什么是微处理器
cpu是central processing unit(中央微处理器)的缩写,它是计算机中最重要的一个部分,由运算器和控制器组成。如果把计算机比作人,那么cpu就是人的大脑。cpu的发展非常迅速,个人电脑从8088(xt)发展到现在的pentium 4时代,只经过了不到二十年的时间。
从生产技术来说,最初的8088集成了29000个晶体管,而pentiumⅲ的集成度超过了2810万个晶体管;cpu的运行速度,以mips(百万个指令每秒)为单位,8088是0.75mips,到高能奔腾时已超过了1000mips。不管什么样的cpu,其内部结构归纳起来都可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分,这三个部分相互协调,对命令和数据进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。
cpu从最初发展至今已经有二十多年的历史了,这期间,按照其处理信息的字长,cpu可以分为:4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及正在酝酿构建的64位微处理器,可以说个人电脑的发展是随着cpu的发展而前进的。
intel 4004
1971年,英特尔公司推出了世界上第一款微处理器4004,这是第一个可用于微型计算机的四位微处理器,它包含2300个晶体管。随后英特尔又推出了8008,由于运算性能很差,其市场反应十分不理想。1974年,8008发展成8080,成为第二代微处理器。8080作为代替电子逻辑电路的器件被用于各种应用电路和设备中,如果没有微处理器,这些应用就无法实现。
由于微处理器可用来完成很多以前需要用较大设备完成的计算任务,价格又便宜,于是各半导体公司开始竞相生产微处理器芯片。zilog公司生产了8080的增强型z80,摩托罗拉公司生产了6800,英特尔公司于1976年又生产了增强型8085,但这些芯片基本没有改变8080的基本特点,都属于第二代微处理器。它们均采用nmos工艺,集成度约9000只晶体管,平均指令执行时间为1μs~2μs,采用汇编语言、basic、fortran编程,使用单用户操作系统。
intel 8086
1978年英特尔公司生产的8086是第一个16位的微处理器。很快zilog公司和摩托罗拉公司也宣布计划生产z8000和68000。这就是第三代微处理器的起点。
8086微处理器最高主频速度为8mhz,具有16位数据通道,内存寻址能力为1mb。同时英特尔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的指令。人们将这些指令集统一称之为 x86指令集。虽然以后英特尔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,而且英特尔在后续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。
1979年,英特尔公司又开发出了8088。8086和8088在芯片内部均采用16位数据传输,所以都称为16位微处理器,但8086每周期能传送或接收16位数据,而8088每周期只采用8位。因为最初的大部分设备和芯片是8位的,而8088的外部8位数据传送、接收能与这些设备相兼容。8088采用40针的dip封装,工作频率为6.66mhz、7.16mhz或8mhz,微处理器集成了大约29000个晶体管。
8086和8088问世后不久,英特尔公司就开始对他们进行改进,他们将更多功能集成在芯片上,这样就诞生了80186和80188。这两款微处理器内部均以16位工作,在外部输入输出上80186采用16位,而80188和8088一样是采用8位工作。
1981年,美国ibm公司将8088芯片用于其研制的pc机中,从而开创了全新的微机时代。也正是从8088开始,个人电脑(pc)的概念开始在全世界范围内发展起来。从8088应用到ibm pc机上开始,个人电脑真正走进了人们的工作和生活之中,它也标志着一个新时代的开始。
intel 80286
1982年,英特尔公司在8086的基础上,研制出了80286微处理器,该微处理器的最大主频为20mhz,内、外部数据传输均为16位,使用24位内存储器的寻址,内存寻址能力为16mb。80286可工作于两种方式,一种叫实模式,另一种叫保护方式。
