編者按：任何東西從發(fā)展到壯大都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)過(guò)程，CPU能夠發(fā)展到今天這個(gè)規(guī)模和成就，其中的發(fā)展史更是耐人尋味。作為電腦之“芯”的CPU也不例外，本文讓我們進(jìn)入時(shí)間不長(zhǎng)卻風(fēng)云激蕩的CPU發(fā)展歷程中去。在這個(gè)回顧的過(guò)程中，我們主要敘述了目前兩大CPU巨頭——Intel和AMD的產(chǎn)品發(fā)展歷程，對(duì)于其他的CPU公司，例如Cyrix和IDT等，因?yàn)槠洚a(chǎn)品我們極少見(jiàn)到，篇幅所限我們就不再累述了。 一、X86時(shí)代的CPU
CPU的溯源可以一直去到1971年。在那一年，當(dāng)時(shí)還處在發(fā)展階段的INTEL公司推出了世界上第一臺(tái)微處理器4004。這不但是第一個(gè)用于計(jì)算器的4位微處理器，也是第一款個(gè)人有能力買(mǎi)得起的電腦處理器??！4004含有2300個(gè)晶體管，功能相當(dāng)有限，而且速度還很慢，被當(dāng)時(shí)的藍(lán)色巨人IBM以及大部分商業(yè)用戶(hù)不屑一顧，但是它畢竟是劃時(shí)代的產(chǎn)品，從此以后，INTEL便與微處理器結(jié)下了不解之緣?？梢赃@么說(shuō)，CPU的歷史發(fā)展歷程其實(shí)也就是INTEL公司X86系列CPU的發(fā)展歷程，我們就通過(guò)它來(lái)展開(kāi)我們的“CPU歷史之旅”。
4004處理器核心架構(gòu)圖
1978年，Intel公司再次領(lǐng)導(dǎo)潮流，首次生產(chǎn)出16位的微處理器，并命名為i8086，同時(shí)還生產(chǎn)出與之相配合的數(shù)學(xué)協(xié)處理器i8087，這兩種芯片使用相互兼容的指令集，但在i8087指令集中增加了一些專(zhuān)門(mén)用于對(duì)數(shù)、指數(shù)和三角函數(shù)等數(shù)學(xué)計(jì)算指令。由于這些指令集應(yīng)用于i8086和i8087，所以人們也這些指令集統(tǒng)一稱(chēng)之為X86指令集。雖然以后Intel又陸續(xù)生產(chǎn)出第二代、第三代等更先進(jìn)和更快的新型CPU，但都仍然兼容原來(lái)的X86指令，而且Intel在后續(xù)CPU的命名上沿用了原先的X86序列，直到后來(lái)因商標(biāo)注冊(cè)問(wèn)題，才放棄了繼續(xù)用阿拉伯?dāng)?shù)字命名。至于在后來(lái)發(fā)展壯大的其他公司，例如AMD和Cyrix等，在486以前（包括486）的CPU都是按Intel的命名方式為自己的X86系列CPU命名，但到了586時(shí)代，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越厲害了，由于商標(biāo)注冊(cè)問(wèn)題，它們已經(jīng)無(wú)法繼續(xù)使用與Intel的X86系列相同或相似的命名，只好另外為自己的586、686兼容CPU命名了。
1979年，INTEL公司推出了8088芯片，它仍舊是屬于16位微處理器，內(nèi)含29000個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率為4.77MHz，地址總線(xiàn)為20位，可使用1MB內(nèi)存。8088內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(xiàn)都是16位，外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)是8位，而它的兄弟8086是16位。1981年8088芯片首次用于IBM PC機(jī)中，開(kāi)創(chuàng)了全新的微機(jī)時(shí)代。也正是從8088開(kāi)始，PC機(jī)（個(gè)人電腦）的概念開(kāi)始在全世界范圍內(nèi)發(fā)展起來(lái)。
Intel 8086處理器

1982年，許多年輕的讀者尚在襁褓之中的時(shí)候，INTE已經(jīng)推出了劃時(shí)代的最新產(chǎn)品棗80286芯片，該芯片比8006和8088都有了飛躍的發(fā)展，雖然它仍舊是16位結(jié)構(gòu)，但是在CPU的內(nèi)部含有13.4萬(wàn)個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)皆為16位，地址總線(xiàn)24位，可尋址16MB內(nèi)存。從80286開(kāi)始，CPU的工作方式也演變出兩種來(lái)：實(shí)模式和保護(hù)模式。

