国产自研CPU都有谁

2024-05-16

1. 国产自研CPU都有谁

1.龙芯—血统纯正的国产U
龙芯老实说不是最早国产U,也不是最成功的,但它偏偏知名度最高,各种电视新闻报道,中科院出身,血统纯正,名正言顺的成为国产CPU的代表产品。以计算角度来看,龙芯确实是比较纯正的国产CPU,但指令集依然不是自创的,使用的是MIPS的指令集,并在此基础上发展出了自己的一套规范。
龙芯之父胡伟武博士说过可以把CPU做到世界第一,但是指令集不同,软件无法使用,用户绝对是不会买账的,打造自己的软件生态系统花费巨大,无奈之下龙芯只好选择当时在大学、科研单位有良好基础的MIPS指令集。虽然指令集是别人的,但在龙芯的开发下,新加入了500多条自定义指令,运算效率极大提升,最新的龙芯3A3000单线程性能约为IntelI54460的三分之一。
纸面上虽然这样说,不过龙芯几乎没什么应用支持,只是个光杆司令单纯参数并没有什么参考意义,期待龙芯在桌面市场有所表现不怎么科学。不过军工航天领域倒是有大大的发展空间,15年发射的北斗双星就是搭载的龙芯,性能以及价格都远远优于进口宇航CPU,后续的国防航宇领域都会搭载国产CPU,相信这将是国产U的正确发展道路。
2.申威/飞腾—有军方背景的最成功代表
上面龙芯是中科院出身走的军工路,而申威和飞腾都是有军方背景研究设施的亲儿子,比起龙芯更理所当然的承担起国产军工CPU的制造任务。指令集方面,申威处理器使用的是Alpha架构,而飞腾在几经周转之下,最终选择了ARMV8指令集。
龙芯在桌面市场还有叫得出名字的产品,而申威则是专注超算领域,旗下的神威·太湖之光也打破“天河二号”的六连冠,问鼎世界超算第一,神威采用的CPUSW26010,260核心,Alpha64位架构,性能几乎是天河2号的三倍,但总功耗反而更低了。而使用AMR架构的飞腾处理器则是在服务器CPU领域发力,旗下“火星”服务器CPU,全芯片性能与IntelXeonE5-2699v3相当,早些年还在山寨Intel现在已经能与大哥相媲美,实属难得。
3.兆芯/海光—政策驱动下的后期新秀
上面说到的国产U都有个问题,就是不支持WINDOWS,想要快速研发出可以商用的CPU,还是要老实的走X86路线,可这是Intel的吃饭家伙啊,想要获得他的授权基本没可能,这可怎么办?此时,家有一老如有一宝,国产厂商很顺利的勾搭上风烛残年的台湾VIA,虽然VIA只剩下个壳子,但好歹还是有X86专利的,面对大陆的重金礼聘,自然乐意和大陆合作了。
兆芯公司是13年由上海国资委旗下的联和投资与VIA成立的,上海出资80%,VIA占股20%,说白了就是大陆出钱,VIA出技术,而目前的产品没一点和自主沾边的(除了名字),说白了就是贴牌,VIA十年不更新的VIANano马甲,性能非常的寒碜,也看得出只要是老老实实的开发,技术封锁什么的根本不是事,完全可以达到国际水平,然而为什么这样摆明贴牌的U都能叫中国芯呢?原因在于国家政策——“核高基”,根据公开报道兆芯拿到的核高基补贴高达56亿,后续还在申请,总额高达70亿,老实说,即使兆芯今后再不务正业,未来5年也完全不愁吃喝。这里ZF又犯了急于求成的大忌,前些年自主研发的国产U收效甚微,为了加速发展,承认引进技术的企业,于是造就了这样毫无自主可言的“中国芯”。

国产自研CPU都有谁

2. CPU的发展史


3. CPU芯片是怎么研制的?

cpu性能的提高,大致有三条路:
1、设计出更复杂的电路,于是性能就更高了
2、设计出新型电路,于是性能就提高了
3、寻找新型材料来制作cpu,于是性能也会提升
这三个方法在目前技术条件下是不断前进并且不断融合的,所以cpu的性能才会不断提高。而电池,那是涉及到材料工程的领域,这是要有基础物理研究支撑的,那可是不容易突破的。在没有发现或者发明新材料之前,电池领域是不可能进步的

CPU芯片是怎么研制的?

4. CPU的发展历程

      CPU的出现是很早之前的事了,发展至今,CPU也在不断的创新,那么,CPU在这些年有什么样的发展历程呢?让我带着大家去了解CPU的发展历程吧。
          第1阶段 
         第1阶段(1971——1973年)是4位和8位低档微处理器时代,通常称为第1代,其典型产品是Intel4004和Intel8008微处理器和分别由它们组成的MCS-4和MCS-8微机。基本特点是采用PMOS工艺,集成度低(4000个晶体管/片),系统结构和指令系统都比较简单,主要采用机器语言或简单的汇编语言,指令数目较少(20多条指令),基本指令周期为20~50μs,用于简单的控制场合。
         Intel在1969年为日本计算机制造商Busicom的一项专案,着手开发第一款微处理器,为一系列可程式化计算机研发多款晶片。最终,英特尔在1971年11月15日向全球市场推出4004微处理器,当年Intel 4004处理器每颗售价为200美元。4004 是英特尔第一款微处理器,为日后开发系统智能功能以及个人电脑奠定发展基础,其晶体管数目约为2300颗。
          第2阶段 
         第2阶段(1974——1977年)是8位中高档微处理器时代,通常称为第2代,其典型产品是Intel8080/8085、Motorola公司、Zilog公司的Z80等。它们的特点是采用NMOS工艺,集成度提高约4倍,运算速度提高约10~15倍(基本指令执行时间1~2μs)。指令系统比较完善,具有典型的计算机体系结构和中断、DMA等控制功能。软件方面除了汇编语言外,还有BASIC、FORTRAN等高级语言和相应的解释程序和编译程序,在后期还出现了操作系统。
         1974年,Intel推出8080处理器,并作为Altair个人电脑的运算核心,Altair在《星舰奇航》电视影集中是企业号太空船的目的地。电脑迷当时可用395美元买到一组Altair的套件。它在数个月内卖出数万套,成为史上第一款下订单后制造的机种。Intel 8080晶体管数目约为6千颗。
          第3阶段 
         第3阶段(1978——1984年)是16位微处理器时代,通常称为第3代,其典型产品是Intel公司的8086/8088,Motorola公司的M68000,Zilog公司的Z8000等微处理器。其特点是采用HMOS工艺,集成度(20000~70000晶体管/片)和运算速度(基本指令执行时间是0.5μs)都比第2代提高了一个数量级。指令系统更加丰富、完善,采用多级中断、多种寻址方式、段式存储机构、硬件乘除部件,并配置了软件系统。这一时期著名微机产品有IBM公司的个人计算机。1981年IBM公司推出的个人计算机采用8088CPU。紧接着1982年又推出了扩展型的个人计算机IBM PC/XT,它对内存进行了扩充,并增加了一个硬磁盘驱动器。
         80286(也被称为286)是英特尔首款能执行所有旧款处理器专属软件的处理器,这种软件相容性之后成为英特尔全系列微处理器的注册商标,在6年的销售期中,估计全球各地共安装了1500万部286个人电脑。Intel 80286处理器晶体管数目为13万4千颗。1984年,IBM公司推出了以80286处理器为核心组成的16位增强型个人计算机IBM PC/AT。由于IBM公司在发展个人计算机时采用 了技术开放的策略,使个人计算机风靡世界。
               

