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1.4.1 CPU (微处理器)(3)

时间:2020-07-17   访问量:1069

3.各种品牌的CPU

●Intel公司

1 ) Pentium II。

 

如图1-9所示,Pentium II CPU的核心是与二级缓存分离的,通过双独立总线连接在一起, 这样CPU可以同时从系统内存和二级缓存中读取数据。

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1-9

Deschutes是Intel对100MHz外频PII的内部名称,借助BX主板的支持,它真正可以运行在100MHz外频下。它采用0.25um工艺生产,主频从333 MHz至400MHz(其中PentiumII 333 MHz运行在66 MHz外频下)。Deschutes 的CPU核心部分与以往的PII不同,不但如此,其二级缓存也作了极大的改进。Pentium II 333和350使用速度为5.5 ns的缓存,PII400使用5ns的缓存,也就是说PentiumII400在调用缓存中的数据时要比PentiumII350快10%。

2) Celeron (赛扬)。

 

1998年,Intel 公司为了弥补Pentium II 和Pentium MMX处理器之间的空缺,生产了去掉二级缓存的简化版本的PentiumII处理器,但由于完全没有二级缓存使得其性能不佳。Intel又马上推出了集成全速128k二级缓存的CeleronA CPU,如图1-10所示。凭借其全速的L2 Chach其性能毫不逊色于同频的使用半速二级缓存的Pentium I,因其价格便宜曾一度成为市场上最为流行的处理器。

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1-10

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3) Celeron II。

 

2000年5月Intel改进了原来使用Pentium II核心的Celeron处理器,开始采用支持SSE指令集的Coppermine内核(与Pentium II相同)制造Celeron处理器,把它称之为CeleronH,如图1-11所示。

Celeron II是Pentium III 的简化版。新的Celeron沿用了Pentium III Coppermine的生产工艺,其添加了多条SIMD扩展指令,在原有Celeron 核心的基础上,融入了铜制造工艺和0.18um制程。新一代的Celeron( Coppermine 128k )采用了32k 的L1 Cache和128k L2Cache。

4) Pentium III

 

Pentium III的特点: CPU主频为450MHz、500MHz, 100MHz系统总线、P6总线技术,独立总线、动态执行,32KBL1 缓存、512KBL2缓存,新增70条SSE指令。

Pentium III 处理器继续采用Slot 1结构及440BX芯片组主板,原有的主板只要经过BIOS升级即可支持PentiumIII处理器;1999年2月Intel公司首先推出的是继续使用0.25μm制造工艺技术,主频为450MHz、500MHz 的Pentium III处理器。下半年Pentium III 的速度已经提高到600MHz以上,使用0.18μm技术并且将L2缓存加入Pentium III处理器内。Pentium III 处理器采用单一指令多资料流扩充SSE ( Streaming SIMD Extensions) 技术的KNI ( Katmai New Instructions) 指令集,KNI指令集包含70条指令集。内建的KNI指令集使Pentium II处理器强化了执行3D绘图、音效、视讯、语音辨识等处理效能,并能提升网际网路浏览速度,支援下一代网际网路软体。Pentium III 450MHz及500MHz处理器的架构与PentiumII处理器相同,只是增加了KNI指令集,并推出时脉更高的产品。样是采用0.25um制程,皆是Slot 1架构、512k 第二层快取记忆体内建在处理板上,其速度外频主机板 Pentim 11500 MHz在是处理器的一半.适用于配备440BX8 品片组的10MHzI 450 MHz快了93%以上。Pentium III执行需要大量CPU资源的3D计算时,比Pentum500MHz比同频的Pentium m 450MHz 也快了将近42%。图1-12所示为两种接口下的CPU。

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1-12

5 ) Pentium4, 如图1-13所示。

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1-13

2000年11月21日,Intel公司正式向中国市场推出外界期盼已久的新- -代处理器Pentium4,其发布的Pentium 4处理器起始频率为1.4GHz。1.5 和1.4GHz奔腾4处理器采用0.18mm的铝制程技术生产,CPU封装技术与Pentium III明显不同,为Socket 423结构,内核工作电压为1.7V,采用了Net Burst微处理器体系结构( Net Burst不是什么特别的东西,它只是一个处理器的名字而已),增强了诸多处理能力。

