什么是微處理器
CPU是Central Processing Unit(中央微處理器)的縮寫,它是計算機中最重要的一個部分,由運算器 和控制器組成。如果把計算機比作人,那么CPU就是人的大腦。CPU的發展非常迅速,個人電腦從8088(XT)發展到現在的Pentium 4時代,只經過了不到二十年的時間。
從生產技術來說,最初的8088集成了29000個晶體管,而PentiumⅢ的集成度超過了2810萬個晶體管;CPU的運行速度,以MIPS(百萬個指令每秒)為單位,8088是0.75MIPS,到高能奔騰時已超過了1000MIPS。不管什么樣的CPU,其內部結構歸納起來都可以分為控制單元、邏輯單元和存儲單元三大部分,這三個部分相互協調,對命令和數據進行分析、判斷、運算并控制計算機各部分協調工作。
CPU從最初發展至今已經有二十多年的歷史了,這期間,按照其處理信息的字長,CPU可以分為:4位微處理器、8位微處理器、16位微處理器、32位微處理器以及正在醞釀構建的64位微處理器,可以說個人電腦的發展是隨著CPU的發展而前進的。
Intel 4004
1971年,英特爾公司推出了世界上第一款微處理器4004,這是第一個可用于微型計算機的四位微處理器,它包含2300個晶體管。隨后英特爾又推出了8008,由于運算性能很差,其市場反應十分不理想。1974年,8008發展成8080,成為第二代微處理器。8080作為代替電子邏輯電路的器件被用于各種應用電路和設備中,如果沒有微處理器,這些應用就無法實現。
由于微處理器可用來完成很多以前需要用較大設備完成的計算任務,價格又便宜,于是各半導體公司開始競相生產微處理器芯片。Zilog公司生產了8080的增強型Z80,摩托羅拉公司生產了6800,英特爾公司于1976年又生產了增強型8085,但這些芯片基本沒有改變8080的基本特點,都屬于第二代微處理器。它們均采用NMOS工藝,集成度約9000只晶體管,平均指令執行時間為1μS~2μS,采用匯編語言、BASIC、Fortran編程,使用單用戶操作系統。
Intel 8086
1978年英特爾公司生產的8086是第一個16位的微處理器。很快Zilog公司和摩托羅拉公司也宣布計劃生產Z8000和68000。這就是第三代微處理器的起點。
8086微處理器最高主頻速度為8MHz,具有16位數據通道,內存尋址能力為1MB。同時英特爾還生產出與之相配合的數學協處理器i8087,這兩種芯片使用相互兼容的指令集,但i8087指令集中增加了一些專門用于對數、指數和三角函數等數學計算的指令。人們將這些指令集統一稱之為 x86指令集。雖然以后英特爾又陸續生產出第二代、第三代等更先進和更快的新型CPU,但都仍然兼容原來的x86指令,而且英特爾在后續CPU的命名上沿用了原先的x86序列,直到后來因商標注冊問題,才放棄了繼續用阿拉伯數字命名。
1979年,英特爾公司又開發出了8088。8086和8088在芯片內部均采用16位數據傳輸,所以都稱為16位微處理器,但8086每周期能傳送或接收16位數據,而8088每周期只采用8位。因為最初的大部分設備和芯片是8位的,而8088的外部8位數據傳送、接收能與這些設備相兼容。8088采用40針的DIP封裝,工作頻率為6.66MHz、7.16MHz或8MHz,微處理器集成了大約29000個晶體管。
8086和8088問世后不久,英特爾公司就開始對他們進行改進,他們將更多功能集成在芯片上,這樣就誕生了80186和80188。這兩款微處理器內部均以16位工作,在外部輸入輸出上80186采用16位,而80188和8088一樣是采用8位工作。
1981年,美國IBM公司將8088芯片用于其研制的PC機中,從而開創了全新的微機時代。也正是從8088開始,個人電腦(PC)的概念開始在全世界范圍內發展起來。從8088應用到IBM PC機上開始,個人電腦真正走進了人們的工作和生活之中,它也標志著一個新時代的開始。
Intel 80286