Intel 80286處理器
1985年INTEL推出了80386芯片，它是80X86系列中的第一種32位微處理器，而且制造工藝也有了很大的進(jìn)步，與80286相比，80386內(nèi)部?jī)?nèi)含27.5萬(wàn)個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率為12.5MHz，后提高到20MHz，25MHz，33MHz。80386的內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)都是32位，地址總線(xiàn)也是32位，可尋址高達(dá)4GB內(nèi)存。它除具有實(shí)模式和保護(hù)模式外，還增加了一種叫虛擬86的工作方式，可以通過(guò)同時(shí)模擬多個(gè)8086處理器來(lái)提供多任務(wù)能力。除了標(biāo)準(zhǔn)的80386芯片，也就是我們以前經(jīng)常說(shuō)的80386DX外，出于不同的市場(chǎng)和應(yīng)用考慮，INTEL又陸續(xù)推出了一些其它類(lèi)型的80386芯片：80386SX、80386SL、80386DL等。1988年推出的80386SX是市場(chǎng)定位在80286和80386DX之間的一種芯片，其與80386DX的不同在于外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)和地址總線(xiàn)皆與80286相同，分別是16位和24位(即尋址能力為16MB)。1990年推出的80386 SL和80386 DL都是低功耗、節(jié)能型芯片，主要用于便攜機(jī)和節(jié)能型臺(tái)式機(jī)。80386 SL與80386 DL的不同在于前者是基于80386SX的，后者是基于80386DX的，但兩者皆增加了一種新的工作方式：系統(tǒng)管理方式(SMM)。當(dāng)進(jìn)入系統(tǒng)管理方式后，CPU就自動(dòng)降低運(yùn)行速度、控制顯示屏和硬盤(pán)等其它部件暫停工作，甚至停止運(yùn)行，進(jìn)入“休眠”狀態(tài)，以達(dá)到節(jié)能目的。
Intel 80386處理器
1989年，我們大家耳熟能詳?shù)?0486芯片由INTEL推出，這種芯片的偉大之處就在于它實(shí)破了100萬(wàn)個(gè)晶體管的界限，集成了120萬(wàn)個(gè)晶體管。80486的時(shí)鐘頻率從25MHz逐步提高到33MHz、50MHz。80486是將80386和數(shù)學(xué)協(xié)處理器80387以及一個(gè)8KB的高速緩存集成在一個(gè)芯片內(nèi)，并且在80X86系列中首次采用了RISC（精簡(jiǎn)指令集）技術(shù)，可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令。它還采用了突發(fā)總線(xiàn)方式，大大提高了與內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換速度。由于這些改進(jìn)，80486的性能比帶有80387數(shù)學(xué)協(xié)處理器的80386DX提高了4倍。80486和80386一樣，也陸續(xù)出現(xiàn)了幾種類(lèi)型。上面介紹的最初類(lèi)型是80486DX。1990年推出了80486SX，它是486類(lèi)型中的一種低價(jià)格機(jī)型，其與80486DX的區(qū)別在于它沒(méi)有數(shù)學(xué)協(xié)處理器。80486 DX2由系用了時(shí)鐘倍頻技術(shù)，也就是說(shuō)芯片內(nèi)部的運(yùn)行速度是外部總線(xiàn)運(yùn)行速度的兩倍，即芯片內(nèi)部以2倍于系統(tǒng)時(shí)鐘的速度運(yùn)行，但仍以原有時(shí)鐘速度與外界通訊。80486 DX2的內(nèi)部時(shí)鐘頻率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。80486 DX4也是采用了時(shí)鐘倍頻技術(shù)的芯片，它允許其內(nèi)部單元以2倍或3倍于外部總線(xiàn)的速度運(yùn)行。為了支持這種提高了的內(nèi)部工作頻率，它的片內(nèi)高速緩存擴(kuò)大到16KB。80486 DX4的時(shí)鐘頻率為100MHz，其運(yùn)行速度比66MHz的80486 DX2快40%。80486也有SL增強(qiáng)類(lèi)型，其具有系統(tǒng)管理方式，用于便攜機(jī)或節(jié)能型臺(tái)式機(jī)。
二、奔騰時(shí)代的CPU
繼承著80486大獲成功的東風(fēng)，賺翻了幾倍資金的INTEL在1993年推出了全新一代的高性能處理器——奔騰。由于CPU市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越趨向于激烈化，INTEL覺(jué)得不能再讓AMD和其他公司用同樣的名字來(lái)?yè)屪约旱娘埻肓?，于是提出了商?biāo)注冊(cè)，由于在美國(guó)的法律里面是不能用阿拉伯?dāng)?shù)字注冊(cè)的，于是INTEL玩了哥花樣，用拉丁文去注冊(cè)商標(biāo)。奔騰在拉丁文里面就是“五”的意思了。INTEL公司還替它起了一個(gè)相當(dāng)好聽(tīng)的中文名字——奔騰。奔騰的廠(chǎng)家代號(hào)是P54C，奔騰的內(nèi)部含有的晶體管數(shù)量高達(dá)310萬(wàn)個(gè)，時(shí)鐘頻率由最初推出的60MHZ和66MHZ，后提高到200MHZ。單單是最初版本的66MHZ的奔騰微處理器，它的運(yùn)算性能比33MHZ的80486 DX就提高了3倍多，而100MHZ的奔騰則比33MHZ的80486 DX要快6至8倍。也就是從奔騰開(kāi)始，我們大家有了超頻這樣一個(gè)用盡量少的錢(qián)換取盡量多的性能的好方法。作為世界上第一個(gè)586級(jí)處理器，奔騰也是第一個(gè)令人超頻的最多的處理器，由于奔騰的制造工藝優(yōu)良，所以整個(gè)系列的CPU的浮點(diǎn)性能也是各種各樣性能是CPU中最強(qiáng)的，可超頻性能最大，因此贏得了586級(jí)CPU的大部分市場(chǎng)。奔騰家族里面的頻率有60/66/75//90/100/120/133/150/166/200，至于CPU的內(nèi)部頻率則是從60MHz到66MHz不等。值得一提的是，從奔騰75開(kāi)始，CPU的插座技術(shù)正式從以前的Socket4轉(zhuǎn)換到同時(shí)支持Socket 5和7同時(shí)支持，其中Socket 7還一直沿用至今。而且所有的奔騰 CPU里面都已經(jīng)內(nèi)置了16K的一級(jí)緩存，這樣使它的處理性能更加強(qiáng)大。

