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第一章 CPU全接触 


1-2 三国鼎立看主流

 主流CPU的发展

     相信大家最关心的要算是今日CPU的发展状况了,而我们大我数人接触到的也就是这个阶段的CPU,我们先从Intel公司讲起。
Intel
      Pentium: 就是大名鼎鼎的“奔腾”处理器,它是Intel在1993年推出的全新一代的高性能处理器,内部代号是P54C。Pentium的内部含有的晶体管数量高达310万个,并内置了16K的一级缓存。时钟频率由最初推出的60MHz和66MHz,最终达到200MHz。由于Pentium的制造工艺优良,可超频性很好,也就是可以把它的时钟频率提高1~2档来使用,使得超频逐渐流行开来。同时它得浮点性能一举超过了竞争对手Cyrix和AMD,从此Intel公司把浮点桂冠一直保持到AMD推出Athlon芯片。由于以上原因,使得Pentium赢得了586级CPU的大部分市场份额。从奔腾75开始,CPU的插座技术正式从以前的Socket4转换到同时支持Socket5和Socket7,其中Socket7还一直沿用至今,AMD后来又把它发展成了Super7,这是后话了。

      Pentium Pro:Intel在1996年推出的第六代X86 CPU。Pentimu Pro的内部含有高达550万个的晶体管, Pentium Pro的一级(片内)缓存为8KB指令和8KB数据。值得注意的是在Pentimu Pro的一个封装中除Pentium Pro芯片外还包括有一个256KB的二级缓存芯片,它运行频率和处理器一样,两个芯片之间用高频宽的内部通讯总线互连,这个总线和系统总线无关。Pentimu Pro最引人注目的地方是它具有一项称为“动态执行”的创新技术,这是继Pentium在超标量体系结构上实现实破之后的又一次飞跃, Pentimu Pro主要用于服务器。

      Pentium MMX:与1996年底又推出了Pentium 系列的改进版本,内部代号P55C,也就是我们平常所说的Pentium MMX(多能奔腾)。MMX技术是Intel最新发明的一项多媒体增强指令集技术,它的英文全称可以翻译成“多媒体扩展指令集”。Pentium MMX可以说是直到1999年初一直是在电脑市场上占有率最高的CPU产品。Pentium MMX系列的频率只有三种:166MHz/200MHz/233MHz,一级缓存从Pentium的16KB增加到了32KB,核心电压2.8v,倍频分别为2.5、3、3.5。插槽都是Socket 7。

     Pntium Ⅱ:1997年5月,Intel又推出了和Pentium Pro同一个级别的产品PentiumⅡ。PentiumⅡCPU有众多的分支和系列产品,其中第一代的产品就是代号Klamath的芯片。它运行在66MHz总线上,主频分233MHz、266MHz、300MHz、333MHz四种。PentiumII采用了与Pentium Pro相同的32位核心结构并加快了段寄存器写操作的速度,并增加了MMX指令集。Intel全部采用CMOS工艺,将750万个晶体管集成到一个203平方毫米的硅片上。在总线方面,PentiumⅡ处理器采用了双独立总线结构,即背侧总线技术。其中一条总线连接二级高速缓存,另一条连接到内存。为降低成本,PentiumⅡ使用了一种脱离芯片的外部高速缓存,可以运行在相当于CPU自身时钟速度一半的速度下。在接口技术方面,为了击垮竞争对手,同时获得更大的内部总线带宽,PentiumⅡ首次采用了专利的Slot1接口标准,它不再用陶瓷封装,而是把CPU和二级缓存都做在一块印刷电路板上。封装起来就是所谓的SEC(Single-edgecontactCartridge) 卡盒。 PentiumⅡCPU内部集合了32KB片内L1高速缓存(16K指令/16K数据);57条MMX指令;8个64位的MMX寄存器。L2缓存是具有512K四路级联片外同步突发式SRAM高速缓存。