①超级流水线技术:较Pentium III相比,流水线深度增加了一倍,达到20级,这使得处理器完成- -道工序的时间缩短了一半,从而为Pentium4在高频率下运行提供了基础。②整数运算单元:快速执行引擎使处理器的算术逻辑单元达到了双倍内核频率(即2X),从而实现了更高的执行吞吐量,并缩短了等待时间。

③400MHz系统总线:为Pentium 4设计的平台为850主板,虽然和BX一样工作频率在100MHz,但由于采用了新的“四泵式”前端总线,因此能获得400 MHz总线带宽。在配置双通道RDRAM的同时,由800MB/sX 4-3.2GB/s,即能同时获得3.2GB/s的内存带宽。

④数据流单指令多数据扩展集(SSE2):扩展了MMX和SSE技术,而且利用S2新增加的144条指令,对系及缓存数据的操作进行了进一步优化,以获得更强大的浮点处理能力。

⑤目标缓存技术: Pentium 4采用了一个全新的级(LI) 指令高速缓存技术, 以TCache取代了传统的ICache (指令缓存),即LI Cache=Target Cache (目标缓存,12k)+DCache (数据缓存,8k),使得Pentium 4分支预测率的准确性达到了97%;此外,256KBON DIE二级高级传输高速缓存,提高了总体性能。

与此同时,新一代Pentium 4还新加入了Hyer Pipelined技术,加入了20个StagePipeline,比Pentium II的10个多出了一倍,从而可以提高数据的传输速度。核心的晶片依然采用0.18μm 工艺制成,电压仍

0.17V,但内部的晶体管数已经高达4200万个,其耗电量也已经增加至52W。对于LI及L2缓存(Cache ),Pentium4 只采用8KB L1 Cache,比Pentium II的LI Cache 16KB/16KB,减少了一半,只留了12KB作另一个Cache。据悉这个设计用以能够储存解码指令( MuOPs),不需要再作解码,从中可以节省资源。而L2Cache仍然为256KB。SSE2新增了144条指令,运行3D立体动画、显示多边形,以及视觉音效都有一定程度的提升。Intel 人员指出,Pentium4 采用SSE2指令后,能流畅的运行所有的复杂的图画,不会出现迟滞。

6) Celeron II 。

英特尔前不久以较为低调的态度发布了采用全新Tualatin 内核的赛扬II处理器(图1-14),由于采用了新内核,赛扬I有不少可圈可点之处。它带有256KB的全速大容量二级缓存,采用100MHzFSB,工作电压为1.475V; 更为先进的封装方式以及采用了0.13微米工艺,使其可以达到更高的主频,却比以前的赛扬发热量低,功耗也更小。同时根据Intel最新公布的消息,Intel将推出简化版的Pentium4Celeron处理器,据悉Pentium4Celeron将采用400MHz FSB的设计,但目前Intel 还没有公布Pentium 4 Celeron的具体规格。

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1-14

7 ) 478架构的Northwood Pentium 4。

423架构的Pentium4降价后不久Intel又推出了一种478针的Pentium 4处理器,它仍然采用0.18微米技术Willamette核心,只不过引脚改成478针。Intel宣称,采用Willamette核心0.18微米技术的老Pentim 4最高频率只能到2G,如果想突破这个极限就必须采用Northwood核心以及0.13微米制作工艺,针脚也必须从原来的423针改成478针。果然,后来Intel逐渐停产了原来423架构的Pentium4,推广了Northwood为核心采用0.13微米技术的Pentium4,并全面过渡到0.13微米制造工艺。在AMD发布Athlon XP 200处理器的同时,Intel 也正式发布了新一代的Pentium 4 Northwood 处理器,首批推出的包括2. 2GH/2 0AGHz的型号。Northwood 核心采用0.13微米铜互联工艺,40MHz前端总线,配备512KB On-dic二级缓存,共集成有5,500万晶体管,工作电压为1.5V,如图1-15所示。

