前言

資訊家電的觀念從1997年提出至今，已經逐漸可以看出其商品輪廓，包括個人數位助理PDA，Personal Device Assistant、精簡型電腦TC，Thin Client等商用的資訊家電，以及MP3隨身聽MP3 Player、無線上網機WebPAD，PAD=Personal Access Device、視訊機頂盒STB，Set-Top-Box等的偏重家用、娛樂用資訊家電。

不過無論哪類型的資訊家電，都訴求直覺好用、輕薄易攜、省電並便宜，既使是固定於一處使用的TC或STB，也一樣強調省電，因為資訊家電視長時間開啟且與網際網路連接的，而輕薄不僅是為了好攜，節省辦公與居家空間也是一大考量。

因此要以現有各自獨立封裝的晶片來完成IA成品，不僅體積難以縮減，省電上也難完整掌控(各晶片有各自的省電方式)，印刷電路板面積較大導致製造成本增高，並且各類晶片供貨狀況不容易整齊，數量不多，價格不容易低廉等，所以SOC在資訊家電領域中特別具優勢原因也在此，正好能避開多晶片系統在IA領域中的諸多缺點，而這即是美國國家半導體公司National Semiconductor為何會於1997併購Cyrix，並以其Cyrix MediaGX整合型晶片技術，延伸發展出Geode GX1晶片，以及Geode SC1200/2200/3200晶片的緣故。

不過SOC也並非全是優點，要將以往整個電腦運算系統的電路統整到一個晶片中，整合技術即是一大考驗，無論是以往自行研發的周邊功能晶片，或是併購他家公司取得IP，或是交互技術授權等，在整合時都一定要花費極長的時間與心力，因此SOC晶片的功能規格提升，自然比一般獨立晶片來的緩慢。

同樣的一個SOC內具有各種高低速的裝置電路，以及各種不同的溝通介面，這些介面是以往獨立封裝時的既有介面ISA、PCI、LPC等，如今整合到SOC仍舊存在，因此SOC原本希望透過電路的整合達到更快的傳輸與整體效率，似乎也因為這些既有介面而受到限制。

另外僅是一味提高晶片運作時脈，雖可以提升運算效能，但相對的也犧牲省電的特性，或者恢復成多顆晶片的方式來實現，成本與產品體積也會增加。因此IA用SOC如何求取「效能」、「省電」、「體積與成本」、以及「功能規格靈活度」等的折衷、妥協，將是IA產品設計者的最大挑戰。

不過這種各訴求相互拉拔的情形即將改變，因為NS公司為其IA晶片提出了一種嶄新的內部匯流排，稱之為「GeodeLink」，將可以為上述的窘境提供全面性而非取捨性的解決方法，以下就讓我們來瞭解GeodeLink的規格與其特點。

GeodeLink架構

從以往的x86運算架構來看，整個系統中擁有多種匯流排介面，如晶片組與CPU間的匯流排介面FSB，晶片組與顯示裝置間的介面AGP，晶片組與記憶體間的介面Memory Bus，晶片組與擴充槽的介面PCI，此外還有不計其數的相關介面如AC-Link、USB、MII等，種種介面根據x86架構的逐年演變局部追加上新介面，並且得到局部的頻寬紓解如AGP紓解顯示，Ultra ATA/33抒解硬碟，但對整體效能提升卻不大，各位可見x86的記憶體由SDR SDRAM進展到DDR SDRAM，記憶體傳輸介面快了1倍，但整部電腦的提升卻不多，即是一例。

一個系統架構內同時並存許多各自獨立的介面，每個介面都要使用大量的電晶體來實現，無形中就會佔用較多的晶片面積，因此多介面並不利於SOC晶片內的電路整合，此外若要為晶片加入更多的新功能，在整合上也會較為困難，必須瞭解多種介面特性才能進行整合，如此也會增加整合的時間與心力。

而NS此次提出GeodeLink的架構，主要是在NS的新款Geode系列IA晶片內，加入一個統一的傳輸路徑，也可想像成IA晶片內的大馬路、骨幹道路，或是人體的脊髓神經等，給予晶片內極快的資料傳輸率，根據NS資訊家電個人上網設備部門業務總監：Malcolm Humphrey先表示：GeodeLink可以達6GB/Sec的傳輸效能，可有效應付IA晶片內的各種資料傳輸。

