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                                            Intel最令人难忘16款X86处理器

                                            :此文章图片及文字为BIOS维修网站转载,版权由原始作者拥有。

                                                随着个人电脑普及,英特尔公司成为世界上最大设计和生产半导体的科技巨擎。英特尔公司是全球最大的半导体芯片制造商,它成立于1968年,具有40年产品创新和市场领导的历史。1971年,英特尔推出了全球第一个微处理器。这一举措不仅改变了公司的未来,而且对整个工业产生了深远的影响。微处理器所带来的计算机和互联网革命,改变了整个世界,现在就让我们去看一看Intel历年来最令人难忘的16款X86处理器有哪些?

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                                                8086:第一款PC X86处理器

                                                8086是史上第一款x86处理器-Intel(英特尔)在此之前已发表过4004、8008、8080与8085。这颗16位处理器可以外部20位地址总线,管理1MB内存。IBM选择的频率频率(4.77MHz)相当低,不过这款处理器系列在其生命结束时也只可以跑到10MHz。

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                                                史上第一批PC采用这颗处理器的衍生产品8088-只拥有8位(外部)数据总线。一个有趣的题外话是,美国航天飞机的控制系统即是用8086处理器,因为Intel已不再生产,所以NASA(美国国家航空航天局)被迫在2002年必须从eBay收购一些二手货。

                                                80286:管理16MB内存,但仍为16位处理器

                                                1982年推出的80286在相同频率下,比8086快了3.6倍。它可管理最高达16MB内存,但286仍是一颗16位处理器。

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                                                它是第一款具备内存管理单元(MMU)的x86,可以管理虚拟内存。就像8086,它拥有一个浮点单元(FPU),但可以搭配x87协同处理器(80287)。Intel以最高12.5MHz的频率提供这些协同处理器,而竞争对手则达到25MHz。

                                               386:首款32位处理器与高速缓存

                                                Intel的80836是第一款采用32位架构的x86。这颗处理器提供数种版本。其中最知名的两款是拥有16位数据总线的386SX(单字组eXternal),以及具备32位数据总线的386DX(双字组eXternal)。

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                                                不过其他两个版本也值得一提:SL是提供快取(外部)管理功能的第一款x86,以及用于太空计划(哈伯望远镜使用这颗处理器)的386EX。

                                                486:加入FPU与倍频器

                                                486象征真正处理器的时代的来临。事实上,著名的486DX2/66长久以来就被视为游戏玩家的最低组态。于1989年推出的这款处理器导入数项有趣的新功能,例如芯片内建FPU、数据快取与第一个频率倍频器,它包含内建到486DX(SX则否)系列的一颗x87协同处理器。处理器内建一8KBLevel1快取(直接写入write-through)。主板上也可以加装L2缓存(以总线频率运作)。

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                                                第二代486拥有一个CPU倍频器,因为处理器运作速度比FSB还快;其中包括DX2(2x倍频)与DX4(3x倍频)版本。另一件轶事是:以486SX的FPU产品销售的487SX,事实上只是颗关闭并取代486SX运作的完整486DX。DX4拥有一16KB快取与稍多的晶体管:160万。采用600nm制程、面积76mm2的这颗处理器的耗电低于原始486(电压3.3V)。

                                                Intel Pentium:麻烦的BUG+更改名称

                                                于1993诞生的Pentium引人感兴趣的理由不只一点。这是第一款舍传统型号而采用更具吸引力名称的第一款x86,原因是Intel无法以纯数字组成的名称取得商标。Pentium为人熟知之处还在于其内含的一个bug。在第一代Pentium中,特定除法作业会产生不正确的结果。Intel替换了这些处理器,但伤害已然造成,这个非常罕见的错误引起IT媒体的首次轩然大波。

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                                                Pentium是以三种不同版本销售,第一款不具备CPU倍频器、第二款具备倍频器(包含为人熟悉的Pentium166)与最后一款具备针对x86设计的SIMD指令集MMX。PentiumMMX也增加了L1缓存的大小,并导入数个小幅改良,这是可平行执行两个指令的首颗Intelx86。L2快取则放在这些处理器安装的主板上(FSB的频率)。