1982年,英特爾公司在8086的基礎上,研制出了80286微處理器,該微處理器的最大主頻為20MHz,內、外部數據傳輸均為16位,使用24位內存儲器的尋址,內存尋址能力為16MB。80286可工作于兩種方式,一種叫實模式,另一種叫保護方式。
在實模式下,微處理器可以訪問的內存總量限制在1兆字節;而在保護方式之下,80286可直接訪問16兆字節的內存。此外,80286工作在保護方式之下,可以保護操作系統,使之不像實模式或8086等不受保護的微處理器那樣,在遇到異常應用時會使系統停機。
IBM公司將80286微處理器用在先進技術微機即AT機中,引起了極大的轟動。80286在以下四個方面比它的前輩有顯著的改進:支持更大的內存;能夠模擬內存空間;能同時運行多個任務;提高了處理速度。最早PC機的速度是4MHz,第一臺基于80286的AT機運行速度為6MHz至8MHz,一些制造商還自行提高速度,使80286達到了20MHz,這意味著性能上有了重大的進步。
80286的封裝是一種被稱為PGA的正方形包裝。PGA是源于PLCC的便宜封裝,它有一塊內部和外部固體插腳,在這個封裝中,80286集成了大約130000個晶體管。
IBM PC/AT微機的總線保持了XT的三層總線結構,并增加了高低位字節總線驅動器轉換邏輯和高位字節總線。與XT機一樣,CPU也是焊接在主板上的。
那時的原裝機僅指IBM PC機,而兼容機就是除了IBM PC以外的其它機器。在當時,生產CPU的公司除英特爾外,還有AMD及西門子公司等,而人們對自己電腦用的什么CPU也不關心,因為AMD等公司生產的CPU幾乎同英特爾的一樣,直到486時代人們才關心起自己的CPU來。
8086~80286這個時代是個人電腦起步的時代,當時在國內使用甚至見到過PC機的人很少,它在人們心中是一個神秘的東西。到九十年代初,國內才開始普及計算機。
Intel 80386
1985年春天的時候,英特爾公司已經成為了第一流的芯片公司,它決心全力開發新一代的32位核心的CPU—80386。Intel給80386設計了三個技術要點:使用“類286”結構,開發80387微處理器增強浮點運算能力,開發高速緩存解決內存速度瓶頸。
1985年10月17日,英特爾劃時代的產品——80386DX正式發布了,其內部包含27.5萬個晶體管,時鐘頻率為12.5MHz,后逐步提高到20MHz、25MHz、33MHz,最后還有少量的40MHz產品。
80386DX的內部和外部數據總線是32位,地址總線也是32位,可以尋址到4GB內存,并可以管理64TB的虛擬存儲空間。它的運算模式除了具有實模式和保護模式以外,還增加了一種“虛擬86”的工作方式,可以通過同時模擬多個8086微處理器來提供多任務能力。
80386DX有比80286更多的指令,頻率為12.5MHz的80386每秒鐘可執行6百萬條指令,比頻率為16MHz的80286快2.2倍。80386最經典的產品為80386DX-33MHz,一般我們說的80386就是指它。
由于32位微處理器的強大運算能力,PC的應用擴展到很多的領域,如商業辦公和計算、工程設計和計算、數據中心、個人娛樂。80386使32位CPU成為了PC工業的標準。
雖然當時80386沒有完善和強大的浮點運算單元,但配上80387協處理器,80386就可以順利完成許多需要大量浮點運算的任務,從而順利進入了主流的商用電腦市場。另外,30386還有其他豐富的外圍配件支持,如82258(DMA控制器)、8259A(中斷控制器)、8272(磁盤控制器)、82385(Cache控制器)、82062(硬盤控制器)等。針對內存的速度瓶頸,英特爾為80386設計了高速緩存(Cache),采取預讀內存的方法來緩解這個速度瓶頸,從此以后,Cache就和CPU成為了如影隨形的東西。
Intel 80387/80287
嚴格地說,80387并不是一塊真正意義上的CPU,而是配合80386DX的協處理芯片,也就是說,80387只能協助80386完成浮點運算方面的功能,功能很單一。
Intel 80386SX
