X86系列CPU大史记

风清扬斈 13年前 (2007-12-26) 信息科技 3631 0
X86系列CPU大史记(1)
    编者按:这是一篇强文,虽然从出文到现在已经一年的时间了,但是编者认为,作为历史来说是永远不过时的。就象司马迁的《史记》一样,到今天仍是经典。但毕竟时间已经进入2006年,因此,我对最后一部分内容作了少许改动。如有不妥,望见谅。

    [前言]

    计算机中最重要的是什么?毫无疑问是CPU,即中央处理器(微型处理器),它在计算机中的地位是无可替代。CPU从来就是人丁单薄的家族,因为CPU是一个高技术的产品,是无数最新科技的结晶。正因为如此,世界上能够生产CPU的厂家屈指可数。而真正意义的CPU的出现是1971年,从它诞生之日起到今天,已经过去了34年。34年是历史的一瞬间,但CPU发展的这34年却改写了历史,带给社会巨大的进步和文明,是充满创新和激情的34年,也是充满无情竞争的34年,在它那34年的历史中,又有多少人被历史无情的地抛弃?今天,我们将带领读者重温那段永远都会被世人所铭记的34年。

    由于一些原因,文章里面会有一些取舍和遗漏,请大家见谅。好了,废话不说,我们开始了。

    [寻找根源]

    也许很多人对“仙童”没有任何的兴趣,但在这里我们还是要向大家简单的叙述一下这个快被人们所淡忘的名字及来历,因为没有“仙童”的话,就没有现在的IT界,或者说IT界就不会是现在这个样子。如果你要为现在的处理器行业或者说整个IT行业的现状寻找根源的话,那么那个根源毫无疑问就是——“仙童”。

    “仙童”,一个永远让世人铭记和仰慕的名字,一个对半导体界乃至全世界作出了后人无法企及的贡献。“仙童半导体”成立于1957年,但提到“仙童”,就不得不先提起另外的一段故事,那就是成就了“二十世纪最伟大发明”的“晶体管之父”的肖克利(W.Shockley)博士,1955年肖克利离开贝尔实验室返回故乡圣克拉拉,创建了"肖克利半导体实验室"。不久,因仰慕"晶体管之父"的大名,无数的求职信像雪片般飞到肖克利办公桌上。第二年,八位年轻的科学家从美国东部相继来到硅谷,加盟肖克利实验室。他们是:诺依斯(N. Noyce)、摩尔(R.Moore)、布兰克(J.Blank)、克莱尔(E.Kliner)、赫尔尼(J.Hoerni)、拉斯特(J.Last)、罗伯茨(S.Boberts)和格里尼克(V.Grinich)。他们的年龄都在30岁以下,风华正茂,学有所成,都正处在创造能力的巅峰。他们之中,有获得过双博士学位者,有来自大公司的工程师,有著名大学的研究员和教授,这也是当年美国西部从来没有过的英才大集合。29岁的诺依斯是八人之中的长者,也是"投奔"肖克利最坚定的一位。当他飞抵旧金山后所做的第一件事,就是倾囊为自己下一所住所,决定永久性定居,根本就没有考虑到工作环境、条件和待遇。其他七位青年,来硅谷的经历与诺依斯大抵相似。

    可惜,肖克利是天才的科学家,却缺乏经营能力;他雄心勃勃,但对管理一窍不通。特曼曾评论说:"肖克利在才华横溢的年轻人眼里是非常有吸引力的人物,但他们又很难跟他共事。"一年之中,实验室没有研制出任何象样的产品。八位青年瞒着肖克利开始计划出走。在诺依斯带领下,他们向肖克利递交了辞职书。肖克利怒不可遏地骂他们是“八叛逆”(The Traitorous Eight)。青年人面面相觑,但还是义无反顾离开了那个让他们慕名而来,之后又相聚在一起的“伯乐”。不过,后来就连肖克利本人也改口把他们称为“八个天才的叛逆”。在硅谷许多著作书刊中,“八叛逆”的照片与惠普的车库照片属于同一级别,具有同样的历史价值。
·X86系列CPU大史记(2)

    “八叛逆”找到了一家纽约的摄影器材公司来给他们投资创业,这家公司名称为Fairchild,音译“费尔柴尔德”,但通常意译为“仙童”。仙童摄影器材公司的前身是谢尔曼•费尔柴尔德(S. Fairchild)1920年创办的航空摄影公司。费尔柴尔德不仅是企业家,也是发明家。他的发明主要在航空领域,包括密封舱飞机、折叠机翼等等。由于产品非常畅销,他在1936年将公司一分为二,而其中生产照相机和电子设备的就是仙童摄影器材公司。当“八叛逆”向他寻求合作的时候,已经60多岁的费尔柴尔德先生仅仅给他们提供了3600美元的创业基金, 要求他们开发和生产商业半导体器件, 并享有两年的购买特权。于是,“八叛逆”创办的企业被正式命名为仙童半导体公司,“仙童”之首自然是诺依斯。1957年10月,仙童半导体公司在硅谷嘹望山查尔斯顿路租下一间小屋,距离肖克利实验室和距离当初惠普公司的汽车库差不多远。“仙童”们商议要制造一种双扩散基型晶体管,以便用硅来取代传统的锗材料,这是他们在肖克利实验室尚未完成却又不受肖克利重视的项目。 费尔柴尔德摄影器材公司答应提供财力,总额为150万美元。诺依斯给伙伴们分了工,由赫尔尼和摩尔负责研究新的扩散工艺,而他自己则与拉斯特一起专攻平面照相技术。

    1958年1月,蓝色巨人 IBM公司给了他们第一张订单,订购100个硅晶体管,用于该公司电脑的存储器。 到1958年底,“八叛逆”的小小公司已经拥有50万销售额和100名员工,依靠技术创新的优势,一举成为硅谷成长最快的公司。

    仙童半导体公司在诺依斯精心运筹下,业务迅速地发展,同时,一整套制造晶体管的平面处理技术也日趋成熟。天才科学家赫尔尼是众"仙童"中的佼佼者,他像变魔术一般把硅表面的氧化层挤压到最大限度。仙童公司制造晶体管的方法也与众不同,他们首先把具有半导体性质的杂质扩散到高纯度硅片上,然而在掩模上绘好晶体管结构,用照相制版的方法缩小,将结构显影在硅片表面氧化层,再用光刻法去掉不需要的部分。扩散、掩模、照相、光刻......,整个过程叫做平面处理技术,它标志着硅晶体管批量生产的一大飞跃,也为"仙童"打开了一扇奇妙的大门,使他们看到了一个无底的深渊:用这种方法既然能做一个晶体管,为什么不能做它几十个、几百个,乃至成千上万呢?1959年1月23日,诺依斯在日记里详细地记录了这一最伟大也被当时的人们看作是最疯狂的设想。

    1959年2月,德克萨斯仪器公司(TI)工程师基尔比(J.kilby)申请第一个集成电路发明专利的消息传来,诺依斯十分震惊。他当即召集“八叛逆”商议对策。基尔比在TI公司面临的难题,比如在硅片上进行两次扩散和导线互相连接等等,正是仙童半导体公司的拿手好戏。诺依斯提出:可以用蒸发沉积金属的方法代替热焊接导线,这是解决元件相互连接的最好途径。仙童半导体公司开始奋起疾追。 1959年7月30日,他们也向美国专利局申请了专利。为争夺集成电路的发明权,两家公司开始旷日持久的争执。1966年,基尔比和诺依斯同时被富兰克林学会授予“巴兰丁”奖章,基尔比被誉为“第一块集成电路的发明家”,而诺依斯被誉为“提出了适合于工业生产的集成电路理论”的人。1969年,法院最后的判决下达,也从法律上实际承认了集成电路是一项同时的发明。