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●AMD公司

1)K6与K6-2处理器。

K6与KS相比多含有MMX指令以及更多的片内LI Cache ( 32KB指令+32KB数据),能够并行处理多个数据,而且比KS运行在更高的时钟频率上。另外,AMD的MMX单元一次只能处理一条指令, 而Intel 的MMX单元次能够处理两条指令。 因此K6在执行MMX指令和浮点指令时性能要比Pentium差一些。 之后的K6-2(图1-16)处理器,在K6的基础上进行了几项重要的改进。最重要的一项就是采用了3DNow!技术。此技术拥有21条新的指令,支持微软的DirectX 6,能迅速地对3D图形进行辅助处理,从而使K6-2的性能得到大大的提高,此外,K6-2 也能很好地支持MMX技术。融人了MMX和3DNow!技术的K6-2为多媒体的应用提供了强大的动力。同时K6-2处理器也是第一款公 开支持100MHz外频的Socket7架构处理器。它采用了全新的硅晶体制造技术,将硅晶精度提高到了0.25pm,将原来K6晶体面积(Diesize)的168mm2降到了68mm2,同时晶体数量也由870万个增加到930万个,其余结构同K6基本相同,L1 Cache仍是64,但它的面积已经缩小为原来的1/2大。此外其电压也从2.9/3.2V降到了2.2V,它的耗电量较低。这款处理器首次公开发布是在1998年3月28日,首批处理器规格有266和300MHz两种规格,之后又陆续推出了更高频率的规格。这款处理器的出现弥补了以前K6处理器在浮点运算方面的不足。

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2) K6-2E+和K6 IIE+处理器。

用关X发有门国新的微式处酒器K621 KI这两种处理器主要针对联人式应用,如:机顶金、Inemet 接人设备、服务器设备、客户机、POS终端和电信设备等。两种处理器采用0.18um技术。标准功耗的K6-2E+有时钟速度400MHz、450MHz 和S00MHz三款;低功耗的K6-2E+有 350MHz -款,K6 IIE+将最高时钟速度提高到了S50MHz,低功耗版本提高到了400MHz。 与老K6产品相比,它有了较高的频率和较低的核心电压,其中的一部分产品采用了AMD最新研发出的349引线OBGA(有机球栅阵列)封装,这种封装形式是更小的无插座设计,以适应某些狭小空间的应用。

3) AMD-K6-1II。

AMD-K6-II处理器(图1-17),属第6代终极处理器,主要针对高端用户和商业用户。该处理器具有领先的3D性能表现,采用0.25um处理工艺制造,芯片上集成有高速背侧256kL2缓存、超标量MMX技术,并拥有3DNow!指令集,在118mm的面积上集成有2130万个晶体管。同时它还使用了由AMD公司自己创新的TriLevel Cache 高速缓存设计,能为计算机提供系统高速缓存,充分发挥个人处理器的整体性能。特别是在高速缓存的总量增大后,系统性能将全面提升。

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1-17

4) K7处理器。

长期以来,比起强大的竞争对手Intel 公司而言,AMD公司总是像晚了一步,怎么赶都赶不上,不过这样被动的局面从K7开始改变,1999 年6月,AMD公司正式推出其名为Athlon(拉丁文中表示运动及快速的意思)的第7代微处理器K7,并且其初期推出的时钟频率分别为600、550及500MHz,中文名称为速龙。

K7系列的结构性能:超级的第7代CPU设计,专为高时钟频率优化的9端口超标量微结构和超标量管道式浮点单元; 3个并行的X86解码器,支持3D Now!技术,具有领先的整数、浮点和多媒体性能;动态推测时序,乱序执行; 2048 个人口分支预测表和12个人口返回堆栈; 3个超标量乱序整数管道(包含整数执行单元和地址产生单元)和3个超标量乱序多媒体管道; 64k指令L1 Cache + 64k数据L1 Cache,两路相关; 2个通用64位数据Cache装载/存储端口;高速64位L2 Cache控制器,支持512k到8MB二级Cache(可编程接口速度);高速64位系统SLOTA接口,200MHz系统总线。