1989年英特爾公司又推出準32位微處理器芯片80386SX。這是Intel為了擴大市場份額而推出的一種較便宜的普及型CPU,它的內部數據總線為32位,外部數據總線為16位,它可以接受為80286開發的16位輸入/輸出接口芯片,降低整機成本。
80386SX推出后,受到市場的廣泛的歡迎,因為80386SX的性能大大優于80286,而價格只是80386的三分之一。
Intel 80386SL/80386DL
英特爾在1990年推出了專門用于筆記本電腦的80386SL和80386DL兩種型號的386芯片。這兩個類型的芯片可以說是80386DX/SX的節能型,其中,80386DL是基于80386DX內核,而80386SL是基于80386SX內核的。這兩種類型的芯片,不但耗電少,而且具有電源管理功能,在CPU不工作的時候,自動切斷電源供應。
Motorola 68000
摩托羅拉的68000是最早推出的32位微微處理器,當時是1984年,推出后,性能超群,并獲得如日中天的蘋果公司青睞,在自己的劃時代個人電腦“PC-MAC”中采用該芯片。但80386推出后,日漸沒落。
AMD Am386SX/DX
AMD的Am386SX/DX是兼容80386DX的第三方芯片,性能上和英特爾的80386DX相差無己,也成為當時的主流產品之一。
IBM 386SLC
這個是由IBM在研究80386的基礎上設計的,和80386完全兼容,由英特爾生產制造。386SLC基本上是一個在80386SX的基礎上配上內置Cache,同時包含80486SX的指令集,性能也不錯。
Intel 80486
1989年,我們大家耳熟能詳的80486芯片由英特爾推出。這款經過四年開發和3億美元資金投入的芯片的偉大之處在于它首次實破了100萬個晶體管的界限,集成了120萬個晶體管,使用1微米的制造工藝。80486的時鐘頻率從25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz。
80486是將80386和數學協微處理器80387以及一個8KB的高速緩存集成在一個芯片內。80486中集成的80487的數字運算速度是以前80387的兩倍,內部緩存縮短了微處理器與慢速DRAM的等待時間。并且,在80x86系列中首次采用了RISC(精簡指令集)技術,可以在一個時鐘周期內執行一條指令。它還采用了突發總線方式,大大提高了與內存的數據交換速度。由于這些改進,80486的性能比帶有80387數學協微處理器的80386 DX性能提高了4倍。
隨著芯片技術的不斷發展,CPU的頻率越來越快,而PC機外部設備受工藝限制,能夠承受的工作頻率有限,這就阻礙了CPU主頻的進一步提高。在這種情況下,出現了CPU倍頻技術,該技術使CPU內部工作頻率為微處理器外頻的2~3倍,486 DX2、486 DX4的名字便是由此而來。
Intel 80486 DX
常見的80486 CPU有80486 DX-33、40、50。486 CPU與386 DX一樣內外都是32位的,但是最慢的486 CPU也比最快的386 CPU要快,這是因為486 SX/DX執行一條指令,只需要一個振蕩周期,而386DX CPU卻需要兩個周期。
Intel 80486 SX
因為80486 DX CPU具有內置的浮點協微處理器,功能強大,當然價格也就比較昂貴。為了適應普通的用戶的需要,尤其是不需要進行大量浮點運算的用戶,英特爾公司推出了486 SX CPU。80486 SX主板上一般都有80487協微處理器插座,如果需要浮點協微處理器的功能,可以插上一個80487協微處理器芯片,這樣就等同于486 DX了。常見的80486 SX CPU有:80486 SX-25、33。
Intel 80486 DX2/DX4
其實這種CPU的名字與頻率是有關的,這種CPU的內部頻率是主板頻率的兩/四倍,如80486 DX2-66,CPU的頻率是66MHz,而主板的頻率只要是33MHz就可以了。
Intel 80486 SL CPU