Intel 奔騰處理器
與此同時(shí)，AMD公司也不甘示弱推出了K5系列的CPU。（AMD公司也改名字了?。┧念l率一共有六種：75/90/100/120/133/166，內(nèi)部總線(xiàn)的頻率和奔騰差不多，都是60或者66MHz，雖然它在浮點(diǎn) 運(yùn)算方面比不上奔騰，但是由于K5系列CPU都內(nèi)置了24KB的一級(jí)緩存，比奔騰內(nèi)置的16KB多出了一半，因此在整數(shù)運(yùn)算和系統(tǒng)整體性能方面甚至要高于同頻率的奔騰。即便如此，因?yàn)閗5系列的 交付日期一再后拖，AMD公司在“586”級(jí)別的競(jìng)爭(zhēng)中最終還是敗給了INTEL。
1、初受挫折——奔騰 Pro：
初步占據(jù)了一部分CPU市場(chǎng)的INTEL并沒(méi)有停下自己的腳步，在其他公司還在不斷追趕自己的奔騰之際，又在1996年推出了最新一代的第六代X86系列CPU——P6。P6只是它的研究代號(hào)，上市之后P6有了一個(gè)非常響亮的名字——奔騰 Pro。Pentimu Pro的內(nèi)部含有高達(dá)550萬(wàn)個(gè)的晶體管，內(nèi)部時(shí)鐘頻率為133MHZ，處理速度幾乎是100MHZ的奔騰的2倍。Pentimu Pro的一級(jí)(片內(nèi))緩存為8KB指令和8KB數(shù)據(jù)。


Intel奔騰 Pro處理器
值得注意的是在Pentimu Pro的一個(gè)封裝中除Pentimu Pro芯片外還包括有一個(gè)256KB的二級(jí)緩存芯片，兩個(gè)芯片之間用高頻寬的內(nèi)部通訊總線(xiàn)互連，處理器與高速緩存的連接線(xiàn)路也被安置在該封裝中，這樣就使高速緩存能更容易地運(yùn)行在更高的頻率上。奔騰 Pro 200MHZCPU的L2 CACHE就是運(yùn)行在200MHZ，也就是工作在與處理器相同的頻率上。這樣的設(shè)計(jì)領(lǐng)奔騰 Pro達(dá)到了最高的性能。 而Pentimu Pro最引人注目的地方是它具有一項(xiàng)稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)執(zhí)行”的創(chuàng)新技術(shù)，這是繼奔騰在超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)實(shí)破之后的又一次飛躍。Pentimu Pro系列的工作頻率是150/166/180/200，一級(jí)緩存都是16KB，而前三者都有256KB的二級(jí)緩存，至于頻率為200的CPU還分為三種版本，不同就在于他們的內(nèi)置的緩存分別是256KB，512KB，1MB。不過(guò)由于當(dāng)時(shí)緩存技術(shù)還沒(méi)有成熟，加上當(dāng)時(shí)緩存芯片還非常昂貴，因此盡管Pentimu Pro性能不錯(cuò)，但遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到拋離對(duì)手的程度，加上價(jià)格十分昂貴，一次Pentimu Pro實(shí)際上出售的數(shù)目非常至少，市場(chǎng)生命也非常的短，Pentimu Pro可以說(shuō)是Intel第一個(gè)失敗的產(chǎn)品。

2、輝煌的開(kāi)始——奔騰 MMX：
I(yíng)NTEL吸取了奔騰 Pro的教訓(xùn)，在1996年底推出了奔騰系列的改進(jìn)版本，廠(chǎng)家代號(hào)P55C，也就是我們平常所說(shuō)的奔騰 MMX（多能奔騰）。這款處理器并沒(méi)有集成當(dāng)時(shí)賣(mài)力不討好的二級(jí)緩存，而是獨(dú)辟蹊徑，采用MMX技術(shù)去增強(qiáng)性能。
MMX技術(shù)是INTEL最新發(fā)明的一項(xiàng)多媒體增強(qiáng)指令集技術(shù)，它的英文全稱(chēng)可以翻譯“多媒體擴(kuò)展指令集”。MMX是Intel公司在1996年為增強(qiáng)奔騰 CPU在音像、圖形和通信應(yīng)用方面而采取的新技術(shù)，為CPU增加了57條MMX指令，除了指令集中增加MMX指令外，還將CPU芯片內(nèi)的L1緩存由原來(lái)的16KB增加到32KB（16K指命+16K數(shù)據(jù)），因此MMX CPU比普通CPU在運(yùn)行含有MMX指令的程序時(shí)，處理多媒體的能力上提高了60％左右。MMX技術(shù)不但是一個(gè)創(chuàng)新，而且還開(kāi)創(chuàng)了CPU開(kāi)發(fā)的新紀(jì)元，后來(lái)的SSE，3D NOW！等指令集也是從MMX發(fā)展演變過(guò)來(lái)的。

Intel奔騰MMX處理器
在Intel推出奔騰 MMX的幾個(gè)月后，AM也推出了自己研制的新產(chǎn)品K6。K6系列CPU一共有五種頻率，分別是：166/200/ 233/266/300，五種型號(hào)都采用了66外頻，但是后來(lái)推出的233/266/300已經(jīng)可以通過(guò)升級(jí)主板的BIOS 而支持100外頻，所以CPU的性能得到了一個(gè)飛躍。特別值得一提的是他們的一級(jí)緩存都提高到了64KB，比MMX足足多了一倍，因此它的商業(yè)性能甚至還優(yōu)于奔騰 MMX，但由于缺少了多媒體擴(kuò)展指令集這道殺手锏，K6在包括游戲在內(nèi)的多媒體性能要遜于奔騰 MMX。

