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舊 2006-02-02, 11:27 AM   #7 (permalink)
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CPU--輝煌的今日(INTEL)
相信大家最關心的要算是今日CPU的發展狀況了,我們就從Pentium(奔騰),俗稱的586開始,一直說到才數天前發怖的最新K7吧。由於這段時間簡直就是CPU發展的戰國時期,市場上面群雄奮起,風雲突變,競爭異常的激烈,新技術出現的速度相當快,為免大家看了之後會產生混亂的感覺,我就就通過介紹不同公司在不同時期推出的產品,提大家詳細介紹一些,讓已經擁有電腦的朋友瞭解多一些,還沒有電腦的朋友也可以從中得到一點啟示。
INTEL
說到CPU,當然不能不提到這位一直上司CPU製造新潮流的老大哥。正是因為有了INTEL,電腦才脫下了高貴的「外衣」,走到了我們的身邊,成為真正的個人電腦,今天,當我們用電腦玩遊戲、看電影,聽CD,甚至上網的時候你可千萬得記住INTEL的功勞啊!
Pentium:
繼承著80486大獲成功的東風,賺翻了幾倍資金的INTEL在1993年推出了全新一代的高效能處理器棗Pentium。由於CPU市場的競爭越來越趨向於激烈化,INTEL覺得不能再讓AMD和其他公司用同樣的名字來搶自己的飯碗了,於是提出了商標註冊,由於在美國的法律裡面是不能用阿拉伯數位註冊的,於是INTEL玩了哥花樣,用拉丁文去註冊商標。Pentium在拉丁文裡面就是「五」的意思了。INTEL公司還替它起了一個相當好聽的中文名字棗奔騰。奔騰的廠家代號是P54C,PENTIUM的內部含有的晶體管數量高達310萬個,時鍾頻率由最初推出的60MHZ和66MHZ,後提高到200MHZ。單單是最初版本的66MHZ的PENTIUM微處理器,它的運算效能比33MHZ的80486 DX就提高了3倍多,而100MHZ的PENTIUM則比33MHZ的80486 DX要快6至8倍。也就是從PENTIUM開始,我們大家有了超頻這樣一個用盡量少的錢換取盡量多的效能的好方法。作為世界上第一個586級處理器,PENTIUM也是第一個令人超頻的最多的處理器,由於Pentium的製造工藝優良,所以整個系列的CPU的浮點效能也是各種各樣效能是CPU中最強的,可超頻效能最大,因此贏得了586級CPU的大部分市場。Pentium家族裡面的頻率有60/66/75//90/100/120/133/150/166/200,至於CPU的內部頻率則是從60MHz到66MHz不等。值得一提的是,從奔騰75開始,CPU的插座技術正式從以前的Socket4轉換到同時支持Socket 5和7同時支持,其中Socket 7還一直沿用至今。而且所有的Pentium CPU裡面都已經內裝了16K的一級快取,這樣使它的處理效能更加強大。
Pentimu Pro:
初步佔據了一部分CPU市場的INTEL並沒有停下自己的腳步,在其他公司還在不斷追趕自己的奔騰之際,又在1996年推出了最新一代的第六代X86系列CPU棗P6。P6只是它的研究代號,上市之後P6有了一個非常響亮的名字棗Pentimu Pro。Pentimu Pro的內部含有高達550萬個的晶體管,內部時鍾頻率為133MHZ,處理速度幾乎是100MHZ的PENTIUM的2倍。Pentimu Pro的一級(片內)快取為8KB指令和8KB資料。值得注意的是在Pentimu Pro的一個封裝中除Pentimu Pro晶片外還包括有一個256KB的二級快取晶片,兩個晶片之間用高頻寬的內部通訊總線互連,處理器與高速快取的連接線路也被安置在該封裝中,這樣就使高速快取能更容易地執行在更高的頻率上。Pentium Pro 200MHZCPU的L2 CACHE就是執行在200MHZ,也就是工作在與處理器相同的頻率上。這樣的設計領Pentium Pro達到了最高的效能。 而Pentimu Pro最引人注目的地方是它具有一項稱為「動態執行」的創新技術,這是繼PENTIUM在超標量體系結構上實現實破之後的又一次飛躍。Pentimu Pro系列的工作頻率是150/166/180/200,一級快取都是16KB,而前三者都有256KB的二級快取,至於頻率為200的CPU還分為三種版本,不同就在於他們的內裝的快取分別是256KB,512KB,1MB。如此強大的效能,難怪許多伺服器系統都採用了Pentimu Pro甚至是雙Pentimu Pro系統呢!