80486 SL CPU最初是為筆記本電腦和其他便攜機設計的,與386SL一樣,這種芯片使用3.3V而不是5V電源,而且也有內部切斷電路,使微處理器和其他一些可選擇的部件在不工作時,處于休眠狀態,這樣就可以減少筆記本電腦和其他便攜機的能耗,延長使用時間。
Intel 486 OverDrive
升級486 SX可以在主板的協微處理器插槽上安裝一個80487SX芯片,使其等效于486 DX,但是這樣升級后,只是增加了浮點協微處理器的能力,并沒有提高系統的速度。為了提高系統的速度,還有另外一種升級的方法,就是在協微處理器插槽上插上一個486 OverDrive CPU,它的原理與486 DX2 CPU一樣,其內部操作速度可以是外部速度的兩倍。如一個20MHz的主板上安插了OverDrive CPU之后,CPU內部的操作速度可以達到40MHz。486 OverDrive CPU也有浮點協微處理器的功能,常見的有:OverDrive-50、66、80。
TI 486 DX
作為全球知名的半導體廠商之一,美國德州儀器(TI)也在486時代異軍突起,它自行生產了486 DX系列CPU,尤其在486DX2成為主流后,其DX2-80因較高的性價比成為當時主流產品之一,TI 486最高主頻為DX4-100,但其后再也沒有進入過CPU市場。
Cyrix 486DLC
這是Cyrix公司生產的486 CPU,說它是486 CPU,是指它的效率上逼近486 CPU,卻并不是嚴格意義上的486 CPU,這是由486 CPU的特點而定的。486DLC CPU只是將386DX CPU與1K Cache組合在一塊芯片里,沒有內含浮點協微處理器,執行一條指令需要兩個振蕩周期。但是由于486DLC CPU設計精巧,486DLC-33 CPU的效率逼近英特爾公司的486 SX-25,而486DLC-40 CPU則超過了486 SX-25,并且486DLC-40 CPU的價格比486 SX-25便宜。486DLC CPU是為了升級386DM而設計的,如果原來有一臺386電腦,想升級到486,但是又不想更換主板,就可以拔下原來的386 CPU,插上一塊486DLC CPU就可以了。
Cyrix 5x86
自從英特爾另辟蹊徑,開發了Pentium之后,Cyrix也很快推出了自己的新一代產品5x86。它仍然延用原來486系列的CPU插座,而將主頻從100MHz提高到120MHz。5x86比起486來說性能是有所增加,可是比起Pentium來說,不但浮點性能遠遠不足,就連Cyrix一向自豪的整數運算性能也不那么高超,給人一種比上不足比下有余的感覺。由于5x86可以使用486的主板,因此一般將它看成是過渡產品。
AMD 5x86
AMD 486DX是AMD公司在 486市場的利器,它內置16KB回寫緩存,并且開始了單周期多指令的時代,還具有分頁虛擬內存管理技術。由于后期TI推出了486DX2-80,價格非常低,英特爾又推出了Pentium系列,AMD為了搶占市場的空缺,推出了5x86系列CPU。它是486級最高主頻的產品,為5x86-120及133。它采用了一體的16K回寫緩存,0.35微米工藝,33×4的133頻率,性能直指Pentiun 75,并且功耗要小于Pentium。
Intel Pentium
1993年,全面超越486的新一代586 CPU問世,為了擺脫486時代微處理器名稱混亂的困擾,英特爾公司把自己的新一代產品命名為Pentium(奔騰)以區別AMD和Cyrix的產品。AMD和Cyrix也分別推出了K5和6x86微處理器來對付芯片巨人,但是由于奔騰微處理器的性能最佳,英特爾逐漸占據了大部分市場。
Pentium最初級的CPU是Pentium 60和Pentium 66,分別工作在與系統總線頻率相同的60MHz和66MHz兩種頻率下,沒有我們現在所說的倍頻設置。
早期的奔騰75MHz~120MHz使用0.5微米的制造工藝,后期120MHz頻率以上的奔騰則改用0.35微米工藝。經典奔騰的性能相當平均,整數運算和浮點運算都不錯。
Intel Pentium MMX