    1960年,仙童半导体公司取得进一步的发展和成功。由于发明集成电路使它的名声大振, 母公司费尔柴尔德摄影器材公司决定以300万美元购买其股权,“八叛逆”每人拥有了价值25万美元的股票。1964年,仙童半导体公司创始人之一摩尔博士,以三页纸的短小篇幅,发表了一个奇特的定律。摩尔天才地预言说道,集成电路上能被集成的晶体管数目,将会以每18个月翻一番的速度稳定增长,并在今后数十年内保持着这种势头。摩尔所作的这个预言,因后来集成电路的发展而得以证明,并在较长时期保持了它的有效性,被人誉为“摩尔定律”,成为IT产业的“第一定律”。

    60年代的仙童半导体公司进入了它的黄金时期。 到1967年,公司营业额已接近2亿美元,在当时可以说是天文数字。据那一年进入该公司的虞有澄博士(现英特尔公司华裔副总裁)回忆说:“进入仙童公司,就等于跨进了硅谷半导体工业的大门。”然而,也就是在这一时期,仙童公司也开始孕育着危机。母公司总经理不断把利润转移到东海岸,去支持费尔柴尔德摄影器材公司的盈利水平。在目睹了母公司的不公平之后,“八叛逆”中的赫尔尼、罗伯茨和克莱尔首先负气出走,成立了阿内尔科公司。据说,赫尔尼后来创办的新公司达12家之多。随后,“八叛逆”另一成员格拉斯也带着几个人脱离仙童创办西格奈蒂克斯半导体公司。从此,纷纷涌进仙童的大批人才精英,又纷纷出走自行创业。

·X86系列CPU大史记(3)

    [70-80年代]

    [一个新的开始]

    正如苹果公司的乔布斯形象比喻的那样:“仙童半导体公司就象个成熟了的蒲公英,你一吹它,这种创业精神的种子就随风四处飘扬了”。

    1968年,“八叛逆”中的最后两位诺依斯和摩尔,也带着葛罗夫(A. Grove)脱离了仙童公司自立门户, 他们创办的公司就是今后IT业界的巨人,大名鼎鼎的英特尔(Intel)。虽然告别了仙童,但“八叛逆”仍然约定时间在一起聚会,最近的一次是1997年,8人之中只有6人还健在,随着今后无情岁月的掠过,早晚这些传奇的、为人类作出过巨大影响和贡献的人们会全部离开我们,但他们给我们留下的烙印只会越来越深。而 “八叛逆”的“叛逃”精神影响着一批又一批“仙童”夺路而出,掀起了巨大的创业热潮。对此,80年代初出版的著名畅销书《硅谷热》(Silicon Valley Fever)中写到:“硅谷大约70家半导体公司的半数,是仙童公司的直接或间接后裔。在仙童公司供职是进入遍布于硅谷各地的半导体业的途径。1969年在森尼维尔举行的一次半导体工程师大会上, 400位与会者中,未曾在仙童公司工作过的还不到24人”。从这个意义上讲,仙童半导体公司不仅影响了今后整个的IT界,同时也孕育了整个硅谷。 

    人才大量流失对于硅谷的发展是个“福音”,给仙童半导体带来的却是一场灾难。从1965年到1968年, 公司销售额开始不断滑坡,还不足1.2亿美元,连续两年没有赢利。人们开始清楚地意识到,它再也不是“淘气孩子们创造的奇迹”了。

    脱离仙童半导体创办公司者之中,除了“八叛逆”之外,就要属查尔斯•斯波克(C.Sporck)和杰里•桑德斯(J. Sanders)了。斯波克曾一度担任过仙童半导体公司总经理,1967年出走后,来到国民半导体公司(NSC) 担任CEO。他大刀阔斧地推行改革,把NSC从康涅狄格州迁到了硅谷, 使它从一家亏损企业快速成长为全球第6大半导体厂商。

    桑德斯则是仙童半导体公司销售部主任,1969年,被“仙童”扫地出门的他带着7位仙童员工创办高级微型仪器公司(AMD),从此开始了一段属于牛仔的传奇故事。在桑德斯领导和其牛仔精神的影响下,AMD经历了无数的辛酸苦辣之后,真正的站立了起来,桑德斯和他的“牛仔精神”同样让后人们所敬仰和钦佩。

    70年代末,科里根终于发现,挽救仙童半导体公司的最好途径是把它卖掉。几经周折,他最终选定了一家拥有21亿美元资产的施拉姆伯格(Schlumberger)公司,尽管这是一家法国公司,而且是经营石油服务业的公司。1979年夏季,曾经是美国最优秀的企业仙童半导体公司被法国外资接管,收购价格为3亿5千万美元,在硅谷内外造成极大的轰动。

    外资似乎也不能给日益衰败的仙童半导体注入活力,虽然施拉姆伯格公司招聘到一批研究人工智能的人才,原本可以让仙童快速进入机器人生产领域,但他们没有这样做。实际上,在继续亏损后,仙童又被用原价的三分之一转卖给另一家美国公司,买主正是原仙童总经理斯波克管理的国民半导体公司(NSC),仙童半导体品牌一度寿终正寝。1996年,国民半导体公司把原仙童公司总部迁往缅因州,并恢复了“仙童半导体”的老名字。但是,拥有员工6500人的“硅谷人才摇篮”却不得不退出了硅谷。而这个“仙童”也早已不再是人们心目中的那个“仙童”了。

·X86系列CPU大史记(4)

    [群雄逐鹿]

    我们首先让时间倒退37年——1968年。1968年7月18日,鲍勃•诺依斯和戈登•摩尔等人离开“仙童”之后,在美国加利福尼亚州创建了一家新公司,并在之后不久用1.5万美元从IN-TELCO公司的手中买下了对INTEL名称的使用权。自此开始,INTEL开始了它在IT行业传奇般的历史,而芒延维尤城的梅多费大街365号这个原INTEL公司旧址更是被人们奉为传奇的诞生地。

    1971年11月15日这一天,一个伟大的划时代产品诞生了,它注定要改变今后人们的生活,同时是整IT行业的奠基石,一个在IT史册中永远都最光芒照人的记载。就在这一天,INTEL的工程师霍夫发明了世界上第一块个人微型处理器——4004,这款4位微处理器具备45条指令,每秒能执行5万条指令。虽然性能连1946年世界第一台计算机ENIAC都无法超越,但集成度却要高很多,微处理器从此诞生。

    1972年Intel推出了4004的升级版8008处理器,性能是4004的两倍,但主频只有200KHZ,所以它们也只能做基本的整数运算。

    1978年Intel公司生产出了第一块16位的CPU——i8086芯片,这块芯片采用了最新的3微米制造技术,集成度达到29000个晶体管,内部和外部总线都是16位,寻址20位,主频达4.77MHZ。它使用的指令代码就叫X86指令集。之后,虽然Intel公司又不断设计和生产出更快更先进的CPU,但也都保留了上一代CPU技术的精华,新一代的CPU都能X86指令。就是说,为上一代CPU编写的软件不加修改就可以在新一代CPU上运行。Intel生产的CPU芯片命名沿用了X86模式,如i80286、i80386、i80486直到1993年因商标注册问题而将其后续产品586、686级CPU正式改名为Pentium系列,更名Pentium虽然在当时有被迫无奈的因素在内,但当时被迫走出这一步的Intel反而因此全面占据了个人电脑市场,成为了一个真正意义上的巨人。

