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风雨历经十五载 十款CPU的"末代皇帝"

    前进是历史车轮的必然方向,Pentium 4在欢呼声中取代Pentium 3,4年后Core构架又卷土重来替代饱受非议的NetBurst构架。是非成败转头空,青山依旧在,几度夕阳红。或许十年河东十年河西的情况暂时不会发生在稳步前进的AMD身上,但出于技术角度的考虑,两大阵营的研发速度已经加快了很多。

45nm Penryn样品全面胜于65nm Conroe
晶体管之父「William Shockley」

    根据Intel最新处理器规划,首颗45nm桌面处理器将会是四核心Yorkfield,预定2007年第四季正式面市,紧接着登场的则是桌面双核心Wolfdate,预计2008年上半年,45nm处理器出货将占整体桌面产品比重约3成份额。

    2008年即将登场的下一代Tock全新微架构,产品代号为Nehalem,加入动态管理内核设计,类似对手AMD的Interconnect及Crossbar设计,支持1至16个线程和1至8个内核的可伸缩架构,并支持集成内存控制器。并且将再次加入经改良的Hyper-Threading技术,性能和效能表现显著强化,新增SSE 4.2指令集及ATA指令集令系统性能全面提升。值得注意的是,Nehalem预留集成高效能绘图核心的架构,与对手AMD Fusion处理器的CPU-GPU架构极为类似,不让对手专美于前。

    之后登场的是Westmere家族,其采用全新Tri-gate晶体管、High-K物料及Strained Silicon技术,代号为P1268的32nm制程,2010年将会再推出全新微架构的32nm处理器Sandy Bridge。

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大家关注过每个核心架构发布的最后一款产品吗?

    反观AMD,由于K10在EVT(工程验证测试阶段)出现多番延误,因此预定第三季末推出Phenom处理器计划已确定告吹,四核心Agena及双核心Kuma预计分别于9月及10进行DVT(设计验证测试阶段),一切顺利将会分别于11月及12月正式量产。

    而在K10新品尚未到位前,AMD仍必须仰赖K8苦守城池,因此,AMD已于7月向各PC业者发布最新重大产品调整计划,其中除Athlon 64 X2 5200+、5600+及6000+等高阶型号的停止下单日期,会由2007年第三季延至2008年第一季外,更重要的是,为避免效能级产品市场出现空缺,8月20日会正式发表频率更高的Athlon 64 X2 6400+,力抗Intel Core 2 Duo E6750及E6850。

    两大阵营都已经开始摩拳擦掌,同时也预示着新一轮的围绕价格和性能的对抗即将开始。那么,在新架构出现之前,让我们先来回顾一下历次架构变革中,发布的最后一款产品,细心的朋友会发现,发布的最后一款产品大多是该系列中最为高端的产品,我们可以称之为“末代皇帝”。

    ● Pentium第一款与数字无关的处理器

    1993年,英特尔发布了Pentium(奔腾)处理器。本来按照惯常的命名规律是80586,但是因为实际上“586”这样的数字不能注册成为商标使用,因此任何竞争对手都可以用586来混淆概念,扰乱市场。事实上在486发展末期,就已经有公司将486等级的产品标识成586来销售了。因此英特尔绝对使用自造的新词来作为新产品的商标——Pentium。


Pentium的核心照片


Pentium的核心照片

    Pentium处理器集成了310万个晶体管,最初推出的初始频率是60MHz、66MHz,后来提升到200MHz以上。第一代的Pentium代号为P54C,其后又发布了代号为P55C,内建MMX(多媒体指令集)的新版Pentium处理器。

    如果购买了最初60MHz、66MHz Pentium的用户比较倒霉,不但其Socket插座与其后推出的Socket 7不同,不能升级以外;更有极大可能是有内部缺陷的产品:早期的几批产品存在浮点运算错误的问题,虽然英特尔开始称这样的错误只是非常小一部分用户才会遇到,但是因为市场反应哗然,一时之间造成了很大的销售停滞。

    最后,当时的英特尔总裁安迪葛洛夫于1993年11月29日向全球用户诚意道歉,并承诺回收产品而告终。据后来的统计数字表明回收成本高达4亿美金,这在当时是十分冒险的行为,对于公司的资金实力是一个生死存亡的考验;但最终的结果是重新赢得了消费者的信任,Pentium再度成为市场上最畅销的产品。

