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superja
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#1 [知識]cpu核心類型

　　核心（Die）又稱為內核，是 CPU 最重要的組成部分。CPU 中心那塊隆起的芯片就是核心，是由單晶硅以一定的生產工藝製造出來的，CPU 所有的計算、接受/存儲命令、處理數據都由核心執行。各種 CPU 核心都具有固定的邏輯結構，一級緩存、二級緩存、執行單元、指令級單元和總線接口等邏輯單元，都會有科學的佈局。

　　為了便於 CPU 設計、生產、銷售的管理，CPU 製造商會對各種 CPU 核心給出相應的代號，這也就是所謂的 CPU 核心類型。

　　不同的 CPU （不同系列或同一系列）都會有不同的核心類型（例如 Pentium 4 的 Northwood，Willamette 以及 K6-2 的 CXT 和 K6-2+ 的 ST-50 等等），甚至同一種核心都會有不同版本的類型（例如 Northwood 核心就分為 B0 和 C1 等版本），核心版本的變更，是為了修正上一版存在的一些錯誤，並提升一定的性能，而這些變化，普通消費者是很少去注意的。每一種核心類型都有其相應的製造工藝（例如 0.25um、0.18um、0.13um 以及 0.09um 等）、核心面積（這是決定 CPU 成本的關鍵因素，成本與核心面積基本上成正比）、核心電壓、電流大小、晶體管數量、各級緩存的大小、主頻範圍、流水線架構和支持的指令集（這兩點是決定 CPU 實際性能和工作效率的關鍵因素）、功耗和發熱量的大小、封裝方式（例如 S.E.P、PGA、FC-PGA、FC-PGA2 等等）、接口類型（例如 Socket 370，Socket A，Socket 478，Socket T，Slot 1、Socket 940 等等）、前端總線頻率（FSB）等等。因此，核心類型在某種程度上決定了 CPU 的工作性能。

　　一般說來，新的核心類型，往往比老的核心類型具有更好的性能（例如同頻的 Northwood 核心 Pentium 4 1.8A GHz 就要比 Willamette 核心的 Pentium 4 1.8 GHz 性能要高）。但這也不是絕對的。這種情況一般發生在新核心類型剛推出時，由於技術不完善或新的架構和製造工藝不成熟等原因，可能會導致新的核心類型的性能反而還不如老的核心類型的性能。例如，早期 Willamette 核心 Socket 423 接口的 Pentium 4 的實際性能，不如 Socket 370 接口的 Tualatin 核心的 Pentium III 和賽揚，現在的低頻 Prescott 核心 Pentium 4 的實際性能，不如同頻的 Northwood 核心 Pentium 4 等等。但隨著技術的進步以及 CPU 製造商對新核心的不斷改進和完善，新核心的中後期產品的性能，必然會超越老核心產品。

　　CPU 核心的發展方向，是更低的電壓、更低的功耗、更先進的製造工藝、集成更多的晶體管、更小的核心面積（這會降低 CPU 的生產成本從而最終會降低 CPU 的銷售價格）、更先進的流水線架構和更多的指令集、更高的前端總線頻率、集成更多的功能（例如集成內存控制器，等等）以及雙核心和多核心（也就是一個 CPU 內部有 2 個或更多個核心）等。CPU 核心的進步，對普通消費者而言，最有意義的就是能以更低的價格買到性能更強的 CPU。

　　在 CPU 漫長的歷史中，伴隨著紛繁複雜的 CPU 核心類型。以下分別就 Intel CPU 和 AMD CPU 的主流核心類型，作一個簡介。主流核心類型介紹（僅限於台式機 CPU，不包括筆記本 CPU 和服務器/工作站 CPU，而且不包括比較老的核心類型）。

（一）Intel CPU 的核心類型

　　1) Tualatin

　　這也就是大名鼎鼎的「圖拉丁」核心，是 Intel 在 Socket 370 架構上的最後一種 CPU 核心，採用 0.13um 製造工藝，封裝方式採用 FC-PGA2 和 PPGA，核心電壓也降低到了 1.5V 左右，主頻範圍從 1GHz 到 1.4GHz，外頻分別為 100MHz（賽揚）和 133MHz（Pentium III），二級緩存分別為 512KB（Pentium III-S）和 256KB（Pentium III 和賽揚），這是最強的 Socket 370 核心，其性能甚至超過了早期低頻的 Pentium 4系列 CPU。