在实模式下,微处理器可以访问的内存总量限制在1兆字节;而在保护方式之下,80286可直接访问16兆字节的内存。此外,80286工作在保护方式之下,可以保护操作系统,使之不像实模式或8086等不受保护的微处理器那样,在遇到异常应用时会使系统停机。
ibm公司将80286微处理器用在先进技术微机即at机中,引起了极大的轰动。80286在以下四个方面比它的前辈有显著的改进:支持更大的内存;能够模拟内存空间;能同时运行多个任务;提高了处理速度。最早pc机的速度是4mhz,第一台基于80286的at机运行速度为6mhz至8mhz,一些制造商还自行提高速度,使80286达到了20mhz,这意味着性能上有了重大的进步。
80286的封装是一种被称为pga的正方形包装。pga是源于plcc的便宜封装,它有一块内部和外部固体插脚,在这个封装中,80286集成了大约130000个晶体管。
ibm pc/at微机的总线保持了xt的三层总线结构,并增加了高低位字节总线驱动器转换逻辑和高位字节总线。与xt机一样,cpu也是焊接在主板上的。
那时的原装机仅指ibm pc机,而兼容机就是除了ibm pc以外的其它机器。在当时,生产cpu的公司除英特尔外,还有amd及西门子公司等,而人们对自己电脑用的什么cpu也不关心,因为amd等公司生产的cpu几乎同英特尔的一样,直到486时代人们才关心起自己的cpu来。
8086~80286这个时代是个人电脑起步的时代,当时在国内使用甚至见到过pc机的人很少,它在人们心中是一个神秘的东西。到九十年代初,国内才开始普及计算机。
intel 80386
1985年春天的时候,英特尔公司已经成为了第一流的芯片公司,它决心全力开发新一代的32位核心的cpu—80386。intel给80386设计了三个技术要点:使用“类286”结构,开发80387微处理器增强浮点运算能力,开发高速缓存解决内存速度瓶颈。
1985年10月17日,英特尔划时代的产品——80386dx正式发布了,其内部包含27.5万个晶体管,时钟频率为12.5mhz,后逐步提高到20mhz、25mhz、33mhz,最后还有少量的40mhz产品。
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。
80386dx有比80286更多的指令,频率为12.5mhz的80386每秒钟可执行6百万条指令,比频率为16mhz的80286快2.2倍。80386最经典的产品为80386dx-33mhz,一般我们说的80386就是指它。
由于32位微处理器的强大运算能力,pc的应用扩展到很多的领域,如商业办公和计算、工程设计和计算、数据中心、个人娱乐。80386使32位cpu成为了pc工业的标准。
虽然当时80386没有完善和强大的浮点运算单元,但配上80387协处理器,80386就可以顺利完成许多需要大量浮点运算的任务,从而顺利进入了主流的商用电脑市场。另外,30386还有其他丰富的外围配件支持,如82258(dma控制器)、8259a(中断控制器)、8272(磁盘控制器)、82385(cache控制器)、82062(硬盘控制器)等。针对内存的速度瓶颈,英特尔为80386设计了高速缓存(cache),采取预读内存的方法来缓解这个速度瓶颈,从此以后,cache就和cpu成为了如影随形的东西。
intel 80387/80287
严格地说,80387并不是一块真正意义上的cpu,而是配合80386dx的协处理芯片,也就是说,80387只能协助80386完成浮点运算方面的功能,功能很单一。
intel 80386sx
1989年英特尔公司又推出准32位微处理器芯片80386sx。这是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 80386sl/80386dl
英特尔在1990年推出了专门用于笔记本电脑的80386sl和80386dl两种型号的386芯片。这两个类型的芯片可以说是80386dx/sx的节能型,其中,80386dl是基于80386dx内核,而80386sl是基于80386sx内核的。这两种类型的芯片,不但耗电少,而且具有电源管理功能,在cpu不工作的时候,自动切断电源供应。
motorola 68000
摩托罗拉的68000是最早推出的32位微微处理器,当时是1984年,推出后,性能超群,并获得如日中天的苹果公司青睐,在自己的划时代个人电脑“pc-mac”中采用该芯片。但80386推出后,日渐没落。
