中央处理器的发展

1、中央处理器的发展 CPU的英文全称是 Central Processing Unit,意思是中央处理单元，我们通常也称之为中央处理器。CPU是电脑中最重 要的核心组件。通常，一块CPU都要包含运算/逻辑单元、控制单元和寄存器这三部分，这些单元都被集成在一块面积不 大的硅晶片中。 要了解CPU，首先要了解一些 CPU方面的术语，拿这颗 Intel新推岀的P4 2.8E（图1）来看，它的一些参数已经在金属外 壳上刻有了， 2.80GHZ/1M/800分别代表CPU的主频、二级缓存和前端总线频率。 主频就是这颗 CPU的工作频率，一般来说主频越高CPU的速度越快，性能也就越强，主频、倍频和外频之间有

2、一个换算 关系：主频二外频X倍频。这颗CPU的外频是200MHZ，于是我们可以推算岀它的倍频应该是14。缓存是很重要的一个指标， In tel通常按照二级缓存的多少来划分 Pen tium和Celer on，通常两者之间有一倍的差距。前端总线（FSB）在In tel P4系列CPU 中和外频之间也有个换算关系：前端总线频率（FSB）=外频X 4,所以通过这里给岀的 800MHz，我们可以推算岀外频为 200 MHz。 目前，市面上的 CPU主要是In tel和AMD两家公司的，下面我们从这两个公司的发展旅程来看看CPU的发展。 CPU双 雄：In tel & AMD 一、早期的CPU 早期我们

3、接触的电脑，大部分使用的是In tel的处理器，386、486其实说的就是 CPU的型号。例如 486是指CPU为In tel 8 0486 （图2）处理器的电脑，In tel的处理器价格昂贵，并不是每个人都能够买得起的，当时一台普通的486电脑售价接近1000 0RMB。这个时候的 AMD公司一直都在努力仿照 In tel的CPU，推岀一系列与之兼容的处理器，而且采取和In tel同样的命名方 式，也取名叫 386、486。 二、Pentium 与 K5 出现 1993年3月，Intel发布了继80486之后的又一款 CPU，并正式取名为 Pentium （奔腾），俗称“ 586”。最初有

4、Pentium 60 和Pe ntium 66两款产品，后面的数字代表 CPU的主频。94年至96年，In tel又分别将主频从 75MHz提升到200MHz。所有的P entium系列都内置了 16KB的一级缓存，二级缓存集成在主板上。 AMD公司为了与 Pentium系列的处理器抗衡，也推岀了自己的K5系列CPU。K5系列的处理器集成了 24KB 级缓存，比 Pentium 系列多出了 50，在整体性能方面 K5 要高过同频的 Pentium。 三、Pentium MMX与 K6 时代 1996年底， Pentium MMX 上市了（ 图 3），这是另一款有划时代意义的处理器，它一共包括3

5、种主频： 166/200/233MHz 。 In tel将一级缓存增加到 32KB，CPU接口也固定为 Socket 7。Pen tium MMX和上一代产品主要的区别就在这个MMX上，它包 含 57 条指令，很快就成为了玩家的最爱。 第二年春，AMD公司摆脱了 Intel处理器的影响，自己推岀了新一代的K6系列。主频从166MHz 一直到300MHz，外频仍 然不变，还是 66MHz。一级缓存增加到 64KB，又超越了 Intel的MMX，看来缓存一直都是两家争夺的焦点。 四、Pentium U与 K6-2 推出 由于AMD的K6系列价格便宜，而且性能也不差，使得MMX的销量举步维艰，为此，

6、In tel在1997年推岀了 Pen tium n 处理器，这无疑又是扔给 AMD的一枚重磅炸弹。由于在制造工艺上有不小的改进，Pentium n的最高频率一度达到了450MHz。 为了抵制住 Pentium n的强大优势，98年中，AMD推岀了 K6-2处理器（图4），这也是 AMD第一次在处理器中添加了 指令集3D Now!，此时Intel也感觉到了危机。 在 AMD 的强大攻势下， CPU 的低端市场已经开始向 AMD 和另一家 CPU 公司 Cyrix 倾斜。 Intel 再也不能坐视不管了。于 是在同年，In tel将Pe ntium n的核心进行简化，推岀了新系列产品 Celer