　　2) Willamette

　　這是早期的 Pentium 4 和 P4 賽揚採用的核心，最初採用 Socket 423 接口，後來改用 Socket 478 接口（賽揚只有 1.7GHz 和 1.8GHz 兩種，都是 Socket 478 接口），採用 0.18um 製造工藝，前端總線頻率為 400MHz，主頻範圍從 1.3GHz 到 2.0GHz（Socket 423）和 1.6GHz 到 2.0GHz（Socket 478），二級緩存分別為 256KB（Pentium 4）和 128KB（賽揚）。注意，另外還有些型號的 Socket 423 接口的 Pentium 4 居然沒有二級緩存！核心電壓 1.75V 左右，封裝方式採用 Socket 423 的 PPGA INT2，PPGA INT3，OOI 423-pin，PPGA FC-PGA2 和 Socket 478 的 PPGA FC-PGA2 以及賽揚採用的 PPGA 等等。Willamette 核心製造工藝落後，發熱量大，性能低下，已經被淘汰掉，而被 Northwood 核心所取代。

　　3) Northwood

　　這是目前主流的 Pentium 4 和賽揚所採用的核心，其與 Willamette 核心最大的改進，是採用了 0.13um 製造工藝，並都採用 Socket 478 接口，核心電壓 1.5V 左右，二級緩存分別為 128KB（賽揚）和 512KB（Pentium 4），前端總線頻率分別為 400/533/800MHz（賽揚都只有 400MHz），主頻範圍分別為 2.0GHz 到 2.8GHz（賽揚），1.6GHz 到 2.6GHz（400MHz FSB Pentium 4），2.26GHz 到 3.06GHz（533MHz FSB Pentium 4）和 2.4GHz 到 3.4GHz（800MHz FSB Pentium 4），並且 3.06GHz Pentium 4 和所有的 800MHz Pentium 4 都支持超線程技術（Hyper-Threading Technology），封裝方式採用 PPGA FC-PGA2 和 PPGA。按照 Intel 的規劃，Northwood 核心會很快被 Prescott 核心所取代。

　　4) Prescott

　　這是 Intel 新的 CPU 核心，最早使用在 Pentium 4 上，現在低端的賽揚 D 也大量使用此核心，其與Northwood 最大的區別是採用了 0.09um 製造工藝和更多的流水線結構，初期採用 Socket 478 接口，以後會全部轉到 LGA 775 接口，核心電壓 1.25-1.525V，前端總線頻率為 533MHz（不支持超線程技術）和 800MHz（支持超線程技術），主頻分別為 533MHz FSB 的 2.4GHz 和 2.8GHz 以及 800MHz FSB 的 2.8GHz、3.0GHz、3.2GHz 和 3.4GHz。其與 Northwood 相比，其 L1 緩存從 8KB 增加到 16KB，而 L2 緩存則從 512KB 增加到 1MB，封裝方式採用 PPGA。按照 Intel 的規劃，Prescott 核心會很快取代 Northwood 核心，並且很快就會推出 Prescott 核心 533MHz FSB 的賽揚。

　　5) Prescott 2M

　　Prescott 2M 是 Intel 在台式機上使用的核心，與 Prescott 不同，Prescott 2M 支持 EM64T 技術，也就是說，可以使用超過 4G 內存，屬於 64 位的 CPU，這是 Intel 第一款使用 64 位技術的台式機 CPU。

　　Prescott 2M 核心，使用 90nm 製造工藝，集成 2M 二級緩存，800 或者 1066MHz 前端總線。從目前來說，P4 的 6 系列和 P4EE CPU，使用的是 Prescott 2M 核心。Prescott 2M 本身的性能並不是特別出眾，不過，由於集成了大容量的二級緩存和使用較高的頻率，性能仍然有提升。此外，Prescott 2M 核心還支持增強型的 Intel SpeedStep 技術(EIST)。這種技術完全與英特爾的移動處理器中的節能機制一樣，它可以讓 Pentium 4 6 系列處理器在低負載的時候降低工作頻率，這樣，可以明顯降低它們在運行時的工作熱量及功耗。

[ Last edited by superja on 2006-2-5 at 04:28 PM ]

2006-2-5 01:26 PM

superja
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#2

（二）AMD CPU 的核心類型

　　1) Athlon XP 的核心類型

　　Athlon XP 有 4 種不同的核心類型，但都有共同之處：都採用 Socket A 接口，而且都採用 PR 標稱值標注。

　　2) Palomino

　　這是最早的 Athlon XP 的核心，採用 0.18um 製造工藝，核心電壓為 1.75V 左右，二級緩存為 256KB，封裝方式採用 OPGA，前端總線頻率為 266MHz。