amd am386sx/dx
amd的am386sx/dx是兼容80386dx的第三方芯片,性能上和英特尔的80386dx相差无己,也成为当时的主流产品之一。
ibm 386slc
这个是由ibm在研究80386的基础上设计的,和80386完全兼容,由英特尔生产制造。386slc基本上是一个在80386sx的基础上配上内置cache,同时包含80486sx的指令集,性能也不错。
intel 80486
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。
随着芯片技术的不断发展,cpu的频率越来越快,而pc机外部设备受工艺限制,能够承受的工作频率有限,这就阻碍了cpu主频的进一步提高。在这种情况下,出现了cpu倍频技术,该技术使cpu内部工作频率为微处理器外频的2~3倍,486 dx2、486 dx4的名字便是由此而来。
intel 80486 dx
常见的80486 cpu有80486 dx-33、40、50。486 cpu与386 dx一样内外都是32位的,但是最慢的486 cpu也比最快的386 cpu要快,这是因为486 sx/dx执行一条指令,只需要一个振荡周期,而386dx cpu却需要两个周期。
intel 80486 sx
因为80486 dx cpu具有内置的浮点协微处理器,功能强大,当然价格也就比较昂贵。为了适应普通的用户的需要,尤其是不需要进行大量浮点运算的用户,英特尔公司推出了486 sx cpu。80486 sx主板上一般都有80487协微处理器插座,如果需要浮点协微处理器的功能,可以插上一个80487协微处理器芯片,这样就等同于486 dx了。常见的80486 sx cpu有:80486 sx-25、33。
intel 80486 dx2/dx4
其实这种cpu的名字与频率是有关的,这种cpu的内部频率是主板频率的两/四倍,如80486 dx2-66,cpu的频率是66mhz,而主板的频率只要是33mhz就可以了。
intel 80486 sl cpu
80486 sl cpu最初是为笔记本电脑和其他便携机设计的,与386sl一样,这种芯片使用3.3v而不是5v电源,而且也有内部切断电路,使微处理器和其他一些可选择的部件在不工作时,处于休眠状态,这样就可以减少笔记本电脑和其他便携机的能耗,延长使用时间。
intel 486 overdrive
升级486 sx可以在主板的协微处理器插槽上安装一个80487sx芯片,使其等效于486 dx,但是这样升级后,只是增加了浮点协微处理器的能力,并没有提高系统的速度。为了提高系统的速度,还有另外一种升级的方法,就是在协微处理器插槽上插上一个486 overdrive cpu,它的原理与486 dx2 cpu一样,其内部操作速度可以是外部速度的两倍。如一个20mhz的主板上安插了overdrive cpu之后,cpu内部的操作速度可以达到40mhz。486 overdrive cpu也有浮点协微处理器的功能,常见的有:overdrive-50、66、80。
ti 486 dx
作为全球知名的半导体厂商之一,美国德州仪器(ti)也在486时代异军突起,它自行生产了486 dx系列cpu,尤其在486dx2成为主流后,其dx2-80因较高的性价比成为当时主流产品之一,ti 486最高主频为dx4-100,但其后再也没有进入过cpu市场。
cyrix 486dlc
这是cyrix公司生产的486 cpu,说它是486 cpu,是指它的效率上逼近486 cpu,却并不是严格意义上的486 cpu,这是由486 cpu的特点而定的。486dlc cpu只是将386dx cpu与1k cache组合在一块芯片里,没有内含浮点协微处理器,执行一条指令需要两个振荡周期。但是由于486dlc cpu设计精巧,486dlc-33 cpu的效率逼近英特尔公司的486 sx-25,而486dlc-40 cpu则超过了486 sx-25,并且486dlc-40 cpu的价格比486 sx-25便宜。486dlc cpu是为了升级386dm而设计的,如果原来有一台386电脑,想升级到486,但是又不想更换主板,就可以拔下原来的386 cpu,插上一块486dlc cpu就可以了。
cyrix 5x86