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 而Socket 7上最后的末代产品是Pentium MMX,其处理器功能十分强大,并且有少数的CPU可以超频至291.5MHz。Socket 7最后的两款CPU的型号是Pentium 200 MMX及Pentium 233 MMX,其外型已经开始生产类似于基于Pentium II架构的Celeron的金属壳。

   ● 加入多媒体技术的—Pentium II

Pentium II 的照片

    1997年英特尔发布了Pentium II处理器。其内部集成了750万个晶体管,并整合了MMX指令集技术,可以更快更流畅的播放影音Video,Audio以及图像等多媒体数据。

Pentium II 核心的照片

   Pentium II首次引入了S.E.C封装(Single Edge Contact)技术,将高速缓存与处理器整合在一块PCB板上。通过Pentium II,用户可以透过因特网来捕捉、编辑、共享数码图片给自己的朋友和家人;甚至在影片上加入一些文字、音乐、效果等;可以使用视频电话等最新的多媒体技术。而之前的处理器在效能上就逊色很多了;因此在行销宣传上,英特尔特别凸现Pentium II的多媒体能力,这也很大促进了多媒体技术的流行。

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    Pentium II处理器主要有233、266、300、333、350、400、450MHz七种规格。Pentium II的发展历经了三个阶段:第一阶段的Pentium II代号“Klamath”,使用0.35微米工艺制造,CPU核心电压为 2.8V,工作在66MHz外频下,主要频率有233、266、300三种;第二阶段的Pentium II代号为 “Deschutes”, 采用0.25微米工艺制造,由于工艺的改进,新一代Pentium II的核心电压大幅度下降,为2.0V,工作频率也是 66MHz,主要频率有300、333等几种;第三阶段的Pentium II代号仍为“Deschutes”,采用0.25微米制造工艺 ,核心电压2.0V,工作在100MHz外频下,主要频率有350、400和450三种。而它的末代产品则是Pentium II 450。

    ●Pentium III最后一款S 1400

    Pentium III处理器是Intel的新一代产品,它采用0.25微米制造工艺,使用的是Katmai内核,新的SECC2插 口。PIII拥有32K一级缓存和512K二级缓存(运行在芯片核心速度的一半下),包含MMX指令和Intel自己的“3 D”指令――SSE,Streaming SIMD Extensions。最初发行的PIII有450和500MHz两种规格,其系统总线频率为100MHz。


新封装的PIII照片   

    从Pentium III开始,英特尔又引入了70条新指令(SIMD,SSE),主要用于因特网流媒体扩展(提升网络演示多媒体流、图像的性能)、3D、流式音频、视频和语音识别功能的提升。Pentium III可以使用户有机会在网络上享受到高质量的影片,并以3D的形式参观在线博物馆、商店等。

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    Pentium III的收工之作应该是S-1400,CPU的最后核心是Tualatin,制程也由0.18微米提升至0.13微米,Pentium III-S的时脉速度可高达1.4GHz,L2快取的容量则可达512KB,同时,此核心拥有数据预先读取(prefetch)的扩充功能,也是之后Pentium 4处理器的先驱。

    ●Pentium 4/D最后一款Pentium 965EE

  2000年英特尔发布了Pentium 4处理器。用户使用基于Pentium 4处理器的个人电脑,可以创建专业品质的影片,透过因特网传递电视品质的影像,实时进行语音、影像通讯,实时3D渲染,快速进行MP3编码解码运算,在连接因特网时运行多个多媒体软件。这是目前空前强大的个人电脑处理器产品,仍然在继续销售中。

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P4 423Pin、478Pin

    Pentium 4处理器集成了4200万个晶体管,到了改进版的Pentium 4(Northwood)更是集成了5千5百万个晶体管;并且开始采用0.18微米进行制造,初始速度就达到了1.5GHz(gigahertz),相当于从旧金山到纽约只花了13秒的车程(当然,没人有这么快的汽车)。

     直到2005年5月26日,Intel发布了发布迄今为止该公司第一款双内核服务器处理器,名为—Intel双内核奔腾D处理器,主要是面向数字化家庭娱乐和数字化办公的个人应用双内核处理器。

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 Pentium D 8XX Smithfiel核心照片