3、優(yōu)勢(shì)的確立——奔騰 Ⅱ：
1997年五月，INTEL又推出了和奔騰 Pro同一個(gè)級(jí)別的產(chǎn)品，也就是影響力最大的CPU——奔騰 Ⅱ。第一代奔騰 Ⅱ核心稱(chēng)為Klamath。作為奔騰Ⅱ的第一代芯片，它運(yùn)行在66MHz總線(xiàn)上，主頻分233、266、300、333Mhz四種，接著又推出100Mhz總線(xiàn)的奔騰 Ⅱ，頻率有300、350、400、450Mhz。奔騰II采用了與奔騰 Pro相同的核心結(jié)構(gòu),從而繼承了原有奔騰 Pro處理器優(yōu)秀的32位性能，但它加快了段寄存器寫(xiě)操作的速度,并增加了MMX指令集,以加速16位操作系統(tǒng)的執(zhí)行速度。由于配備了可重命名的段寄存器,因此奔騰Ⅱ可以猜測(cè)地執(zhí)行寫(xiě)操作，并允許使用舊段值的指令與使用新段值的指令同時(shí)存在。在奔騰Ⅱ里面，Intel一改過(guò)去BiCMOS制造工藝的笨拙且耗電量大的雙極硬件,將750萬(wàn)個(gè)晶體管壓縮到一個(gè)203平方毫米的印模上。奔騰Ⅱ只比奔騰 Pro大6平方毫米,但它卻比奔騰 Pro多容納了200萬(wàn)個(gè)晶體管。由于使用只有0.28微米的扇出門(mén)尺寸,因此加快了這些晶體管的速度,從而達(dá)到了X86前所未有的時(shí)鐘速度。

Intel奔騰Ⅱ處理器
在接口技術(shù)方面，為了擊跨INTEL的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，以及獲得更加大的內(nèi)部總線(xiàn)帶寬，奔騰Ⅱ首次采用了最新的solt1接口標(biāo)準(zhǔn)，它不再用陶瓷封裝，而是采用了一塊帶金屬外殼的印刷電路板，該印刷電路板不但集成了處理器部件，而且還包括32KB的一級(jí)緩存。如要將奔騰Ⅱ處理器與單邊插接卡(也稱(chēng)SEC卡)相連，只需將該印刷電路板(PCB)直接卡在SEC卡上。SEC卡的塑料封裝外殼稱(chēng)為單邊插接卡盒，也稱(chēng)SEC(Single-edgecontactCartridge)卡盒，其上帶有奔騰Ⅱ的標(biāo)志和奔騰Ⅱ印模的彩色圖像。在SEC卡盒中，處理器封裝與L2高速緩存和TagRAM均被接在一個(gè)底座(即SEC卡)上，而該底座的一邊(容納處理器核心的那一邊)安裝有一個(gè)鋁制散熱片，另一邊則用黑塑料封起來(lái)。奔騰ⅡCPU內(nèi)部集合了32KB片內(nèi)L1高速緩存(16K指令/16K數(shù)據(jù))；57條MMX指令；8個(gè)64位的MMX寄存器。750萬(wàn)個(gè)晶體管組成的核心部分，是以203平方毫米的工藝制造出來(lái)的。處理器被固定到一個(gè)很小的印刷電路板(PCB)上，對(duì)雙向的SMP有很好的支持。至于L2高速緩存則有，512K，屬于四路級(jí)聯(lián)片外同步突發(fā)式SRAM高速緩存。這些高速緩存的運(yùn)行速度相當(dāng)于核心處理器速度的一半(對(duì)于一個(gè)266MHz的CPU來(lái)說(shuō)，即為133MHz)。奔騰Ⅱ的這種SEC卡設(shè)計(jì)是插到Slot1(尺寸大約相當(dāng)于一個(gè)ISA插槽那么大)中。所有的Slot1主板都有一個(gè)由兩個(gè)塑料支架組成的固定機(jī)構(gòu)。一個(gè)SEC卡可以從兩個(gè)塑料支架之間滑入Slot1中。將該SEC卡插入到位后，就可以將一個(gè)散熱槽附著到其鋁制散熱片上。266MHz的奔騰Ⅱ運(yùn)行起來(lái)只比200MHz的奔騰Pro稍熱一些(其功率分別為38.2瓦和37.9瓦)，但是由于SEC卡的尺寸較大，奔騰Ⅱ的散熱槽幾乎相當(dāng)于Socket7或Socket8處理器所用的散熱槽的兩倍那么大。
除了用于普通用途的奔騰Ⅱ之外，Intel還推出了用于服務(wù)器和高端工作站的Xeon系列處理器采用了Slot 2插口技術(shù)，32KB 一級(jí)高速緩存，512KB及1MB的二級(jí)高速緩存，雙重獨(dú)立總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，100MHz系統(tǒng)總線(xiàn)，支持多達(dá)8個(gè)CPU。