自从英特尔另辟蹊径,开发了pentium之后,cyrix也很快推出了自己的新一代产品5x86。它仍然延用原来486系列的cpu插座,而将主频从100mhz提高到120mhz。5x86比起486来说性能是有所增加,可是比起pentium来说,不但浮点性能远远不足,就连cyrix一向自豪的整数运算性能也不那么高超,给人一种比上不足比下有余的感觉。由于5x86可以使用486的主板,因此一般将它看成是过渡产品。
amd 5x86
amd 486dx是amd公司在 486市场的利器,它内置16kb回写缓存,并且开始了单周期多指令的时代,还具有分页虚拟内存管理技术。由于后期ti推出了486dx2-80,价格非常低,英特尔又推出了pentium系列,amd为了抢占市场的空缺,推出了5x86系列cpu。它是486级最高主频的产品,为5x86-120及133。它采用了一体的16k回写缓存,0.35微米工艺,33×4的133频率,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问世,为了摆脱486时代微处理器名称混乱的困扰,英特尔公司把自己的新一代产品命名为pentium(奔腾)以区别amd和cyrix的产品。amd和cyrix也分别推出了k5和6x86微处理器来对付芯片巨人,但是由于奔腾微处理器的性能最佳,英特尔逐渐占据了大部分市场。
pentium最初级的cpu是pentium 60和pentium 66,分别工作在与系统总线频率相同的60mhz和66mhz两种频率下,没有我们现在所说的倍频设置。
早期的奔腾75mhz~120mhz使用0.5微米的制造工艺,后期120mhz频率以上的奔腾则改用0.35微米工艺。经典奔腾的性能相当平均,整数运算和浮点运算都不错。
intel pentium mmx
为了提高电脑在多媒体、3d图形方面的应用能力,许多新指令集应运而生,其中最著名的三种便是英特尔的mmx、sse和amd的3d now!。 mmx(multimedia extensions,多媒体扩展指令集)是英特尔于1996年发明的一项多媒体指令增强技术,包括57条多媒体指令,这些指令可以一次处理多个数据,mmx技术在软件的配合下,就可以得到更好的性能。
多能奔腾(pentium mmx)的正式名称就是“带有mmx技术的pentium”,是在1996年底发布的。从多能奔腾开始,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。
多能奔腾是继pentium后英特尔又一个成功的产品,其生命力也相当顽强。多能奔腾在原pentium的基础上进行了重大的改进,增加了片内16kb数据缓存和16kb指令缓存,4路写缓存以及分支预测单元和返回堆栈技术。特别是新增加的57条mmx多媒体指令,使得多能奔腾即使在运行非mmx优化的程序时,也比同主频的pentium cpu要快得多。
这57条mmx指令专门用来处理音频、视频等数据。这些指令可以大大缩短cpu在处理多媒体数据时的等待时间,使cpu拥有更强大的数据处理能力。与经典奔腾不同,多能奔腾采用了双电压设计,其内核电压为2.8v,系统i/o电压仍为原来的3.3v。如果主板不支持双电压设计,那么就无法升级到多能奔腾。
多能奔腾的代号为p55c,是第一个有mmx技术(整量型单元执行)的cpu,拥有16kb数据l1 cache,16kb指令l1 cache,兼容smm,64位总线,528mb/s的频宽,2时钟等待时间,450万个晶体管,功耗17瓦。支持的工作频率有:133mhz、150mhz、166mhz、200mhz、233mhz。
intel pentium pro
曾几何时,pentium pro是高端cpu的代名词,pentium pro所表现的性能在当时让很多人大吃一惊,但是pentium pro是32位数据结构设计的cpu,所以pentium pro运行16位应用程序时性能一般,但仍然是32位的赢家,但是后来,mmx的出现使它黯然失色。
pentium pro(高能奔腾,686级的cpu)的核心架构代号为p6(也是未来pⅱ、pⅲ所使用的核心架构),这是第一代产品,二级cache有256kb或512kb,最大有1mb的二级cache。工作频率有:133/66mhz(工程样品),150/60mhz、166/66mhz、180/60mhz、200/66mhz。
amd k5
