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  CPU型号大全总结           
CPU型号大全总结
文章来源:不详 更新时间:2008-4-7 0:33:36 本站:学友堂  网址:www.3i3i.cn
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编者按:任何东西从发展到壮大都会经历一个过程,CPU能够发展到今天这个规模和成就,其中的发展史更是耐人寻味。作为电脑之“芯”的CPU也不例外,本文让我们进入时间不长却风云激荡的CPU发展历程中去。在这个回顾的过程中,我们主要叙述了目前两大CPU巨头——Intel和AMD的产品发展历程,对于其他的CPU公司,例如Cyrix和IDT等,因为其产品我们极少见到,篇幅所限我们就不再累述了。   一、X86时代的CPU
  CPU的溯源可以一直去到1971年。在那一年,当时还处在发展阶段的INTEL公司推出了世界上第一台微处理器4004。这不但是第一个用于计算器的4位微处理器,也是第一款个人有能力买得起的电脑处理器!!4004含有2300个晶体管,功能相当有限,而且速度还很慢,被当时的蓝色巨人IBM以及大部分商业用户不屑一顾,但是它毕竟是划时代的产品,从此以后,INTEL便与微处理器结下了不解之缘。可以这么说,CPU的历史发展历程其实也就是INTEL公司X86系列CPU的发展历程,我们就通过它来展开我们的“CPU历史之旅”。

4004处理器核心架构图
  1978年,Intel公司再次领导潮流,首次生产出16位的微处理器,并命名为i8086,同时还生产出与之相配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集,但在i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算指令。由于这些指令集应用于i8086和i8087,所以人们也这些指令集统一称之为X86指令集。虽然以后Intel又陆续生产出第二代、第三代等更先进和更快的新型CPU,但都仍然兼容原来的X86指令,而且Intel在后续CPU的命名上沿用了原先的X86序列,直到后来因商标注册问题,才放弃了继续用阿拉伯数字命名。至于在后来发展壮大的其他公司,例如AMD和Cyrix等,在486以前(包括486)的CPU都是按Intel的命名方式为自己的X86系列CPU命名,但到了586时代,市场竞争越来越厉害了,由于商标注册问题,它们已经无法继续使用与Intel的X86系列相同或相似的命名,只好另外为自己的586、686兼容CPU命名了。
  1979年,INTEL公司推出了8088芯片,它仍旧是属于16位微处理器,内含29000个晶体管,时钟频率为4.77MHz,地址总线为20位,可使用1MB内存。8088内部数据总线都是16位,外部数据总线是8位,而它的兄弟8086是16位。1981年8088芯片首次用于IBM PC机中,开创了全新的微机时代。也正是从8088开始,PC机(个人电脑)的概念开始在全世界范围内发展起来。
Intel 8086处理器

  1982年,许多年轻的读者尚在襁褓之中的时候,INTE已经推出了划时代的最新产品棗80286芯片,该芯片比8006和8088都有了飞跃的发展,虽然它仍旧是16位结构,但是在CPU的内部含有13.4万个晶体管,时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据总线皆为16位,地址总线24位,可寻址16MB内存。从80286开始,CPU的工作方式也演变出两种来:实模式和保护模式。

Intel 80286处理器
  1985年INTEL推出了80386芯片,它是80X86系列中的第一种32位微处理器,而且制造工艺也有了很大的进步,与80286相比,80386内部内含27.5万个晶体管,时钟频率为12.5MHz,后提高到20MHz,25MHz,33MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位,地址总线也是32位,可寻址高达4GB内存。它除具有实模式和保护模式外,还增加了一种叫虚拟86的工作方式,可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。除了标准的80386芯片,也就是我们以前经常说的80386DX外,出于不同的市场和应用考虑,INTEL又陆续推出了一些其它类型的80386芯片:80386SX、80386SL、80386DL等。1988年推出的80386SX是市场定位在80286和80386DX之间的一种芯片,其与80386DX的不同在于外部数据总线和地址总线皆与80286相同,分别是16位和24位(即寻址能力为16MB)。1990年推出的80386 SL和80386 DL都是低功耗、节能型芯片,主要用于便携机和节能型台式机。80386 SL与80386 DL的不同在于前者是基于80386SX的,后者是基于80386DX的,但两者皆增加了一种新的工作方式:系统管理方式(SMM)。当进入系统管理方式后,CPU就自动降低运行速度、控制显示屏和硬盘等其它部件暂停工作,甚至停止运行,进入“休眠”状态,以达到节能目的。