Intel奔騰Ⅱ Xeon處理器
為了對(duì)抗不可一世的奔騰 Ⅱ，在1998年中，AMD推出了K6-2處理器，它的核心電壓是2.2伏特，所以發(fā)熱量比較低，一級(jí)緩存是64KB，更為重要的是，為了抗衡Intel的MMX指令集，AMD也開(kāi)發(fā)了自己的多媒體指令集，命名為3DNow!。3DNow!是一組共21條新指 令，可提高三維圖形、多媒體、以及浮點(diǎn)運(yùn)算密集的個(gè)人電腦應(yīng)用程序的運(yùn)算能力，使三維圖形加速器全面地發(fā)揮性能。K6-2的所有型號(hào)都內(nèi)置了3DNow!指令集， 使AMD公司的產(chǎn)品首次在某些程序應(yīng)用中，在整數(shù)性能以及浮點(diǎn)運(yùn)算性能都同時(shí)超越INTEL，讓INTEL感覺(jué)到了危機(jī)。不過(guò)和奔騰 Ⅱ相比，K6-2仍然沒(méi)有集成二級(jí)緩存，因此盡管廣受好評(píng)，但始終沒(méi)有能在市場(chǎng)占有率上戰(zhàn)勝奔騰Ⅱ。

4、廉價(jià)高性能CPU的開(kāi)端——Celeron：
在以往，個(gè)人電腦都是一件相對(duì)奢侈的產(chǎn)品，作為電腦核心部件的CPU，價(jià)格幾乎都以千元來(lái)計(jì)算，不過(guò)隨著時(shí)代的發(fā)展，大批用戶(hù)急需廉價(jià)而使用的家庭電腦，連帶對(duì)廉價(jià)CPU的需求也急劇增長(zhǎng)了。
在奔騰 Ⅱ又再次獲得成功之際，INTEL的頭腦開(kāi)始有點(diǎn)發(fā)熱，飄飄然了起來(lái)，將全部力量都集中在高端市場(chǎng)上，從而給AMD，CYRIX等等公司造成了不少 乘虛而入的機(jī)會(huì)，眼看著性能價(jià)格比不如對(duì)手的產(chǎn)品，而且低端市場(chǎng)一再被蠶食，INTEL不能眼看著自己的發(fā)家之地就這樣落入他人手中，又與1998年全新推出了面向低端市場(chǎng)，性能價(jià)格比相當(dāng)厲害的CPU——Celeron，賽揚(yáng)處理器。

早期Slot 1插座 Celeron處理器

Celeron可以說(shuō)是Intel為搶占低端市場(chǎng)而專(zhuān)門(mén)推出的，當(dāng)時(shí)1000美元以下PC的熱銷(xiāo)，令A(yù)MD等中小公司在與Intel的抗?fàn)幹写蛄藗€(gè)漂亮的翻身仗，也令I(lǐng)ntel如芒刺在背。于是，Intel把奔騰 II的二級(jí)緩存和相關(guān)電路抽離出來(lái)，再把塑料盒子也去掉，再改一個(gè)名字，這就是Celeron。中文名稱(chēng)為賽揚(yáng)處理器。 最初的Celeron采用0.35微米工藝制造，外頻為66MHz，主頻有266與300兩款。接著又出現(xiàn)了0.25微米制造工藝的Celeron333。

不過(guò)在開(kāi)始階段，Celeron并不很受歡迎，最為人所詬病的是其抽掉了芯片上的L2 Cache，自從在奔騰 Ⅱ嘗到甜頭以后，大家都知道了二級(jí)緩存的重要性，因而想到賽揚(yáng)其實(shí)是一個(gè)被閹割了的產(chǎn)品，性能肯定不怎么樣。實(shí)際應(yīng)用中也證實(shí)了這種想法，Celeron266裝在技嘉BX主板上，性能比PII266下降超過(guò)25%！而相差最大的就是經(jīng)常須要用到二級(jí)緩存的程序。
I(yíng)ntel也很快了解到這個(gè)情況，于是隨機(jī)應(yīng)變，推出了集成128KB二級(jí)緩存的Celeron，起始頻率為300Mhz，為了和沒(méi)有集成二級(jí)緩存的同頻Celeron區(qū)分，它被命名為Celeron 300A。有一定使用電腦歷史的朋友可能都會(huì)對(duì)這款CPU記憶猶新，它集成的二級(jí)緩存容量只有128KB，但它和CPU頻率同步，而奔騰 Ⅱ只是CPU頻率一半，因此Celeron 300A的性能和同頻奔騰 Ⅱ非常接近。更誘人的是，這款CPU的超頻性能奇好，大部分都可以輕松達(dá)到450Mhz的頻率，要知道當(dāng)時(shí)頻率最高的奔騰 Ⅱ也只是這個(gè)頻率，而價(jià)格是Celeron 300A的好幾倍。這個(gè)系列的Celeron出了很多款，最高頻率一直到566MHz，才被采用奔騰Ⅲ結(jié)構(gòu)的第二代Celeron所代替。
為了降低成本，從Celeron 300A開(kāi)始，Celeron又重投Socket插座的懷抱，但它不是采用奔騰MMX的Socket7，而是采用了Socket370插座方式，通過(guò)370個(gè)針腳與主板相連。從此，Socket370成為Celeron的標(biāo)準(zhǔn)插座結(jié)構(gòu)，直到現(xiàn)在頻率1.2Ghz的Celeron CPU也仍然采用這種插座。

5、世紀(jì)末的輝煌——奔騰III：
在99年初，Intel發(fā)布了第三代的奔騰處理器——奔騰III，第一批的奔騰III 處理器采用了Katmai內(nèi)核，主頻有450和500Mhz兩種，這個(gè)內(nèi)核最大的特點(diǎn)是更新了名為SSE的多媒體指令集，這個(gè)指令集在MMX的基礎(chǔ)上添加了70條新指令，以增強(qiáng)三維和浮點(diǎn)應(yīng)用，并且可以兼容以前的所有MMX程序。
不過(guò)平心而論，Katmai內(nèi)核的奔騰III除了上述的SSE指令集以外，吸引人的地方并不多，它仍然基本保留了奔騰II的架構(gòu)，采用0.25微米工藝，100Mhz的外頻，Slot1的架構(gòu)，512KB的二級(jí)緩存（以CPU的半速運(yùn)行）因而性能提高的幅度并不大。不過(guò)在奔騰III剛上市時(shí)卻掀起了很大的熱潮，曾經(jīng)有人以上萬(wàn)元的高價(jià)去買(mǎi)第一批的奔騰III。