5. CPU发展史的CPU的诞生

1971年。世界上第一块微处理器4004在Intel公司诞生了。它出现的意义是划时代的,比起现在的CPU,4004显得很可怜,它只有2300个晶体管,功能相当有限,而且速度还很慢。

CPU发展史的CPU的诞生

6. CPU的发展史?

随后,AMD、Cyrix 等陆续推出了 80486 的兼容CPU,于是人们只知有 386 和 486 之分而不知有 Intel 和非Intel 之分。 鉴于这种情况, Intel 没有将486 的后一代产品称为 586,而是使用了注册商标 Pentium,Pentium 一经推出即大受欢迎,正如其中文名“奔腾”一样,其速度全面超越了 486CPU。尽管有浮点运 算错误的干扰,但对手的 5X86 更像是一个超级 486,就算是后来的 AMDK 5 也因为推出较晚和浮点运算不够强劲而大败于Pentium。在Pentium 家族中,早期的 50MHz、60MHz 为P5,而75MHz~200MHz的产品则为P54C。随后,Intel将MMX技术应用到 Pentium 中 ,这一代产品从 133MHz到233MHz,即P55C。其中的Pentium 166 MMX 的产品被玩家们亲切地称为 “黑金刚” ,从此张口不离超频二字。 其实在 P55C 之前,Intel 早就推出了Pentium Pro,但是当时微软的Windows95 尚未推出,彻底抛弃了 16 位代码的Pentium Pro在运行DOS时甚至可以用惨不忍睹来形容, 因而Pentium Pro只能在高端的32 位运算中一展风采。但正是Pentium Pro奠定了P6架构,甚至我们可以说PentiumⅡ= Pentium Pro + MMX。 

后来的事儿就是大家非常熟悉的了: Intel 用来对付对手的Slot 1 架构成了自己的绊脚石,于是便有了 
Celeron、Celeron A、Celeron Ⅱ,而AMD则趁机在Socket7 架构上改进广受好评的 K6 并命名为 K6-2, 一时间,Celeron 和K6-2 成了穷人的宝马。随后,为了应战只手遮天的Intel,AMD推出了利齿K6-3,但这并没有咬动Intel分毫, 毕竟Celeron太好用了!真正让Intel大败的应属K7,加上 Intel 接连的失误,AMD 毫无疑问地坐在了高端的宝座, 尤其是Duron的推出使得AMD成为高性价比的代名词,此时的 AMD 除了兼容性外,应该说是已渐入佳境。真希望AMD 的大锤(K8)能狠狠地砸在P4 上,如此我等消费者又收渔翁之利了,呵呵。 

在了解了 CPU 的成长史后,我们再来看一下 CPU 的选购。作为 DIY 一族,选购一个合适的 CPU 无疑是相当 
重要的,而这其中我们要遵循“老二主义” 。这是什么意思呢?一般说来,一个产品刚刚推出时虽然囊括了 
许多新技术,但由于没有经过市场的检测,这个技术未必就一定会流行。加上新产品处于厂商的暴利期,软件 
的支持也跟不上,所以如果你不是专业的评测人员或发烧的温度尚浅,大可不必做第一个吃螃蟹的人。等该CPU 的更高频率出来并大规模降价后,通常可以以初期价格的一半甚至1/4或更低买到几个月前天价的CPU。打 
个比方说, K7-500 初出时要卖 3000 多大洋,可等 K7-650 出来不久以后它就只卖 1000 多。另外,在高频CPU流行时我们完全没有必要为追逐潮流而多花数百甚至上千元多买几十兆赫兹,因为实际使用过程中我们是感觉不出这点差距的。一般而言,只要两个 CPU 主频差不超过20%,不用测试软件是不容易分辨得出速度差距的。就拿小生的CPU 来说,从366 超到 550,虽然有50% 的差距,但在运行像 Word 之类的软件时根本就体现不出这种差距,因为 366 已经足够快了!就目前来看,AMD 的 Duron 无疑是最佳性价比的CPU,低于Celeron 的价格高于 Celeron 的性能,普通家用完全足够。但如果你是专业应用的话,小生还是推荐使用 P Ⅲ,因为像Solid Works 99 之类的专业软件会不认AMD K7 家族的CPU, 此时可以把注册表中的 CPU 类型改为 Intel 的 X86 即可。当然,如果十分在意速度的话,雷鸟(Socket A Athlon)是当之无愧的最快的CPU(要知道,雷鸟1G比PⅢ1G曾经便宜到1万多大洋) 。又或者你既重视兼容性又没钱并且还爱超频,Celeron Ⅱ无疑是更好的选择,最后,如果你确实没有钱,用VIA的CPU好了。 