Intel 80386处理器
  1989年,我们大家耳熟能详的80486芯片由INTEL推出,这种芯片的伟大之处就在于它实破了100万个晶体管的界限,集成了120万个晶体管。80486的时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、50MHz。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内,并且在80X86系列中首次采用了RISC(精简指令集)技术,可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式,大大提高了与内存的数据交换速度。由于这些改进,80486的性能比带有80387数学协处理器的80386DX提高了4倍。80486和80386一样,也陆续出现了几种类型。上面介绍的最初类型是80486DX。1990年推出了80486SX,它是486类型中的一种低价格机型,其与80486DX的区别在于它没有数学协处理器。80486 DX2由系用了时钟倍频技术,也就是说芯片内部的运行速度是外部总线运行速度的两倍,即芯片内部以2倍于系统时钟的速度运行,但仍以原有时钟速度与外界通讯。80486 DX2的内部时钟频率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。80486 DX4也是采用了时钟倍频技术的芯片,它允许其内部单元以2倍或3倍于外部总线的速度运行。为了支持这种提高了的内部工作频率,它的片内高速缓存扩大到16KB。80486 DX4的时钟频率为100MHz,其运行速度比66MHz的80486 DX2快40%。80486也有SL增强类型,其具有系统管理方式,用于便携机或节能型台式机。

二、奔腾时代的CPU
  继承着80486大获成功的东风,赚翻了几倍资金的INTEL在1993年推出了全新一代的高性能处理器——奔腾。由于CPU市场的竞争越来越趋向于激烈化,INTEL觉得不能再让AMD和其他公司用同样的名字来抢自己的饭碗了,于是提出了商标注册,由于在美国的法律里面是不能用阿拉伯数字注册的,于是INTEL玩了哥花样,用拉丁文去注册商标。奔腾在拉丁文里面就是“五”的意思了。INTEL公司还替它起了一个相当好听的中文名字——奔腾。奔腾的厂家代号是P54C,奔腾的内部含有的晶体管数量高达310万个,时钟频率由最初推出的60MHZ和66MHZ,后提高到200MHZ。单单是最初版本的66MHZ的奔腾微处理器,它的运算性能比33MHZ的80486 DX就提高了3倍多,而100MHZ的奔腾则比33MHZ的80486 DX要快6至8倍。也就是从奔腾开始,我们大家有了超频这样一个用尽量少的钱换取尽量多的性能的好方法。作为世界上第一个586级处理器,奔腾也是第一个令人超频的最多的处理器,由于奔腾的制造工艺优良,所以整个系列的CPU的浮点性能也是各种各样性能是CPU中最强的,可超频性能最大,因此赢得了586级CPU的大部分市场。奔腾家族里面的频率有60/66/75//90/100/120/133/150/166/200,至于CPU的内部频率则是从60MHz到66MHz不等。值得一提的是,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Socket 5和7同时支持,其中Socket 7还一直沿用至今。而且所有的奔腾 CPU里面都已经内置了16K的一级缓存,这样使它的处理性能更加强大。

Intel 奔腾处理器
  与此同时,AMD公司也不甘示弱推出了K5系列的CPU。(AMD公司也改名字了!)它的频率一共有六种:75/90/100/120/133/166,内部总线的频率和奔腾差不多,都是60或者66MHz,虽然它在浮点 运算方面比不上奔腾,但是由于K5系列CPU都内置了24KB的一级缓存,比奔腾内置的16KB多出了一半,因此在整数运算和系统整体性能方面甚至要高于同频率的奔腾。即便如此,因为k5系列的 交付日期一再后拖,AMD公司在“586”级别的竞争中最终还是败给了INTEL。
  1、初受挫折——奔腾 Pro:
  初步占据了一部分CPU市场的INTEL并没有停下自己的脚步,在其他公司还在不断追赶自己的奔腾之际,又在1996年推出了最新一代的第六代X86系列CPU——P6。P6只是它的研究代号,上市之后P6有了一个非常响亮的名字——奔腾 Pro。Pentimu Pro的内部含有高达550万个的晶体管,内部时钟频率为133MHZ,处理速度几乎是100MHZ的奔腾的2倍。Pentimu Pro的一级(片内)缓存为8KB指令和8KB数据。