在这款最新型的微处理器上,AMD公司采用了Digital 公司的Alpha 系统总线协议EV6。这是一款十分优秀的主线。 它比Intel公司的GTL+总线结构提供了更为优秀的构造和支持200MHz的外频,要想K7工作在200MHz的外频下则需要相应的高速内存(如RDRAM或DDRSDRAM),当然K7主板也支持异步速度运行100MHz的内存和其他部件。5) Duron (毒龙)。

Duron是AMD公司推出的面对低端处理器市场的一款处理器 (图1-18).主要针对的就是竞争对手Intel 抢先推出的同档处理器产品Ccleron处理器。

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1-18

Duron处理器内核的大部分设计源自于新的Ahlo处现器它庞大的128KB的一级缓存中集成了全速64KB的一级数据级存和64KB的级指令缓存,而二级缓存只有64KB。内核结构采用了三条各自独立的整数管线、三条各自独立的地址计算管线以及全管线化的三路浮点引擎。虽然在硅芯片的电路设计和制造方面,Duron和新Athlon是不同,但从用户的角度来看,Duron 和新Athlon内核在功能上基本-致。由于二级缓存的减少,其整数运算性能只能到达同频Athlon的85%,但计算机的浮点性能主要是与CPU的主频有关,所以没有什么降幅。再者其使用100MHz的外频EV6总线使其等效于200MHz FSB,比起Celeron的66MHz外频领先了近三倍,配合当前流行的PC133 SDRAM,不愧为低档产品的首选。而且它最令DIY们满意的是倍频可以调节。Duron 在出厂时是锁定倍频的(只有在早期生产的一些没有锁倍频),但只要买到可调倍频的主板,破解Duron和Athlon的倍频就可以说是小菜一碟。 有破解倍频的方法Duron CPU可以说是超频极品,花上300多元钱随便找一-片Duron650超到800MHz就可以享受大约相当于Pentium II 733的性能。凭借着毒龙的一-股“龙劲”,AMD公司一下子占领了大量的市场份额,掀起了一一 股不小的AMD旋风,也使Intel公司第一次感到对手的可怕。

6) Thunderbird (雷鸟)。

雷鸟(图1-19)总共拥有384KB的高速缓存(一级缓冲内存128KB,256KB的二级缓冲内存),雷鸟的晶体管数量为3700万,基板面积为120m2。雷鸟的默认运行电压是1.75V, 70MHz的雷鸟运行时的耗电量是38W/h;采用SoketA1 Slot A架构,FC PGA/SEC封装。

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1-19

7) Mustang (野马)。

Mustang(野马)是第三代的Athlon,野马核心将提供--些增强的性能来超越雷鸟。这包括了支持更大的L2Cache空间和AMD的PowerNow技术。Mustang实际上是面向高端工作站和服务器市场的Athlon。这有可能是Athlon最后要颁布的核心,也就是被叫做Athlon Ultra 的部分。野马很可能最终发现它自己是出现在所有Athlon处理器的后面。从Athlon Ultra (服务器/工作站方向)考虑,它采用更大的处理器内部集成L2 Cache。野马核心因为没有了外部L2Cache的负担,所以这一定也能是一个桌面和可移动市场的双边解决方案。移动市场的野马,代码名称是Corvette (巡洋舰),可能L2 Cache容量上比桌面市场的CPU要小,但它的耗电量更小,电压更低。

8) Athlon XP。

AMD的最新AthlonXP系列处理器(图1-20)终于在人们的热切期望中正式推出了,这次推出的一系列处理器的名称- - 改AMD的传统风格,采用了新的命名方式。新的AMD处理器采用Palomino核心,133MHz前端总线,不过仍然是采用0.18微米的制造工艺。处理器后面跟的数字不再是处理器的实际频率。比如1 800+的实际频率为133MHZx 11.5=1.53G,但是大量的测试结果表明Athlon1.4GHz处理器的性能并不比Pentium42.0GHz处理器的性能低,但是AMD偏偏要这样命名处理器。这样看的话,1.53GHz Athlon XP处理器的性能远远不止它标称的1800+。AMD并不是随意地对处理器进行命名的,它们是通过14款常用的测试软件测试的综合成绩来命名的。

