見“微”知著四十年 處理器歷史全面回顧

見“微”知著四十年 處理器歷史全面回顧

2011-11-14 17:46| 發佈者: arthurcmm

四十年,是一個人的半輩子;四十年,在人類進化的道路上可能只是一次小小的回眸。在IT的歷史上,四十年前正是第一款微處理器發明的時間,在這四十年間微處理器遵循着“摩爾定律”中所描述的速度發展着,而摩爾定律所描述的微處理器發展速度直到今天還依然在生效着。

瞭解計算機的用戶應該還記得全球第一臺計算機ENIAC誕生於1946年,誕生於美國賓夕法尼亞大學,這臺計算機的“始祖”使用了18800個真空管,長50英尺,寬30英尺, 佔地1500平方英尺,重達30噸,而它的運算速度僅僅是每秒機型5000次加法運算而已,這一計算速度當然無法和現在的計算機相比,但在當時確實是驚人的發明。

  1971年:全球首顆微處理器Intel 4004

  第一顆商用微處理器則在1971年被Intel工程師霍夫發明出來它就是英特爾4004處理器。時隔25年之後出現的史上第一顆商用微處理器在計算速度上並不驚人,它的時鐘頻率僅爲108KHz,不過它的集成度卻遠非ENIAC所能比擬。

史上第一款商用微處理器英特爾 4004
史上第一款商用微處理器英特爾 4004

  英特爾的4004處理器集成了2300只晶體管,一顆芯片的重量不超過一盎司,相比第一臺電子計算機佔地1500平方英尺的大小來說,英特爾4004處理器確實是太小了。當然,僅有108KHz的4004處理器基於4位設計,只有45條指令,每秒也只能執行五萬條指令,用今天的眼光來看,4004處理器的性能簡直可以用羸弱來形容。

英特爾4004處理器及其架構示意
英特爾4004處理器及其架構示意

  英特爾4004微處理器在設計出來之後最早被用在一款計算器上,這款處理器的發佈開創了微處理器的新時代,微型處理器的後來者都將以4004作爲起點,而4004則作爲全球首款商用微處理器而永載史冊。

  歷史意義:4004是全球首顆微處理器,同時它也是大規模集成電路的開創先驅。

  1972年:英特爾8008微處理器

  時隔一年之後的1972年,英特爾又推出了另一款微處理器產品Intel 8008,這個編號正好是4004的兩倍,這應該是英特爾刻意爲之,因爲8008芯片的規格和性能差不多也是4004的兩倍。

  實際上在英特爾推出4004處理器之時,業界的反響並不能和4004處理器的歷史地位相匹配,大家普遍認爲4004雖然很棒,但是計算性能有些偏弱,並不足以擔任微型計算機的“大腦”,或者說以 4004爲架構設計的微型計算機在性能上偏弱。而在英特爾8008處理器誕生之後,這樣的問題得到了大大的改善。英特爾8008處理器集成了3500個晶體管,能夠處理8Bit位寬的數據,頻率也同樣是雙倍提升。

Intel 8008微處理器
Intel 8008微處理器

  Intel的8008處理器其實也開創了一個時代,關鍵就在於英特爾在8008處理器時代開始擁有自己的指令技術,這同樣是一個歷史拐點,未來處理器的基礎就將基於指令和指令集合。

Intel 8008微處理器及其架構示意
Intel 8008微處理器及其架構示意

  英特爾8008處理器顯然比4004要受歡迎得多,僅僅時隔一年便推出了性能和規格都高出一倍的處理器對於行業的衝擊是巨大的,這種提升速度放在今天是完全無法想象的,而在當時,英特爾確實做到了。

  歷史意義:被行業所重視和追捧的一款微處理器、史上第二課微處理器。8008芯片原本是爲德克薩斯州的Datapoint公司設計的,但是這家公司最終卻沒有足夠的財力支付這筆費用。於是雙方達成協議,英特爾擁有這款芯片所有的知識產權,而且還獲得了由Datapoint公司開發的指令集。這套指令集奠定了今天英特爾公司X86系列微處理器指令集的基礎。