Pentium MMX:
也許是INTEL認為Pentium 系列還是有很大的潛力可挖,與1996年底又推出了Pentium 系列的改進版本,廠家代號P55C,也就是我們平常所說的Pentium MMX(多能奔騰)。MMX技術是INTEL最新發明的一項多媒體增強指令集技術,它的英文全稱可以翻譯「多媒體增強指令集」。MMX是Intel公司在1996年為增強Pentium CPU在音像、圖形和通信套用方面而採取的新技術,為CPU增加了57條MMX指令,除了指令集中增加MMX指令外,還將CPU晶片內的L1快取由原來的16KB增加到32KB(16K指命+16K資料),因此MMX CPU比普通CPU在執行含有MMX指令的程序時,處理多媒體的能力上提高了60%左右。MMX技術不但是一個創新,而且還開創了CPU開發的新紀元,目前的什麼KNI,3D NOW!也是從MMX發展演變過來的。Pentium MMX可以說是直到99年在電腦市場上佔有率最高的CPU產品,直到今天還有不少人(包括筆者)在內使用MMX的CPU。Pentium MMX系列的頻率只要有三種:166/200/233,一級快取都是32KB,核心電壓2.8v,倍頻?倍頻分別為2.5,3,3.5。插槽都是Socket 7。
Pentium Ⅱ:
1997年五月琁NTEL又推出了和Pentium Pro同一個層次的產品,也就是影響力最大的CPU棗Pentium Ⅱ。有人這樣評價Pentium Ⅱ,說它是為了彌補Pentium Pro裡面的缺陷,然後再加上MMX指令而生產開發出來的產品,他們這樣說有他們的道理,我以下就替大家分析一下Pentium Ⅱ:
PentiumⅡCPU有眾多的分支和系列產品,其中第一代的產品就是PentiumⅡKlamath晶片。作為PentiumⅡ的第一代晶片,它執行在66MHz總線上,主頻分233、266、300、333四種。PentiumII採用了與Pentium Pro相同的核心結構,從而繼承了原有Pentium Pro處理器優秀的32位效能。PentiumⅡ雖採用了與Pentium Pro相同的核心結構,但它加快了段暫存器寫操作的速度,並增加了MMX指令集,以加速16位操作系統的執行速度。由於配備了可重新命名的段暫存器,因此PentiumⅡ可以猜測地執行寫操作,並允許使用舊段值的指令與使用新段值的指令同時存在。在PentiumⅡ裡面,Intel一改過去BiCMOS製造工藝的笨拙且耗電量大的雙極硬體,將750萬個晶體管壓縮到一個203平方毫米的印模上。PentiumⅡ只比Pentium Pro大6平方毫米,但它卻比Pentium Pro多容納了200萬個晶體管。由於使用只有0.28微米的扇出門尺寸,因此加快了這些晶體管的速度,從而達到了X86前所未有的時鍾速度。
在總線方面,PentiumⅡ處理器採用了雙獨立總線結構,即其中一條總線連線二級高速快取,另一條負責主要記憶體。然而PentiumⅡ的二級高速快取實際上還是比Pentium Pro的二級快取慢一些。這是因為由於PentiumPro使用了一個雙容量的陶瓷封裝,Intel在Pentium Pro中組態了板上的L2高速快取,可以與CPU執行在對等的時鍾速度下。誠然,這種方案的效率相當高,可是在製造的成本方面卻非常昂貴。為了降低生產成本,PentiumⅡ使用了一種脫離晶片的外部高速快取,可以執行在相當於CPU自身時鍾速度一半的速度下。所以儘管PentiumⅡ的高速快取仍然要比Pentium的高速快取快得多,但比起200MHz的Pentium Pro裡面的高速快取就要遜色一些了。作為一種補償,Intel將PentiumⅡ上的L1高速快取從16K加倍到32K,從而減少了對L2高速快取的使用頻率。由於這一措施,再加上更高的時鍾速度,PentiumⅡ(配有512K的L2高速快取)在WindowsNT下效能比Pentium Pro(配有256K的L2高速快取)超出大約25%。