       Celeron:赛扬是Intel针对PentiumII提出的廉价版本,其核心技术与PentiumII相同,企图攻占低价位个人电脑市场,可以说是Intel为抢占低端市场而专门推出的,Intel当然不甘心低端市场这块肥肉被AMD和Cyrix给抢走。赛扬处理器就象是去掉二级缓存的PentiumⅡ。最初Celeron采用0.35微米工艺制造,外频为66MHz,有266MHz与300MHz两款。接着又出现了333MHz,从这开始就采用了0.25微米的制造工艺。最初的Celeron犯了一个错误,就是把赛扬的二级缓存给去掉了。因此它的性能不理想,成为玩家手中的鸡肋,唯一的好处是非常耐超频。随后Intel改正了这个错误,在赛扬内部集成了128KB的全速Cache,而且全部采用0.25微米的制造工艺,为了和原来的赛扬300有所区别,就把集成了128KB缓存的300MHz的赛扬叫做赛扬300A,随后推出的赛扬都具有内置128KB二级缓存,由于集成了128KB L2缓存,它们具有19M的晶体管。


 

    为了进一步降低成本,Intel又回到了曾经放弃的Socket结构,因为赛扬的二级缓存是内置的,也就是没有了外置的背侧总线,把赛扬安在一块PCB板上纯粹是多余的。所以Intel又把赛扬做成了Socket结构,不过不再是Socket7了而是全新的Socket370。370表示它有370个针脚,比Socket7 CPU的321针多出49针,所以两种Socket无法兼容。为了使原来Slot1的用户也能使用Socket370结构的CPU,又出现了一种Socket370到Slot1的转换卡。Socket370结构的赛扬除了接口不一样外,核心都是一样的。赛扬不支持Intel最新的SSE指令集,但它的结构有优于PentiumIII之处。赛扬的L2 Cache只有Pentium II和Pentium III的四分之一,但是其速度与处理器相同,这样的结果是运行一般运算负荷的应用程序,赛扬处理器比同级的Pentium II略差。赛扬和PentiumII/III另一个差异就是总线速度:赛扬的总线速度目前还是66MHz,以后才会有100MHz总线速度的赛扬。

       Xeon :至强处理器,主要是用于高端的NT服务器的,说明Intel对服务器CPU市场的高额利润垂涎已久,希望能分到一杯羹。Xeon系列处理器具有在x86时代从未见过的强大功能。它兼容前几代英特尔微处理器结构;PentiumII处理器采用P6微结构中的双独立总线结构和动态指令执行技术。Xeon 处理器具有内置的512KB甚至2MB字节的二级高速缓存,运行在和CPU一样的总线速度上,我们看到至强的SEC盒比PII的要高一倍,就是因为它内置全速二级缓存的缘故。至强最多支持到8个处理器,它的接口不在是Slot1了,而是Slot2接口,支持至强的芯片组是Intel的440GX。

      Intel PentiumIII :PentiumIII的时钟频率速度从PentiumII的顶级450MHz起跳,但这并不是Intel这颗最新处理器受到重视的原因。其受瞩目的原因是其在多媒体方面性能的增强,能加速需要密集处理运行的程序。PentiumIII新增加了70条指令集,是其他处理器所没有的:SSE新指令——专门设计来改善3D图形表现、3D声效及语音识别。再加上Pentium III能兼容MMX指令、SSE指令以及同步浮点运算,因此为游戏厂商和其他程序开发者提供了更多,更新方式的多媒体应用。



        最新的PentiumⅢ处理器是代号Coppermine(铜矿)的CPU,它采用0.18微米工艺,包括Slot 1(图片copperpic.jpg)及新式FC-PGA(图片fcpga1.jpg)封装二种型号,外频有100MHz和133MHz两种。为了有效降低处理器成本,英特尔在转到0.18微米工艺后,可以将二级高速缓存(L2 Cache)整合入芯片内,其二级高速缓存容量增加至256K;类似于内置128K的赛扬,可以采用Socket结构了。Coppermine可采用Socket插槽式的FC-PGA(Flip Chip-PGA)封装,以降低制造成本。依照英特尔的产品规划时程,在2000年3月份,Pentium Ⅲ处理器将全部转换至FC-PGA封装型式,即Pentium Ⅲ处理器将采用与Celeron处理器相同的Socket 370架构,现有的Slot 1架构Pentium Ⅲ处理器将成为历史。在PentiumⅢ处理器由Slot 1架构过渡至Socket 370架构的阶段中,英特尔仍将供应Slot 1结构的新款Pentium Ⅲ处理器,新款Slot 1结构的PentiumⅢ处理器的处理器电路板上已不见第二层高速缓存,全部整合入Coppermine核心内。
  

 

 

 

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