小鸟知识点: 
CPU(Central Processing Unit): 中央处理器,它是计算机的心脏,主要由运算器和控制器组成,CPU 的速 
度用MIPS (百万个指令 / 秒)表示,XT 机采用的 8088速度为0.75MIPS, 而超频至 450MHz 的Celeron 速度为1000MIPS 左右。 通常地,我们更喜欢用 CPU 的主频来衡量它的快慢:CPU主频=外频×倍频其中外频即系统总线频率,现在常用的有 66MHz(Celeron) 、100MHz(Duron) 、133MHz(新 P Ⅲ) ,至于倍频大多已被CPU厂家锁定,可以不用理会它。通过提升外频我们可以对 CPU 进行超频(Over Clock) ,比如 300MHz的 Celeron 外频 66Hz,倍频为4.5,当把外频调到 100MHz时 CPU 主频即为100MHz × 4.5=450MHz,这可是 1999 年一个近乎神话的超频。调整外频可以通过修改 BIOS 设置或者跳线、拨动DIP开关来实现,这一点请参考主板的说明书, 不过CPU的超频带有一定的危险性, 不可盲目试之。 

MMX(MultiMedia Extensions) :多媒体扩展指令集,曾被玩家们戏称为麻麻叉。 它是Intel针对日益发展的多媒体处理需要在1996年发布的,它一共包括57条多媒体指令,这些指令可以一次处理多个数据,目前的主流CPU都支持它(新 P Ⅲ带有支持更多指令的 MMX2) 。 

3D Now!:由AMD公司推出的类似于MMX的多媒体指令集,AMD 以及 VIA 的 CPU 支持该功能。

7. CPU的历史?

CPU是中央处理单元(Central Processing Unit)的缩写,它可以被简称做微处理器(Microprocessor),不过经常被人们直接称为处理器(processor)。CPU是计算机的核心,其重要性好比大脑对于人一样,因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据,而主板芯片组则更像是心脏,它控制着数据的交换。CPU的种类决定了操作系统和相应的软件。CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成,是PC的核心,再配上储存器、输入/输出接口和系统总线组成为完整的PC(个人电脑)。 
发展历史
X86时代的CPU
  CPU的溯源可以一直去到1971年。在那一年,当时还处在发展阶段的INTEL公司推出了世界上第一台微处理器4004。这不但是第一个用于计算器的4位微处理器,也是第一款个人有能力买得起的电脑处理器!4004含有2300个晶体管,功能相当有限,而且速度还很慢,被当时的蓝色巨人IBM以及大部分商业用户不屑一顾,但是它毕竟是划时代的产品,从此以后,INTEL便与微处理器结下了不解之缘。可以这么说,CPU的历史发展历程其实也就是 INTEL公司X86系列CPU的发展历程,就通过它来展开的“CPU历史之旅”。 
  1978年,Intel公司再次领导潮流,首次生产出16位的微处理器,并命名为i8086,同时还生产出与之相配合的数学协处理器 i8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集,但在i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算指令。由于这些指令集应用于 i8086和i8087,所以人们也这些指令集统一称之为X86指令集。虽然以后Intel又陆续生产出第二代、第三代等更先进和更快的新型CPU,但都 仍然兼容原来的X86指令,而且Intel在后续CPU的命名上沿用了原先的X86序列,直到后来因商标注册问题,才放弃了继续用阿拉伯数字命名。至于在 后来发展壮大的其他公司,例如AMD和Cyrix等,在486以前(包括486)的CPU都是按Intel的命名方式为自己的X86系列CPU命名,但到 了586时代,市场竞争越来越厉害了,由于商标注册问题,它们已经无法继续使用与Intel的X86系列相同或相似的命名,只好另外为自己的586、 686兼容CPU命名了。 
  1979年,INTEL公司推出了8088芯片,它仍旧是属于16位微处理器,内含29000个晶体管,时钟频率为4.77MHz,地址总线 为20位,可使用1MB内存。8088内部数据总线都是16位,外部数据总线是8位,而它的兄弟8086是16位。1981年8088芯片首次用于IBM PC机中,开创了全新的微机时代。也正是从8088开始,PC(personal computer——个人电脑)的概念开始在全世界范围内发展起来。 
  1982年,许多年轻的读者尚在襁褓之中的时候,INTE已经推出了划时代的最新产品枣80286芯片,该芯片比8006和8088都有了飞 跃的发展,虽然它仍旧是16位结构,但是在CPU的内部含有13.4万个晶体管,时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据总线皆 为16位,地址总线24位,可寻址16MB内存。从80286开始,CPU的工作方式也演变出两种来:实模式和保护模式。 
  Intel 80286处理器 
  1985年INTEL推出了80386芯片,它是80X86系列中的第一种32位微处理器,而且制造工艺也有了很大的进步,与80286相比, 80386内部内含27.5万个晶体管,时钟频率为12.5MHz,后提高到20MHz,25MHz,33MHz。80386的内部和外部数据总线都是 32位,地址总线也是32位,可寻址高达4GB内存。它除具有实模式和保护模式外,还增加了一种叫虚拟86的工作方式,可以通过同时模拟多个8086处理 器来提供多任务能力。除了标准的80386芯片,也就是经常说的80386DX外,出于不同的市场和应用考虑,INTEL又陆续推出了一些其它类 型的80386芯片:80386SX、80386SL、80386DL等。1988年推出的80386SX是市场定位在80286和80386DX之间的 一种芯片,其与80386DX的不同在于外部数据总线和地址总线皆与80286相同,分别是16位和24位(即寻址能力为16MB)。 
  1990年推出的80386 SL和80386 DL都是低功耗、节能型芯片,主要用于便携机和节能型台式机。80386 SL与80386 DL的不同在于前者是基于80386SX的,后者是基于80386DX的,但两者皆增加了一种新的工作方式:系统管理方式。当进入系统管理方式后,CPU 就自动降低运行速度、控制显示屏和硬盘等其它部件暂停工作,甚至停止运行,进入“休眠”状态,以达到节能目的。1989年,大家耳熟能详的80486 芯片由INTEL推出,这种芯片的伟大之处就在于它实破了100万个晶体管的界限,集成了120万个晶体管。80486的时钟频率从25MHz逐步提高到 33MHz、50MHz。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内,并且在80X86系列中首次采用 了RISC(精简指令集)技术,可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式,大大提高了与内存的数据交换速度。由于这些改进,80486 的性能比带有80387数学协处理器的80386DX提高了4倍。80486和80386一样,也陆续出现了几种类型。上面介绍的最初类型是 80486DX。1990年推出了80486SX,它是486类型中的一种低价格机型,其与80486DX的区别在于它没有数学协处理器。80486 DX2由系用了时钟倍频技术,也就是说芯片内部的运行速度是外部总线运行速度的两倍,即芯片内部以2倍于系统时钟的速度运行,但仍以原有时钟速度与外界通 讯。80486 DX2的内部时钟频率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。80486 DX4也是采用了时钟倍频技术的芯片,它允许其内部单元以2倍或3倍于外部总线的速度运行。为了支持这种提高了的内部工作频率,它的片内高速缓存扩大到 16KB。80486 DX4的时钟频率为100MHz,其运行速度比66MHz的80486 DX2快40%。80486也有SL增强类型,其具有系统管理方式,用于便携机或节能型台式机。 
  [1]各品牌的双核处理器
  英特尔
  奔腾双核:
  就是采用Presler核心的奔腾D和奔腾4EE,基本上可以认为Presler核心是简单的将两个Cedar Mill核心松散地耦合在一起的产物。
  酷睿1代
  采用Yonah核心架构。
  [2]酷睿2代
  采用Conroe核心(不全)。
  “酷睿”是一款领先节能的新型微架构,设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效,提高每瓦特性能,也就是所谓的能效比。早期的酷睿是基于笔记本处理器的。
随着IT技术的进步,“多核”概念也逐渐热起来,主要是指基于X86开放架构的双核技术。在这方面,居领导地位的厂商主要有 Intel和AMD两家。其中,两家的思路又有不同。AMD从一开始设计时就考虑到了对多核心的支持。所有组件都直接连接到CPU,消除系统架构方面的挑战和瓶颈。多个处理器核心直接连接到同一个内核上,核心之间以芯片速度通信,进一步降低了处理器之间的延迟。而Intel采用多个核心共享前端总线的方式。专家认为,AMD的架构对于更容易实现双核以至多核,Intel的架构会遇到多个内核争用总线资源的瓶颈问题。