第一代Pentium III處理器 (Katmai)

可以大幅提升，從500Mhz開(kāi)始，一直到1.13Ghz，還有就是超頻性能大幅提高，幅度可以達(dá)到50%以上。此外它的二級(jí)緩存也改為和CPU主頻同步，但容量縮小為256KB。

第二代Pentium III處理器 (Coppermine)
除了制程帶來(lái)的改進(jìn)以外，部分Coppermine 奔騰III還具備了133Mhz的總線(xiàn)頻率和Socket370的插座，為了區(qū)分它們，Intel在133Mhz總線(xiàn)的奔騰III型號(hào)后面加了個(gè)“B”, Socket370插座后面加了個(gè)“E”，例如頻率為550Mhz，外頻為133Mhz的Socket370 奔騰III就被稱(chēng)為550EB。
看到Coppermine核心的奔騰III大受歡迎，Intel開(kāi)始著手把Celeron處理器也轉(zhuǎn)用了這個(gè)核心，在2000年中，推出了Coppermine128核心的Celeron處理器，俗稱(chēng)Celeron2，由于轉(zhuǎn)用了0.18的工藝，Celeron的超頻性能又得到了一次飛躍，超頻幅度可以達(dá)到100%。

第二代Celeron(Coppermine128核心)處理器

6、AMD的絕地反擊——Athlon
在AMD公司方面，剛開(kāi)始時(shí)為了對(duì)抗奔騰III，曾經(jīng)推出了K6-3處理器。K6-3處理器是三層高速緩存（TriLevel）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)建有64K的第一級(jí)高速緩存（Level 1）及256K的第二層高速緩存（Level 2），主板上則配置第三級(jí)高速緩存（Level 3）。K6-3處理器還支持增強(qiáng)型的3D Now！指令集。由于成本上和成品率方面的問(wèn)題，K6-3處理器在臺(tái)式機(jī)市場(chǎng)上并不是很成功，因此它逐漸從臺(tái)式機(jī)市場(chǎng)消失，轉(zhuǎn)進(jìn)筆記本市場(chǎng)。
真正讓AMD揚(yáng)眉吐氣的是原來(lái)代號(hào)K7的Athlon處理器。Athlon具備超標(biāo)量、超管線(xiàn)、多流水線(xiàn)的Risc核心（3Way SuperScalar Risc core），采用0.25微米工藝，集成2,200萬(wàn)個(gè)晶體管，Athlon包含了三個(gè)解碼器，三個(gè)整數(shù)執(zhí)行單元（IEU），三個(gè)地址生成單元（AGU），三個(gè)多媒體單元（就是浮點(diǎn)運(yùn)算單元），Athlon可以在同一個(gè)時(shí)鐘周期同時(shí)執(zhí)行三條浮點(diǎn)指令，每個(gè)浮點(diǎn)單元都是一個(gè)完全的管道。K7包含3個(gè)解碼器，由解碼器將解碼后的macroOPS指令（K7把X86指令解碼成macroOPS指令，把長(zhǎng)短不一的X86指令轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)短一致的macroOPS指令，可以充分發(fā)揮RISC核心的威力）送給指令控制單元，指令控制單元能同時(shí)控制（保存）72條指令。再把指令送給整數(shù)單元或多媒體單元。整數(shù)單元可以同時(shí)調(diào)度18條指令。每個(gè)整數(shù)單元都是一個(gè)獨(dú)立的管道，調(diào)度單元可以對(duì)指令進(jìn)行分支預(yù)測(cè)，可以亂序執(zhí)行。K7的多媒體單元（也叫浮點(diǎn)單元）有可以重命名的堆棧寄存器，浮點(diǎn)調(diào)度單元同時(shí)可以調(diào)度36條指令，浮點(diǎn)寄存器可以保存88條指令。在三個(gè)浮點(diǎn)單元中，有一個(gè)加法器，一個(gè)乘法器，這兩個(gè)單元可以執(zhí)行MMX指令和3DNow指令。還有一個(gè)浮點(diǎn)單元負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的裝載和保存。由于K7強(qiáng)大的浮點(diǎn)單元，使AMD處理器在浮點(diǎn)上首次超過(guò)了Intel當(dāng)時(shí)的處理器。