在接頭技術方面,為了擊跨INTEL的競爭對手,以及獲得更加大的內部總線帶寬,PentiumⅡ首次採用了最新的solt1接頭標準,它不再用陶瓷封裝,而是採用了一塊帶金屬外殼的印刷電路板,該印刷電路板不但整合了處理器設備,而且還包括32KB的一級快取。如要將PentiumⅡ處理器與單邊插接卡(也稱SEC卡)相連,只需將該印刷電路板(PC直接卡在SEC卡上。SEC卡的塑料封裝外殼稱為單邊插接卡盒,也稱SEC(Single-edgecontactCartridge)卡盒,其上帶有PentiumⅡ的標誌和PentiumⅡ印模的彩色圖像。在SEC卡盒中,處理器封裝與L2高速快取和TagRAM均被接在一個底座(即SEC卡)上,而該底座的一邊(容納處理器核心的那一邊)安裝有一個鋁制散熱片,另一邊則用黑塑料封起來。PentiumⅡCPU內部集合了32KB片內L1高速快取(16K指令/16K資料);57條MMX指令;8個64位的MMX暫存器。750萬個晶體管組成的核心部分,是以203平方毫米的工藝製造出來的。處理器被固定到一個很小的印刷電路板(PC上,對雙向的SMP有很好的支持。至於L2高速快取則有,512K,屬於四路級聯片外同步突髮式SRAM高速快取。這些高速快取的執行速度相當於核心處理器速度的一半(對於一個266MHz的CPU來說,即為133MHz)。PentiumⅡ的這種SEC卡設計是插到Slot1(尺寸大約相當於一個ISA插槽那麼大)中。所有的Slot1主機板都有一個由兩個塑料支架組成的固定機構。一個SEC卡可以從兩個塑料支架之間滑入Slot1中。將該SEC卡插入直接後,就可以將一個散熱槽附著到其鋁制散熱片上。266MHz的PentiumⅡ執行起來只比200MHz的PentiumPro稍熱一些(其功率分別為38.2瓦和37.9瓦),但是由於SEC卡的尺寸較大,PentiumⅡ的散熱槽幾乎相當於Socket7或Socket8處理器所用的散熱槽的兩倍那麼大。
Pentium Celeron:
在Pentium Ⅱ又再次獲得成功之際,INTEL的頭腦開始有點發熱,飄飄然了起來,將全部力量都集中在高端市場上,從而給AMD,CYRIX等等公司造成了不少 乘虛而入的機會,眼看著效能價格比不如對手的產品,而且低端市場一再被蠶食,INTEL不能眼看著自己的發家之地就這樣落入他人手中,又與1998年全新推出了面向低端市場,效能價格比相當厲害的CPU,也就是本文的重要介紹產品棗Celeron,賽揚處理器。
Pentium Celeron可以說是Intel為搶佔低端市場而專門推出的。1000美元以下PC的熱銷,另AMD與Cyrix在與Intel的抗爭中打了個漂亮的翻身仗,也令Intel如芒刺在背。於是,Intel把Pentium II的二級快取和相關電路抽離出來,再把塑料盒子也去掉,再改一個名字,這就是Pentium Celeron。中文名稱為奔騰賽揚處理器。 Celeron採用0.35微米工藝製造,外頻為66MHz,最初推出的有266與300兩款。接著又出現了333,直到剛剛新鮮出爐不久的賽揚500。從賽揚333開始,就已經採取了0.25微米的製造工藝。開始階段,Celeron最為人所詬病的是其抽掉了晶片上的L2 快取,這使人不禁想起當年的486SX。我們知道,在486時代,CPU就已經內裝了8K快取,而在主機板上還另有插槽可供大家再加上二級快取(高階一點的是板上原有的的),到了奔騰時代,更是一發不可收拾,板上的二級快取由256K到現在最大的2MB(MVP3晶片組支持)PII的更厲害,把二級快取也放到CPU板上,CPU與記憶體和二級快取有兩條總線,這就是Intel引以為豪的DIB雙重總線技術,這樣裝置的二級快取能比Soecket7上的提供更高的效能,因為它是執行在CPU一半時鍾頻率上的,當CPU為PII333時,二級快取就執行在167MHz,這遠比現在100MHZ外頻的Soecket7上的快取速度要高的多,也就是說,在PII上,二級快取的重要性比在Soecket7上的要高。大家也知道了二級快取的作用,相信就已經知道賽揚其實是一隻掉了牙的老虎(再也凶不起來了),在實際套用中,Celeron266裝在技嘉BX主機板上,效能比PII266下降超過25%!而相差最大的就是經常須要用到二級快取的項目。不過什麼馬配什麼鞍,Intel專門為賽揚配備了EX晶片組。Intel的440EX晶片組為Celeron做了最佳化,因此C266+EX與PII266+BX的效能只相差了10%。400,366,333,300A,300和266MHz英特爾賽揚處理器將英特爾處理功能增強到基本PC市場部分.