Intel奔腾 Pro处理器
  值得注意的是在Pentimu Pro的一个封装中除Pentimu Pro芯片外还包括有一个256KB的二级缓存芯片,两个芯片之间用高频宽的内部通讯总线互连,处理器与高速缓存的连接线路也被安置在该封装中,这样就使高速缓存能更容易地运行在更高的频率上。奔腾 Pro 200MHZCPU的L2 CACHE就是运行在200MHZ,也就是工作在与处理器相同的频率上。这样的设计领奔腾 Pro达到了最高的性能。 而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,这是继奔腾在超标量体系结构上实现实破之后的又一次飞跃。Pentimu Pro系列的工作频率是150/166/180/200,一级缓存都是16KB,而前三者都有256KB的二级缓存,至于频率为200的CPU还分为三种版本,不同就在于他们的内置的缓存分别是256KB,512KB,1MB。不过由于当时缓存技术还没有成熟,加上当时缓存芯片还非常昂贵,因此尽管Pentimu Pro性能不错,但远没有达到抛离对手的程度,加上价格十分昂贵,一次Pentimu Pro实际上出售的数目非常至少,市场生命也非常的短,Pentimu Pro可以说是Intel第一个失败的产品。

  2、辉煌的开始——奔腾 MMX:
  INTEL吸取了奔腾 Pro的教训,在1996年底推出了奔腾系列的改进版本,厂家代号P55C,也就是我们平常所说的奔腾 MMX(多能奔腾)。这款处理器并没有集成当时卖力不讨好的二级缓存,而是独辟蹊径,采用MMX技术去增强性能。
  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“多媒体扩展指令集”。MMX是Intel公司在1996年为增强奔腾 CPU在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术,为CPU增加了57条MMX指令,除了指令集中增加MMX指令外,还将CPU芯片内的L1缓存由原来的16KB增加到32KB(16K指命+16K数据),因此MMX CPU比普通CPU在运行含有MMX指令的程序时,处理多媒体的能力上提高了60%左右。MMX技术不但是一个创新,而且还开创了CPU开发的新纪元,后来的SSE,3D NOW!等指令集也是从MMX发展演变过来的。

Intel奔腾MMX处理器
  在Intel推出奔腾 MMX的几个月后,AM也推出了自己研制的新产品K6。K6系列CPU一共有五种频率,分别是:166/200/ 233/266/300,五种型号都采用了66外频,但是后来推出的233/266/300已经可以通过升级主板的BIOS 而支持100外频,所以CPU的性能得到了一个飞跃。特别值得一提的是他们的一级缓存都提高到了64KB,比MMX足足多了一倍,因此它的商业性能甚至还优于奔腾 MMX,但由于缺少了多媒体扩展指令集这道杀手锏,K6在包括游戏在内的多媒体性能要逊于奔腾 MMX。

  3、优势的确立——奔腾 Ⅱ:
  1997年五月,INTEL又推出了和奔腾 Pro同一个级别的产品,也就是影响力最大的CPU——奔腾 Ⅱ。第一代奔腾 Ⅱ核心称为Klamath。作为奔腾Ⅱ的第一代芯片,它运行在66MHz总线上,主频分233、266、300、333Mhz四种,接着又推出100Mhz总线的奔腾 Ⅱ,频率有300、350、400、450Mhz。奔腾II采用了与奔腾 Pro相同的核心结构,从而继承了原有奔腾 Pro处理器优秀的32位性能,但它加快了段寄存器写操作的速度,并增加了MMX指令集,以加速16位操作系统的执行速度。由于配备了可重命名的段寄存器,因此奔腾Ⅱ可以猜测地执行写操作,并允许使用旧段值的指令与使用新段值的指令同时存在。在奔腾Ⅱ里面,Intel一改过去BiCMOS制造工艺的笨拙且耗电量大的双极硬件,将750万个晶体管压缩到一个203平方毫米的印模上。奔腾Ⅱ只比奔腾 Pro大6平方毫米,但它却比奔腾 Pro多容纳了200万个晶体管。由于使用只有0.28微米的扇出门尺寸,因此加快了这些晶体管的速度,从而达到了X86前所未有的时钟速度。