Athlon內(nèi)建128KB全速高速緩存（L1 Cache），芯片外部則是1／2時(shí)頻率、512KB容量的二級(jí)高速緩存（L2 Cache），最多可支持到8MB的L2 Cache，大的緩存可進(jìn)一步提高服務(wù)器系統(tǒng)所需要的龐大數(shù)據(jù)吞吐量。
Athlon的封裝和外觀跟Pentium Ⅱ相似，但Athlon采用的是Slot A接口規(guī)格。Slot A接口源于Alpha EV6總線(xiàn)，時(shí)鐘頻率高達(dá)200MHz，使峰值帶寬達(dá)到1.6GB/S，在內(nèi)存總線(xiàn)上仍然兼容傳統(tǒng)的100MHz總線(xiàn)，現(xiàn)這樣就保護(hù)了用戶(hù)的投資，也降低了成本。后來(lái)還采用性能更高的DDR SDRAM，這和Intel力推的800MHz RAMBUS的數(shù)據(jù)吞吐量差不多。EV6總線(xiàn)最高可以支持到400MHz，可以完善的支持多處理器。所以具有天生的優(yōu)勢(shì)，要知道Slot1只支持雙處理器而SlotA可支持4處理器。SlotA外觀看起來(lái)跟傳統(tǒng)的Slot1插槽很像，就像Slot1插槽倒轉(zhuǎn)180度一樣，但兩者在電氣規(guī)格、總線(xiàn)協(xié)議是完全不兼容的。Slot 1／Socket370的CPU，是無(wú)法安裝到Slot A插槽的Athlon主板上，反之亦然。

三、踏入新世紀(jì)的CPU
進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，CPU進(jìn)入了更高速發(fā)展的時(shí)代，以往可望而不可及的1Ghz大關(guān)被輕松突破了，在市場(chǎng)分布方面，仍然是Intel跟AMD公司在兩雄爭(zhēng)霸，它們分別推出了Pentium4、Tualatin核心Pentium Ⅱ和Celeron、Tunderbird核心Athlon、AthlonXP和Duron等處理器，競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。
1、在Intel方面，在上個(gè)世紀(jì)末的2000年11月，Intel發(fā)布了旗下第四代的Pentium處理器，也就是我們天天都能接觸到的Pentium 4。Pentium 4沒(méi)有沿用PIII的架構(gòu)，而是采用了全新的設(shè)計(jì)，包括等效于的400MHz前端總線(xiàn)(100 x 4), SSE2指令集，256K-512KB的二級(jí)緩存，全新的超管線(xiàn)技術(shù)及NetBurst架構(gòu)，起步頻率為1.3GHz。
第一個(gè)Pentium4核心為Willamette，全新的Socket 423插座，集成256KB的二級(jí)緩存，支持更為強(qiáng)大的SSE2指令集，多達(dá)20級(jí)的超標(biāo)量流水線(xiàn)，搭配i850/i845系列芯片組，隨后Intel陸續(xù)推出了1.4GHz-2.0GHz的Willamette P4處理器，而后期的P4處理器均轉(zhuǎn)到了針角更多的Socket 478插座。

第一代的Pentium4（Socket423）處理器
和奔騰III一樣，第一個(gè)Pentium4核心并不受到太多的好評(píng)，主要原因是新的CPU架構(gòu)還不能受到程序軟件的充分支持，因此Pentium4經(jīng)常大幅落后于同頻的Athlon，甚至還如Intel自己的奔騰III。但在一年以后，Intel發(fā)布了第二個(gè)Pentium4核心，代號(hào)為Northwood，改用了更為精細(xì)的0.13微米制程，集成了更大的512KB二級(jí)緩存，性能有了大幅的提高，加上Intel孜孜不倦的推廣和主板芯片廠(chǎng)家的支持，目前Pentium4已經(jīng)成為最受歡迎的中高端處理器。

第二代的Pentium4（Socket478）處理器
在低端CPU方面，Intel發(fā)布了第三代的Celeron核心，代號(hào)為T(mén)ualatin，這個(gè)核心也轉(zhuǎn)用了0.13微米的工藝，與此同時(shí)二級(jí)緩存的容量提高到256KB，外頻也提高到100Mhz，目前Tualatin Celeron的主頻有1.0、1.1、1.2、1.3Ghz等型號(hào)。Intel也推出了Tualatin核心的奔騰III，集成了更大的512KB二級(jí)緩存，但它們只應(yīng)用于服務(wù)器和筆記本電腦市場(chǎng)，在臺(tái)式機(jī)市場(chǎng)很少能看到。

第三代Tualatin核心的Celeron處理器
2、在AMD方面，在2000年中發(fā)布了第二個(gè)Athlon核心——Tunderbird，這個(gè)核心的Athlon有以下的改進(jìn)，首先是制造工藝改進(jìn)為0.18微米，其次是安裝界面改為了SocketA，這是一種類(lèi)似于Socket370，但針腳數(shù)為462的安裝接口。最后是二級(jí)緩存改為256KB，但速度和CPU同步，與Coppermine核心的奔騰III一樣。

Tunderbird核心的Athlon不但在性能上要稍微領(lǐng)先于奔騰III，而且其最高的主頻也一直比奔騰III高，1Ghz頻率的里程碑就是由這款CPU首先達(dá)到的。不過(guò)隨著Pentium4的發(fā)布，Tunderbird開(kāi)始在頻率上落后于對(duì)手，為此，AMD又發(fā)布了第三個(gè)Athlon核心——Palomino，并且采用了新的頻率標(biāo)稱(chēng)制度，從此Athlon型號(hào)上的數(shù)字并不代表實(shí)際頻率，而是根據(jù)一個(gè)公式換算相當(dāng)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手（也就是Intel）產(chǎn)品性能的頻率，名字也改為AthlonXP。例如AthlonXP1500+處理器實(shí)際頻率并不是1.5Ghz，而是1.33GHz。最后，AthlonXP還兼容Intel的SSE指令集，在專(zhuān)門(mén)為SSE指令集優(yōu)化的軟件中也能充分發(fā)揮性能。