    但真正取得商业成功的并不是8086,而是8088。同年推出的8088因为在IBM个人电脑中的使用,而名声大震。但8088至今仍然被很多人误解,其实8088并不是8086的升级版,也就是说并不是真正的16Bit(8086的内部寄存器是16Bit,而外部数据总线是8Bit),主频有4.77MHz和8MHz两种,采用3UM制造技术,集成度也是29000晶体管。8088处理器的性能还在8086之下。就在此时Intel提出了协处理器的概念,8088可以搭配8087使用。8087协处理器主要负责浮点方面的运算,直到486的推出,才将浮点和整数运算单元合并在一起。但当时出尽风头的是苹果公司的Apple2,Apple2占据了个人计算机市场主要的地盘。而以生产大型计算机著称的“蓝色巨人”IBM公司也终于醒悟过来看清了形势,由于急于进入个人电脑领域那潜在的巨大市场,IBM选择了Intel公司的8088作为其首台个人计算IBM-PC的CPU。正是IBM公司这一选择,注定在不久之后将造就一代巨人,创造一段神化,同时也为自己树立了一个最强大而可怕的对手。其后的Intel连续推出了80286、80386、80486来进一步的巩固市场。

    1982年,Intel推出了80286处理器,提供16位数据总线,24位地址总线,以1.5um技术制造。主频从12MHz起。与8088相比,80286表现出优异的性能,它的效率是8088的4倍以上。80286通过实模式和保护模式两种操作模式实现了与以前处理器的兼容,实模式仿真8088。保护模式的提出使80286,24位的地址总线使它可以访问到16MB地址空间。80286还正式建立了CISC(复杂指令系统)体系结构,也为Intel公司成为CPU最大生产商奠定了基础。

·X86系列CPU大史记(5)

    1986年,INTEI公司推出了80386系列CPU,其代表性的产品386DX-33的主频为33MHZ,集成32万个晶体管,执行单一指令需要两个时钟周期。80386系列有两类产品386DX和386SX。386DX是32位CPU,其内部数据通道和外部数据通道均为32位;386SX是准32位CPU,即内部数据通道为32位,外部数据通道为16位,保持了同286的一致性,与386DX相比,386SX的价格较低、80386DX是真正的32位处理器,成为当时追求高性能用户的理想选择,其主要优点是:由于新的内存使用方式和多任务性,使开发基于PC的图形用户界面GUI成为可能,它为运行Windows3.x提供了所需的处理能力。

    80386的推出更加具有划时代的意义,80386将CPU提升到了32Bit,最大可以支持4GB的内存寻址,这个构架也一直延续到今天。

    提到这里就不得不说说微软,IT软件行业的传奇。在图形操作系统领域,微软经历了Windows1.0的失败,Windows2.5的成功,Windows3.x的崛起直到Windows95的发布,Wintel联盟使得微软和英特尔都站在了IT行业的顶峰。从某种角度上来看,很难说到底是Intel成就了微软,还是微软造就了英特尔。

    1989年,Intel公司又推出了80486CPU。与80386相比,80486在各方面都是一个飞跃。486CPU在Intel处理器中第一次采用一级高速缓存(8KB),减少了访问RAM的次数;它提供的突发模式总线结构加快了RAM和CPU之间的数据传输;486也是第一个真正采用流水线设计的Intel X86处理器,提高了指令的吞吐率;浮点单元FPU能够对包含十进制小数的实数进行运算,因此改善了应用程序(特别是科学计算和图形处理)的性能。它包含125万个晶体管,执行单一指令需要一个时钟周期,综合性能是386的3倍以上。486也有DX和SX之分。

    而此时Intel命中注定的对手AMD却仍然为了那一点可怜的市场份额而忍气吞声。其间AMD推出的处理器无一例外的存在着另外一个LOGO,那就是Intel。

    当然在那个时代,人们也并不注重自己使用的处理器是什么品牌。但也正是因为如此,AMD等厂商才得以在当时的情况下生存了下来。

    在70年代和80年代真正能够和Intel公司直接对抗的,只有与苹果系列计算机荣辱与共的摩托罗拉公司生产的MC系列CPU,其中包括早期(1974-1978)的MC6800(性能指标接近8080)、MC6809以及名嘈一时的6502(性能指标相当于8085),中期(1978-1988)的MC68000(性能接近8086)、MC68010(性能接近80286)、MC68020(性能接近80386)、MC68040(性能接近80486)等等。此外这个时期还有ZILOG公司的Z系列CPU如280、28000等,MOS工艺公司的6500系列CPU,但都无法与Intel公司和摩托罗拉公司竞争。

    可是在CPU的第一次世界大战中,摩托罗拉还是败了下来,其根本原因并不是因为摩托罗拉的研发技术等问题,而是太过急于求成。在Intel后续的80286等产品由于遵循X86而完全兼容以前的软件。摩托罗拉新一代的处理器虽然性能在当时非常强大,但摩托罗拉处理器用户的老软件却无法在新的CPU上运行,这样升级的费用对于个人和商务用户来说投入太多,因此越来越多的人开始投进了Intel的怀抱。一个在当时唯一能和Intel平起平坐甚至击败Intel的摩托罗拉,因为战术策略的失败,就这样惨淡的退出了个人处理器市场。而ZILOG公司的Z系列CPU和MOS工艺公司的6500系列也在不久之后完全的从市场上消失了。

    第一次CPU的世界大战历时近二十年,这场处理器标准之战最后以Intel的全面胜利而告终。Intel也从一个处理器厂商变成了一个IT业的巨鳄,直至今天。而Intel命中最可怕的敌人还没有出现,或者说还在Intel的X86阵营中卧薪尝胆,Intel要注意了,那个最可怕的敌人已经在开始积攒能量,就要爆发了。

·X86系列CPU大史记(6)

    [话外音]

    “老大,我们胜利了!”
    “嗯,今后的天下就是我们的天下了,不!应该说是我的天下。哈哈哈……。”
    “哼哼..”一个带有蔑视和充满野心的声音从一个身在角落里的年轻人嘴里发出。 
    [90年代-新世纪前]

    [三足鼎立]

    从90年代起苹果系列计算机开始另辟蹊径,其它非X86系列CPU淡出舞台,X86系列CPU日见坐大,Intel公司击败摩托罗拉之后也登上CPU生产的霸主宝座。但在X86阵营中又崛起了AMD(超微)公司和Cyrix公司,以这两家CPU厂商为代表的其它厂商,都是生产与X86系列兼容的CPU。个人CPU全面转变到了X86系列。那么什么是X86系列CPU呢?当时人们把Intel公司生产的兼容X86指令集的CPU(包括其他公司所生产的兼容产品)称之为X86系列CPU。为叙述方便,下文将X86CPU简称为"CPU"。

    1992年以后,Intel又相继推出了486家族的新成员:采用倍频技术的486DX2和486DX4以及具有电源管理功能(SMM)的486SL系列,倍频技术使处理器的内部工作频率为处理器外频的2倍或3倍,将处理器的工作主频提升到了一个空前的高度。