　　3) Thoroughbred

　　這是第一種採用 0.13um 製造工藝的 Athlon XP 核心，又分為 Thoroughbred-A 和 Thoroughbred-B 兩種版本，核心電壓 1.65V-1.75V 左右，二級緩存為 256KB，封裝方式採用 OPGA，前端總線頻率為 266MHz 和 333MHz。

　　4) Thorton

　　採用 0.13um 製造工藝，核心電壓 1.65V 左右，二級緩存為 256KB，封裝方式採用 OPGA，前端總線頻率為 333MHz。可以看作是屏蔽了一半二級緩存的 Barton。

　　5) Barton

　　採用 0.13um 製造工藝，核心電壓 1.65V 左右，二級緩存為 512KB，封裝方式採用 OPGA，前端總線頻率為 333MHz 和 400MHz。

（三）新 Duron 的核心類型

　　AppleBred

　　採用 0.13um 製造工藝，核心電壓 1.5V 左右，二級緩存為 64KB，封裝方式採用 OPGA，前端總線頻率為 266MHz。沒有採用 PR 標稱值標注，而以實際頻率標注，有 1.4GHz、1.6GHz 和 1.8GHz 三種。

（四）Athlon 64 系列 CPU 的核心類型

　　1) Sledgehammer

　　Sledgehammer 是 AMD 服務器 CPU 的核心，是 64 位的 CPU，一般為 940 接口，採用 0.13 微米工藝。Sledgehammer 的功能強大，集成三條 HyperTransprot 總線，核心使用 12 級流水線，128K 一級緩存、集成 1M 二級緩存，可以用於單路到 8 路 CPU 服務器。Sledgehammer 集成內存控制器，比起傳統上位於北橋的內存控制器有更小的延時，支持雙通道 DDR 內存，由於是服務器 CPU，當然支持 ECC 校驗。

　　2) Clawhammer

　　採用 0.13um 製造工藝，核心電壓 1.5V 左右，二級緩存為 1MB，封裝方式採用 mPGA，採用 Hyper Transport 總線，內置一個 128bit 的內存控制器。採用 Socket 754、Socket 940 和 Socket 939 接口。

　　3) Newcastle

　　其與 Clawhammer 的最主要區別，就是二級緩存降為 512KB（這也是 AMD 為了市場需要和加快推廣 64 位 CPU 而採取的相對低價政策的結果），其它性能基本相同。

　　4) Wincheste

　　Wincheste 是比較新的 AMD Athlon 64 CPU 核心，是 64 位的 CPU，一般為 939 接口，0.09 微米製造工藝。這種核心使用 200MHz 外頻，支持 1GHyperTransprot 總線，512K 二級緩存，性價比較好。Wincheste 集成雙通道內存控制器，支持雙通道 DDR 內存，由於使用新的工藝，Wincheste 的發熱量比舊的 Athlon 小，性能也有所提升。

　　5) Troy

　　Troy 是 AMD 第一個使用 90nm 製造工藝的 Opteron 核心。Troy 核心是在 Sledgehammer 基礎上增添了多項新技術而來的，通常為 940 針腳，擁有 128K 一級緩存和 1MB (1024 KB)二級緩存。同樣使用 200MHz 外頻，支持 1GHyperTransprot 總線，集成了內存控制器，支持雙通道 DDR 400 內存，並且可以支持 ECC 內存。此外，Troy 核心還提供了對 SSE-3 的支持，和 Intel 的 Xeon 相同。總的來說，Troy 是一款不錯的 CPU 核心。

　　6) Venice

　　Venice 核心是在 Wincheste 核心的基礎上演變而來，其技術參數和 Wincheste 基本相同：一樣基於 X86-64 架構、整合雙通道內存控制器、512KB L2 緩存、90nm 製造工藝、200MHz 外頻，支持 1GHyperTransprot 總線。Venice 的變化主要有三方面：一是使用了 Dual Stress Liner(簡稱 DSL)技術，可以將半導體晶體管的響應速度提高 24％，這樣 CPU 有更大的頻率空間，更容易超頻；二是提供了對 SSE-3 的支持，和 Intel 的 CPU 相同；三是進一步改良了內存控制器，一定程度上增加處理器的性能，更主要的是增加內存控制器對不同 DIMM 模塊和不同配置的兼容性。此外 Venice 核心還使用了動態電壓，不同的 CPU 可能會有不同的電壓。

