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标题: Intel中央处理器发展历史回顾(三) [打印本页]
作者: yankuo 时间: 2015-12-31 11:59
标题: Intel中央处理器发展历史回顾(三)
本帖最后由 yankuo 于 2015-12-31 12:01 编辑
3.奔腾年代
奔腾，一个我们耳熟能详的名字，它几乎成了大部分人眼中电脑的代名词。哪怕是一个老奶奶，恐怕都知道“奔腾电脑”，不得不让我们赞叹Intel取名的艺术。“奔腾”这个品牌，甚至比它背后的生产者Intel的名气更响亮。
在那个时代，拥有一颗“奔腾的心”是人们购买电脑的不二选择，这个长寿的品牌为Intel的发展立下了汗马功劳，服役时间长达12年。在同一时期，在混战中幸存的主要竞争对手AMD与Cyrix则在Intel的打压下艰难度日。
奔腾乍现
Pentium正式推出的日期为1993年3月22日，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，Pentium的内部含有的晶体管数量高达320万个，时钟频率由最初推出的50MHZ和55MHZ，后提高到200MHZ。单单是最初版本的66MHZ的Pentium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Pentium则比33MHZ的80486 DX要快6至8倍。也就是从Pentium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，Pentium也是第一个令人超频的最多的处理器，由于Pentium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。Pentium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Pentium 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。
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我们经常把“奔腾”叫做“586”，可事实上Intel从未推出过586这款CPU。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用拉丁文去注册商标。其实Pentium在拉丁文里面就是“五”的意思了。
多媒体电脑的开端——多能奔腾
Pentium MMX 等于是 Pentium的加强版CPU，除了指令集中增加了57条MMX指令(多媒体增强指令集)外，还将CPU芯片内的L1缓存由原来的16KB增加到32KB（16K指令+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，另外内部工作电压降到2.8V，增加了4路写缓存以及分支预测单元和返回堆栈技术，使得Pentium MMX即使在运行非MMX优化的程序时，也比同主频的Pentium CPU要快得多。而Intel之后的所有中央处理器皆包含了MMX指令。
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MMX技术是在CPU中加入了特地为视频信号(Video Signal)，音频信号(Audio Signal)以及图像处理(Graphical Manipulation)而设计的57条指令，因此，MMX CPU极大地提高了电脑的多媒体(如立体声、视频、三维动画等)处理功能。从此，“多媒体电脑”的概念开始在IT界流行。
从Pentium MMX开始，英特尔就对其生产的CPU开始锁倍频了，但是MMX的CPU超外频能力特别强，而且还可以通过提高核心电压来超倍频，所以那个时候超频是一个很时髦的行动。超频这个词语也是从那个时候开始流行的。也是从Pentium MMX开始，Intel的CPU封装材料逐渐由紫色陶瓷外壳向PCB基板+金属上盖的方向转变，不过仍旧属于PGA封装形式。
不是游戏卡——Pentium II
与Pentium处理器不同，Intel为Pentium II创立了一种新的插槽式接口设计。处理器芯片与其他相关芯片皆在一块类似子卡的电路板上，而电路板上有一块塑胶盖，有时亦有一风扇。Pentium II亦把L2放到这电路板上，但只运行处理器时钟一半的速度。此举增加处理器的良率，从而减低制作成本。
在Pentium II之前，CPU如果需要L2缓存，都是插在主板上的专用插槽内，而从Pentium II开始CPU内置L2缓存。不过Pentium II的所谓“内置”仅仅是Intel玩的手段，摘掉它的外壳，CPU仍旧是一块正方形的芯片，只不过同L2缓存芯片焊在同一块PCB板上，包装进一个外壳里而已。L2缓存仍旧在CPU核心的外部，只是消费者不会明白这些。为此Intel特别推出了名为“Slot 1”的CPU插槽。这样的设计方式一直延续到早期的Pentium III产品。
也是从Pentium II开始，新一代的SDRAM内存开始逐步取代EDO内存成为主流。于此同时，脱胎于PCI接口，专门针对图形加速卡的高速扩展接口AGP诞生了。