  1974年:英特爾8080微處理器

  很多人都錯誤地認爲英特爾的8080處理器是第一款微處理器,實際上這也是有原因的。英特爾8080處理器實際上是在1974年推出的英特爾第三顆微處理器,但是8080處理器的名氣實在是太大了,因爲8080的頻率比8008高出了10倍,而性能也是8008的至少十倍之多。

英特爾8080處理器
英特爾8080處理器

  事實上英特爾8080處理器在發佈之初便讓當時業界爲之震動,因爲採用了複雜的指令集以及40管腳封裝,8080的處理能力大爲提高,其功能是8008的10倍,每秒能執行29萬條指令,集成晶體管數目6000,運行速度更是達到了史無前例的2MHz。

8080處理器達到了2MHz的頻率
8080處理器達到了2MHz的頻率

  雖然在8080的時代,微處理器的優勢已經被業內人士所認同,不過與此同時,更多的公司開始介入這一領域,競爭開始變得日益激烈。RCA(美國無線電公司)、Honeywell、Fairchild、美國國家半導體公司、AMD、摩托羅拉以及Zilog公司都介入了微處理器領域,英特爾也面臨着來自競爭對手的挑戰。

  歷史意義:英特爾 8080成爲了第一款個人計算機Altair的大腦。據說Altair這個名稱是源自《星際旅行》電視節目中一個星際飛行計劃(Starship Enterprise)的目的地名稱。計算機愛好者花費395美元即可購得 Altair 套件。數月內,Altair的銷售量達到數萬臺,造成了電腦銷售歷史上第一次缺貨現象。可以說8080處理器在電腦發展歷史中的重大意義。

  1978年:英特爾8086-8088微處理器

  1978年,英特爾推出了首枚16位微處理器,這就是同樣大名鼎鼎的8086,而隨着8086同時推出的還有與之配合的數學協處理器8087,值得一提的是這兩種芯片使用相同的指令集,以後英特爾生產的處理器,均對其兼容,這也是指令集真正意義上的開端,從1978年至今,微處理器將迎來指令集傳承和發展的時代。

英特爾8086微處理器
英特爾8086微處理器

  想當然的,8086處理器也獲得了市場端的成功,而英特爾也再接再厲推出了性能更出色的8088處理器,英特爾在1978年的產品就是8086、 8087和8088,它們的頻率也各不相同,三款處理器都擁有29000只晶體管,速度可分爲5MHz、8MHz、10MHz版本,內部數據總線(處理器內部傳輸數據的總線)、外部數據總線(處理器外部傳輸數據的總線)均爲16位,地址總線爲20位,可尋址1MB內存。

英特爾8088微處理器
英特爾8088微處理器

  這樣一來,在1978年,英特爾擁有了三款同一產品線不同定位的產品,這也是英特爾首次向消費者提供同一代微處理器的多種選擇方案,而這一做法也一直延續到了今天。

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  對於英特爾來說,1978年的三款產品意義可能更加重大,因爲英特爾成功將 8088銷售給IBM全新的個人計算機部門。1981年,IBM推出的首批個人電腦機選用了英特爾8088芯片,使得8088成爲了IBM全新熱銷產品 IBM PC的大腦。本來IBM準備採用摩托羅拉的芯片,但是最終陰差陽錯,還是由8088芯片承擔了這項光榮的使命。隨着個人電腦的流行,英特爾也開始名揚四海。8088的大獲成功使英特爾順利躋身財富500強之列,而日後大名鼎鼎的IBM PC系列也在這一年開始展露崢嶸。

  歷史意義:英特爾首次提供多個選擇方案給消費者,同時8088也被IBM所採用,爲後續英特爾佔據微處理器絕對主流奠定了堅實的基礎,甚至《財富》雜誌也將英特爾評爲 “七十大商業奇蹟之一(Business Triumphs of the Seventies)”,我們必須正視8088對英特爾乃至對計算機行業的重要意義。