英特爾賽揚處理器在如Windows98操作系統上執行當今最常用的應用程式。它們同奔騰II處理器一樣受益於同一P6微構架。400,366,333和300AMHz英特爾賽揚處理器包括整合的L2快取128K,300和266MHz英特爾賽揚內核有7.5M晶體管.400,366,333和300A設備的內核由於整合128KL2快取,有19M的晶體管。所有的英特爾賽揚處理器建立在英特爾的進階0.25micronCMOS處理技術上.此處理器以單邊處理器包裝提供(S.E.P.P.)設計簡單,成本低。從某種意義上來說,英特爾賽揚處理器沒有辜負廣大用戶的期望,提供了高可靠性,融合了二十多年來的設計和製造高效能產品的經驗。
賽揚處理器現有主頻為400,366,333,300A,300和266MHz. 400MHz英特爾賽揚處理器比333MHz賽揚處理器整數效能高13%(由SYSmark32測出),多媒體效能高14%(由NortonMediaBenchmark測出),浮點效能高19%(FPUmark測出)。其中還包括了英特爾的MMX媒體增強技術 提供動態執行技術。為提高處理器內核頻率和降低電消耗而採用英特爾0.25微米製造技術。 在三個效能向量上提供有競爭力的功能性椄〉?整數和多媒體. 使用英特爾P6微架構的66MHz多重工作系統總線.
一個32K(16K/16K)一級快取,對常用資料能進行快速訪問。 400,366,333和300AMHz英特爾賽揚處理器包括整合128KL2快取. 所有的英特爾賽揚處理器使用英特爾P6微架構的多事項系統總線。400,366,333和300AMHz處理器使用增加了L2快取界面的英特爾P6微架構多事項系統總線。L2快取總線和處理器到主儲存器系統總線的結合增加了在單總線處理器上的帶寬和效能。 英特爾440EXAGPset以基本PC機價格點最佳化整個以英特爾賽揚處理器基礎的系統效能,在考慮基本PC機價格因素同時為終端用戶提供AGPset的改進。
賽揚CPU還有一個「變形」的兄弟棗Socket 370架構的處理器,它可以說是由INTEL推出的一個使用PII為核心、Socket架構為主機板的「雜交品種」。Socket 370 CPU插槽外觀上和Socket 7差不多,只不過Socket 7有321個Pin腳,而Socket 370有370個Pin腳;另外Socket 7只有一個斜腳,而Socket 370有兩個斜腳,因此Intel發怖的Socket 370 Celeron處理器不適用於目前既有的Socket 7主機板,這對熱衷於昇級的用戶來說可不是個好消息。不過對於Slot 1主機板的用戶來說,可以通過轉換卡來實現昇級哦!價錢可是非常便宜的。按Intel的計劃,Socket 370全部支持帶二級快取的300MHz以上的Celeron(PPGA)處理器。而將來所有的Celeron處理器都會轉向Socket 370的架構,這也更加符合Intel推出Socket 370和Celeron的本意。 Socket370架構CPU的和目前市面上流行的Celeron 300A是相同核心,而接頭部分由Solt1改為Socket形式。從外觀上看,特別象Socket7的Pentium MMX,只是中央的Die封裝部分要比MMX要大些,CPU的底部比較明顯,Socket370 CPU底部中央的封裝部分呈長方形,明顯與MMX不同,標記著Intel Celeron表明它的正式名稱仍然會是Celeron,通過一個和Pentium Ⅱ上類似的序號(譬如:FV524RX366128)我們可以辨認出其頻率是366Mhz並帶128K快取;雖同為Socket,Socket370是370針,比Socket7 CPU的321針多出49針,不僅針腳多出一圈,腳的位置也不同,注定兩種Socket是無法相容了。Intel使用了440ZX 晶片組來搭配Socket 370,將支持100 MHz 外頻。經過我們的特別測試,發現socket370 的Celeron 366幾乎每項測試中均超過了PII,可見其效能之好。
賽揚由於沒有了二級快取的限制,而且是用0.25技術製造的,因此超頻能力特強,那麼在超頻的程序中有什麼東西是需要特別注意的呢?