為了提高電腦在多媒體、3D圖形方面的應用能力,許多新指令集應運而生,其中最著名的三種便是英特爾的MMX、SSE和AMD的3D NOW!。 MMX(MultiMedia Extensions,多媒體擴展指令集)是英特爾于1996年發明的一項多媒體指令增強技術,包括57條多媒體指令,這些指令可以一次處理多個數據,MMX技術在軟件的配合下,就可以得到更好的性能。
多能奔騰(Pentium MMX)的正式名稱就是“帶有MMX技術的Pentium”,是在1996年底發布的。從多能奔騰開始,英特爾就對其生產的CPU開始鎖倍頻了,但是MMX的CPU超外頻能力特別強,而且還可以通過提高核心電壓來超倍頻,所以那個時候超頻是一個很時髦的行動。超頻這個詞語也是從那個時候開始流行的。
多能奔騰是繼Pentium后英特爾又一個成功的產品,其生命力也相當頑強。多能奔騰在原Pentium的基礎上進行了重大的改進,增加了片內16KB數據緩存和16KB指令緩存,4路寫緩存以及分支預測單元和返回堆棧技術。特別是新增加的57條MMX多媒體指令,使得多能奔騰即使在運行非MMX優化的程序時,也比同主頻的Pentium CPU要快得多。
這57條MMX指令專門用來處理音頻、視頻等數據。這些指令可以大大縮短CPU在處理多媒體數據時的等待時間,使CPU擁有更強大的數據處理能力。與經典奔騰不同,多能奔騰采用了雙電壓設計,其內核電壓為2.8V,系統I/O電壓仍為原來的3.3V。如果主板不支持雙電壓設計,那么就無法升級到多能奔騰。
多能奔騰的代號為P55C,是第一個有MMX技術(整量型單元執行)的CPU,擁有16KB數據L1 Cache,16KB指令L1 Cache,兼容SMM,64位總線,528MB/s的頻寬,2時鐘等待時間,450萬個晶體管,功耗17瓦。支持的工作頻率有:133MHz、150MHz、166MHz、200MHz、233MHz。
Intel Pentium Pro
曾幾何時,Pentium Pro是高端CPU的代名詞,Pentium Pro所表現的性能在當時讓很多人大吃一驚,但是Pentium Pro是32位數據結構設計的CPU,所以Pentium Pro運行16位應用程序時性能一般,但仍然是32位的贏家,但是后來,MMX的出現使它黯然失色。
Pentium Pro(高能奔騰,686級的CPU)的核心架構代號為P6(也是未來PⅡ、PⅢ所使用的核心架構),這是第一代產品,二級Cache有256KB或512KB,最大有1MB的二級Cache。工作頻率有:133/66MHz(工程樣品),150/60MHz、166/66MHz、180/60MHz、200/66MHz。
AMD K5
K5是AMD公司第一個獨立生產的x86級CPU,發布時間在1996年。由于K5在開發上遇到了問題,其上市時間比英特爾的Pentium晚了許多,再加上性能不好,這個不成功的產品一度使得AMD的市場份額大量喪失。K5的性能非常一般,整數運算能力不如Cyrix的6x86,但是仍比Pentium略強,浮點運算能力遠遠比不上Pentium,但稍強于Cyrix。綜合來看,K5屬于實力比較平均的那一種產品。K5低廉的價格顯然比其性能更能吸引消費者,低價是這款CPU最大的賣點。
AMD K6
AMD 自然不甘心Pentium在CPU市場上呼風喚雨,因此它們在1997年又推出了K6。K6這款CPU的設計指標是相當高的,它擁有全新的MMX指令以及64KB L1 Cache(比奔騰MMX多了一倍),整體性能要優于奔騰MMX,接近同主頻PⅡ的水平。K6與K5相比,可以平行地處理更多的指令,并運行在更高的時鐘頻率上。AMD在整數運算方面做得非常成功,K6稍微落后的地方是在運行需要使用到MMX或浮點運算的應用程序方面,比起同樣頻率的Pentium 要差許多。
K6擁有32KB數據L1 Cache,32KB指令L1 Cache,集成了880萬個晶體管,采用0.35微米技術,五層CMOS,C4工藝反裝晶片,內核面積168平方毫米(新產品為68平方毫米),使用Socket7架構。