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    在酷睿架构之前,Intel Netbrust架构一直走高频路线,代表产品包括单核Pentium 4系列以及双核Pentium D系列,而这一架构的终结之作,应该说是当时优异的双核至尊版Pentium EE 965,当年其售价高达999美元,真正用过的人并不多。
 
    Intel Pentium Extreme Edition 965主频达到3.73GHz,前端系统总线1066MHz,4MB二级缓存(2MB×2),支持超线程技术,所以系统中可以看到四个逻辑核心。此外该处理器还支持支持VT虚拟技术以及EIST节电技术。
 
    ● 王者降临 Intel双核新一代Core微架构
 
    随着Pentium Extreme Edition 965的退市,Intel惯用的高主频路线宣告结束。一个暂新王者架构诞生——Core架构。
 
    Intel Core微架构中全新的智能缓存技术有效地加强双核心乃至多核心处理器的工作效率,Conroe同样也是双核心设计,但是其缓存设计跟Pentium D并不相同。Intel Pentium D双核心处理器中每个独立的核心都拥有独立的二级缓存;但Intel Core微架构则是通过内部的传输总线共享同一个二级缓存,2个内核共同拥有4MB或2MB的共享式二级缓存。
 
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 Core Yonah 65nm核心照片

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 Core 2 Extreme QX6850

    虽然Intel Core还没有宣告停止,但随着即将在年底登场的45nm Penryn,也将Intel处理器再次拉入一个新的起点。而目前最为高端的产品将成为该系列中的最后一款。目前QX6850无疑是新一代桌面旗舰,主频达到3GHz,相比QX6800提升了2.4%。对于VT虚拟化技术、EM64T、XD安全功能、EIST省电技术等技术,四款处理器都可以很好的支持,6050家族此外还加入了Intel TXT技术。

从奔腾到酷睿,Intel产品经历无数款新老产品的更替。而在架构方面,要么被废除,要么在原架构上改良。但总的来说,技术更新速度的加快,使得我们能够更早的接触到最新技术,从而能够更好的运用到工作和学习当中。接下来我们看看另外一个处理器厂商AMD的末代产品。

    ● AMD K5处理器末代—K5 RP200

  K5是AMD公司第一个独立生产的x86级CPU,由于K5在开发上遇到了问题,其上市时间比Intel的奔腾晚了许 多,再加上不良的性能,这个不成功的产品使得AMD一度陷入非常被动的局面----市场份额大量丧失。 

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K5核心架构图

    K5的性能非常一般,整数运算能力不如Cyrix的6x86,比Pentium略强,浮点运算能力远远比不上Pentiu m,但稍强于Cyrix。综合来看,K5属于实力比较平均的那一种产品。可升级性:由于K5与经典奔腾一样采用的是单电压供电,如果你的主板不支持双电压,而你又想把它升级到20 0MHz频率以上,那么你只有考虑IDT公司的C6 CPU,从这方面来看,K5的可升级性一般。 超频性能也很一般,与奔腾相比差得太远。

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K5最后一款产品K5-RP200

     K5处理器采用Socket 5接口,取得了与Pentiun同台竞技的机会。这款产品集成了410万个晶体管,一级缓存容量达到24KB,其中指令缓存为16KB,数据缓存为8KB。K5处理器还采用了Pentium Pro才具有多种先进技术,例如寄存器换名、动态执行、推测执行、分支预测等功能。而最高端的K5-RP200产量很小,并且没有在中国大陆销售。

    ● AMD K6处理器末代—K6-III 500

   AMD K6处理器是与Pentium MMX一个档次的产品,其由原来的NexGen公司的686改装而来,包含了全新的MM X指令以及64K L1缓存(比奔腾MMX整整大了一倍),因此K6的整体性能要优于奔腾MMX。据在Win95下的商业应 用测试来看,K6比相同速度的奔腾MMX快,基本相当于同主频PII的水平。但其弱点是需要使用MMX或浮点运算的应用程序时,与Intel相比速度较慢。

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K6-III核心架构图

  K6采用的是双电压供电方式,K6-166、200的内核电压为2.9V,K6-233的内核电压是3.2V。K6系列摆脱了K5的阴影,整体性能有了大幅度的提高,其整数运算能力明显强于同主频的奔腾MMX,浮点运算能力也已经接近奔腾MMX的水平,总之,K6的性能还是很优异的。新增的MMX指令使得K6在多媒体程序面前一样游刃有余。 