双核心处理器技术的引入是提高处理器性能的有效方法。因为处理器实际性能是处理器在每个时钟周期内所能处理器指令数的总量,因此增加一个内核 ,处理器每个时钟周期内可执行的单元数将增加一倍。在这里我们必须强调一点的是,如果你想让系统达到最大性能,你必须充分利用两个内核中的所有可执行单元:即让所有执行单元都有活可干!

各品牌的双核处理器

英特尔

“酷睿”是一款领先节能的新型微架构,设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效,提高每瓦特性能,也就是所谓的能效比。早期的酷睿是基于笔记本处理器的。

酷睿2:英文Core 2 Duo,是英特尔推出的新一代基于Core微架构的产品体系统称之一。于2006年7月27日发布。酷睿2,是一个跨平台的构架体系,包括服务器版、桌面版、移动版三大领域。其中,服务器版的开发代号为Woodcrest,桌面版的开发代号为Conroe,移动版的开发代号为Merom。

特性:

全新的Core架构

全部采用65nm制造工艺

全线产品为单核心,双核心, 四核心,目前为止L2缓存容量存在2MB和4MB两个版本,上市时曾出现过2MB缓存容量

性能提升40%

能耗降低40%,主流产品的平均能耗为65瓦特

前端总线提升至1066Mhz(Conroe),1333Mhz(Woodcrest),667Mhz(Merom)

服务器类Woodcrest为开发代号,实际的产品名称为Xeon 5100系列。

采用LGA771接口。

Xeon 5100系列包含两种FSB的产品规格(5110采用1066 MHz,5130采用1333 MHz)。拥有两个处理核心和4MB共享式二级缓存,平均功耗为65W,最大仅为80W,较AMD的Opteron的95W功耗很具优势。

台式机类Conroe处理器分为普通版和至尊版两种,产品线包括E6000系列和E4000系列,两者的主要差别为FSB频率不同。

普通版E6000系列处理器主频从1.8GHz到2.67GHz,频率虽低,但由于优秀的核心架构,Conroe处理器的性能表现优秀。此外,Conroe处理器还支持Intel的VT、EIST、EM64T和XD技术,并加入了Sup-SSE3指令集,也是常说的SSSE3指令集。由于Core的高效架构,Conroe不再提供对HT的支持。

AMD

AMD即处理器插槽为Socket AM2,940针脚

AMD的Athlon 64系列处理器在市场上火爆了一年多的时间,由于整合内存控制器的缘故,Athlon 64系列处理器平台依旧停留在DDR时代,而早在2004年中旬,英特尔已经开始大力推广DDR2内存。在这种情况下AMD推出了旗下首款支持DDRII内存的处理器。AM2采用90nm SOI工艺,配备1MB或者2MB

一、Socket AM2处理器技术特性析疑

1、频率提升是难题,期待新制程引入

采用Socket AM2针脚的内核被称为“F”步进,它拥有目前“E”步进核心的全部特性,区别只在于由上代支持双通道DDR 400提升至双通道DDR2 800,并加入AMD虚拟技术。

“F”步进核心与目前“E”步进核心相比,除了内存控制器上的更改及加入AMD 虚拟技术的部份外,明显的是L2 Cache部份缩小了,据AMD官方文件所示,由于制程上的成熟,Rev F版本核心的L2 Cache部份经重新设计减少用作提高速度的回路(晶体管)。此外,“F”步进核心的品质也得以改善,在相同的功耗下相比上代Rev E频率可提高7%,或是频率下功耗下调约7%,因此“F”步进核心将可以提高低功耗版本的产能。

晶体管数目方面,虽然L2 Cache的晶体管使用数目减少,但由于改用DDR2内存控制器及加入AMD 虚拟技术,因此Rev F核心的晶体管数目、核心尺寸有所提升,比如针对双核处理器的Windsor核心由上代2亿3千3百万,提升至2亿4千3百万,Die Size也由199平方毫米提升至220平方毫米。