Cyrix 6x86/MX
Cyrix 也算是一家老資格的CPU開發商了,早在x86時代,它和英特爾,AMD就形成了三雄并立的局面。
自從Cyrix與美國國家半導體公司合并后,使它終于擁有了自己的芯片生產線,成品也日益完善和完備。Cyrix的6x86是投放到市場上與Pentium兼容的微處理器。
IDT WinChip
美國IDT公司(Integrated Device Technology)作為新加入此領域的CPU生產廠商,在1997年推出的第一個微微處理器產品是WinChip(即C6),在整個CPU市場上所占的份額還不足1%。1998年5月,IDT宣布了它的第二代產品WinChip 2 。
WinChip 2在原有WinChip的基礎上作了一些改進,增加了一個雙指令的MMX單元,增強了浮點運算功能。改進后的WinChip 2比相同頻率的WinChip性能提高約10%,基本達到Intel Pentium微處理器的性能。
Intel PentiumⅡ
1997年~1998年是CPU市場競爭異常激烈的一年,這一時期的CPU芯片異彩紛呈,令人目不暇接。
PentiumⅡ的中文名稱叫“奔騰二代”,它有Klamath、Deschutes、Mendocino、Katmai等幾種不同核心結構的系列產品,其中第一代采用Klamath核心,0.35微米工藝制造,內部集成750萬個晶體管,核心工作電壓為2.8V。
PentiumⅡ微處理器采用了雙重獨立總線結構,即其中一條總線連通二級緩存,另一條負責主要內存。PentiumⅡ使用了一種脫離芯片的外部高速L2 Cache,容量為512KB,并以CPU主頻的一半速度運行。作為一種補償,英特爾將PentiumⅡ的L1 Cache從16KB增至32KB。另外,為了打敗競爭對手,英特爾第一次在PentiumⅡ中采用了具有專利權保護的Slot 1接口標準和SECC(單邊接觸盒)封裝技術。
1998年4月16日,英特爾第一個支持100MHz額定外頻的、代號為Deschutes的350、400MHz CPU正式推出。采用新核心的PentiumⅡ微處理器不但外頻提升至100MHz,而且它們采用0.25微米工藝制造,其核心工作電壓也由2.8V降至2.0V,L1 Cache和L2 Cache分別是32KB、512KB。支持芯片組主要是Intel的440BX。
在1998年至1999年間,英特爾公司推出了比PentiumⅡ功能更強大的CPU--Xeon(至強微處理器)。該款微處理器采用的核心和PentiumⅡ差不多,0.25微米制造工藝,支持100MHz外頻。Xeon最大可配備2MB Cache,并運行在CPU核心頻率下,它和PentiumⅡ采用的芯片不同,被稱為CSRAM(Custom StaticRAM,定制靜態存儲器)。除此之外,它支持八個CPU系統;使用36位內存地址和PSE模式(PSE36模式),最大800MB/s的內存帶寬。Xeon微處理器主要面向對性能要求更高的服務器和工作站系統,另外,Xeon的接口形式也有所變化,采用了比Slot 1稍大一些的Slot 2架構(可支持四個微處理器)。
Intel Celeron(賽揚)
英特爾為進一步搶占低端市場,于1998年4月推出了一款廉價的CPU—Celeron(中文名叫賽揚)。最初推出的Celeron有266MHz、300MHz兩個版本,且都采用Covington核心,0.35微米工藝制造,內部集成1900萬個晶體管和32KB一級緩存,工作電壓為2.0V,外頻66MHz。Celeron與PentiumⅡ相比,去掉了片上的L2 Cache,此舉雖然大大降低了成本,但也正因為沒有二級緩存,該微處理器在性能上大打折扣,其整數性能甚至不如Pentium MMX。
