概述: 众所周知，发热和振动问题一直是造成工业现场安装的工业控制计算机运行不可靠的两个主要因素。为了将工业计算机大量发热带走，需要进行复杂的热设计，不但增加了体积和设计费用，而且带来了新的不可靠因素。解决由于发热引起的不可靠问题的根本措施，就是选用低发热器件，其中采用低功耗的微处理器，无疑是最关键的。目前，Intel公司推出的最新P4处理器的功耗大约为82瓦(见图1)。据Intel公司的CTO Pat Gelsinger先生预测，到2010年Intel公司制造的微处理器内部将包含10亿颗晶体管，主频将达到30GHz，其功率密度将与核电站的相当。
鉴于此，在新世纪之初，包括Intel在内的一些国际著名芯片制造公司，都组织专门的队伍、斥巨资研制性能、功耗和发热平衡的低功耗微处理器技术，并且获得了突破性进展。(如图1)

全美达进军低功耗微处理器
2000年年初，美国加州一个名不见经传的公司全美达(Transmeta)，推出了一种以“Crusoe”命名的微处理器。Crusoe以其独特的低功耗设计技术和非凡的超低功耗表现，在业界引起巨大轰动，由此引发了低功耗移动处理器设计的激烈竞争。
Crusoe是全美达公司面向移动PC、手持设备和Internet接入设备等应用而设计的新型微处理器。Crusoe与传统的x86架构不同，其低功耗设计体现在高效的超长指令(VLIW)引擎、代码融合(Code Morphing)技术、LongRun和RunCooler等创新技术上。
128位或256位的VLIW引擎，用软件控制超长指令的调度，一个时钟周期可以并行执行4个操作，运行简单、高效，具有极高的性能功耗比。通过覆盖在VLIW引擎上的代码融合软件层，Crusoe实现了与x86指令的良好兼容性。x86指令，通过代码融合软件，动态地编译成VLIW可以执行的简单指令，并对指令实时进行优化和调度，便于并行处理，实现了x86处理器需要通过数百万颗晶体管才能实现的功能，功耗却降低了60%-70%。这一方面为CPU的设计拓展了新的思路；另一方面，在硬件不变的条件下，通过软件的优化，就可以提高Crusoe处理器的性能。微处理器内部的晶体管数量是决定其功耗的最主要因素。目前的常用处理器的晶体管已达到4200万颗，而Crusoe内部只有100万颗左右。
LongRun是一种独特的电源管理技术。采用Long-Run，Crusoe CPU可以在运行过程中，自动检测其工作量，并动态、平稳地、分多级、在线调整CPU的工作频率和工作电压，使程序运行所消耗的能量达到最优化，而不需要停止CPU的工作，或重新启动。应用表明，采用LongRun技术，CPU可以降低30%的功耗而仅牺牲10%的性能。
“RunCooler”技术使Crusoe实现工作温度的自动调节。当CPU的实际工作温度超过设定的允许工作温度上限时，Crusoe会自动降低其工作频率和电压，直到温度降低到允许范围为止，而传统意义上的CPU只能借助于外部的力量(如风扇)降低工作温度。
除CPU以外，Crusoe内部还嵌入了支持PCI总线控制和存储器控制的北桥(NorthBridge)芯片功能，为设计带来极大方便。
迄今为止，全美达公司主要推出了四个系列Crusoe处理器，TM5400、TM5600、TM5500和TM5800系列。
据全美达CEO Matthew Perry先生介绍，Crusoe系列中的TM5800产品还在发展，预计2003年年初，全美达将推出1GHz TM5800，峰值功耗小于6瓦；五月推出1.1-1.2GHz TM5800 产品，性能进一步提升，峰值功耗仍然小于7瓦。2003年第二季度，将推出一款System-On-Chip的高集成度1.2+ GHz的TM5800，除了显示控制器以外，几乎集成了单板计算机的所有功能。
2003年，全美达公司计划推出命名为“Astro”下一代产品TM8000 系列，以保持其在低功耗处理器设计上的领先地位。Astro处理器的性能高，但功耗、尺寸、价格很低，Astro将是“功耗、尺寸、价格和性能的完美结合体”。
在2002年11月份美国Las Vegas 的Comdex Fall 2002展览会上，全美达展示了基于Astro的样机，其性能明显高于其它公司同类处理器。

Intel推出SpeedStep技术和Mobile Banias
美国芯片巨人Intel也加大了移动PC处理器的研制力度，推出了Mobile Processor-M系列处理器。
目前Intel Mobile Processor-M系列处理器采用的降低功耗技术主要是增强型SpeedStep技术。SpeedStep技术在CPU运行过程中，动态检测其供电方式，如果是交流电供电，它就全速运行，以达到最大性能；如果是电池供电，就平稳地将工作频率和内核电压降到事先设定的低频状态，以降低功耗，延长运行时间。据Intel称，通过SpeedStep技术，CPU可以将功耗降低40%左右，当然性能也降低了40%。
Intel Mobile Processor-M系列处理器按内核工作电压不同，分为三种：Processor-M、Low Voltage Processor-M(LV) 和UltraLow Voltage Processor-M(ULV)。目前，只有Mobile Pentium III Processor-M处理器有LV和ULV型号，P4 Processor-M处理器还没推出低电压型号的产品。
目前Intel的SpeedStep技术的核心是双速(Dual Speed)能量管理技术，有以下两点不足：一是CPU只有两种工作状态，要么全