整体功耗都降低了,只有FX-62是特例,应该多提一些AMD AM2产品整体性能的提升和功耗的降低。

L2 cache,由AMD位于德国Dreseden的Fab 30工厂制造。

2、内置DDR2内存控制器,支持DDR2-800内存

Socket AM2处理器最大的改进就是整合了DDR2内存控制器——最初将支持DDR2 667,在后期支持到DDR2 800甚至是DDR2 1066。

DDR2优势和缺点都是非常明显的:虽然DDR2内存提高了带宽,但此前DDR2的内存延时由于比DDR内存大,也造成了DDR2高频低能的缺点。但值得庆幸的是,目前内存厂商通过改进生产技术,新一代DDR2 667内存的延迟已经可以达到3-3-3 timings的水准,同时凭借高带宽的优势,性能已经等于或超过了此前的DDR400内存。

考虑到AMD的AM2处理器本身集成了内存控制器在CPU内部,所以其较高带宽、极低延迟优势在内存控制方面将领先于Intel最新的DDR2平台。不过,DDR模块需要184根针脚,DDR2模块需要240根针脚, AMD在基本保持处理器针脚数目的前提下从支持双通道DDR升级为双通道DDR2,在一定程度上增加了核心的复杂性。

有过需要注意的是,AM2平台高端的处理器和低端处理器所支持的DDR2内存频率是大部相同的,最高端的Athlon 64 FX和Athlon 64 X2支持最高的DDR2-800,内存传输带宽达到12.8GB/s。而中低端的Athlon 64和Sempron处理器则支持DDR2-667,内存传输带宽为10.66GB/s。也就是说AM2舍弃了对DDR2-533内存的支持,升级到AM2处理器的玩家需要根据您选择的具体处理器来搭配内存,不要造成投资的浪费。

3、支持Presidio Security安全技术和Pacifica虚拟技术

当然,Socket AM2处理器改进之处并不仅仅是提供对DDR2内存的支持、针脚改变方面,AMD表示Socket AM2处理器将会支持Presidio Security安全技术和Pacifica虚拟技术。其实Athlon64是第一款支持防病毒技术的桌面处理器,考虑到这也今后CPU发展趋势之一,因此Socket AM2处理器仍保留此功能并不令人意外。

比较值得我们关注的应该是Pacifica虚拟技术,这将可以大大提高台式处理器的运行能力。Pacifica技术最突出的地方在于对内存控制器的改进方面。“Pacifica”通过Direct Connect Architecture(直接互连架构)和在处理器和内存控制器中引入一个新模型和功能来提高CPU的虚拟应用。

与过去的方法来进行虚拟应用不同,这项新的技术能够减少程序的复杂性,提高虚拟系统的安全性,并通过兼容现有的虚拟系统管理软件来减少花费在虚拟管理系统上的费用。例如,用户能在一部机器上轻易地创建多个独立且互相隔离的分区,从而减少了分区之间病毒传播的危险。不过,AMD在虚拟化技术方面仍比Intel慢了一步。

AMD Socket AM2三大核心系列解析

根据AMD的计划,包括Windsor、Orleans及Manila等新一代处理器核心都将开始采用Socket AM2规格、90nm制程,同时也都支持双通道DDR2内存,其中采用Windsor核心的Athlon64 X2双核心处理器及采用Orleans核心的Athlon 64都内建Pacifica虚拟技术,而Manila核心的Sempron处理器则不支持这项技术。下面,就让我们简单介绍AMD这三大新系列处理器。

针对高端市场的“Windsor核心”

针对今年的高端处理器市场,AMD为我们准备了基于Socket AM2架构、代号为Windsor核心的Athlon 64 X2双核心处理器。由于高端双核心Athlon64 X2从2006年起出货量将逐步增长,取代单核心Athlon 64处理器在中高端市场的地位,因此下一代Socket AM2规格处理器中,目前仅Athlon 64 X2就规划了4200+、4600+、4800+、5000+、5200+等多款产品。

除此之外,AMD将为我们带来采用Windsor核心Athlon 64 FX处理器,定位仍然是“为3D游戏和单个线程应用程序提供最佳的性能”,还将继续扮演作为游戏最佳处理器的角色。

针对主流市场的“Orleans核心”

代号为“Orleans”的核心是针对主流处理器市场的单核处理器,今年AMD将推出Athlon 64 3500+、Athlon 64 3800+、Athlon 64 4000+三个型号,都支持Pacifica虚拟技术:其中Socket M2 Athlon 64 4000+工作频率2.6GHz,512KB L2;Socket M2 Athlon 64 3800+处理器工作频率2.4GHz,Socket M2 Athlon 64 3500+处理器工作频率2.2GHz,也可能配备512KB L2缓存。考虑到Socket AM2平台DDR2内存子系统的性能将超过目前的Socket939, AMD可能会再一次改用了新的命名。

针对低端市场的“Manila核心”

在未来低端处理器市场,AMD仍将以Sempron系列为主,并将从目前的Socket 754、Socket 939接口过渡到Socket AM2接口。Socket AM2新接口的Sempron核心代号为“Manila”。我们可以把它看成是“Orleans”的简化版,它的缓存数目减至主流CPU的四分之一,也就是512KB L2,同时并不支持安全及虚拟技术,不过支持双通道DDR2的规格并未缩水,当然上市时间也会更晚一些。

Socket M2 Sempron处理器将首先上市有3500+、3400+、3200+和3000+,工作频率分别是2.2GHz、2.0GHz、1.8GHz和1.6GHz。另外,Socket M2 Sempron处理器也可能加入现在已有的2.4GHz 3600+和2.6GHz 3800+这两款产品。

CPU的历史?