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在Pentium II时代诞生了另一个不容忽视的CPU品牌：Celeron（赛扬）。Intel为了占据低端CPU市场，将去除L2缓存的Pentium II处理器取了这样一个新名字推向市场。不过由于Intel的CPU性能受L2缓存的影响很严重，第一代赛扬性能极差。随后Intel为赛扬加上了奔腾处理器一半容量的L2缓存，获得很好的市场效果。从此以后，赛扬CPU一直与奔腾相伴而生，成为Intel在低价CPU市场的生力军，延续至今。
作者: yankuo 时间: 2015-12-31 12:14
本帖最后由 yankuo 于 2015-12-31 12:18 编辑
英雄3世——Pentium III
在Pentium II一年之后，Intel再接再厉推出了改进的Pentium III。早期的奔腾III沿用了Slot 1插槽的封装形式，不过很快Intel就再次回归PGA的阵营，由于制造工艺的提升，现在的L2缓存可以真正的融入到CPU内核之中了，无需外置，因此Intel将Pentium III的封装改为了PGA的形式，并将其接口叫做“Socket 370”，因为它有370个针脚。
值得注意的是，Pentium III加入了最新的SSE(Streaming SIMD Extensions)指令集。它包括70条指令，其中包含单指令多数据浮点计算、以及额外的SIMD整数和高速缓存控制指令。其优势包括：更高分辨率的图像浏览和处理、高质量音频、MPEG2视频、同时MPEG2加解密；语音识别占用更少CPU资源；更高精度和更快响应速度。
另外，在Pentium III时代，Intel的CPU产品主频终于突破1GHz大关。从此，市面上的个人电脑开始进入“狂奔”的年代。
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发生在Intel与AMD之间的“1GHz争夺战”是CPU发展历史上非常精彩的一幕。从4004开始，Intel一直在CPU领域扮演领跑者的角色，直到AMD发布Athlon 650MHz，超越了当时Intel最高端的Pentium III 600MHz。首次痛失性能王冠的Intel急匆匆推出一系列尚不成熟的新产品试图挽回颜面，效果均不理想。在冲击1Ghz大关的竞争中，两家公司相互角力，CPU频率快速提升，最终AMD再度领先，抢先发布了1GHz的产品。不过尽管Intel晚了1个多月才拿出1GHz的产品，但凭借全速L2缓存的优势，在性能上击败了只有1/3速度L2缓存的AMD产品，总算将性能王冠重新夺回。
漫长的一代——Pentium IV
品名 | | |
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| PGA Socket 423 PGA Socket 478 LGA 775 |
Pentium IV开创了一个漫长的时代，这也是Intel市场策略进入新纪元的开始。从Pentium IV开始，Intel已经不再每一两年就推出全新命名的中央处理器芯片，反而一再使用 Pentium IV这个名字，这个作法，导致 Pentium IV这个家族有一堆兄弟姐妹，而且这个P4家族延续了五年，这英特尔的市场策略是前所未见的。在奔腾4整个生命周期内，制造工艺推进了两次，核心改变过两次，封装形式改变过两次，频率从最初的1.3GHz飙升到3.8GHz，晶体管数量也从4200万增加到1亿6900万。
Pentium IV耗电量非常惊人（从刚开始的72W到后来100多瓦），所以从P4开始，英特尔在芯片上开始使用热监控（Thermal Monitor）。此技术可以让CPU 根据温度调整频率周期，及防止散热不足情况下所造成的伤害。为此Intel曾推出“BTX”架构以及“38度机箱”概念来改进散热效率，不过随着Intel后来CPU设计思路的改变，这些新技术也就不了了之了。
自从在Pentium IV中使用Netburst核心架构，Intel走上了一条依靠高功耗冲击高频率的道路，尽管后来的事实证明这是一条错误的道路，但在当时，高达20级的流水线以及SSE2指令集，还有“乱序推测引擎”和“超标量执行”技术的确为奔腾4带来了性能的提升。不断飙升的主频将AMD远远甩在后边，消费者被铺天盖地的广告灌输“主频=性能”的观念，使得 “奔四”成为一段时间内电脑市场的绝对主题。
另外，在Pentium IV的发展过程中，CPU的位宽在经历了漫长的32位时代之后，终于开始向64位迈进，不过率先做出这种尝试的并非Intel，而是AMD。Intel认为现在有的32位完全能够满足现有需求，并且此时Intel正沉浸在不断提升频率的乐趣中，感到没必要追求64位，因此只是低调的在新款CPU中加入了EM64T指令集，这种做法与AMD添加AMD64指令集的做法类似。因为此时PC电脑已经应用很广泛，不适合做革命性的改变，因此两家都采取了平滑过渡的方式，通过向CPU添加64位指令集来同时兼容32位于64位运算。