為彌補缺乏二級緩存的Celeron微處理器性能上的不足,進一步在低端市場上打擊競爭對手,英特爾在Celeron266、300推出后不久,又發布了采用Mendocino核心的新Celeron微處理器—Celeron300A、333、366。與舊Celeron不同的是,新Celeron采用0.25微米工藝制造,同時它采用Slot 1架構及SEPP封裝形式,內建32KB L1 Cache、128KB L2 Cache,且以CPU相同的核心頻率工作,從而大大提高了L2 Cache的工作效率。
AMD K6-2
AMD于1998年4月正式推出了K6-2微處理器。它采用0.25微米工藝制造,芯片面積減小到了68平方毫米,晶體管數目也增加到930萬個。另外,K6-2具有64KB L1 Cache,二級緩存集成在主板上,容量從512KB到2MB之間,速度與系統總線頻率同步,工作電壓為2.2V,支持Socket 7架構。
K6-2是一個K6芯片加上100MHz總線頻率和支持3D Now!浮點指令的“結合物”。3D Now!技術是對x86體系的重大突破,它大大加強了處理3D圖形和多媒體所需要的密集浮點運算性能。此外,K6-2支持超標量MMX技術,支持100MHz總線頻率,這意味著系統與L2緩存和內存的傳輸率提高近50%,從而大大提高了整個系統的表現。
Cyrix MⅡ
作為Cyrix公司獨自研發的最后一款微處理器,Cyrix MⅡ是于1998年3月開始生產的。除了具有6x86本身的特性外,該微處理器還支持MMX指令,其核心電壓為2.9V,具有256字節指令;3.5X倍頻;核心內集成650萬個晶體管,功耗20.6瓦;64KB一級緩存。
Rise mp6
Rise公司是一家成立于1993年11月的美國公司,主要生產x86兼容的CPU,在1998年推出了mP6 CPU。mp6不僅價格便宜,而且性能優異,有著很好的多媒體性能和強大的浮點運算。mp6使用Socket 7/Super 7兼容插座,只有16KB的一級緩存。
Intel PentiumⅢ
1999年春節剛過,英特爾公司就發布了采用Katmai核心的新一代微處理器—PentiumⅢ。該微處理器除采用0.25微米工藝制造,內部集成950萬個晶體管,Slot 1架構之外,它還具有以下新特點:系統總線頻率為100MHz;采用第六代CPU核心—P6微架構,針對32位應用程序進行優化,雙重獨立總線;一級緩存為32KB(16KB指令緩存加16KB數據緩存),二級緩存大小為512KB,以CPU核心速度的一半運行;采用SECC2封裝形式;新增加了能夠增強音頻、視頻和3D圖形效果的SSE(Streaming SIMD Extensions,數據流單指令多數據擴展)指令集,共70條新指令。PentiumⅢ的起始主頻速度為450MHz。
和PentiumⅡ Xeon一樣,英特爾同樣也推出了面向服務器和工作站系統的高性能CPU—PentiumⅢ Xeon至強微處理器。除前期的PentiumⅡ Xeon500、550采用0.25微米技術外,該款微處理器是采用0.18微米工藝制造,Slot 2架構和SECC封裝形式,內置32KB一級緩存和512KB二級緩存,工作電壓為1.6V。
Intel CeleronⅡ
為進一步鞏固低端市場優勢,英特爾于2000年3月29日推出了采用Coppermine核心CeleronⅡ。該款微處理器同樣采用0.18微米工藝制造,核心集成1900萬個晶體管,采用FC-PGA封裝形式,它和賽揚Mendocino一樣內建128KB和CPU同步運行的L2 Cache,故其內核也稱為Coppermine 128。CeleronⅡ不支持多微處理器系統。但是,CeleronⅡ的外頻仍然只有66MHz,這在很大程度上限制了其性能的發揮。
AMD K6-Ⅲ
AMD于1999年2月推出了代號為“Sharptooth”(利齒)的K6-Ⅲ,它是該公司最后一款支持Super 7架構和CPGA封裝形式的CPU,采用0.25微米制造工藝、內核面積是135平方毫米,集成了2130萬個晶體管,工作電壓為2.2V/2.4V。
相對于K6-2而言,K6-Ⅲ最大的變化就是內部集成了256KB二級緩存(新賽揚只有128KB),并以CPU的主頻速度運行。K6-Ⅲ的這一變化將能夠更大限度發揮高主頻的優勢。此外,該微處理器還帶有64KB一級緩存(32KB用于指令,另32KB用于數據),而且在主板上還集成了以系統總線頻率同步運行的三級緩存,其容量大小從512KB到2MB之間。