  1982年:英特爾80286微處理器

  英特爾80286同樣是一款重量級產品,這同樣是一款銷量極大的微處理器產品,根據當年的統計,在英特爾80286處理器發佈後的6年內,全世界基於 286處理器的個人計算機便達到了大約1500萬臺,這一數字相當恐怖,而我們所說的PC286也正是指採用了80286微處理器作爲核心的PC機型。

英特爾80286微處理器
英特爾80286微處理器

  80286是處理器進入全新技術時代的標準產品,具備16位字長,集成了14.3萬隻晶體管,具有6MHz、8MHz、10MHz、12.5 MHz四個主頻的產品。在之後的所有產品時代,英特爾都提供了不同頻率的版本給消費者自由選擇,這也是微處理器真正多元化的開始。

英特爾80286芯片及其架構示意
英特爾80286芯片及其架構示意

  80286是Intel第一款具有完全兼容性的處理器,即可以運行所有針對其前代處理器編寫的軟件,這一軟件兼容性也成爲了Intel處理器家族一個恆久不變的特點,而之後所有的處理器也都將基於這一理念而設計。

  歷史意義:80286是英特爾最後一款16位處理器,而爲人們所熟知的則是以80286作爲核心的PC 286產品,這也意味着個人PC已經成爲主流,未來的歷代產品都將站在80286的成功所鑄成的肩膀之上。

  1985年:英特爾的第一代32位處理器80386

  1985年,英特爾又向全球推出了全新一代的微處理器80386,這款處理器的發佈也意味着英特爾的產品開始走向32位時代。是80X86系列中的第一種32位微處理器,而且製造工藝也有了很大的進步,與80286相比,80386內部內含27.5萬個晶體管,時鐘頻率爲12.5MHz,後提高到 20MHz,25MHz,33MHz。

英特爾80386微處理器
英特爾80386微處理器

  80386的內部和外部數據總線都是32位,地址總線也是32位,可尋址高達4GB內存。它除具有實模式和保護模式外,還增加了一種叫虛擬86的工作方式,可以通過同時模擬多個8086處理器來提供多任務能力。

  除了標準的80386芯片,也就是我們以前經常說的80386DX外,出於不同的市場和應用考慮,INTEL又陸續推出了一些其它類型的80386芯片:80386SX、80386SL、80386DL等。1988年推出的80386SX是市場定位在80286和80386DX之間的一種芯片,其與 80386DX的不同在於外部數據總線和地址總線皆與80286相同,分別是16位和24位(即尋址能力爲16MB)。

英特爾80386 SX微處理器
英特爾80386 SX微處理器

  除了上圖中的SX芯片之外,英特爾在1990年推出的80386 SL和80386 DL都是低功耗、節能型芯片,主要用於便攜機和節能型臺式機。80386 SL與80386 DL的不同在於前者是基於80386SX的,後者是基於80386DX的,但兩者皆增加了一種新的工作方式:系統管理方式(SMM)。當進入系統管理方式後,CPU就自動降低運行速度、控制顯示屏和硬盤等其它部件暫停工作,甚至停止運行,進入“休眠”狀態,以達到節能目的。

  歷史意義:在1985年,英特爾公司有着遠比今天多得多的競爭對手:大家熟知的摩托羅拉在當時憑藉着自己出色的芯片產品,成爲英特爾公司的強有力競爭者;IT業界巨頭IBM也在祕密研究自己的286微處理器;今後的對手AMD公司也開始涉足到CPU製造領域,他們正在開發稱一片被爲386的的芯片。此時英特爾全力開發出的這款80386處理器產品則完全將其拉昇到了一個全新的高度首顆32位處理器的性能是毋庸置疑的,更爲引人注意的是80386的軟硬件兼容性,承襲 80286的軟硬件兼容特性令其成爲了當時微處理器界的璀璨明珠。

  1989年:英特爾80486微處理器

  1989年,英特爾發佈了80486處理器(也叫i486處理器)。486處理器是英特爾非常成功的商業項目。很多廠商也看清了英特爾處理器的發展規律,因此很快就隨着英特爾的營銷戰而轉型成功。80486處理器集成了125萬個晶體管,時鐘頻率由25MHz逐步提升到33MHz、40MHz、 50MHz及後來的100Mhz。