                                                在此解释下Pentium这个BUG:当使用FPU进行特定计算时,会出现错误的结果,出现的情况相当罕见,不过消息来源对于罕见机率的看法不一,但Intel仍是免费替换瑕疵的处理器。以下是Pentium发生错误的范例:4195835.0/3145727.0=1.333820449136241002(正确结果)。4195835.0/3145727.0=1.333739068902037589(瑕疵Pentium的错误结果)

                                                Pentium Pro:管理4GB以上内存的第一款处理器

                                                于1995年发布的Pentium Pro是可透过Physical Address Extension(PAE)管理超过4GB RAM(36位地址大小)的x86CPU-即上限等于64GB。有趣的一点是这颗处理器也是第一颗P6(Core2处理器部分技术的衍生来源),也是第一款L2缓存放在处理器本身而非主板上的第一款x86。事实上256KB到1MB之间的L2缓存放在CPU旁(于相同脚座上)-放在相同封装上而非处理器上,跑的频率和CPU相同频率。

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                                                然而这颗处理器存在一些性能上的问题。它跑32位系统时表现优异,但在执行以16位(就像Windows95)撰写的软件时就慢了许多。原因很简单:16位缓存器(register)的存取造成32位缓存器的管理问题,抵销了Pentium Pro乱序(out-of-order)架构的优势。

                                                Pentium II与III:兄弟血缘

                                                1997年发布的Pentium II是针对一般大众市场、从Pentium Pro产品修改而来。它相当类似Pentium Pro,但高速缓存则大不相同。512KB的L2缓存,但不与处理器相同的频率,而是以CPU一半的频率运作。此外,Pentium II放弃了传统的socket脚座而改以卡匣搭载处理器与L2缓存(快取在卡匣上,而非在主板或处理器上)。

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                                                较之Pentium Pro的新特色主要是MMX(SIMD)支持与L1缓存加倍。第一款Pentium III(Katmai)相当类似Pentium II。于1999年推出的这颗CPU的新功能在于支持SSE(SIMD指令),但其他功能类似。

                                                Pentium II与III拥有512KB L2缓存(3100万晶体管)。其中一颗Pentium II在处理器上内建256KB L2缓存-Pentium II Mobile Dixon,使用180nm制程的这颗处理器比桌上型版本快上许多。

                                                Celeron与Xeon:Intel锁定低端/高端

                                                Intel在1990年代末推出该公司两个最知名的处理器品牌:Celeron与Xeon。前者是锁定低成本市场,后者则是锁定服务器与部分工作站。第一款Celeron(Covington)是一颗不具L2缓存的Pentium II,但遭遇性能差劲的问题;而Pentium II Xeon拥有大量缓存。这两个品牌到现在仍存在-Celeron专攻低端市场(通常采用较少缓存与较慢的FSB),而Xeon主打服务器(采用较快FSB-有时候具备较多的缓存-与高频率速度)。

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                                                此外Intel立即为Celeron的Mendocino型号加上缓存(128KB)。Celeron300A以其超频能力知名,大多数可以超出其额定默认频率50%以上。

                                                就像Pentium II,Xeon在处理器卡匣内安置外部L2缓存。它的容量在512KB与2MB之间,晶体管数在3100万到12400万之间。

                                                Pentium III:主频高达1GHz

                                                Pentium III Coppermine是Intel达到1GHz主频的第一款商用x86处理器,后来甚至还推出1.13GHz版本,但由于不够稳定而迅速退市。这个Pentium III的新版本改良了L2缓存-将缓存移到处理器晶体上(on-die)。它的速度比第一款型号的外部512KB来得快,并标榜具有可加速Internet体验的功能。

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                                                 它推出了三种版本:服务器(Xeon)、初级(Celeron)与移动版(具备第一版SpeedStep)。稍微改良版本(Tualatin)-具备更多的L2缓存(512KB)并着重130nm制程-于2002年推出。基本上是针对服务器(PIII-S)与移动设计的这颗处理器,较少见于消费者级的计算机。

                                                Pentium 4:大失所望—高频带来低性能

                                                Intel于2000年11月发布新款处理器Pentium 4。拥有较高主频(至少1400MHz),这颗处理器有一重大缺点:就是每频率性能较低,它比不上竞争对手的CPU型号,AMD的Athlon(甚至是Pentium III)在相同频率下的表现比P4更好。让情况更为雪上加霜的是,Intel尝试移转为Rambus的RDRAM内存(当时可满足CPU FSB需求的唯一内存技术),但未能成功。但是又贵又热的Pentium 4总算仍以多次改版,保持与对手竞争力数年。