  自从K6-III的消息发布以后,它便是全体Socket 7用户最关注的产品,而且K6-I II将是AMD公司在Socket 7领域的最后一款CPU,之后AMD将全力转到K7和Slot A架构上去。K6-III原来并不叫这个名字,而是顺延K6-2的名字叫K6-3,后来AMD为了和Intel的Pentium III相抗衡,才把K6-3改名为K6-III。

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  K6-III依然基于K6-2的CTX内核,但和K6-2最大的不同,就是K6-III内部整合了256K的L2缓存,也就是说, K6-III中L2缓存的运行速度与CPU核心速度相同!其最后发布的400、450和500MHz三个版本的K6-III依然采用0.25微米工艺制造,外频100MHz,核心电压2.4V。当时最为高端的K6-III 500市场里很少见到,因此,我们仅找到了K6-III 400的图片。

    ● AMD Athlon K7处理器末代—Athlon XP 3200+

    K7对于AMD而言是最值得纪念的一代产品,从Intel的追随者到分庭相抗的竞争对手,正是K7帮助AMD完成了这一转变过程。K7发展到其最高峰,0.13微米的B0制程上演了又一个“超频”神话。对于很多DIY发烧友而言,代号为Thoroughbred B0的AthlonXP无疑具有极高的性价比,总体性能表现甚至超越了价格一倍有余的Pentium4。为了赶上Intel Pentium4的发展步伐,AMD推出了采用400MHz前端总线以及512KB二级缓存的Barton核心。

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K7 Barton核心照片

    而客观一些说,Barton并没有带给我们太多的惊喜,但是至少暂时帮助AMD在高端市场顶住压力,对抗高频Pentium4 3.2G。Barton的价值还在于其惊人的超频能力,也因此成为DIY市场的一代经典。当时售价600元作哟点Barton 2500+几乎各个能上3200+(200MHz×11),部分产品甚至能够超频到2.4GHz,此时性能超越价格不菲的Pentium4 3.2GHz。nForce2 Ultra 400芯片组加上Barton 2500+已经是最经典的超频组合,甚至至今仍有不少DIY用户选择这样的搭配。

     随着K7的辉煌,使得AMD的研发速度也加快了很多,而从消费者来看,大家对于AMD的产品也逐渐开始接受了。但芯片的竞争仍然是围绕着技术展开,AMD仍然要推出更好的技术。那么,新老产品的更替也再次上演。

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K7 最后一款产品Athlon XP 3200+

    Athlon XP 3200+依然采用的是Barton核心,但在前端总线(FSB,Front System Bus,或称前端系统总线)的规格上发生了变化。Athlon XP 3000+的FSB是333MHz(通常来说就是166MHz外频),而Athlon XP 3200+的FSB则提升到了400MHz,这对于CPU性能和系统综合性能都是很有益的。由于FSB规格的变化,不少人更是愿意把3200+的这种CPU核心称之为Barton-B,当然这只是一种通俗的说法,并非AMD官方的宣称。

    ● 基于K8架构的单核最后一款Athlon 64 FX-57

    从1999年开始,AMD的K8架构就已经浮出水面。虽说K8架构在很长一段时间内都领先于Intel,但是毕竟那么多年过去之后,K8也不得不面临“昨日黄花”的尴尬。反对频率至上的AMD一直强调流水线效率,因此即便如今K8处理器的主频只有2GHz左右,但是其性能依旧非常不错。但是,面对Intel全新的Core架构,K8架构已经显现出劣势,其中内存控制器和整数执行单元方面是比较明显的缺陷。更为重要的是,AMD已经在工艺制作方面落后于Intel,因此,必须经历一番架构的调整。

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K8核心架构照片

    目前,大家最为关注的可能是双核处理器,而且K8架构的单核处理器中最后一款产品,想必大家还有些影响吧?此前单核中基于K8架构的Athlon 64 FX处理器中Athlon 64 FX-57是最为高端的产品,同时也是该系列最后一款发布的。