    此时Intel公司踌躇满志。而在非X86系列个人CPU的阵营中,也只有苹果系列的CPU仍在苦苦支撑。 Intel公司已经基本成为了X86 CPU市场当然的霸主。

    正在Intel志满意得之时,在X86系列的阵营内又冒出了AMD和Cyrix两家公司,它们生产兼容X86的处理器,同样命名为“386”和“486”,但价格比Intel公司的低得多,当时人们也不管是谁生产的,只要是386或486CPU拿来就用,这也为AMD和Cyrix提供了不小的生存空间。

    随着AMD和Cyrix的这种做法不断蚕食Intel的市场,Intel再也坐不住了。Intel要求兼容其X86的CPU不得使用X86名称,但联邦法院做出的判决确是“X86芯片兼容的CPU厂商仍可以在它们的产品上使用X86名称”。此后的一段时间,AMD和Cyrix生产的386和486处理器数量居然超过了Intel公司,并借此瓜分了不少的CPU市场份额,也终于形成了Intel、AMD和Cyrix三足鼎立的局面。

    Intel吸取了在80386和80486,命名的教训,为与AMD和Cyrix两家竞争,Intel公司使出了一个绝招:1993年在推出新一代CPU时,没有以80586命名,而是命名为Pentium(奔腾),以便与AMD、Cyrix等兼容CPU生产厂商分开来。也正是Pentium的推出,让人们开始重视并介绍了处理器的品牌概念。这也是至今为止最为成功的IT品牌。
·X86系列CPU大史记(6)

    [Pentium时代]

    奔腾最初的起始主频为50Mhz,其后发布了55Mhz、60Mhz、65Mhz、70Mhz、75Mhz然后直接跳到90Mhz、100Mhz、120Mhz、133Mhz,其中最后一款产品被当时的人们称之为“大奔”,是那个时期最power的。但也不是一般人可以拥有的。也只有在拥有它的机器上才可以不用解压卡而直接比较完美的播放VCD。当初小编我为了实现在486上看VCD而购买的解压卡、声卡、光驱等可是共花费了3300的人民币。后来也出现过主频为150Mhz、166Mhz的普通奔腾。曾经联想就推出过采用150Mhz的Pentium产品,但在零售市场上很少见。

    [插曲]

    在Intel推出Pentium处理器后,曾经出现过一批FPU单元有严重缺陷的产品,由于主要影响的是FDIV(浮点除法运算)指令,也因此被人们称为FDIV缺陷。这个问题是由一些数学家发现并公开的,如果您手里还有这种产品并不知道有没有缺陷的话,可以做一个简单的除法运算来验证一下。方法如下:(结果取后十位)

    正确结果:962306957033÷11010046=87402.6282027341

    带有FDIV缺陷的结果:962306957033÷11010046=87339.5805831329

    Pentium处理器集成了310万个以上晶体管,运算速度超过100MIPS,即每秒运行一亿条加法指令,是同级80486芯片的两倍。尽管Pentium处理器仍是基于CISC的产品,但Intel公司首次在Pentium处理器中部分采用了RISC(精简指令系统)技术。

    Pentium引入了许多重要的技术。首先,它具有超标量体系结构:采用双流水线结构(两个处理单元:指令执行单元和取指令单元),而不是80486的单流水线,使它能在一个时钟周期内执行两条指令;其次,当程序中有分支指令时,Pentium采用分支预测技术,以减少这种延时;第三,Pentium通过64位数据总线提高了内存与处理器之间数据传输的速度,在从内存读写时采用流水线突发模式,进一步提高数据传输速度;第四,两个独立的一级高速缓存分别用于存储数据和指令,提高了程序执行速度。

    与此同时,AMD和Cyrix公司针对Intel的Pentium推出了5X86,让人感觉这是可与Pentium媲美的、80486后的新一代CPU产品。但事实上,5X86只是486的增强版,从各个方面来看,它都无法达到Pentium的性能,不过,由于5X86的价格比Pentium便宜得多,而且可以安装在原有486的主板上,因此,也在当时的CPU市场上占有一定份额。然而,5X86毕竟只是80486与Pentium之间的过渡性产品,面对激烈竞争的CPU市场,AMD和Cyrix两家公司不再单纯复制Intel的产品,而将注意力转向芯片的原始设计。1996年AMD和Cyrix公司先后推出了K5和6X86参加竞争,这两种处理器都以低价格著称,而且与Pentium主板完全兼容。从而引发了新一轮的CPU技术大战。

    Cyrix公司的6X86CPU提供两个流水线,每个流水线为七级,与Intel Pentium的两个五级流水线相比,它采用了多种措施改进流水线:6X86将指令结果同时提供给两个流水线以减少延时,它具有更好的分支预测和乱序执行功能。

    AMD公司的K5具有6条流水线,能够将解码和执行功能分开,它有六个功能单元:一个分支单元、两个加载/存储单元、一个浮点单元、两个算术逻辑单元。

    配有96MB EDO内存的双Pentium Pro平台。

·X86系列CPU大史记(7)

    面对AMD和Cyrix咄咄逼人的气势,Intel先是在1995年底推出了Pentium PRO(高能奔腾),该处理器集成了550万个晶体管,它在几个方面对Pentium进行了改进。在处理方面,Pentium PRO引入了新的指令执行方式,其内部核心是PISC处理器,因而执行速度更快;Pentium PRO具有3个流水线,每个流水线达到14级,指令执行速度明显提高;当时计算机系统的瓶颈之一是主板上的二级高速缓存只能与总线同步工作,Pentium PRO采用将256K二级高速缓存封装在芯片内核与CPU同频运行解决了这个问题,不过这也就造成了Pentium PRO的价格相当昂贵;Pentium PRO允许在一个系统里安装4个处理器,因此,Pentium PRO最合适的位置是作为高性能服务器和工作站。

    但Pentium PRO还是很快从市场中消失了,寿命短的让人称奇。Pentium PRO之所以失败,因为Pentium PRO是颗纯32位处理器,并不兼容以前16位的软件程序,当年摩托罗拉就是因为这个败笔而被Intel所击败,这回Intel犯了同样的错误,但因为当时的情况及Intel迅速推出Pentium MMX和Pentium II,使得Intel并没有因此而造成不可挽回的损失。而且当时首批Pentium PRO处理器还存在着致命的运算错误。

    1997年1月,Intel公司推出了Pentium MMX芯片,它在X86指令集的基础上加入了57条多媒体指令。这些指令专门用来处理视频、音频和图象数据,使CPU在多媒体操作上具有更强大的处理能力,Pentium MMX还使用了许多新技术。单指令多数据流SIMD技术能够用一个指令并行处理多个数据,缩短了CPU在处理视频、音频、图形和动画时用于运算的时间;流水线从5级增加到6级,一级高速缓存扩充为16K,一个用于数据高速缓存,另一个用于指令高速缓存,因而速度大大加快;Pentium MMX还吸收了其他CPU的优秀处理技术,如分支预测技术和返回堆栈技术。

    这是一项伟大的技术。它可以在支持MMX的软件上把速度提高50%。也使人们真正的认识到了多媒体计算机。当时一款叫做《生死时速》的赛车游戏更能证明MMX技术的伟大。在MMX166上那夺目的光影、及其细小的颗粒画面和飞快的流畅速度与普通奔腾上那粗糙的画面与停顿的速度形成了鲜明的对比,人们眼中的高端从奔腾133升级到了多能奔腾。