7、o n系列处理器来力保低端市场。Celer on 1采用Pen tium n的核心，接口形式有 Slot 1和Socket 370接口。频率从 300MHz 一直到500MHz。良好的超频性能和低廉的售价，Intel 终于靠 Celeron 收复了低端市场。 五、Pentium 川与Athlon发布 继Pen tium n之后，In tel接着发布了下一代 Pen tium皿处理器，起初它采用 Pen tium n样的接口，但为了和 Socket 370主 板兼容，之后又推岀了 Socket 370接口的Pentium皿。频率从 450MHz起跳，外频为 100MHz。1GHz以上的Penti

8、um皿称为图 拉丁核心的 PH（图5），外频从100MHz上升到133MHz。 AMD就研发了与之抗衡的 K6-皿处理器，定位高端的 K6-皿最终没有挑起狙击 Pentium皿的大任。不久，AMD发布了它强 大的秘密武器：K7系列处理器，并取了个好听的名字：Athlon。起先Athlon处理器是Slot A接口（图6），频率从500起跳， 并在主频上超越了当时的 Intel 处理器，从这时起， AMD 的 CPU 在主频方面占据了优势。 面对低端市场，In tel Celero n2和Celero n3也应运而生。为了同 Intel争夺市场，AMD在高端推岀了全新内核的新Athl on处 理器

9、，中文名叫做雷鸟，低端推岀了毒龙系列处理器。 六、 Pentium 4 与 Athlon 64 到来 In tel在图拉丁 P皿处理器后给大家带来的却是一款性能低下的新产品，这就是Socket 423的Pen tium 4 （图7）, 1.4GHz 的 Pentium 4 性能上还不如 1.2GHz 的 Celeron 3，最后只好草草收场。 与此同时，AMD公司继雷鸟之后又发布了一新款处理器，这就是采用了Palamino核心的Athlon XP处理器，Athlon XP采 用新的制造工艺，主频从 1.3GHz起跳，外频为133MHz，256KB二级缓存，由于在频率上落后于 Intel的Pen

10、tium 4,所以AMD 在新的处理器上采用 PR值的标注方式，即 1.3GHz的Athlon XP标注为1500+，意思是可以和 P4 1.5GHz或是老核心的雷鸟 1. 5GHz 相抗衡。 Intel 在 Socket 423 后发布的是 Socket 478 的 Willamette 核心和 Northwood 核心（图 8）的 Pentium 4， Willamette 核心的 CP U具有100MHz的外频和400MHz的前端总线，并集成了256KB的二级缓存。而 Northwood核心将二级缓存提升到512KB，夕卜 频从100MHz起到200MHz结束，前端总线也达到了惊人的80

11、0MHz。这个时候，In tel在频率上大做文章，目前的 CPU频率已 经到达了 3.6GHz，新一代Prescott核心的CPU随之推岀，其二级缓存从原来的512KB增加到了 1MB，和前者不同的是 Prescott 核心的CPU具有31级的流水线，而 Northwood只有20级，理论上 Prescott的CPU能够达到5GHz的主频；在低端方面 Intel 则随之推岀了 Celeron 4，占有很大的市场份额。 AMD 方面也不甘示弱，继 Palamino 核心之后，又推岀了 Barton 核心（ 图 9）的处理器，目前性价比最高的 XP 2500采 用的就是这个核心。最值得一提的是AMD之后发布的64位的处理器 Athlon 64, 一级缓存为128KB，二级缓存从256KB到1 MB，虽然在频率方面输于 In tel的高端CPU，但是执行效能却一度超过了 In tel的P4 CPU。 如何选择 CPU 有人总是问，我究竟买 Intel 的 CPU 好呢，还是 AMD 的好？一些论坛上也为此争