8. 介绍一下CPU的历史

计算机的发展主要表现在其核心部件——微处理器的发展上,每当一款新型的微处理器出现时,就会带动计算机系统的其他部件的相应发展,如计算机体系结构的进一步优化,存储器存取容量的不断增大、存取速度的不断提高,外围设备的不断改进以及新设备的不断出现等。

根据微处理器的字长和功能,可将其发展划分为以下几个阶段。

第1阶段
第1阶段(1971——1973年)是4位和8位低档微处理器时代,通常称为第1代,其典型产品是Intel4004和Intel8008微处理器和分别由它们组成的MCS-4和MCS-8微机。基本特点是采用PMOS工艺,集成度低(4000个晶体管/片),系统结构和指令系统都比较简单,主要采用机器语言或简单的汇编语言,指令数目较少(20多条指令),基本指令周期为20~50μs,用于简单的控制场合。

Intel在1969年为日本计算机制造商Busicom的一项专案,着手开发第一款微处理器,为一系列可程式化计算机研发多款晶片。最终,英特尔在1971年11月15日向全球市场推出4004微处理器,当年Intel 4004处理器每颗售价为200美元。4004 是英特尔第一款微处理器,为日后开发系统智能功能以及个人电脑奠定发展基础,其晶体管数目约为2300颗。

第2阶段
第2阶段(1974——1977年)是8位中高档微处理器时代,通常称为第2代,其典型产品是Intel8080/8085、Motorola公司、Zilog公司的Z80等。它们的特点是采用NMOS工艺,集成度提高约4倍,运算速度提高约10~15倍(基本指令执行时间1~2μs)。指令系统比较完善,具有典型的计算机体系结构和中断、DMA等控制功能。软件方面除了汇编语言外,还有BASIC、FORTRAN等高级语言和相应的解释程序和编译程序,在后期还出现了操作系统。

1974年,Intel推出8080处理器,并作为Altair个人电脑的运算核心,Altair在《星舰奇航》电视影集中是企业号太空船的目的地。电脑迷当时可用395美元买到一组Altair的套件。它在数个月内卖出数万套,成为史上第一款下订单后制造的机种。Intel 8080晶体管数目约为6千颗。

第3阶段
第3阶段(1978——1984年)是16位微处理器时代,通常称为第3代,其典型产品是Intel公司的8086/8088,Motorola公司的M68000,Zilog公司的Z8000等微处理器。其特点是采用HMOS工艺,集成度(20000~70000晶体管/片)和运算速度(基本指令执行时间是0.5μs)都比第2代提高了一个数量级。指令系统更加丰富、完善,采用多级中断、多种寻址方式、段式存储机构、硬件乘除部件,并配置了软件系统。这一时期著名微机产品有IBM公司的个人计算机。1981年IBM公司推出的个人计算机采用8088CPU。紧接着1982年又推出了扩展型的个人计算机IBM PC/XT,它对内存进行了扩充,并增加了一个硬磁盘驱动器。

80286(也被称为286)是英特尔首款能执行所有旧款处理器专属软件的处理器,这种软件相容性之后成为英特尔全系列微处理器的注册商标,在6年的销售期中,估计全球各地共安装了1500万部286个人电脑。Intel 80286处理器晶体管数目为13万4千颗。1984年,IBM公司推出了以80286处理器为核心组成的16位增强型个人计算机IBM PC/AT。由于IBM公司在发展个人计算机时采用 了技术开放的策略,使个人计算机风靡世界。
第4阶段
第4阶段(1985——1992年)是32位微处理器时代,又称为第4代。其典型产品是Intel公司的80386/80486,Motorola公司的M69030/68040等。其特点是采用HMOS或CMOS工艺,集成度高达100万个晶体管/片,具有32位地址线和32位数据总线。每秒钟可完成600万条指令(Million Instructions Per Second,MIPS)。微型计算机的功能已经达到甚至超过超级小型计算机,完全可以胜任多任务、多用户的作业。同期,其他一些微处理器生产厂商(如AMD、TEXAS等)也推出了80386/80486系列的芯片。
80386DX的内部和外部数据总线是32位,地址总线也是32位,可以寻址到4GB内存,并可以管理64TB的虚拟存储空间。它的运算模式除了具有实模式和保护模式以外,还增加了一种“虚拟86”的工作方式,可以通过同时模拟多个8086微处理器来提供多任务能力。80386SX是Intel为了扩大市场份额而推出的一种较便宜的普及型CPU,它的内部数据总线为32位,外部数据总线为16位,它可以接受为80286开发的16位输入/输出接口芯片,降低整机成本。80386SX推出后,受到市场的广泛的欢迎,因为80386SX的性能大大优于80286,而价格只是80386的三分之一。Intel 80386 微处理器内含275,000 个晶体管—比当初的4004多了100倍以上,这款32位元处理器首次支持多工任务设计,能同时执行多个程序。Intel 80386晶体管数目约为27万5千颗。

1989年,我们大家耳熟能详的80486芯片由英特尔推出。这款经过四年开发和3亿美元资金投入的芯片的伟大之处在于它首次实破了100万个晶体管的界限,集成了120万个晶体管,使用1微米的制造工艺。80486的时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz。

80486是将80386和数学协微处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内。80486中集成的80487的数字运算速度是以前80387的两倍,内部缓存缩短了微处理器与慢速DRAM的等待时间。并且,在80x86系列中首次采用了RISC(精简指令集)技术,可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式,大大提高了与内存的数据交换速度。由于这些改进,80486的性能比带有80387数学协微处理器的80386 DX性能提高了4倍。
第5阶段
第5阶段(1993-2005年)是奔腾(pentium)系列微处理器时代,通常称为第5代。典型产品是Intel公司的奔腾系列芯片及与之兼容的AMD的K6、K7系列微处理器芯片。内部采用了超标量指令流水线结构,并具有相互独立的指令和数据高速缓存。随着MMX(Multi Media eXtended)微处理器的出现,使微机的发展在网络化、多媒体化和智能化等方面跨上了更高的台阶。
1997年推出的Pentium II处理器结合了Intel MMX技术,能以极高的效率处理影片、音效、以及绘图资料,首次采用Single Edge Contact (S.E.C) 匣型封装,内建了高速快取记忆体。这款晶片让电脑使用者撷取、编辑、以及透过网络和亲友分享数位相片、编辑与新增文字、音乐或制作家庭电影的转场效果、使用可视电话以及透过标准电话线与网际网络传送影片,Intel Pentium II处理器晶体管数目为750万颗。