    1997年5月,Intel公司推出了PentiumII处理器,它采用SLOT1架构,通过单边插接卡(SEC)与主板相连,SEC卡盒将CPU内核和二级高速缓存封装在一起,二级高速缓存的工作速度是处理器内核工作速度的一半;处理器采用了与Pentium PRO相同的动态执行技术,可以加速软件的执行;通过双重独立总线与系统总线相连,可进行多重数据交换,提高系统性能;PentiumII也包含MMX指令集。Intel此举希望用SLOT1构架的专利将AMD等一棍打死,可没想到Socket 7平台在以AMD的K6-2为首的处理器的支持下,走入了另一个春天。而从此开始,Intel也开始走上了一条前途不明的道路,开始频繁的强行制定自己的标准,企图借此达到迅速挤垮竞争对手的目的,但市场与用户的需要使得Intel开始不断的陷入被动和不利的局面。

·X86系列CPU大史记(8)

    第一代PentiumII采用0.35微米工艺制造,工作在66MHZ的外频下,主频有233、266和300MHZ;1998年推出的第二代PentiumII,采用0.25微米工艺制造,外频提升到了100MHZ,主频为350、400和450MHZ。同时推出用来搭配100MHz外频处理器的主板i440BX得到了市场的认可,而且一直服役到PentiumIII全面的退出市场,成为了一代经典主板。

    随后,Intel又推出了针对高端服务器和工作站的PentiumII产品:XEON处理器,它仍采用0.25微米工艺制造,主频有400、450和500MHZ,二级高速缓存512KB、1MB和2MB三种规格,而且与Pentium PRO类似,它的二级高速缓存内置于CPU工作速度与处理器内核工作速度相同,可看作Pentium PRO的替代品,由于它的高价格因素,XEON面向的是高级工作站和服务器市场,一般的用户很少问津的。从这时开始,今后Intel每推出新一代的Pentium,都会有相应的XEON处理器面市。

    PentiumII处理器以其出众的性能占领着高端市场,但却拱手将低端CPU的市场让给了其他厂商。为了挽回经济损失,重夺低端CPU市场,Intel推出了赛扬(Celeron)处理器。

    Celeron是专门为低于1000美元PC市场而制造的产品。为了赶快挽回在低端市场的损失,Intel采取了一个另类的方法,那就是将PentiumII处理器中的二级缓存完全拿掉(Covington 内核),这样既节省了研发时间和成本,又不会对PentiumII的高端市场造成冲击。早期的赛Celeron采用了当时非常先进的0.25微米工艺制造。其超频和发热量的控制都很出色,但没有二级高速缓存的实际表现令人非常失望;1998年8月,在PentiumII-450问世的同时,Intel宣布了新赛扬,即Celeron 300A和Celeron 333,面对之前的失败,Intel吸取了之前的教训,新赛扬的特点是在处理器芯片内集成了128KB二级高速缓存,虽然相比PentiumII那512KB的二级缓存而言,Celeron内部集成的128KB二级缓存不会对高端和商务用户市场带来很大的冲击,但Celeron的二级缓存的工作频率与处理器相同,而不像PentiumII那样,工作频率为主频的一半,但就是这128KB的全速二级缓存给予了Celeron巨大的改变,极大地改善了赛扬的整体性能,而之后推出采用Socket 370接口的Celeron 366MHz/400MHz则更大的增强了在低价PC市场上竞争力。同时,Celeron 300A也造就了一个经典。

    1999年2月17日,Intel发布了SLOT1构架PentiumIII处理器,首批发布的PentiumIII处理器起始主频为450MHz,外频100MHz。PentiumIII处理器使用了更加先进的动态分析技术和PSN序列号识别技术,而最引人注目的是增加了SSE指令,SSE对3D及图形方面的帮助非常明显。在运行针对SSE做过优化的图形软件时,速度比同主频下的PentiumII快了50%。但随同一起推出用来搭配PentiumIII处理器的i820主板上使用的RDRAM内存却为Intel埋下了祸根,i820芯片组的严重缺陷、RDRAM高昂的价格和那可怜的产能都造成了PentiumIII在上市之初的失败。

    面对着AMD K7处理器巨大的挑战和SLOT1平台昂贵的价格,Intel于1999年下半年推出了采用Socket370 FC-PGA封装的全新铜矿(Coppermine)核心PentiumIII处理器,处理器使用0.18微米工艺制造,133MHz的前端总线,在性能上大幅超过了老PentiumIII,达到了和K7同级的水平。

·X86系列CPU大史记(9)

    [北伐中原]

    AMD作为Intel最强劲的对手,于1995年由AMD第一次自行研发的X86处理器AMD K5问世,它以价格优势与Intel Pentium抗衡,不过,K5与同档次的Pentium相比,在性能上还有明显的差距。AMD意识到研发K5时遇到的问题,收购了NEXGEN公司,并在1997年4月推出了在NX686基础上研发的K6(代号Little Foot)处理器,K6集成了880万个晶体管,加入了MMX指令集,包含两个32KB的一级缓存单元(32KB指令+32KB数据),除了浮点运算能力略低于Pentium MMX外,K6在其他性能上都胜过Pentium MMX,而且在许多方面已与PentiumII相差无几,而K6的价格比这两款处理器都低。

    1998年3月,AMD又公开发布了K6-2处理器,它在K6的基础上作了几项重要的改进,其中最主要的一项是采用了3D NOW!技术,此技术在原有的K6处理器中新加入了21条新的指令,能迅速地对3D图形进行辅助处理,同时,K6-2也支持MMX技术,3D NOW!与MMX技术之间形成相辅相承的关系,MMX用来加强整数运算能力,而3D NOW!则补充浮点运算能力的不足,这两项技术的融合,为多媒体应用提供了强劲的动能。AMD第一次在浮点运算方面赶上了Intel。

    1999年,AMD在成功推出K6-2之后,AMD趁热打铁,推出了升级版产品K6-3和K6-2+,其中K6-3先于K6-2+推出。其实它们与K6-2的差别就在二级缓存上。K6-2的二级缓存是建立在主板上,并以CPU主频速度的一半来工作,而K6-3则仿效了Intel的Celeron A的做法,把二级缓存封装在CPU内部,并以全速运行,在原有的主板上的缓存配合下构成了史无前例的三级缓存。不过这样势必带来成本的巨大提升,而复杂的设计也使得良品率很低,因此K6-3的价格一直不被普通大众所接受,尽管其在整数方面的性能非常出色。K6-2+则是AMD应对CeleronII而推出的过渡性产品,同样也将二级缓存封装在CPU内部。而K6-3的推出也是Socket 7平台最后的疯狂。

    1999年6月,AMD正式发布了他们的K7处理器(Pluto核心),K7系列的处理器以其强大的性能、广阔的提升空间,使其直到今天还活跃在市场中。第一代K7使用了和PentiumII近似的SLOT1的SLOTA接口,采用0.25微米工艺制造,使用了EV6总线,当时就达到了令人称奇的200MHz的FSB,同时也使得内存第一次成为了处理器的瓶颈,起始主频为500MHz,最高主频700MHz,而K7在浮点运算性能更是大幅度超越PentiumIII,Intel最后的一点优势也顷刻间化为乌有。AMD也因此真正的和Intel开始了齐头并进的竞争。K7不但将性能强劲的PentiumIII击败,而且经过改进之后居然和Pentium4奋战至今,从这个时候起,K7开始书写自己的神话。