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                                                Intel销售Pentium4的移动版本(采用多种倍频)、Celeron版本(L2缓存较小)与Xeon版本(具备L3缓存)。Hyper-Threading与L3缓存是先出现在服务器上、然后修改为标准处理器(不过L3缓存当时只在高价的EE型号上提供)的两项技术。

                                                我们也应该提到的是FSB。它的频率为名义上频率的四分之一,但使用所谓的Quad DataRate(QDR四倍速)技术-400MHz总线实际上为100MHz QDR、533MHz为133MHz QDR,依此类推。最后,Pentium 4的64位在2005年出现,不过我们稍后再谈这些。

                                               Pentium M:让笔记本续航更持久

                                                2003年的笔记本市场逐渐兴起,但Intel只有两款移动处理器:老旧的Pentium III Tualatin与Pentium 4-后者的高功耗也不适合用于笔记本。但救星从Israel出现:Banias(别名Pentium M)。基于P6架构(与Pentium Pro相同架构)的这款产品拥有高效能与低功耗,它甚至还击败了Pentium 4,同时耗电较低。这就是Centrino平台采用的处理器,后来不久(2004年)就出现更快的Dothan型号后辈。

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                                                Pentium M在移动处理器世界里留下典范,Stealey(A100)仍采用Dothan架构(频率与TDP较低)。如同Pentium 4一样,FSB实际上是以标示频率四分之一的频率运作(QDR)。处理器脚位则是采用Socket479,但实际上只有478pin,不过它们的排列方式与Pentium 4的Socket478不同(虽然后来有转接器问世)。

                                                Pentium 4:64位处理器+双核心

                                                Intel在2005年两度改良Pentium 4。首先是Prescott-2M,再来是Smithfield。前者是一款64位处理器(基于Prescott设计),后者则是一颗双核处理器,它们相当类似,并存在与其他Pentium 4一样的问题:每周期低指令数(IPC)吞吐量(throughput),以及因电流损失而难以增加频率频率。旨在限制电流损失并等待Core 2 Duo出炉的这两款处理器,并非Intel高度重视的产品。虽然Pentium D(Smithfield的商业发行名称)拥有两个核心,但事实上它只是由相同封装里的两个Prescott裸晶组合而成。

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                                                有趣的一点是,针对消费者市场的Pentium 4处理器并未使用PAE技术(支持36位内存管理)并因此局限为4GB RAM,但实际上这些型号可以超越这个限制。事实上,地址总线仍限制为36位(Xeon为40位),但PAE(4GB页面的管理)现已成历史-64位程序可以完全利用到所有的可用内存。

                                                身为Intel SMT技术的Hyper-Threading也在特定型号上提供(Xeon与ExtremeEdition)。最后,Pentium4的65nm版本(9x0系列)在稍后推出,但并无重大改良。

                                                Intel Core Duo:第一款移动版双核处理器

                                                Intel于2006年发布了Core Duo处理器。针对移动PC设计的第一款双核处理器具有优异的性能(高出Pentium 4许多)。这也是真正双核设计的第一款x86处理器,缓存则是共享的(Pentium D较像是两颗处理器放在相同封装中的组合)。这颗处理器也是Centrino Duo平台的构成组件之一,唯一缺点是它仍然是32位,不同于Pentium 4。

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                                                Intel也提供只有单核的Core Solo版本,而低耗电版本采用533MHz总线(133MHz QDR),而非桌上型的667MHz。这颗处理器也用于服务器(代号Sossaman),这是针对移动设计的处理器首次如此应用。要注意的是这颗处理器并未正式使用Core 2 Duo中的Core架构,它不久就被移动PC使用的Core 2 Duo(Merom)取代,而Yonah的Socket479也不同于Pentium M处理器的Socket479。