1999年推出的Pentium III处理器加入70个新指令,加入网际网络串流SIMD延伸集称为MMX,能大幅提升先进影像、3D、串流音乐、影片、语音辨识等应用的性能,它能大幅提升网际网络的使用经验,让使用者能浏览逼真的线上博物馆与商店,以及下载高品质影片,Intel首次导入0.25微米技术,Intel Pentium III晶体管数目约为950万颗。

与此同年,英特尔还发布了Pentium IIIXeon处理器。作为Pentium II Xeon的后继者,除了在内核架构上采纳全新设计以外,也继承了Pentium III处理器新增的70条指令集,以更好执行多媒体、流媒体应用软件。除了面对企业级的市场以外,Pentium III Xeon加强了电子商务应用与高阶商务计算的能力。在缓存速度与系统总线结构上,也有很多进步,很大程度提升了性能,并为更好的多处理器协同工作进行了设计。
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。

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。

Pentium 4还提供的SSE2指令集,这套指令集增加144个全新的指令,在128bit压缩的数据,在SSE时,仅能以4个单精度浮点值的形式来处理,而在SSE2指令集,该资料能采用多种数据结构来处理:

4个单精度浮点数(SSE)对应2个双精度浮点数(SSE2);对应16字节数(SSE2);对应8个字数(word);对应4个双字数(SSE2);对应2个四字数(SSE2);对应1个128位长的整数(SSE2) 。

2003年英特尔发布了Pentium M(mobile)处理器。以往虽然有移动版本的Pentium II、III,甚至是Pentium 4-M产品,但是这些产品仍然是基于台式电脑处理器的设计,再增加一些节能,管理的新特性而已。即便如此,Pentium III-M和Pentium 4-M的能耗远高于专门为移动运算设计的CPU,例如全美达的处理器。

英特尔Pentium M处理器结合了855芯片组家族与Intel PRO/Wireless2100网络联机技术,成为英特尔Centrino(迅驰)移动运算技术的最重要组成部分。Pentium M处理器可提供高达1.60GHz的主频速度,并包含各种效能增强功能,如:最佳化电源的400MHz系统总线、微处理作业的融合(Micro-OpsFusion)和专门的堆栈管理器(Dedicated Stack Manager),这些工具可以快速执行指令集并节省电力。

2005年Intel推出的双核心处理器有Pentium D和Pentium Extreme Edition,同时推出945/955/965/975芯片组来支持新推出的双核心处理器,采用90nm工艺生产的这两款新推出的双核心处理器使用是没有针脚的LGA 775接口,但处理器底部的贴片电容数目有所增加,排列方式也有所不同。
桌面平台的核心代号Smithfield的处理器,正式命名为Pentium D处理器,除了摆脱阿拉伯数字改用英文字母来表示这次双核心处理器的世代交替外,D的字母也更容易让人联想起Dual-Core双核心的涵义。

Intel的双核心构架更像是一个双CPU平台,Pentium D处理器继续沿用Prescott架构及90nm生产技术生产。Pentium D内核实际上由于两个独立的Prescott核心组成,每个核心拥有独立的1MB L2缓存及执行单元,两个核心加起来一共拥有2MB,但由于处理器中的两个核心都拥有独立的缓存,因此必须保证每个二级缓存当中的信息完全一致,否则就会出现运算错误。

为了解决这一问题,Intel将两个核心之间的协调工作交给了外部的MCH(北桥)芯片,虽然缓存之间的数据传输与存储并不巨大,但由于需要通过外部的MCH芯片进行协调处理,毫无疑问的会对整个的处理速度带来一定的延迟,从而影响到处理器整体性能的发挥。

由于采用Prescott内核,因此Pentium D也支持EM64T技术、XD bit安全技术。值得一提的是,Pentium D处理器将不支持Hyper-Threading技术。原因很明显:在多个物理处理器及多个逻辑处理器之间正确分配数据流、平衡运算任务并非易事。比如,如果应用程序需要两个运算线程,很明显每个线程对应一个物理内核,但如果有3个运算线程呢?因此为了减少双核心Pentium D架构复杂性,英特尔决定在针对主流市场的Pentium D中取消对Hyper-Threading技术的支持。

同出自Intel之手,而且Pentium D和Pentium Extreme Edition两款双核心处理器名字上的差别也预示着这两款处理器在规格上也不尽相同。其中它们之间最大的不同就是对于超线程(Hyper-Threading)技术的支持。Pentium D不支持超线程技术,而Pentium Extreme Edition则没有这方面的限制。在打开超线程技术的情况下,双核心Pentium Extreme Edition处理器能够模拟出另外两个逻辑处理器,可以被系统认成四核心系统。
Pentium EE系列都采用三位数字的方式来标注,形式是Pentium EE8xx或9xx,例如Pentium EE840等等,数字越大就表示规格越高或支持的特性越多。

Pentium EE 8x0:表示这是Smithfield核心、每核心1MB二级缓存、800MHzFSB的产品,其与Pentium D 8x0系列的唯一区别仅仅只是增加了对超线程技术的支持,除此之外其它的技术特性和参数都完全相同。

Pentium EE 9x5:表示这是Presler核心、每核心2MB二级缓存、1066MHzFSB的产品,其与Pentium D 9x0系列的区别只是增加了对超线程技术的支持以及将前端总线提高到1066MHzFSB,除此之外其它的技术特性和参数都完全相同。

单核心的Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D以及双核心的Pentium D和Pentium EE等CPU采用LGA775封装。与以前的Socket 478接口CPU不同,LGA 775接口CPU的底部没有传统的针脚,而代之以775个触点,即并非针脚式而是触点式,通过与对应的LGA 775插槽内的775根触针接触来传输信号。LGA 775接口不仅能够有效提升处理器的信号强度、提升处理器频率,同时也可以提高处理器生产的良品率、降低生产成本。