三、踏入新世纪的CPU
  进入新世纪以来,CPU进入了更高速发展的时代,以往可望而不可及的1Ghz大关被轻松突破了,在市场分布方面,仍然是Intel跟AMD公司在两雄争霸,它们分别推出了Pentium4、Tualatin核心Pentium Ⅱ和Celeron、Tunderbird核心Athlon、AthlonXP和Duron等处理器,竞争日益激烈。
  1、在Intel方面,在上个世纪末的2000年11月,Intel发布了旗下第四代的Pentium处理器,也就是我们天天都能接触到的Pentium 4。Pentium 4没有沿用PIII的架构,而是采用了全新的设计,包括等效于的400MHz前端总线(100 x 4), SSE2指令集,256K-512KB的二级缓存,全新的超管线技术及NetBurst架构,起步频率为1.3GHz。
  第一个Pentium4核心为Willamette,全新的Socket 423插座,集成256KB的二级缓存,支持更为强大的SSE2指令集,多达20级的超标量流水线,搭配i850/i845系列芯片组,随后Intel陆续推出了1.4GHz-2.0GHz的Willamette P4处理器,而后期的P4处理器均转到了针角更多的Socket 478插座。

第一代的Pentium4(Socket423)处理器
  和奔腾III一样,第一个Pentium4核心并不受到太多的好评,主要原因是新的CPU架构还不能受到程序软件的充分支持,因此Pentium4经常大幅落后于同频的Athlon,甚至还如Intel自己的奔腾III。但在一年以后,Intel发布了第二个Pentium4核心,代号为Northwood,改用了更为精细的0.13微米制程,集成了更大的512KB二级缓存,性能有了大幅的提高,加上Intel孜孜不倦的推广和主板芯片厂家的支持,目前Pentium4已经成为最受欢迎的中高端处理器。

第二代的Pentium4(Socket478)处理器
  在低端CPU方面,Intel发布了第三代的Celeron核心,代号为Tualatin,这个核心也转用了0.13微米的工艺,与此同时二级缓存的容量提高到256KB,外频也提高到100Mhz,目前Tualatin Celeron的主频有1.0、1.1、1.2、1.3Ghz等型号。Intel也推出了Tualatin核心的奔腾III,集成了更大的512KB二级缓存,但它们只应用于服务器和笔记本电脑市场,在台式机市场很少能看到。

第三代Tualatin核心的Celeron处理器
  2、在AMD方面,在2000年中发布了第二个Athlon核心——Tunderbird,这个核心的Athlon有以下的改进,首先是制造工艺改进为0.18微米,其次是安装界面改为了SocketA,这是一种类似于Socket370,但针脚数为462的安装接口。最后是二级缓存改为256KB,但速度和CPU同步,与Coppermine核心的奔腾III一样。
  Tunderbird核心的Athlon不但在性能上要稍微领先于奔腾III,而且其最高的主频也一直比奔腾III高,1Ghz频率的里程碑就是由这款CPU首先达到的。不过随着Pentium4的发布,Tunderbird开始在频率上落后于对手,为此,AMD又发布了第三个Athlon核心——Palomino,并且采用了新的频率标称制度,从此Athlon型号上的数字并不代表实际频率,而是根据一个公式换算相当于竞争对手(也就是Intel)产品性能的频率,名字也改为AthlonXP。例如AthlonXP1500+处理器实际频率并不是1.5Ghz,而是1.33GHz。最后,AthlonXP还兼容Intel的SSE指令集,在专门为SSE指令集优化的软件中也能充分发挥性能。