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1-20

Athlon XP和Thunderbird核心的Athlon相比有如下新特点:

①完全支持Intel 的SSE指令集。

②改良的数据预处理。

③增强了Athlon的Translation Look-aside 缓冲。

④更低的功耗,核心带测温二极管。

Intel已经将制造工艺全面过渡到0.13微米工艺,AMD也在加紧升级制造工艺的进程,并且会在2002年初完成向0.13微米制造工艺的过渡,届时AMD处理器的性能将有相当程度的提高。

●VIA公司

VIA公司是台湾-一家著名的主板芯片厂商,2000年收购了原来的三大CPU厂商之一合并后只生产出一款CPU,的Cyrix公司,同时生产CPU芯片。因两公司合井时间尚可烟,86 ,686时代的家著名的CPU所以还是简单介绍一下Cyrix公司的产品.Cyrix 公司作为580公司,其产品曾经以十分低廉的价格、良好的参数运算能力深受广大家庭消费者的喜爱,值曾经占概QP的特您出可情现已被VA(威盛公司所收购。下面还是向单回顾一下它的产品。

1) 6X86或MI。

6X86是Crit公司在奔腾级处理器市场推出的第款Pntim 级兼容芯片。它用PR等级来标识CPU频率,但比同级的奔腾产品要高一个级别。如:PR166 的CPU频率实际为13性能与Pentim166相同。Cyix产品的整数性能可以说是同频CPU中最快的,但浮点能力差这个最大问题却直限制了 Cyrix公司的发展。

2)6X86MX与MII处理器。

1996年,市场开始向MMX转移时,Cyrix 也推出了其新产品: 6X86MX (图1-21)。6X86MX是Cyrix公司自行开发设计的,与Intel的指令不完全兼容的款新型CPU。它采用0.35μm制作工艺制造,有PR166+、PR200+ PR233+三 种不同规格。还有使用66和75MHz外频的不同品种,双电压设计,核心电压2.8V,更高主频的6X86MX被Cyrix命名为MII(其实仍是换汤不换药), 0.25μm 工艺制造。但6X86MX与MII依然无法摆脱Cyrix-贯的优点和缺点:极快的整数运算和最差的浮点运算,让人又爱又恨。

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1-21

MediCX这款CPU是Cyrix处理器家庭中比较可靠的一款产品,它也是第一款使用皮内存数时区在机心的即想而光出的产品,同时他是在内核的上期一的使用及内存控制器,在此芯片中还整合有一个图形加速器及声卡,其一级缓存大小为16KB,采用0.35μum的工艺制造。

4) Cyrix II。

rytx m是Cyix公司被VIA(威盛:

代号为Samuel (图1-22),采用0.18ym)公司收期后推出的第一教商效能低功耗的CU.仅相当于ned和AMD同类产品的75%工艺制造,报心电路片的大小只有76平方毫来,

因为芯片非常小,所以对电能的消耗t也很少,只齐设备或移动通信设备中使用。据说,VIA曾宣称CyrixII在使用时不需要风扇。

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1-22

Cyrix III采用的是基于Socket 370架构的PPGA封装,可以在任何支持Socket 370赛扬处理器的主板上使用。

不过,为了充分发挥CyrixIII的优势,需要对系统BIOS进行升级以便提供对Cyrix III一些独特功能,例如时钟倍频( Cyrix III 不支持Intel 倍频)等的支持。与Celeron不同,Cyrix III支持增强3DNow!( Mendocino之后的Celeron转而支持SSE),而且前总线速度达到133MHz,相对于Celeron的66MHzFSB有了明显的改进。此外,CyrixII还支持MMX。CyrixIII像Athlon一样具有128KB的大容量L1 Cache,不带有任何二级缓存。对此,VIA称是加大L1 Cache 取消L2 Cache可以缩小核心电路片,降低制造成本,提高产量,加快时钟速度,但是对CPU的性能不会产生任何负面影响。

Cyrix的价格在赛扬下方,估计就在300元左右。当然Cyrix I继承了过去他们在商业应用上的优势。如果你打算购买一个廉价的电脑用来运行一些商业软件或是上上网,Cyrix I会给你节约一笔费用。


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