做出实际的IA成品。

记忆体强化与后续采用

目前大多数的IA产品，在系统架构上来看都不需要仰赖硬碟，而是用DOCDisk On Chip代替，但是记忆体仍是必须的，因此新一代的Geode晶片特别强化记忆体部分的规格，由以往SDR SDRAM，提升到DDR SDRAM，并可达266MHz的时脉。

除此之外，IA晶片为了简化设计与精简成本，许多资讯家电采用32bit的资料宽度，而非现在主流电脑的64bit，为此新Geode将可以任意选择两种资料宽度，让IA研发工程师依据产品弹性规划与设计。

也因为GeodeLink的新优异架构，未来NS的第2代、第3代的IA晶片，也都会持续采用GeodeLink为其内部的高速汇流排。

关于真正使用GeodeLink技术的新Geode晶片，根据NS的透露，预估2001年第3季会开始提供工程样品，而正式供货将会在2002年上半年。另外根据NS自身的表示，现有Geode GX1晶片系统的省电能力超越现有一般x86 PC系统以及Transmeta Crusoe晶片系统，而未来GL采用GeodeLink技术的新款Geode晶片将会比现有GX1来得更佳省电。

结语

从过往来看，NS为了成就SOC、IA-On-A-Chip等高整合度的晶片，并购了许多资讯科技公司，例如并购PicoPower取得晶片组技术，并购MediaMedtics取得MPEG-1/2解压缩技术，并购Cyrix的MediaGX部门已取得x86 CPU技术，以及2D显示技术、软体音效技术，其中2D技术还是Cyrix尚未被并购前向S3取得的技术授权，软体音效也是与ESSTech公司取得授权，NS是间接取得这些技术，任何一家想成就SOC晶片的公司，都必须透过不断的并购以及请求授权、交互授权，并消化吸收这些技术才有可能实现。

展望未来，为了更灵活、快速的整合更多的功能于Geode晶片内，GeodeLink架构实在有其存在的必要，用统一的介面连接各种新功能的周边电路，才能达到迅速、灵活的要求，而唯有统一管控整合晶片内的所有资料传输，才能将晶片整体效能达最佳化，如同将省电效能最佳化一样，而不需要汲汲于追求x86独立晶片的运作时脉来求取效能，一样能有效能的提升与进展，如此效能、成本、省电就不再是无法兼顾，非有取舍的考量了！