　　7) SanDiego

　　SanDiego 核心與 Venice 一樣，是在 Wincheste 核心的基礎上演變而來，其技術參數和 Venice 非常接近，Venice 擁有的新技術、新功能，SanDiego 核心一樣擁有。不過 AMD 公司將 SanDiego 核心定位到頂級 Athlon 64 處理器之上，甚至用於服務器 CPU。可以將 SanDiego 看作是 Venice 核心的高級版本，只不過緩存容量由 512KB 提升到了 1MB。當然，由於 L2 緩存增加，SanDiego 核心的內核尺寸也有所增加，從 Venice 核心的 84 平方毫米增加到 115 平方毫米，當然價格也更高昂

2006-2-5 01:27 PM

superja
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#3

閃龍系列 CPU 的核心類型

　　1) Paris

　　Paris 核心是 Barton 核心的繼任者，主要用於 AMD 的閃龍，早期的 754 接口閃龍部分使用 Paris 核心。Paris 採用 90nm 製造工藝，支持 iSSE2 指令集，一般為 256K 二級緩存，200MHz 外頻。Paris 核心是 32 位 CPU，來源於 K8 核心，因此也具備了內存控制單元。CPU 內建內存控制器的主要優點，在於內存控制器可以以 CPU 頻率運行，比起傳統上位於北橋的內存控制器有更小的延時。使用 Paris 核心的閃龍與 Socket A 接口閃龍 CPU 相比，性能得到明顯提升。

　　2) Palermo

　　Palermo 核心目前主要用於 AMD 的閃龍 CPU，使用 Socket 754 接口、90nm 製造工藝，1.4V 左右電壓，200MHz 外頻，128K 或者 256K 二級緩存。Palermo 核心源於 K8 的 Wincheste 核心，不過是 32 位的。除了擁有與 AMD 高端處理器相同的內部架構，還具備了 EVP、Cool'n'Quiet；和 HyperTransport 等 AMD 獨有的技術，為廣大用戶帶來更「冷靜」、更高計算能力的優秀處理器。由於脫胎與 ATHLON 64 處理器，所以，Palermo 同樣具備了內存控制單元。CPU 內建內存控制器的主要優點，在於內存控制器可以以 CPU 頻率運行，比起傳統上位於北橋的內存控制器有更小的延時。

雙核心類型

　　在2005年以前，主頻一直是兩大處理器巨頭 Intel 和 AMD 爭相追逐的焦點。而且處理器主頻也在 Intel 和 AMD 的推動下，達到了一個又一個的高峰。就在處理器主頻提升速度的同時，也發現在目前的情況下，單純主頻的提升，已經無法為系統整體性能的提升帶來明顯的好處，並且高主頻帶來了處理器巨大的發熱量。更為不利是，Intel 和 AMD 兩家在處理器主頻提升上已經有些力不從心了。在這種情況下，Intel 和 AMD 都不約而同地將目光投向了多核心的發展方向。在不用進行大規模開發的情況下，將現有產品發展成為理論性能更為強大的多核心處理器系統，無疑是相當明智的選擇。

　　雙核處理器就是基於單個半導體的一個處理器上擁有兩個一樣功能的處理器核心，即是將兩個物理處理器核心整合入一個內核中。事實上，雙核架構並不是什麼新技術，不過此前雙核心處理器一直是服務器的專利，現在已經開始普及之中。

　　1) Intel 的雙核心處理器介紹

　　目前 Intel 推出的雙核心處理器，有 Pentium D 和 Pentium Extreme Edition，同時推出 945/955 芯片組來支持新推出的雙核心處理器，採用 90nm 工藝生產的這兩款新推出的雙核心處理器，使用是沒有針腳的 LGA 775 接口，但處理器底部的貼片電容數目有所增加，排列方式也有所不同。

　　桌面平台的核心代號 Smithfield 的處理器，正式命名為 Pentium D 處理器。除了擺脫阿拉伯數字改用英文字母來表示這次雙核心處理器的世代交替外，D 的字母也更容易讓人聯想起 Dual-Core 雙核心的涵義。

　　Intel 的雙核心構架，更像是一個雙 CPU 平台，Pentium D 處理器繼續沿用 Prescott 架構及 90nm 生產技術生產。Pentium D 內核實際上由於兩個獨立的 Prescott 核心組成，每個核心擁有獨立的 1MB L2 緩存及執行單元，兩個核心加起來一共擁有 2MB。但由於處理器中的兩個核心都擁有獨立的緩存，因此必須保證每個二級緩存當中的信息完全一致，否則就會出現運算錯誤。