k5是amd公司第一个独立生产的x86级cpu,发布时间在1996年。由于k5在开发上遇到了问题,其上市时间比英特尔的pentium晚了许多,再加上性能不好,这个不成功的产品一度使得amd的市场份额大量丧失。k5的性能非常一般,整数运算能力不如cyrix的6x86,但是仍比pentium略强,浮点运算能力远远比不上pentium,但稍强于cyrix。综合来看,k5属于实力比较平均的那一种产品。k5低廉的价格显然比其性能更能吸引消费者,低价是这款cpu最大的卖点。
amd k6
amd 自然不甘心pentium在cpu市场上呼风唤雨,因此它们在1997年又推出了k6。k6这款cpu的设计指标是相当高的,它拥有全新的mmx指令以及64kb l1 cache(比奔腾mmx多了一倍),整体性能要优于奔腾mmx,接近同主频pⅱ的水平。k6与k5相比,可以平行地处理更多的指令,并运行在更高的时钟频率上。amd在整数运算方面做得非常成功,k6稍微落后的地方是在运行需要使用到mmx或浮点运算的应用程序方面,比起同样频率的pentium 要差许多。
k6拥有32kb数据l1 cache,32kb指令l1 cache,集成了880万个晶体管,采用0.35微米技术,五层cmos,c4工艺反装晶片,内核面积168平方毫米(新产品为68平方毫米),使用socket7架构。
cyrix 6x86/mx
cyrix 也算是一家老资格的cpu开发商了,早在x86时代,它和英特尔,amd就形成了三雄并立的局面。
自从cyrix与美国国家半导体公司合并后,使它终于拥有了自己的芯片生产线,成品也日益完善和完备。cyrix的6x86是投放到市场上与pentium兼容的微处理器。
idt winchip
美国idt公司(integrated device technology)作为新加入此领域的cpu生产厂商,在1997年推出的第一个微微处理器产品是winchip(即c6),在整个cpu市场上所占的份额还不足1%。1998年5月,idt宣布了它的第二代产品winchip 2 。
winchip 2在原有winchip的基础上作了一些改进,增加了一个双指令的mmx单元,增强了浮点运算功能。改进后的winchip 2比相同频率的winchip性能提高约10%,基本达到intel pentium微处理器的性能。
intel pentiumⅱ
1997年~1998年是cpu市场竞争异常激烈的一年,这一时期的cpu芯片异彩纷呈,令人目不暇接。
pentiumⅱ的中文名称叫“奔腾二代”,它有klamath、deschutes、mendocino、katmai等几种不同核心结构的系列产品,其中第一代采用klamath核心,0.35微米工艺制造,内部集成750万个晶体管,核心工作电压为2.8v。
pentiumⅱ微处理器采用了双重独立总线结构,即其中一条总线连通二级缓存,另一条负责主要内存。pentiumⅱ使用了一种脱离芯片的外部高速l2 cache,容量为512kb,并以cpu主频的一半速度运行。作为一种补偿,英特尔将pentiumⅱ的l1 cache从16kb增至32kb。另外,为了打败竞争对手,英特尔第一次在pentiumⅱ中采用了具有专利权保护的slot 1接口标准和secc(单边接触盒)封装技术。
1998年4月16日,英特尔第一个支持100mhz额定外频的、代号为deschutes的350、400mhz cpu正式推出。采用新核心的pentiumⅱ微处理器不但外频提升至100mhz,而且它们采用0.25微米工艺制造,其核心工作电压也由2.8v降至2.0v,l1 cache和l2 cache分别是32kb、512kb。支持芯片组主要是intel的440bx。
在1998年至1999年间,英特尔公司推出了比pentiumⅱ功能更强大的cpu--xeon(至强微处理器)。该款微处理器采用的核心和pentiumⅱ差不多,0.25微米制造工艺,支持100mhz外频。xeon最大可配备2mb cache,并运行在cpu核心频率下,它和pentiumⅱ采用的芯片不同,被称为csram(custom staticram,定制静态存储器)。除此之外,它支持八个cpu系统;使用36位内存地址和pse模式(pse36模式),最大800mb/s的内存带宽。xeon微处理器主要面向对性能要求更高的服务器和工作站系统,另外,xeon的接口形式也有所变化,采用了比slot 1稍大一些的slot 2架构(可支持四个微处理器)。
intel celeron(赛扬)