    在Intel推出铜矿PentiumIII之后,AMD也迅速作出反应,推出了经过改良的K7处理器(Orion核心),同铜矿PentiumIII一样采用0.18微米工艺制造,在性能上面略胜铜矿PentiumIII。但随着Intel对SLOT1的放弃,使得SLOTA接口的K7生命力也大幅度缩短。

·X86系列CPU大史记(10)

    [低端的霸主]

    在CPU市场提起Intel的竞争对手,除了AMD,就应该算是Cyrix了,Cyrix当时在低端市场的地位和占有率一度不可撼动,也因此他们在CPU市场呈三权分立的格局并各有特点。

    Cyrix于1994年推出6X86,是市场上第一个与Intel Pentium处理器竞争的处理器。

    1997年6月推出6X86MX,它在上一代6X86的基础上增加了MMX技术的支持,此后,采用0.25微米工艺替代了0.35微米工艺,生产了Cyrix M2处理器。Cyrix M2含有64KB的一级缓存,增加的57条MMX的指令可提高多媒体软件的运行速度,从总体上看,Cyrix M2的性能在Pentium MMX与PentiumII之间。

    1997年11月,国家半导体(NS)并购了Cyrix公司。之后的Cyrix对外大肆宣扬着GX系列产品和他们ALL-IN-ONE的构想。GX处理器将声卡和显卡全部整合到了处理器内部,使得用户只要购买好了主板和内存之后,就可以搭配出一个完整的平台。在Cyrix对外界的宣传中,更是明确表示其后推出的GX系列处理器内部集成的显示核心能够提供和Voodoo2同级的性能,这个消息更是让人们对全新的GX系列处理器期待不已。但扩日持久的拖延发布和性能上的不尽人意,让人们对这个幻想中无比神奇的处理器失去了耐心和信心。而产品线结构上的问题也是其失败的原因之一。

    在Pentium级CPU市场上,除了Intel、AMD、Cyrix三驾马车外,还有一种以价格最低出名的WINCHIP C6处理器。WINCHIP C6是IDT公司生产的X86处理器,它是一个单流水线、非超标量设计的芯片,但通过利用Pentium总线,优秀的流水线设计,使其达到Pentium级处理器的性能。这种CPU的最大特点是功耗小,因此,它的目标市场是低价的台式电脑和笔记本电脑。1998年5月,IDT又推出WINCHIP2 3D,时钟频率有250、266和300MHZ。内含32K一级缓存,Socket 7结构,总线速度为66/83MHZ,每个时钟周期执行一条指令(或两条MMX指令)。它引进了K6-2 3D的3D NOW!技术,其全流水线式浮点处理器将极大地提高它的浮点能力,生产技术也从0.35微米全部过渡到0.25微米,集成600万个晶体管,从而有望与Intel一争高下。但配角的地位却还是无法得到任何的改变。

    在1999年之前,CPU生产厂家形成了以Intel、AMD、Cyrix三强争雄,INTE稍稍领先,AMD 异军突起,Cyrix则有些江河日下的感觉,但其在低端众多的拥簇者也不可小视。而IDT等公司开始参与竞争的格局。剧烈竞争的结果,直接引发出了CPU技术的不断更新,各种CPU层出不穷的局面。

·X86系列CPU大史记(11)

    [第二次世界大战]

    经过九十年代初期,三强的实力都得到了充分的增强,这时的AMD和Cyrix都有实力与Intel一争高下,以借此攻下具有巨大利润的高端市场。于是,第二次个人处理器世界的大战打响了。

    起初的数年一直属于拉锯战,但当Intel推出Pentium和Pentium MMX之后,战局开始向不利于AMD和Cyrix的方向发展。Pentium这个Intel被逼无奈而推出的品牌在这次的战争中起到了决定性作用,Pentium品牌开始深入人心。这样的成功让Intel看到了真正完全霸占市场的曙光,Intel也当机立断,迅速放弃了Pentium PRO而开始全面推广PentiumII,希望将PC平台全部转变为其特有专利的SLOT1构架,借此将其它竞争者瞬间击垮。

    Cyrix成为了第一个失败者。1997年7月28日,美国国民半导体公司正式宣布收购Cyrix,收购总金额为5.5亿美元。其实现在看看这些厂商都是挺可怜的,在世的时候没能出人头地,死后很快被人忘记,但其实正是因为他们的不懈努力,才促使Intel和AMD不断的超越自我,为我们带来一款又一款性能优良的产品。在溃败之后被江湖中的其他门派收留,最后进入了VIA的大门。

    就在Intel马上就要看见胜利曙光的时候,Intel天命中的宿敌AMD开始了一场令人称奇的绝地反击战。AMD开始意识到自己相比Intel的劣势还是在浮点运算方面,于是AMD在K6的基础上经过修改推出了K6-2处理器,新加入的3D NOW!技术让AMD处理器有了脱胎换骨的变化,而其可以在原有Socket 7平台上继续使用,这一战术给了Intel沉重的打击,Intel没有想到AMD凭借一己之力居然撑起了已经被自己判了死刑的Socket 7平台。

    但Intel的战略部署还是在继续进行中。Intel为自己装备上了PentiumIII这个新型武器。而经过2年的推广,人们也已经开始慢慢的接受了SLOT1平台。

    面对K6-3的失败和PentiumIII带来的巨大压力,人们开始怀疑AMD还能否撑下去。就在人们都开始怀疑AMD的时候,AMD对外发布了其最新的武器K7(Athlon),AMD出于对这款武器的信心,甚至对外界发表了一句至今还回荡在我们耳边的豪言:“如果K7失败的话,那意味着我们将会永远消失。如果K7失败的话,AMD将会永远的消失。”是的,K7已经是当时AMD唯一可以利用的武器了。面对来势汹汹的Intel,AMD只有放手一搏。

    1999年6月,K7处理器横空出世。这款处理器给Intel带来的震撼无比巨大,好比向Intel的阵地投下的“原子弹”。AMD也第一次高喊出了那句让人们盼望很久的话:“Intel,我来了!”天命中的宿敌终于碰面了。AMD依靠着K7这个强而有力的武器在这次战争的后期占到了上风,可Intel那几十年来打下的基础还不足以被撼动,但我们可以肯定的是,一切将从这里改变,一个新的时代到来了。

·X86系列CPU大史记(12)

    [新世纪的争夺]

    [两强相争、齐头并进]

    时间带着人们进入了新千年。而AMD的这次反击让Intel意识到,史无前例的危险已经走到了他的面前。巨人被打醒了,“他”清醒的认识到,一场艰苦无比的新世纪之战已经打响。

    1000MHz主频也是这款K7处理器最先达到的。之后AMD又推出了采用266MHz FSB的雷鸟处理器。

    AMD面对低端推出的Duron处理器,以此来对抗Celeron,Duron配备64KB的二级缓存。性能高于铜矿Celeron,和同主频的铜矿PentiumIII相比也不逊色,Duron瞬间在低端玩家里面成为了新的宠儿。