80486 DX2
80486 DX2

  80486處理器的內外部數據總線是32位,地址總線爲32位,可尋址4GB的存儲空間,支持虛擬存儲管理技術,虛擬存儲空間爲64TB。片內集成有浮點運算部件和8KB的cache(L1 cache),同時也支持外部cache(L2 cache)。整數處理部件採用精簡指令集RISC結構,提高了指令的執行速度。此外,80486微處理器還引進了時鐘倍頻技術和新的內部總線結構,從而使主頻可以超出100MHz。

80486芯片
80486芯片

  從80486開始,國內用戶也開始接觸到了個人計算機當時的IBM PC486 PC機便是以80486作爲核心而設計的,此時個人電腦已經進入了國內,先行者已經開始用上了這款大受歡迎的處理器。

  歷史意義:英特爾486處理器首次採用內建的數學協處理器,將負載的數學運算功能從中央處理器中分離出來,從而顯著加快了計算速度。英特爾的386和486推向市場後都受到了廣泛歡迎,而英特爾在芯片領域的霸主地位也基本穩固。在此之後,英特爾開始進入到了Pentium時代這同樣是人們熟悉名字。

  1994年:英特爾Pentium處理器

  1994年,英特爾發佈了一款名爲Pentium的處理器芯片,Pentium這個名字將在隨後的20多年裏一直陪伴着我們,直至今日,英特爾依然在發佈Pentium系列的產品,所以Pentium的名號也就是從這一年開始打響。

  其實按照英特爾這十年來的命名習慣,Pentium處理器應該被命名爲80586處理器纔對,不過英特爾方面考慮到商標註冊方面的原因而放棄了數字作爲型號命名的慣例,並推出了以註冊商標作爲命名的嶄新產品Pentium處理器。

英特爾Pentium處理器芯片
英特爾Pentium處理器芯片

  英特爾奔騰處理器採用了0.60微米工藝技術製造,核心由320萬個晶體管組成。支持計算機更輕鬆的集成“現實世界”數據,如語音、聲音、手寫體和圖片等,也正因爲奔騰處理器的這些特性,在當時採用奔騰處理器的PC也被人們稱作“多媒體電腦”,當然,之後也出現過“全媒體電腦”的說法,不過並非主流稱謂。

英特爾奔騰處理器
英特爾奔騰處理器

  Pentium是x86系列一大革新。其中晶體管數大幅提高、增強了浮點運算功能、並把十年未變的工作電壓降至3.3V。同樣的,奔騰處理器也推出了多種不同型號產品以供消費者選購,其中1996年發佈的Pentium 200MHz的頻率是相對最高的,性能也是更強,晶體管數量方面依然是330萬。

  歷史意義:奔騰的名字第一次出現,這也宣告了奔騰系列處理器在微處理器行業中長達十年的“統治”開始,而1996年可說是國內電腦行業開始盛行的一年,越來越多的國人開始加入到PC帶來的全新領域中。

  1997年:英特爾Pentium MMX處理器

  1997年1月,Intel公司推出了Pentium MMX芯片,它在X86指令集的基礎上加入了57條多媒體指令。這些指令專門用來處理視頻、音頻和圖象數據,使CPU在多媒體操作上具有更強大的處理能力,Pentium MMX還使用了許多新技術。

  單指令多數據流SIMD技術能夠用一個指令並行處理多個數據,縮短了CPU在處理視頻、音頻、圖形和動畫時用於運算的時間;流水線從5級增加到6級,一級高速緩存擴充爲16K,一個用於數據高速緩存,另一個用於指令高速緩存,因而速度大大加快;Pentium MMX還吸收了其他CPU的優秀處理技術,如分支預測技術和返回堆棧技術。

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  Pentium MMX等於是Pentium的加強版中央處理器芯片(CPU),除了增加67個MMX(Multi-Media eXtension)指令以及64位數據型態之外之外,也將內建指令及數據暫存(Cache)從之前的8KB增加到16KB,內部工作電壓降到2.8V。而英特爾之後的桌上型中央處理器皆包含了MMX指令。