如此IA晶片內的CPU、晶片組等相關部件，統統透過GeodeLink的高速內部介面進行資料交換，CPU可以跟硬碟進行資料交換，不用透過PCI，USB也可以直接跟記憶體做資料交換，不用透過CPU，大幅減低資料的傳輸路徑，如同晶片內的快速資料交換系統，或人體的反射神經，不需要回大腦都可以直接做出反應。

由於所有的IA晶片內都透過GeodeLink交換資料，因此GeodeLink的管線設計也更先進，以往多介面的架構大多僅有1至4層的傳輸管線，而GeodeLink則高達31層管線，管線層數愈多，愈有助於消彌兩部件間的傳輸差異與傳輸瓶頸。

GeodeLink還具備變化資料寬度的特性，這點與AMD的HyperTransport原先稱為LDT頗為相同，GeodeLink可以切換最低32bit，最高256bit的資料寬度HyperTransport是最低2bit，最高32bit，以因應晶片內各部件不同寬度的資料傳輸需求，也有加速或調節頻寬的作用，這種種的設計都能讓GeodeLink保證晶片內各種傳輸的頻寬，並將傳輸延遲有一定的掌控，目前的推估GeodeLink的基準運作時脈會是300MHz。

GeodeLink對UMA進行最佳化

以往的x86個人電腦，都是將系統主記憶體與顯示用的視訊記憶體各自配置與獨立，而在繪圖工作站Workstation的領域中，由於工作站價格昂貴，因此曾有過UMAUnified Memory Architecture的架構設計，即是顯示卡沒有專屬的視訊記憶體，直接切割使用部分系統記憶體充當視訊記憶體使用，以此降低工作站的成本因為當年視訊記憶體的價格昂貴。

不過事過境遷，記憶體價格低廉，實沒有必要繼續採行UMA架構，但由於低價電腦、資訊家電的風潮興盛，在要求更便宜、體積更小的情況下，UMA又成為可行的作法，也因此NS的Geode系列IA晶片，一律採行UMA架構。

UMA雖可節省成本，但缺點是會讓視訊傳輸與系統整體傳輸互搶頻寬，造成效能折損，這對低價電腦而言是一得一失，省了成本但損失效能，而NS有鑑於此，希望仍採行UMA的低成本架構，但仍能維持高傳輸效能，而GeodeLink對此也將UMA給予效能最佳化。

在GeodeLink下的UMA，可以讓VGA顯示取得2GB/Sec的視訊傳輸頻寬，此頻寬直逼工作站等級的AGP8X2.1GB/Sec，超越現有AGP 4X的水準，可以給予IA晶片足夠快速的顯示效果，並且在NS的設計下，VGA介面也是點對點Peer-to-Peer的傳輸方式，與AGP相同，不需要爭搶匯流排主控權與仲裁，此一設計有助於提升傳輸效率。

另外對於視訊資料也採取專利式的壓縮Patented Display Compression作法，減低實際要傳輸的資料量，快速讓出頻寬給其他部件進行傳輸，此外也具有「動態優先權的設計Dynamic Priority」，可以讓急迫性的傳輸優先使用頻寬，以及「亂序資料流傳輸Out of Order Data Streams」，可以讓資料不需要依據先後順序傳輸，將次序打亂來傳輸，徹底利用GeodeLink的頻寬有點類似網際網路的封包傳輸，不一定依據先來後到，傳輸完畢後再加以完整呈現。

GeodeLink的軟體模型(Software Model)

既然GeodeLink的新式高速內部匯流排，那麼這會影響原本的IA程式撰寫嗎？答案是不會的，對於作業系統、應用程式而言，此一硬體架構的改變完全是透通無形的，除了感受到系統整體效能便快外，沒有任何改變。

而以往程式透過PCI介面對額外擴充的裝置進行控制，在改用GeodeLink後，主要傳輸介面已經捨棄PCI了，為此NS特別設置了「虛擬PCI系統，Virtual PCI System」讓原本直接操控PCI的軟體程式，依舊不用作任何修改，就可以持續相容地執行，而NS從最初選擇IA晶片的核心時，就選擇以支援網際網路韌體與軟體最多的x86為主，因此透過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，當初所撰寫的操控程式，也可以挪至GeodeLink架構的IA晶片上。