　　為了解決這一問題，Intel 將兩個核心之間的協調工作交給了外部的 MCH（北橋）芯片。雖然緩存之間的數據傳輸與存儲並不巨大，但由於需要通過外部的 MCH 芯片進行協調處理，毫無疑問的會對整個的處理速度帶來一定的延遲，從而影響到處理器整體性能的發揮。

　　由於採用 Prescott 內核，因此 Pentium D 也支持 EM64T 技術、XD bit 安全技術。值得一提的是，Pentium D 處理器將不支持 Hyper-Threading 技術。原因很明顯：在多個物理處理器及多個邏輯處理器之間正確分配數據流、平衡運算任務並非易事。比如，如果應用程序需要兩個運算線程，很明顯每個線程對應一個物理內核，但如果有 3 個運算線程呢？因此為了減少雙核心 Pentium D 架構複雜性，英特爾決定在針對主流市場的 Pentium D 中取消對 Hyper-Threading 技術的支持。

　　同出自 Intel 之手，而且 Pentium D 和 Pentium Extreme Edition 兩款雙核心處理器名字上的差別也預示著這兩款處理器在規格上也不盡相同。其中，它們之間最大的不同，就是對於超線程（Hyper-Threading）技術的支持。Pentium D 不能支持超線程技術，而 Pentium Extreme Edition 則沒有這方面的限制。在打開超線程技術的情況下，雙核心 Pentium Extreme Edition 處理器能夠模擬出另外兩個邏輯處理器，可以被系統認成四核心系統。

　　2) AMD 的雙核心處理器介紹

　　AMD 推出的雙核心處理器，分別是雙核心的 Opteron 系列和全新的 Athlon 64 X2 系列處理器。其中，Athlon 64 X2 是用以抗衡 Pentium D 和 Pentium Extreme Edition 的桌面雙核心處理器系列。

　　AMD 推出的 Athlon 64 X2 是由兩個 Athlon 64 處理器上採用的 Venice 核心組合而成，每個核心擁有獨立的 512KB(1MB) L2 緩存及執行單元。除了多出一個核芯之外，從架構上相對於目前 Athlon 64 在架構上並沒有任何重大的改變。

　　雙核心 Athlon 64 X2 的大部分規格、功能與我們熟悉的 Athlon 64 架構沒有任何區別，也就是說，新推出的 Athlon 64 X2 雙核心處理器，仍然支持 1GHz 規格的 HyperTransport 總線，並且內建了支持雙通道設置的 DDR 內存控制器。

　　與 Intel 雙核心處理器不同的是，Athlon 64 X2 的兩個內核並不需要經過 MCH 進行相互之間的協調。 AMD 在 Athlon 64 X2 雙核心處理器的內部提供了一個稱為 System Request Queue(系統請求隊列)的技術，在工作的時候，每一個核心都將其請求放在 SRQ 中，當獲得資源之後，請求將會被送往相應的執行核心。也就是說，所有的處理過程都在 CPU 核心範圍之內完成，並不需要借助外部設備。

　　對於雙核心架構，AMD 的做法是將兩個核心整合在同一片硅晶內核之中，而 Intel 的雙核心處理方式則更像是簡單的將兩個核心做到一起而已。與 Intel 的雙核心架構相比，AMD 雙核心處理器系統不會在兩個核心之間存在傳輸瓶頸的問題。因此，從這個方面來說，Athlon 64 X2 的架構要明顯優於 Pentium D 架構。

　　雖然與 Intel 相比，AMD 並不用擔心 Prescott 核心這樣的功耗和發熱大戶，但是同樣需要為雙核心處理器考慮降低功耗的方式。為此 AMD 並沒有採用降低主頻的辦法，而是在其使用 90nm 工藝生產的 Athlon 64 X2 處理器中，採用了所謂的 Dual Stress Liner 應變硅技術，與 SOI 技術配合使用，能夠生產出性能更高、耗電更低的晶體管。

　　AMD 推出的 Athlon 64 X2 處理器給用戶帶來最實惠的好處就是，不需要更換平台，就能使用新推出的雙核心處理器，只要對老主板升級一下 BIOS 就可以了。這與 Intel 雙核心處理器必須更換新平台才能支持的做法相比，升級雙核心系統會節省不少費用。

[ Last edited by superja on 2006-2-5 at 01:41 PM ]

2006-2-5 01:31 PM