AMD Athlon
1999年6月23日,AMD公司推出了具有重大戰略意義的K7微處理器,并將其正式命名為Athlon。K7有兩種規格的產品:第一種采用0.25微米工藝制造,使用K7核心,工作電壓為1.6V(其緩存以主頻速度的一半運行);第二種采用0.18微米工藝制造,使用K75核心;工作電壓有1.7V和1.8V兩種。上述兩種類型的K7微處理器內部都集成了2130萬個晶體管,外頻均為200MHz。
Athlon包含128KB的L1 Cache(PⅡ/PⅢ只有32KB);512KB~1MB L2 Cache的片外緩存。同時,它還采用了全新的宏處理結構,擁有三個并行的x86指令譯碼器,可以動態推測時序,亂序執行;K7擁有一個強勁的浮點處理單元,在3DNOW!指令的幫助下會有更進一步的3D和多媒體處理能力,這個先進的FPU使K7擁有超越其他x86微處理器2倍的性能!另外,K7采用了一種類似于Slot 1的全新的Slot A架構,從物理結構上兩者可以互換,但后者的電器性能和前者完全不兼容。在總線方面,使用的是Digital公司的Alpha系統總線協議EV6,外頻達200MHz;Athlon是AMD第一個具有SMP(對稱多微處理器技術)能力的桌面CPU,即使用者可以用Athlon構建雙微處理器甚至4微處理器系統!
AMD Thunderbird和Duron
AMD公司在2000年6月份連續推出了新款的Thunderbird(雷鳥)、Duron(毒龍)微處理器,再次向英特爾Coppermine(銅礦)核心的微處理器發出了強有力的挑戰。
Thunderbird是AMD面向高端的Athlon系列延續產品,采用0.18微米的制造工藝,共有Slot A和Socket A兩種不同的架構,但它們在設計上大致相同:均內置128KB的一級緩存和256KB的二級緩存,其二級緩存與CPU主頻速度同步運行;工作電壓為1.70V~1.75V,相應的功耗也比老的Athlon要小;集成3700萬個晶體管,核心面積達到120平方毫米。
另外,Thunderbird微處理器支持200MHz系統總線頻率,提供巨大的帶寬,且支持Alpha EV6總線協議,具有多重并行x86指令解碼器。
Duron微處理器是AMD首款基于Athlon核心改進的低端微處理器,它原來的研發代號稱為“Spitfire”。Duron外頻也是200MHz,內置128KB的一級緩存和64KB的全速二級緩存,它的工作電壓為1.5V,因而功耗要較Thunderbird小。而且它核心面積是100平方毫米,內部集成的晶體管數量為2500萬個,比K7核心的Athlon多300萬個。這些特點符合了AMD面對低端市場的策略,即低成本低功耗而又高性能。在浮點性能上,基于K7體系的Duron明顯優于采用P6核心設計的Intel系列微處理器,它具有三個全流水亂序執行單元,一個用于加/減運算,一個用于復合指令還有一個是浮點存儲單元。
VIA CyrixⅢ
VIA公司在收購Cyrix之后,同期正式推出了代號為Joshua的第一款微處理器,它采用0.18微米工藝制造,Socket 370架構,支持133MHz外頻,并擁有256KB L2 Cache及3D NOW!指令集。
另外,VIA后來還推出了采用新一代Samuel核心的CyrixⅢ微處理器,它加入新一代的3D Now!多媒體指令集,提供133MHz系統外頻,128K一級高速緩存,采用0.18微米制造工藝生產,芯片面積僅76平方毫米。它還采用了動態電源緩存結構(Dynamic Power Caching Architecture,DPCA)技術,使新CyrixⅢ微處理器的耗電量已不到10瓦,因此新CyrixⅢ微處理器也可適用在筆記型電腦或其它IA產品上。
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