第三代Tunderbird核心的Athlon处理器
  在低端CPU方面,AMD推出了Duron CPU,它的基本架构和Athlon一样,只是二级缓存只有64KB。Duron从发布开始,就能远远抛离同样主攻低端市场的Celeron,而且价格更低廉,一时间Duron成为低价DIY兼容机的第一选择,但Duron也有它致命的弱点,首先是继承了Athlon发热量大的特点,其次是它的核心非常脆弱,在安装CPU散热器时很容易损坏。因此尽管在兼容机市场很受欢迎,但始终打不进利润最高的品牌机市场。

Duron处理器

  四、CPU未来发展的方向
  纵观我们上面叙述的CPU发展史,大家不难得出以下的CPU发展方向:首先是更高的频率,其次是更小的制造工艺,第三,更大的高速缓存。除了这三点之外,PC处理器也将缓慢的从32位数据带宽向64位发展。
  1、Intel的未来计划,在本书截稿前为止,最高主频的CPU已经达到了2.4Ghz,而Intel的目标是在今年内达到3Ghz,两年内达到10Ghz,为此Intel会在2002年中期发布533Mhz总线频率的Northwood核心,按照计划,在2003年,Intel还将推出采用0.09微米工艺的Prescott核心,工作频率将在3.5GHz以上(甚至更高),将采用效能更高的667MHz(166MHz x 4)或800MHz FSB(200MHz x 4),不过目前Prescott还只是停留在书面上而已,毕竟它要在2003年才会正式发布,所以目前也没有更多关于它的细节公布。

  另外Intel还透露在2005年将推出采用全新的TeraHertz晶体管架构的处理器产品,该架构采用了诸如SOI工艺,高K绝缘体在内的众多先进技术,简单的说它能够使芯片的发热量及功耗降到最低,并且大幅度提升处理器的工作频率;理论上采用TeraHertz晶体管架构能够制造出10GHz-20GHz的处理产品。


  当然要达到这样高的工作频率,仅仅有TeraHertz晶体管还不够,它还需要新型的BBUL(Bumpless Build-Up Layer)封装技术的支持,该技术可以制造出厚度仅1毫米且集成10亿个晶体管的芯片,BBUL技术与目前封装技术并无差异,但核心技术却完全不同,BBUL采用内建方式直接在裸晶(Die)直接封装,且仅包括1层铜制程金属互连层。由于BBUL使数据传输通道缩短,所以整个芯片的时钟频率速度将有较大幅度提升,另外功耗自然也更低。
  2)AMD的未来计划,本书上市时,第三个Athlon核心Thoroughbred应该已经发布了,Thoroughbred沿用了Palomino的核心,但换用了效能更高的166MHz FSB及0.13微米工艺,由于制造工艺的提升,其发热量及芯片尺寸均比Palomino要小很多,它同样采用Socket A界面、OPGA封装,而且现有的Athlon XP主板均兼容Thoroughbred(AMD在展会上公布的Thoroughbred演示机就是采用AMD-760芯片组);但Thoroughbred是否将增加缓存容量还未公布。

Thoroughbre核心的AthlonXP
  新一代的Duron(Appaloosa)则采用简化版的Thoroughbred核心,根据AMD最新公布的处理器发展蓝图,首款Thoroughbred核心的1.73GHz Athlon XP处理器预计在明年第一季发布。桌面版Athlon XP、工作站/服务器版的Athlon MP都将明年第一季全面导入0.13微米Thoroughbred核心,并在第二季推出采用Barton核心的产品,但AMD尚未公布有关Barton核心的具体规格。移动处理器方面,最后一款基于Palomino核心的将是明年发布的1.4GHz Athlon 4,之后也将采用全新的Thoroughbred/Barton核心。
  至于AMD的首颗64位处理器——K8 Hammer,将分为两个不同的版本,分别是高端的服务器版SledgeHammer(最多8路SMP),及工作站/桌面版ClawHammer(2路SMP),其中ClawHammer已整合有DDR33内存控制器,所以对应ClawHammer的芯片组无需包括内存控制器,而SledgeHammer则拥有更大的二级缓存,这两款Hammer处理器都会支持SSE2指令集并兼容32位指令,虽然目前还未有更多的信息公布,但可以肯定的是Hammer肯定会在明年发布,而且AMD之前曾声称Hammer的效能将超越所有的同类处理器。

参考资料

http://bbs.cpcw.com/redirect.php?fid=261&tid=1058817&goto=nextoldset

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