首先就是CPU本身,不過作為超頻「先鋒」,幾乎所有的賽揚CPU都能超頻二級以上,有寫特別的序列號的賽揚CPU甚至還能夠超上三、四級。
其次就是好的主機板和記憶體了,現在的市面上有相當一部分的主機板是為了超頻而設,大家在購買的時候必須要自己看清楚。如今大家都知道記憶體是CPU提速的瓶頸之一,因此常常有人提問某種型號的記憶體晶片效能如何或是乾脆直接問它們耐不耐超頻。其實記憶體晶片的效能固然重要,但在實際挑選記憶體的同時,除晶片的型號外,同時還應該注意記憶體條本身設計是否成熟、生產是否精。要知道即使採用的是高效能的記憶體晶片,如果設計不當,那麼作為記憶體條而言仍然是不耐超頻的失敗品。那麼,什麼樣的記憶體條才算是合格的呢?(這裡的合格,當然指耐超頻嘍)生產精細與否可以由目視判斷,而設計成熟與否主要看線路板上的通透孔(Through Hole)數目的多少,一般通透孔的數目越少越耐超頻。何謂通透孔呢?就是線路板上的那些看似線路終端的小洞。電腦裡使用的線路板是由很多層構成的,我們平時能看見的只是最表層的線路。在最表層之下,還存在有許多層,每層的線路都是互相獨立的。要使最外層的線路與裡層線路導通,就必須利用通透孔。有些設計不成熟的記憶體條,就連同在表層的線路之間的導通,都要先從通透孔進入裡層,繞上一圈後再從另一個通透孔穿出。這樣一來,導致了線路總長度的增加。而在高達100MHz的工作頻率下,無謂地加長線路極易產生雜波干擾。這就很可能導致超頻失敗。順便提一下,記憶體晶片與CPU一樣,也存在批號不同導致效能不同的現象:即使批號相同,生產日期也會影響晶片的效能。因此想掌握確切的資料,唯一的辦法就是堅持不懈地從網上搜尋最新情報。我個人覺得HYUNDAI、NEC和TOSHIBA的晶片效能不錯。下面再來看看CL(CAS Latency)值對超頻的影響。CAS Latency指的是CPU在接到讀取某列記憶體位址上資料的指令後到實際開始讀出資料所需的等待時間,CL=2指等待時間為2個CPU時鍾週期,而CL=3的則為3個CPU時鍾週期。對今天的高速CPU而言,1個時鍾週期的長度微乎其微。因此不論CL2還是CL3的記憶體,用戶在實際使用中是感覺不到效能差距的。而廠家在製造記憶體條時,不論CL2還是CL3,用的都是同樣的原料和設備。只是在生產完成後檢測時,挑出精度高的當CL2的賣,精度相對低一些的則當CL3的賣。實際上有不少被當作CL3賣的記憶體條可以在CL=2的設定下工作。因此CL2的記憶體條的最大優勢就在於更精密一些,換而言之就是為超頻所留
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