英特尔为进一步抢占低端市场,于1998年4月推出了一款廉价的cpu—celeron(中文名叫赛扬)。最初推出的celeron有266mhz、300mhz两个版本,且都采用covington核心,0.35微米工艺制造,内部集成1900万个晶体管和32kb一级缓存,工作电压为2.0v,外频66mhz。celeron与pentiumⅱ相比,去掉了片上的l2 cache,此举虽然大大降低了成本,但也正因为没有二级缓存,该微处理器在性能上大打折扣,其整数性能甚至不如pentium mmx。
为弥补缺乏二级缓存的celeron微处理器性能上的不足,进一步在低端市场上打击竞争对手,英特尔在celeron266、300推出后不久,又发布了采用mendocino核心的新celeron微处理器—celeron300a、333、366。与旧celeron不同的是,新celeron采用0.25微米工艺制造,同时它采用slot 1架构及sepp封装形式,内建32kb l1 cache、128kb l2 cache,且以cpu相同的核心频率工作,从而大大提高了l2 cache的工作效率。
amd k6-2
amd于1998年4月正式推出了k6-2微处理器。它采用0.25微米工艺制造,芯片面积减小到了68平方毫米,晶体管数目也增加到930万个。另外,k6-2具有64kb l1 cache,二级缓存集成在主板上,容量从512kb到2mb之间,速度与系统总线频率同步,工作电压为2.2v,支持socket 7架构。
k6-2是一个k6芯片加上100mhz总线频率和支持3d now!浮点指令的“结合物”。3d now!技术是对x86体系的重大突破,它大大加强了处理3d图形和多媒体所需要的密集浮点运算性能。此外,k6-2支持超标量mmx技术,支持100mhz总线频率,这意味着系统与l2缓存和内存的传输率提高近50%,从而大大提高了整个系统的表现。
cyrix mⅱ
作为cyrix公司独自研发的最后一款微处理器,cyrix mⅱ是于1998年3月开始生产的。除了具有6x86本身的特性外,该微处理器还支持mmx指令,其核心电压为2.9v,具有256字节指令;3.5x倍频;核心内集成650万个晶体管,功耗20.6瓦;64kb一级缓存。
rise mp6
rise公司是一家成立于1993年11月的美国公司,主要生产x86兼容的cpu,在1998年推出了mp6 cpu。mp6不仅价格便宜,而且性能优异,有着很好的多媒体性能和强大的浮点运算。mp6使用socket 7/super 7兼容插座,只有16kb的一级缓存。
intel pentiumⅲ
1999年春节刚过,英特尔公司就发布了采用katmai核心的新一代微处理器—pentiumⅲ。该微处理器除采用0.25微米工艺制造,内部集成950万个晶体管,slot 1架构之外,它还具有以下新特点:系统总线频率为100mhz;采用第六代cpu核心—p6微架构,针对32位应用程序进行优化,双重独立总线;一级缓存为32kb(16kb指令缓存加16kb数据缓存),二级缓存大小为512kb,以cpu核心速度的一半运行;采用secc2封装形式;新增加了能够增强音频、视频和3d图形效果的sse(streaming simd extensions,数据流单指令多数据扩展)指令集,共70条新指令。pentiumⅲ的起始主频速度为450mhz。
和pentiumⅱ xeon一样,英特尔同样也推出了面向服务器和工作站系统的高性能cpu—pentiumⅲ xeon至强微处理器。除前期的pentiumⅱ xeon500、550采用0.25微米技术外,该款微处理器是采用0.18微米工艺制造,slot 2架构和secc封装形式,内置32kb一级缓存和512kb二级缓存,工作电压为1.6v。
intel celeronⅱ
为进一步巩固低端市场优势,英特尔于2000年3月29日推出了采用coppermine核心celeronⅱ。该款微处理器同样采用0.18微米工艺制造,核心集成1900万个晶体管,采用fc-pga封装形式,它和赛扬mendocino一样内建128kb和cpu同步运行的l2 cache,故其内核也称为coppermine 128。celeronⅱ不支持多微处理器系统。但是,celeronⅱ的外频仍然只有66mhz,这在很大程度上限制了其性能的发挥。
amd k6-ⅲ