第三代Tunderbird核心的Athlon處理器
在低端CPU方面，AMD推出了Duron CPU，它的基本架構(gòu)和Athlon一樣，只是二級(jí)緩存只有64KB。Duron從發(fā)布開(kāi)始，就能遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋離同樣主攻低端市場(chǎng)的Celeron，而且價(jià)格更低廉，一時(shí)間Duron成為低價(jià)DIY兼容機(jī)的第一選擇，但Duron也有它致命的弱點(diǎn)，首先是繼承了Athlon發(fā)熱量大的特點(diǎn)，其次是它的核心非常脆弱，在安裝CPU散熱器時(shí)很容易損壞。因此盡管在兼容機(jī)市場(chǎng)很受歡迎，但始終打不進(jìn)利潤(rùn)最高的品牌機(jī)市場(chǎng)。

Duron處理器

四、CPU未來(lái)發(fā)展的方向
縱觀我們上面敘述的CPU發(fā)展史，大家不難得出以下的CPU發(fā)展方向：首先是更高的頻率，其次是更小的制造工藝，第三，更大的高速緩存。除了這三點(diǎn)之外，PC處理器也將緩慢的從32位數(shù)據(jù)帶寬向64位發(fā)展。
1、Intel的未來(lái)計(jì)劃，在本書(shū)截稿前為止，最高主頻的CPU已經(jīng)達(dá)到了2.4Ghz，而Intel的目標(biāo)是在今年內(nèi)達(dá)到3Ghz，兩年內(nèi)達(dá)到10Ghz，為此Intel會(huì)在2002年中期發(fā)布533Mhz總線(xiàn)頻率的Northwood核心，按照計(jì)劃，在2003年，Intel還將推出采用0.09微米工藝的Prescott核心，工作頻率將在3.5GHz以上(甚至更高)，將采用效能更高的667MHz(166MHz x 4)或800MHz FSB(200MHz x 4)，不過(guò)目前Prescott還只是停留在書(shū)面上而已，畢竟它要在2003年才會(huì)正式發(fā)布，所以目前也沒(méi)有更多關(guān)于它的細(xì)節(jié)公布。

另外Intel還透露在2005年將推出采用全新的TeraHertz晶體管架構(gòu)的處理器產(chǎn)品，該架構(gòu)采用了諸如SOI工藝，高K絕緣體在內(nèi)的眾多先進(jìn)技術(shù)，簡(jiǎn)單的說(shuō)它能夠使芯片的發(fā)熱量及功耗降到最低，并且大幅度提升處理器的工作頻率；理論上采用TeraHertz晶體管架構(gòu)能夠制造出10GHz-20GHz的處理產(chǎn)品。


當(dāng)然要達(dá)到這樣高的工作頻率，僅僅有TeraHertz晶體管還不夠，它還需要新型的BBUL(Bumpless Build-Up Layer)封裝技術(shù)的支持，該技術(shù)可以制造出厚度僅1毫米且集成10億個(gè)晶體管的芯片，BBUL技術(shù)與目前封裝技術(shù)并無(wú)差異，但核心技術(shù)卻完全不同，BBUL采用內(nèi)建方式直接在裸晶(Die)直接封裝，且僅包括1層銅制程金屬互連層。由于BBUL使數(shù)據(jù)傳輸通道縮短，所以整個(gè)芯片的時(shí)鐘頻率速度將有較大幅度提升，另外功耗自然也更低。
2）AMD的未來(lái)計(jì)劃，本書(shū)上市時(shí)，第三個(gè)Athlon核心Thoroughbred應(yīng)該已經(jīng)發(fā)布了，Thoroughbred沿用了Palomino的核心，但換用了效能更高的166MHz FSB及0.13微米工藝，由于制造工藝的提升，其發(fā)熱量及芯片尺寸均比Palomino要小很多，它同樣采用Socket A界面、OPGA封裝，而且現(xiàn)有的Athlon XP主板均兼容Thoroughbred(AMD在展會(huì)上公布的Thoroughbred演示機(jī)就是采用AMD-760芯片組)；但Thoroughbred是否將增加緩存容量還未公布。

Thoroughbre核心的AthlonXP
新一代的Duron(Appaloosa)則采用簡(jiǎn)化版的Thoroughbred核心，根據(jù)AMD最新公布的處理器發(fā)展藍(lán)圖，首款Thoroughbred核心的1.73GHz Athlon XP處理器預(yù)計(jì)在明年第一季發(fā)布。桌面版Athlon XP、工作站/服務(wù)器版的Athlon MP都將明年第一季全面導(dǎo)入0.13微米Thoroughbred核心，并在第二季推出采用Barton核心的產(chǎn)品，但AMD尚未公布有關(guān)Barton核心的具體規(guī)格。移動(dòng)處理器方面，最后一款基于Palomino核心的將是明年發(fā)布的1.4GHz Athlon 4，之后也將采用全新的Thoroughbred/Barton核心。

 

至于AMD的首顆64位處理器——K8 Hammer，將分為兩個(gè)不同的版本，分別是高端的服務(wù)器版SledgeHammer(最多8路SMP)，及工作站/桌面版ClawHammer(2路SMP)，其中ClawHammer已整合有DDR33內(nèi)存控制器，所以對(duì)應(yīng)ClawHammer的芯片組無(wú)需包括內(nèi)存控制器，而SledgeHammer則擁有更大的二級(jí)緩存，這兩款Hammer處理器都會(huì)支持SSE2指令集并兼容32位指令，雖然目前還未有更多的信息公布，但可以肯定的是Hammer肯定會(huì)在明年發(fā)布，而且AMD之前曾聲稱(chēng)Hammer的效能將超越所有的同類(lèi)處理器。

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