在Pentium IV时代末期，Intel的CPU接口转变成了LGA（Land Grid Array）栅格阵列封装，这样的形式一直沿用至今。与PGA相比，LGA最显著的特点是去除了CPU背面的针脚，改为了金属触点，相对地，主板上的CPU插槽则把插孔改变成了极细的金属丝（如同尼龙搭扣一样的形状，顶端弯曲），用来和CPU上的触点相接触。这种形式最初为人诟病，因为插槽上脆弱的金属丝极易折断，增加了安装CPU的风险，同时此举似乎把折断针脚的危险转嫁到了主板厂商的身上。而Intel方面的说法是这样的封装形式减少了过长的连接线路带来的信号干扰，可以提供更稳定的电气性能。
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在Pentium IV的末期，Intel曾执着于挑战4GHz主频，但由于高频带来的发热量无法控制在可以接受的范围内，导致4G的产品一再跳票。而与此同时，AMD方面由于无力比拼频率，所以通过改进核心架构来提高性能，在低频率和低发热量的情况下取得了和Intel产品同等甚至更高的性能，市场占有率一路上升。迷茫许久的Intel终于醒悟，放弃了延续5年的Netburst架构和挑战4GHz的计划，时任Intel CEO的贝瑞特（Craig Barrett）单膝跪地向公众诚挚道歉，被称为“惊天一跪”。从此以后Intel开始将研发重点转移到多核心技术上。
作者: yankuo 时间: 2015-12-31 12:20
临危受命的失败者——奔腾D
作为Intel的首个双核CPU产品，Pentium D的设计其实非常“偷懒”。它的内部是两颗Pentium 4的核心，这两个核心有各自独立的L1和L2缓存，他们共享一条FSB（前端总线）连接到北桥芯片，而两个核心之间根部无法直接通信，而要通过FSB绕道北桥芯片来传递信息。这种做法实际上同部分服务器主板上的双CPU插槽设计没有什么区别。因此上这种双核心设计的效率提升比较有限，一颗奔腾D的性能大约相当于同频奔腾4性能的160%。更重要的是，由于它的内部实际是两颗Pentium IV核心，而Pentium IV则是以高功耗闻名的，因此上Pentium D的发热量更是登峰造极，正因为这样，它的最高频率只有3.2GHz。
Pentium D由于其高功耗和低效能，被戏称为Intel历史上最失败的产品。实际上，Pentium D的存在时期极短，它的身份更像是一个过渡产品，只有寥寥几个型号。主要是由于此时的AMD凭借优秀的能耗性能比，在CPU市场上攻城略地，并且在率先引入64位技术之后，再度抢先推出双核的Athlon 64 X2产品，风头正劲。Intel面临历史上最严重的威胁，不得已推出奔腾D来勉强“应急”。
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Pentium D作为一款匆匆推出的过渡产品，注定不会是一款成功的CPU。而此时风光无限的AMD则抓住Pentium D的软肋攻击其为“假双核”，而自家的Athlon64 X2则是“真双核”，上演了一场“真假双核”的口水战。无独有偶，Intel在推出首款4核心CPU产品时又故技重施，将两颗双核CPU核心封装在一个外壳内推出，再次引发了“真假四核”之争。
外传——“扣肉”前世Pentium M
Pentium M并不是一款台式机CPU，而是专门针对笔记本推出的移动版产品。它的推出时间在2003年，早于Pentium D。但它的重要性不容低估，因为我们当今使用的“酷睿”便是直接来源于Pentium M。
奔腾M的推出是为了配合Intel重要的笔记本平台技术“迅驰”的发布。在此之前，笔记本上使用的CPU大多是同期台式机CPU的低电压版，如P3-M、P4-M。不过从“迅驰”开始，也许是苦于Pentium 4的高耗电，笔记本CPU开始使用专门的设计，即Pentium M。财大气粗的Intel完全有能力同时在两个发展方向进行研究，而Pentium M就是独立于P4团队之外的另一支研发团队的作品。
与台式机领域的窘境相比，“迅驰”与Pentium M在笔记本市场风光无限，Pentium M完全不同于Pentium IV的设计理念，凭借优异的架构设计，达到了很高的能耗性能比，尽管频率不高，但性能甚至可以媲美高端Pentium 4。并且针对笔记本应用，其主频可以根据负载动态改变，有很不错的节能效果。
在Intel CEO“惊天一跪”之后，Pentium M凭借其优异特性，被选定为新一代台式机CPU的雏形。在Pentium M在成为自身“奔腾”品牌的掘墓人的同时，一个新的时代即将到来。
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为什么台式机上都是Core 2，而没有Core 1？“迅驰”发展到第三代的时候，一个崭新的品牌“Core”取代了Pentium M成为笔记本CPU的标志，这也标志着一个新时代的开始。Core一代产品仍旧停留在笔记本领域，分为单核Solo版和双核Duo版。不过不久之后其升级产品Core 2便抢滩台式机市场，且全部为双核产品。
作者: 下个路口！见 时间: 2015-12-31 20:10
我还在使用坑人的Pentium D，好在是在单位宿舍使用的，不然电费。。。。。。哈哈
作者: 职场--小白 时间: 2016-2-27 09:25
这段历史好像听过好多遍了
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