    这场战争的序曲来自主频之战。当时的人们对主频的追求达到了一种疯狂的地步,这种情况使得Intel和AMD的处理器在主频方面频繁交替领先,但1000MHz这个世人盼望多时的频率却是AMD最先达到,虽然Intel两天之后也发布了1000MHz的PentiumIII,但这个载入历史的时刻却被AMD所霸占,愤愤不平的Intel随即又放出了主频为1.13G的PentiumIII,可是这个被强行超频发布的处理器连最起码的稳定运行都无法做到。

     [生不逢时Tualatin]

    之后的Intel改进制造工艺,于2000年发布了0.13微米工艺制造的Tualatin核心PentiumIII-S处理器,最高主频为1400MHz,512KB的全速二级缓存,而且加入了最新的数据预先读取(prefetch)的扩充功能,这项技术在Pentium4处理器上也得到了延续。其后又推出了Tualatin核心的Celeron,二级缓存缩减为256KB,但性能依然十分强劲,可以说是K7最为称职的对手。无奈生不逢时,由于自身的优秀遭到了妒忌,被Intel的新宠,一个高频低能儿强行扼杀。

    2001年5月,为了对抗Tualatin Celeron这个强大的对手,AMD推出了Morgan处理器来应对,Morgan提供了对SSE技术的支持,同时降低的发热量,性能方面超过Duron,和Tualatin Celeron可谓棋逢对手。


·X86系列CPU大史记(13)

    [Socket 423高频低能]

    从PentiumIII被K7干掉、i820的失败、1000MHz大关被AMD抢占再到这个让自己颜面扫地的PentiumIII 1.13G处理器,这一连串的打击是Intel从来没有遇见的。Intel的高层随即开了一个会议,经过讨论之后,高层下了一个决定:“既然人们都只对频率感兴趣,恩,好了,现在决定不惜一切代价将主频给我搞上去!”就这样,一个高频低能的产物出现了。

    2000年11月,借助Intel强大的宣传攻势,Pentium4进入了人们的视野。初期的Pentium4(Willamette)使用0.18微米工艺制造,内部集成256KB二级缓存,起始主频就达到了1300MHz,采用Socket 423的i850平台搭配RDRAM内存来满足400MHz FSB的带宽需要。虽然人们对Pentium4充满了希望,可产品面市之后,却让人大跌眼镜,20级超长流水线的设计,虽然将频率提升到一个新的高度,但性能却受到了严重的影响,一颗Tualatin核心的Celeron 1000MHz处理器的性能都在1500MHz主频的Pentium4之上。但为了不让Tualatin抢占了Pentium4的高端市场,Intel人为的将Tualatin自毁。

    [AMD狙击战]

    在Intel频率至上的Pentium4和Tualatin强大实力的压力下,“雷鸟”逐渐支持不住,开始败下阵来。AMD见识到了人们那一根筋似的频率论,在这种情况下,AMD也改变了自己的战术,重新启用了自从586就被自己尘封了的PR。PR绝对是把双刃剑,如果成功,AMD就不会被Intel甩下,如果失败,那么AMD可能再无翻身之日。AMD借助AthlonXP强劲的性能,通过使用PR值紧紧咬住了Pentium4,这个做法在现在看来的确成功了。

    2001年10月,此时的AMD推出了AthlonXP处理器(Palomino),AthlonXP(Palomino)处理器在技术上没有更多的突破,只是改变了封装(使用OPGA封装)、增加了温度监控电路、降低能耗和功率、提供了对SSE的支持、改进了数据预取技术,进而有效的提高了缓存TLB的数据命中率。而处理器标示从1500+到2100+。

    [进入状态 Northwood核心]

    Intel虽然靠着宣传攻势打赢了第一回合,但人们慢慢的理性了起来,频率固然重要,但性能的低下却是不争的事实,所以Intel在2001年7月发布了全新改进的Pentium4/Celeron处理器(Northwood),Northwood核心的Pentium4采用0.13微米工艺制造,将二级缓存提升到了512KB,FSB从400MHz提高到533MHz,主频起始1.6G,最高达到了3.2G。随着主频的提升和核心的不断改进,Netburst架构终于显示出了威力。而搭配DDR内存,使得Pentium4在性价比上面得到了一个平衡点。其后Pentium4将FSB从533MHz直接提升到800MHz,配合双通道DDR400,性能更加强大。同时,Intel也在Pentium 4 3.06(资料 文章 价格 评论)GHz处理器中第一次加入了HT(HyperThreading技术),这次加入了用户期待已久的HT技术,使得其CPU可以充分的利用多处理器系统的优势以及在多线程方面具有更多的优势,其后推出的Pentium4C则全部支持了HT技术。之后Intel也推出过如Pentium4EE(至尊版)处理器等,但价格过于昂贵并不能引起人们的购买欲望。

    XEON MP:Pentium 4的至强版本。

    2004年6月Intel又推出了采用Prescott核心的Pentium4处理器,而且逐步向Socket LGA 775平台迈进。但相对Pentium4C来说除了在3D性能方面(加入了对SSE3技术的支持)之外,其他性能并没有很大的提升,而且由于采用了并不成熟的0.09微米工艺,导致晶体管在高频率下电流泄漏严重,反而是功耗和发热量提高了不少。

    Intel在不久前又推出了8系列双核Pentium D处理器,期望用它来和AMD的X2处理器对抗,但是,就目前8系列Pentium D的实际测试表现来看,它还远远不能让人满意。

    采用Northwood 核心的P4 Celeron,初期FSB为400MHz,二级缓存为128KB,可性能和P4及同级的AMD AthlonXP相比落后很多,但便宜的售价加上不俗的超频性能,还是受到了不少用户的青睐。2004年下半年Intel又推出了采用Prescott核心的CeleronD,性能和超频性能同样出色,不过发热量和功耗却着实不小。

·X86系列CPU大史记(14)

    [性能与技术的体现]

    2003年Intel发布了Pentium M处理器。Pentium M处理器不同于以往利用台式处理器进行改进而来,而是完全为了移动PC设计,强劲的性能配合高级的节电技术,使得Pentium M处理器有了翻天覆地的变化。英特尔将Pentium M处理器结合了855芯片组与Intel 802.11 PRO WiFi无线/Wireless2100网络联机技术,启用了一个全新的名称:Centrino(迅驰)。这样让人们再次看到了以技术为主导的Intel。Pentium M处理器起初的FSB为400MHz,1M的二级缓存,后起推出的Dothan核心将二级缓存升级到了2M。

    Intel的Pentium4在AMD的Athlon64面前已经毫无优势可言之时,而Pentium-M的性能大家有目共睹,所以人们更加期待的是Intel能够推出桌面版的Pentium-M来应对。

    [再次狙击 AMD Athlon XP]

    面对Northwood 核心P4的挑战,AMD于2002年4月推出了Thoroughbred A核心的AMD AthlonXP处理器。同年6月又推出了经过改良的Thoroughbred B核心的AthlonXP处理器,FSB也提升到了266/333MHz。相比于Thoroughbred A核心,Thoroughbred B核心使用了更加成熟的工艺,使得超频性能大幅度提升,而且发热量更小。

    但Thoroughbred B核心的AMD AthlonXP处理器在性能上还不足以真正的对抗Pentium4,于是AMD推出了Barton核心的AthlonXP处理器,二级缓存升级到了512KB,FSB为333MHz/400MHz。虽然性能和超频性能都非常出色,可面对Pentium4C,不超频的Barton在性能上实在没有什么突出的地方,连AMD也不得不承认这个事实。但售价却比较便宜,如果超频到2.2G(3200+)之后,性能也是十分可观的。直到今天,K7核心的Sempron仍然在低端市场活跃着,K7以其优异的表现完成了它的历史使命。