                                                Intel Core 2 Duo:时下最热门的双核处理器

                                                Intel于2006年推出一款迅速成为销售冠军的处理器:Core 2 Duo。衍生自Pentium M的技术,这颗处理器采用新的Core架构。在此之前Intel拥有两个处理器产品系列-桌上型Pentium 4与移动型Pentium M,而两种都用于服务器环境。相较之下,Intel目前所有产品线市场都共享的单一微架构-64位Core 2 Duo存在从低端到高端的桌上型、移动型与服务器版本。

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                                                此架构出现许多版本,形成以不同核心数(一到四,从Solo到Quad)、高速缓存(512KB到12MB)与FSB(400到1600MHz之间)组合而成的不同组态。

                                                移动版本(Merom)基本上并无二致(但速度较低,FSB较慢),而Extreme Edition版本跑得较快。Core 2 Duo也存在四核心版本,事实上它是相同封装中用上两颗Conroe。Core 2 Duo(Penryn)的45nm版本拥有较大缓存、更低耗能,设计还是类似65nm。

                                                Intel Atom:最省电+最便宜45nm Intel X86处理器

                                                Atom处理器将最现代的功能(EM64T,SSSE3等)移植到了老处理器架构中。从奔腾系列以来Atom是第一款“顺序执行”即in-order X86架构。凌动处理器是能耗低于3瓦芯片中速度最快的处理器。它基于酷睿2双内核(Core 2 Duo)微架构,采用45纳米工艺制造。

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                                                Intel Atom的优势

                                                第一:使用45纳米工艺生产,保留了Core 2 Duo指令集功能,象支持多线程。芯片可以做到很微小,更好的应用在外形更小的设备上。

                                                第二:Atom所有产品的功耗在0.6W-4W之间,闲置时最低可达30mW,是一款不折不扣的环保型产品。

                                                第三:Atom处理器的成本非常便宜,大约只是制造一颗286-386级别的处理器,最便宜的型号,只需要29美金。

                                                Intel Atom的缺点

                                                第一:采用“顺序架构”设计为向低功耗妥协,在某种情况下与“乱序架构”设计的产品,效率落后5倍之多。处理器外频只有533Mhz,目前主流内存都要自动降为533MHz使用,影响性能。

                                                第二:与之兼容的Intel平台性能技术落后,内置显示芯片3D性能弱,无法解决1080P视频流畅运行的性能所需。此外主板芯片功耗太高,相比处理器功耗相比高达5-10倍之多。

                                                第三:目前无更新的平台可更换,没有PCI-E高速插槽拓展,无法外接显卡,此外英特尔Atom是个相对较封闭的平台。

                                                IntelCore i7:目前史上最强的Intel处理器

                                               

                                             

                                                Nehalem作为英特尔第一款原生4核处理器, 采用45纳米制造工艺,内置内存控制器,拥有4x256KBbytes二级高速缓存,8M三级共享缓存。通过SMT技术,可将物理4核虚拟成8逻辑核心、三通道DDR3内存通过QPI连接,同时新增7条的SSE 4指令集。

                                                Nehalem架构处理器的产品代号为Bloomfield,有别于之前的命名,英文品牌名为CORE i7,但中文品牌名字还叫“酷睿”。初期上市的产品有三款,分别是Core i7-920、Core i7-940和Core i7-965 XE。

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                                                Nehalem处理器架构的七大改变:

                                                1、革命性的动态管理核心数量,线程,缓存,核心可以通过系统负载,在单逻辑核心到八逻辑核心动态转换,以达到节能的效果。

                                                2、超线程(SMT)技术的加入,可以在同样的功耗情况下有效提升CPU性能。SMT技术可以是一个物理核心同时运行两个线程,即模拟出两个逻辑核心。最高可双路4物理核心处理器模拟16逻辑处理器。

                                                3、SSE4指令集再提高,并新加入7条指令集,有效提升XML,sring和文本处理的性能。

                                                4、一二级超低延时缓存设计,共享式三级缓存设计可有效配合CPU的运算。

                                                5、三通道内存技术,有效提高内存带宽,相比前代产品最高提高4倍带宽。

                                                6、由于内存控制器集成在CPU中,可以降低延时,提高系统性能。

                                                7、革命性的架构下带来的能耗比表现,在更少的电力需求情况下得到更强的性能表现。并从Nehalem开始,未来处理器微架构都会根据这个理念设计。

                                               

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