amd于1999年2月推出了代号为“sharptooth”(利齿)的k6-ⅲ,它是该公司最后一款支持super 7架构和cpga封装形式的cpu,采用0.25微米制造工艺、内核面积是135平方毫米,集成了2130万个晶体管,工作电压为2.2v/2.4v。
相对于k6-2而言,k6-ⅲ最大的变化就是内部集成了256kb二级缓存(新赛扬只有128kb),并以cpu的主频速度运行。k6-ⅲ的这一变化将能够更大限度发挥高主频的优势。此外,该微处理器还带有64kb一级缓存(32kb用于指令,另32kb用于数据),而且在主板上还集成了以系统总线频率同步运行的三级缓存,其容量大小从512kb到2mb之间。
amd athlon
1999年6月23日,amd公司推出了具有重大战略意义的k7微处理器,并将其正式命名为athlon。k7有两种规格的产品:第一种采用0.25微米工艺制造,使用k7核心,工作电压为1.6v(其缓存以主频速度的一半运行);第二种采用0.18微米工艺制造,使用k75核心;工作电压有1.7v和1.8v两种。上述两种类型的k7微处理器内部都集成了2130万个晶体管,外频均为200mhz。
athlon包含128kb的l1 cache(pⅱ/pⅲ只有32kb);512kb~1mb l2 cache的片外缓存。同时,它还采用了全新的宏处理结构,拥有三个并行的x86指令译码器,可以动态推测时序,乱序执行;k7拥有一个强劲的浮点处理单元,在3dnow!指令的帮助下会有更进一步的3d和多媒体处理能力,这个先进的fpu使k7拥有超越其他x86微处理器2倍的性能!另外,k7采用了一种类似于slot 1的全新的slot a架构,从物理结构上两者可以互换,但后者的电器性能和前者完全不兼容。在总线方面,使用的是digital公司的alpha系统总线协议ev6,外频达200mhz;athlon是amd第一个具有smp(对称多微处理器技术)能力的桌面cpu,即使用者可以用athlon构建双微处理器甚至4微处理器系统!
amd thunderbird和duron
amd公司在2000年6月份连续推出了新款的thunderbird(雷鸟)、duron(毒龙)微处理器,再次向英特尔coppermine(铜矿)核心的微处理器发出了强有力的挑战。
thunderbird是amd面向高端的athlon系列延续产品,采用0.18微米的制造工艺,共有slot a和socket a两种不同的架构,但它们在设计上大致相同:均内置128kb的一级缓存和256kb的二级缓存,其二级缓存与cpu主频速度同步运行;工作电压为1.70v~1.75v,相应的功耗也比老的athlon要小;集成3700万个晶体管,核心面积达到120平方毫米。
另外,thunderbird微处理器支持200mhz系统总线频率,提供巨大的带宽,且支持alpha ev6总线协议,具有多重并行x86指令解码器。
duron微处理器是amd首款基于athlon核心改进的低端微处理器,它原来的研发代号称为“spitfire”。duron外频也是200mhz,内置128kb的一级缓存和64kb的全速二级缓存,它的工作电压为1.5v,因而功耗要较thunderbird小。而且它核心面积是100平方毫米,内部集成的晶体管数量为2500万个,比k7核心的athlon多300万个。这些特点符合了amd面对低端市场的策略,即低成本低功耗而又高性能。在浮点性能上,基于k7体系的duron明显优于采用p6核心设计的intel系列微处理器,它具有三个全流水乱序执行单元,一个用于加/减运算,一个用于复合指令还有一个是浮点存储单元。
via cyrixⅲ
via公司在收购cyrix之后,同期正式推出了代号为joshua的第一款微处理器,它采用0.18微米工艺制造,socket 370架构,支持133mhz外频,并拥有256kb l2 cache及3d now!指令集。
另外,via后来还推出了采用新一代samuel核心的cyrixⅲ微处理器,它加入新一代的3d now!多媒体指令集,提供133mhz系统外频,128k一级高速缓存,采用0.18微米制造工艺生产,芯片面积仅76平方毫米。它还采用了动态电源缓存结构(dynamic power caching architecture,dpca)技术,使新cyrixⅲ微处理器的耗电量已不到10瓦,因此新cyrixⅲ微处理器也可适用在笔记型电脑或其它ia产品上。
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