    [K8:AMD的全面反攻]

    虽然在进入新千年之后AMD逐步被Intel所反噬,长久以来,AMD一直在靠着交叉授权及桑德斯的牛仔精神来支撑奋斗着。但一场更加伟大的反击在秘密酝酿着。

早在1999年10月,就有AMD在研发制定全新的K8(X86)处理器的消息传出。直到2001年10月,在微处理器产业论坛(MicroProcessor Forum)上,K8处理器的规格构架才被明确,人们看到了一款全新的X86-64处理器,AMD领导了一场64位计算的革命。但这场革命的初期却是困难重重,并不顺利。

    在AMD起初的计划中,SledgeHammer具备四颗、八颗处理器串联构架,主攻工作站和服务器领域,而具备单双颗处理器串联的ClawHammer处理器则主攻工作站和高级桌面领域。两款处理器预计在2002年年底推出。处理器内部集成内存控制器,采用“LDT总线”,2001年7月,这项技术正式推出,AMD同时将它更名为HyperTransport,HyperTransport采用点对点的单双工传输线路,引入了抗干扰能力比较强的LVDS信号技术,命令信号、地址信号和数据信号共享一个数据路径,并支持DDR双沿触发技术。HyperTransport可支持2、4、8、16和32bit五种通道模式,的工作频率从起初的800MHz到1000MHz。如果在800MHz下配合双向32bit模式,那么总线带宽可以达到12.8GB/sec。

    2004年2月,HyperTransport技术联盟(Hyper Transport Technology Consortium)又正式发布了HyperTransport 2.0规格,由于采用了Dual-data技术,使频率成功提升到了1.0GHz、1.2GHz和1.4GHz,双向16bit模式的总线带宽提升到了8.0GB/sec、9.6GB/sec和11.2GB/sec。

而在2002年初AMD和台联电(UMC)合作在新加坡合资建造了12吋的AU Pte晶片厂,并预计在2004年底使用65纳米工艺来量产K8处理器。但就在人们日夜期盼到K8到来的时候,试产中台联电却因为代工生产的良品率不佳、时钟校正等问题而让AMD放弃了合作,转而和IBM合作,联合开发了130纳米加绝缘矽(SOI)工艺,并且到后期改进为90纳米+SOI制造工艺。也正是因此,SledgeHammer的推出是一拖再拖,ClawHammer也跳票一年,直到2003年第三季度才发布。在这段期间,Intel加大了对AMD的进攻力度,而AMD却还在用年迈的K7苦苦支撑着那仅有的最后一块阵地,K8的使命和肩负的责任也越发的大了。

    2003年4月23日,AMD终于在美国纽约正式发布了AMD64处理器Opteron。

    同年9月24日,AMD Athlon64处理器正式推出,Athlon64的发布才真正的宣告了个人64位计算时代的到来。之后AMD又推出了Socket939接口的Athlon64FX、Athlon64(支持双通道内存、硬件防病毒、Cool‘n’Quiet智能温控技术及SSE3等)以代替Socket754接口的Athlon64(不支持双通道内存)处理器来进行高端市场的争夺。而Socket754方面则采用Sempron处理器以应对低端市场。

    AMD Athlon64FX处理器,支持双通道内存、硬件防病毒、Cool‘n’Quiet智能温控技术及SSE3等。属于高端产品。

    AMD Athlon64(939)是AMD专门为主流平台所推出的产品,Socket 939 Athlon 64根据核心的不同共有以下几个版本:ClawHammer、Newcastle、Winchester、Venice、SanDiego。其中ClawHammer是最早的核心版本,采用130nm制程,目前已经退出了市场;而Newcastle也是采用130nm制程,不过L2缓存减少到512KB;Winchester核心则采用90nm制程,配备512KB L2缓存,内存的兼容性上也有所改进;Venice、SanDiego核心则是最新的核心版本,两者都采用了DSL技术,功耗、超频性能都效前几个版本有了很大的改进,而且增加了对SSE3的支持,两者不同之处是L2缓存配备上—Venice配备512KB L2缓存,SanDiego核心则配备1MB L2缓存。

·X86系列CPU大史记(15)

    [双核处理器]

    随着受到工艺、材质、发热量等的限制,处理器的频率提升开始放缓了它的脚步,但人们对更高性能的追求是不变的,所以双核处理器出现了。Intel和AMD相继又推出了采用双核心的处理器,战争还在延续.....

    从K7发布开始,X86个人微处理形成了两强相争,但竞争依然激烈。

    [延续的战争]

    AMD的64位处理器凭借着对64位的无缝升级和优秀的性能赢得了一片喝彩,AMD也从一个规则的跟随者摇身一变成为了制定者,在64位时代,无疑Intel落在了后面。虽然Intel意识到了问题的严重性而迅速的推出了64位Pentium4处理器EM64T,但Intel的64位技术可以说完全照搬了AMD的64位技术。可无疑这次AMD走在了前面。低端市场的产品历来都是IT新技术能否普及的标志,现在低端处理器也开始向64位所转变,看来64位处理技术真的已经全面开始了。

    可当大家沉浸在64位的喜悦中时,一个关键性的人物被人们忽视了,那就是微软。就当AMD的64位处理器准备全面反攻的时候,微软在后勤方面的工作却戛然而止,造成了AMD在形势大好的情况下不得不放慢了反攻的脚步,也给了Intel重新调整喘息的机会。这再次让大家看到了微软的实力,我不管你是制定者还是跟随者,但你们都要跟着我走,不然……虽然AMD心有不甘,但也无可奈何。

    [两强对战]

    时间到了去年,AMD已经看到了赶超Intel的曙光,并且凭借着K8处理器的优秀性能将Pentium4压倒。而到了今年,Intel推出采用65nm工艺的Pentium(Presler)处理器,它同样也是一颗单芯片双核心处理器的设计,只不过Presler将内建两个独享2MB L2 Cache(2x2MB)的处理器核心。

    双核如今已经成为主流,随着今年7月27日Conroe的上市已经使得Intel在桌面平台上又抢占回更大的分额。更大的缓存容量,更新的功耗控制技术已经成为Intel追寻的目标。而移动平台上,Yonah已经成为主流,而Merom已经有取代Yonah之势。AMD方面,炫龙X2 64已经开始拥有了一部分市场。两强的竞争仍在延续。如今,不少消费导向已经开始产生新的变化,再不断强调性价比的同时近一步追加了一个新的理念,就是性能功耗比。因为在频率不断提高的同时,散热器也越来越大,散热、能耗已经成为了最大的问题之一。双核目前仍是主流,但四核已经试验制造成功。Intel方面65nm工艺制造的CPU的产量已经超过90nm。AMD也将在今年第四季度全面推广65nm制造工艺。明年一季度Intel 45nm工艺的CPU即将面市。新一轮的价格战、技术战又将开始。

    频率的提升打破不了摩尔定律,但是人类的要求是无限的,因此人类的智慧也将是无限的。

    不管今后怎样发展,“战争”是不会停止的。我们期待着更加激烈残酷的“战争”,而不是谁一统江湖,因为我们对科技的追求是无止境的。在最后也让我们再次对那些为个人处理器事业做出过贡献的人们献以最崇高的敬意,虽然他们大多都已经离开了我们,但我们不应该忘记。"

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