除了讓程式相容執行，不需要再額外花費撰寫與修改的心力外，GeodeLink也提供「主動式硬體電源管理，Active Hardware Power Management，簡稱AHPM」，以往在傳統x86硬體平台上，大多仰賴Windows作業系統的省電功能，但IA產品可能會改用Linux或QNX等各類作業系統，如果軟體程式師要為此重新開發省電程式的話，將是相當痛苦的事，因此NS直接在硬體上提供主動的省電功效，可以省去程式師在此方面的撰寫心力，將撰寫重心著重在應用程式與操作直覺、親和方面。

GeodeLink提供的研發環境

在採用SOC製作IA產品時，在研發過程中最常碰到的問題即是除錯，以往多晶片系統的除錯可以依賴示波器、邏輯分析儀，在晶片與晶片間的線路或接腳上用信號探針進行量測，便可揪出問題信號，但在SOC上大多數的線路都已經整合到單一晶片內，無從得知訊號與資料有否出錯，導致採用SOC就是希望產品早點面市，反而因為問題難以偵錯而增加了研發時間與除錯心力。

有鑑於此，NS也利用GeodeLink架構提出的同時，決定於新Geode系列IA晶片內加入「先進診斷埠，Advanced Diagnostic Port」設計，此埠可以用來反應晶片內的診斷訊息與資料，幫助設計師快速找尋問題。

而「先進診斷埠」是採完全主控匯流排的方式進行資料存取，另外也可以傳送出程式分支執行的追蹤資訊，得知程式的實際執行路徑，此外NS也與協力廠商合作，由協力廠商推出ICEIn-Circuit Emulator線上模擬器的硬體除錯器，幫助IA研發工程師加速除錯。

而為了加速IA產品的上市，NS也提供多種IA產品的參考設計Reference Design，讓願意投入IA市場的製造商快速用Geode晶片做出實際的IA成品。

記憶體強化與後續採用

目前大多數的IA產品，在系統架構上來看都不需要仰賴硬碟，而是用DOCDisk On Chip代替，但是記憶體仍是必須的，因此新一代的Geode晶片特別強化記憶體部分的規格，由以往SDR SDRAM，提升到DDR SDRAM，並可達266MHz的時脈。

除此之外，IA晶片為了簡化設計與精簡成本，許多資訊家電採用32bit的資料寬度，而非現在主流電腦的64bit，為此新Geode將可以任意選擇兩種資料寬度，讓IA研發工程師依據產品彈性規劃與設計。

也因為GeodeLink的新優異架構，未來NS的第2代、第3代的IA晶片，也都會持續採用GeodeLink為其內部的高速匯流排。

關於真正使用GeodeLink技術的新Geode晶片，根據NS的透露，預估2001年第3季會開始提供工程樣品，而正式供貨將會在2002年上半年。另外根據NS自身的表示，現有Geode GX1晶片系統的省電能力超越現有一般x86 PC系統以及Transmeta Crusoe晶片系統，而未來GL採用GeodeLink技術的新款Geode晶片將會比現有GX1來得更佳省電。

結語

從過往來看，NS為了成就SOC、IA-On-A-Chip等高整合度的晶片，併購了許多資訊科技公司，例如併購PicoPower取得晶片組技術，併購MediaMedtics取得MPEG-1/2解壓縮技術，併購Cyrix的MediaGX部門已取得x86 CPU技術，以及2D顯示技術、軟體音效技術，其中2D技術還是Cyrix尚未被併購前向S3取得的技術授權，軟體音效也是與ESSTech公司取得授權，NS是間接取得這些技術，任何一家想成就SOC晶片的公司，都必須透過不斷的併購以及請求授權、交互授權，並消化吸收這些技術才有可能實現。

展望未來，為了更靈活、快速的整合更多的功能於Geode晶片內，GeodeLink架構實在有其存在的必要，用統一的介面連接各種新功能的周邊電路，才能達到迅速、靈活的要求，而唯有統一管控整合晶片內的所有資料傳輸，才能將晶片整體效能達最佳化，如同將省電效能最佳化一樣，而不需要汲汲於追求x86獨立晶片的運作時脈來求取效能，一樣能有效能的提升與進展，如此效能、成本、省電就不再是無法兼顧，非有取捨的考量了！