第6阶段
第6阶段(2005年至今)是酷睿(core)系列微处理器时代,通常称为第6代。“酷睿”是一款领先节能的新型微架构,设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效,提高每瓦特性能,也就是所谓的能效比。早期的酷睿是基于笔记本处理器的。 酷睿2:英文名称为Core 2 Duo,是英特尔在2006年推出的新一代基于Core微架构的产品体系统称。于2006年7月27日发布。酷睿2是一个跨平台的构架体系,包括服务器版、桌面版、移动版三大领域。其中,服务器版的开发代号为Woodcrest,桌面版的开发代号为Conroe,移动版的开发代号为Merom。

酷睿2处理器的Core微架构是Intel的以色列设计团队在Yonah微架构基础之上改进而来的新一代英特尔架构。最显著的变化在于在各个关键部分进行强化。为了提高两个核心的内部数据交换效率采取共享式二级缓存设计,2个核心共享高达4MB的二级缓存。
继LGA775接口之后,Intel首先推出了LGA1366平台,定位高端旗舰系列。首颗采用LGA 1366接口的处理器代号为Bloomfield,采用经改良的Nehalem核心,基于45纳米制程及原生四核心设计,内建8-12MB三级缓存。LGA1366平台再次引入了Intel超线程技术,同时QPI总线技术取代了由Pentium 4时代沿用至今的前端总线设计。最重要的是LGA1366平台是支持三通道内存设计的平台,在实际的效能方面有了更大的提升,这也是LGA1366旗舰平台与其他平台定位上的一个主要区别。

作为高端旗舰的代表,早期LGA1366接口的处理器主要包括45nm Bloomfield核心酷睿i7四核处理器。随着Intel在2010年迈入32nm工艺制程,高端旗舰的代表被酷睿i7-980X处理器取代,全新的32nm工艺解决六核心技术,拥有最强大的性能表现。对于准备组建高端平台的用户而言,LGA1366依然占据着高端市场,酷睿i7-980X以及酷睿i7-950依旧是不错的选择。

Core i5是一款基于Nehalem架构的四核处理器,采用整合内存控制器,三级缓存模式,L3达到8MB,支持Turbo Boost等技术的新处理器电脑配置。它和Core i7(Bloomfield)的主要区别在于总线不采用QPI,采用的是成熟的DMI(Direct Media Interface),并且只支持双通道的DDR3内存。结构上它用的是LGA1156 接口,i5有睿频技术,可以在一定情况下超频。LGA1156接口的处理器涵盖了从入门到高端的不同用户,32nm工艺制程带来了更低的功耗和更出色的性能。主流级别的代表有酷睿i5-650/760,中高端的代表有酷睿i7-870/870K等。我们可以明显的看出Intel在产品命名上的定位区分。但是整体来看中高端LGA1156处理器比低端入门更值得选购,面对AMD的低价策略,Intel酷睿i3系列处理器完全无法在性价比上与之匹敌。而LGA1156中高端产品在性能上表现更加抢眼。

Core i3可看作是Core i5的进一步精简版(或阉割版),将有32nm工艺版本(研发代号为Clarkdale,基于Westmere架构)这种版本。Core i3最大的特点是整合GPU(图形处理器),也就是说Core i3将由CPU+GPU两个核心封装而成。由于整合的GPU性能有限,用户想获得更好的3D性能,可以外加显卡。值得注意的是,即使是Clarkdale,显示核心部分的制作工艺仍会是45nm。i3 i5 区别最大之处是 i3没有睿频技术。代表有酷睿i3-530/540。
2010年6月,Intel再次发布革命性的处理器——第二代Core i3/i5/i7。第二代Core i3/i5/i7隶属于第二代智能酷睿家族,全部基于全新的Sandy Bridge微架构,相比第一代产品主要带来五点重要革新:1、采用全新32nm的Sandy Bridge微架构,更低功耗、更强性能。2、内置高性能GPU(核芯显卡),视频编码、图形性能更强。 3、睿频加速技术2.0,更智能、更高效能。4、引入全新环形架构,带来更高带宽与更低延迟。5、全新的AVX、AES指令集,加强浮点运算与加密解密运算。

SNB(Sandy Bridge)是英特尔在2011年初发布的新一代处理器微架构,这一构架的最大意义莫过于重新定义了“整合平台”的概念,与处理器“无缝融合”的“核芯显卡”终结了“集成显卡”的时代。这一创举得益于全新的32nm制造工艺。由于Sandy Bridge 构架下的处理器采用了比之前的45nm工艺更加先进的32nm制造工艺,理论上实现了CPU功耗的进一步降低,及其电路尺寸和性能的显著优化,这就为将整合图形核心(核芯显卡)与CPU封装在同一块基板上创造了有利条件。此外,第二代酷睿还加入了全新的高清视频处理单元。视频转解码速度的高与低跟处理器是有直接关系的,由于高清视频处理单元的加入,新一代酷睿处理器的视频处理时间比老款处理器至少提升了30%。新一代Sandy Bridge处理器采用全新LGA1155接口设计,并且无法与LGA1156接口兼容。Sandy Bridge是将取代Nehalem的一种新的微架构,不过仍将采用32nm工艺制程。比较吸引人的一点是这次Intel不再是将CPU核心与GPU核心用“胶水”粘在一起,而是将两者真正做到了一个核心里。
在2012年4月24日下午北京天文馆,intel正式发布了Ivy Bridge(IVB)处理器。22nm Ivy Bridge会将执行单元的数量翻一番,达到最多24个,自然会带来性能上的进一步跃进。Ivy Bridge会加入对DX11的支持的集成显卡。另外新加入的XHCI USB 3.0控制器则共享其中四条通道,从而提供最多四个USB 3.0,从而支持原生USB3.0。cpu的制作采用3D晶体管技术,CPU耗电量会减少一半。采用22nm工艺制程的Ivy Bridge架构产品将延续LGA1155平台的寿命,因此对于打算购买LGA1155平台的用户来说,起码一年之内不用担心接口升级的问题了。

2013年6月4日intel 发表四代CPU“Haswell”,第四代CPU脚位(CPU接槽)称为Intel LGA1150,主机板名称为Z87、H87、Q87等8系列晶片组,Z87为超频玩家及高阶客群,H87为中低阶一般等级,Q87为企业用。Haswell CPU 将会用于笔记型电脑、桌上型CEO套装电脑以及 DIY零组件CPU,陆续替换现行的第三世代Ivy Bridge。
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