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    Athlon 64 FX-57本质上来说只是工作频率的提升,在处理器架构上没有什么大的变化。Athlon 64 FX-57处理器的工作频率比Athlon 64 FX-55提升200MHz,工作频率达到2.8GHz。发布之前,人们预估Athlon 64 FX-57的性能比Athlon 64 FX-55有轻微的提升,就像此前发布的Athlon 64 FX-55处理器性能比Athlon 64 FX-53有轻微提升一样。

  但是,Athlon 64 FX-57处理器在性能上的提升和Athlon 64 FX-55不能完全相提并论,因为Athlon 64 FX-57采用了全新的90nm处理器生产工艺,Athlon 64 FX家族当中其它处理器都采用130nm处理器生产工艺,同时,Athlon 64 FX-57处理器集成了对SSE3指令集的支持,处理器内建的内存控制器也经过改进,提升了多媒体性能。

    另外,AMD Athlon 64 FX-57处理器的工作电压也从AMD Athlon 64 FX-55处理器的1.5v降低到1.4v,受惠于制程的改进,Athlon 64 FX-57处理器核心尺寸也比其它Athlon 64 FX处理器的核心尺寸缩小了1半,也就是说Athlon 64 FX-57处理器对AMD来说生产成本更低,同时尽管工作频率提升了200MHz,但是Athlon 64 FX-57处理器的发热量比Athlon 64 FX-55处理器更低,功耗也随着降低。

    ● 基于K8架构 双核最后一款Athlon 64 X2 6400+

    面临Intel Core 2处理器强势来袭,形势险峻的AMD在新一代微架构K10上市日程不断延宕未能迎战下,仅能仰赖Athlon 64 X2咬牙苦撑,等待K10登场救援日子到来,但为力守市占不坠,AMD使出制程微调策略,令频率再次提升,8月底将推出核心频率达3.2GHz的Athlon 64 X2 6400+,究竟能否成为Intel称霸效能级市场的拦路虎,目前还没有定数。

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    根据AMD双核处理器最高端的“Athlon 64 X2”系列来看,Athlon 64 X2 6400+主频提升至3.2GHz,是目前双核产品线中最为高端的产品。同时,也将是下一代架构到来之前,最后发布的一款高端处理器。此次,新发布的这款“末代皇帝”采用了全新的黑色黑子包装,显然是经过了周密的设计。

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    反观Intel频率达3GHz、每千颗单价仅售266美元的Core 2 Duo E6850已经正式上市,而由于AMD K10一再延宕,令Intel可望在效能级桌面市场独霸山头,与此同时AMD FAB 30捎来好消息,经过制程微调后,K8核心频率终于突破3GHz大关,在K10援军到达前,可望填补效能级市场型号空缺,成功防御Core 2 Duo E6850进逼。

    不少超频玩家也发现,AMD K8处理器要超频突破3GHz并非易事,而量产出厂值达3.2GHz的Athlon 64 X2 6400+,倍频16x,核心仍为Windsor,且采90奈米制程,对AMD而言绝对是制程技术的考验,究竟能否真正大量量出货、还是技术宣示意义高于实际的小批量指针性产品,尚待考证。


    [总结]:风风雨雨十五年,Intel和AMD都经历很大的变迁,其中核心架构的变化,使得产品的新旧更替的速度也在不断的加快。通过我们上面的总结,大家已经对没个系列的末代产品有一定的了解了吧?而目前Intel Penryn如期现身,每年推出具增强微架构或全新微架构处理器产品的承诺顺利达阵,其不仅仅是单纯制程提升,更重要的是,微架构设计经全力改良后,成效更较当年Intel P4 Willamette提升至Northwood核心,有过之而无不及。

    而曾为AMD拿下全球x86桌面处理器近3成市占的K8架构,面对性能强劲的Intel Core 2处理器已完全显露疲态、无力抵御,尽管进一步拉升频率,也无法弥补效能差距,亦造成功耗大幅增加情况,如同当年Intel Pentium D惨遭Athlon 64 X2打败的翻版,正是前江后浪推前浪,是永恒不变的定律,AMD只有等待K10来临,才能化解陷入连续四季的严重亏损及股价大幅下滑窘境。

    不管怎样,两大阵营的争夺在未来的处理器市场里,将会愈演愈烈。接下来AMD能否稳守得来不易的江山,成为了我们目前最为关注的话题。<

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