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  歷史意義:Pentium MMX處理器開創了多媒體指令的時代,在這款處理器中,英特爾着重加強了對媒體指令的支持,從而讓CPU能夠在處理多媒體任務時更加快速和高效,對於未來來說,Pentium MMX處理器中所使用到的MMX指令技術將一直被沿用和發揚,直至今日。

  1997年:英特爾Pentium II處理器

  1997年5月7日,英特爾發佈Pentium II 233MHz、Pentium II 266MHz、Pentium II 300MHz三款PII處理器,採用了0.35微米工藝技術,核心提升到750萬個晶體管組成。採用SLOT1架構,通過單邊插接卡(SEC)與主板相連,SEC卡盒將CPU內核和二級高速緩存封裝在一起,二級高速緩存的工作速度是處理器內核工作速度的一半

  Pentium II處理器採用了與Pentium PRO相同的動態執行技術,可以加速軟件的執行;通過雙重獨立總線與系統總線相連,可進行多重數據交換,提高系統性能;PentiumII也包含MMX指令集。

英特爾Pentium II處理器
英特爾Pentium II處理器

  在這個時期100MHZ頻率的SDR內存已經出現在市場上,但是Intel卻驚人地宣佈他們將放棄並行內存而主推一種名爲Rambus的內存,而一時間衆多大公司如西門子、HP和DELL等都投入了Rambus的門下,最後事實證明這並非明智選擇。

英特爾Pentium II處理器
英特爾Pentium II處理器

  ☆ 1997年6月2日,英特爾發佈MMX 指令技術的Pentium II 233MHz處理器,採用了0.35微米工藝技術,核心由450萬個晶體管組成。

  ☆ 1997年8月18日,英特爾發佈L2 cache爲1M的Pentium II 200MHz處理器,採用了0.35微米工藝技術,核心由550萬個晶體管組成。

  ☆ 1998年1月26日,英特爾發佈Pentium II 333MHz處理器,採用了0.35微米工藝技術,核心由750萬個晶體管組成。

  ☆ 1998年4月15日,英特爾發佈Pentium II 350MHz、Pentium II 400MHz和第一款Celeron 266MHz處理器,此三款CPU都採用了最新0.25微米工藝技術,核心由750萬個晶體管組成。

  ☆ 1998年8月24日,英特爾發佈Pentium II 450MHz處理器,採用了0.25微米工藝技術,核心由750萬個晶體管組成。

  歷史意義:英特爾Pentium II處理器在此時迎來了自己最爲強硬的對手,即以AMD的K6-2爲核心的Socket 7平臺,而在英特爾Pentium II處理器的時代,英特爾方面最出彩的卻是Mendocino核心的賽揚300A、333、366這樣的經典處理器。

  1999年:英特爾Pentium III處理器

  1999年2月26日,英特爾發佈Pentium III 450MHz、Pentium III 500MHz處理器,這兩款處理器採用了0.25微米工藝技術,核心由950萬個晶體管組成。奔騰3的傳奇歷程也就這樣開始了。

  Pentium III是給桌上型計算機的中央處理器芯片(CPU),等於是 Pentium II的加強版,新增七十條新指令(SIMD,SSE)。Pentium III與Pentium II一樣有 Mobile、Xeon以及Cerelon等不同的版本。

英特爾Pentium III處理器
英特爾Pentium III處理器
英特爾Pentium III處理器
英特爾Pentium III處理器

  Pentium III光是桌上型就擁有Katmai Slot 1 、Coppermine Slot 1以及Coppermine Socket 370等三種不同的系列。到後期,英特爾放棄插卡式界面而又迴歸到插槽界面(Socket 370)。socket370封裝開始推出的時候,有一部分消費者捨棄了slot1平臺而選擇了新的處理器。新的PGA封裝分爲PPGA和FC-PGA兩種,前者較爲廉價,因而被賽揚處理器所採用,而更爲昂貴的後者則被奔騰III處理器所採用。

  歷史意義:相信很多用戶還記得奔騰3時期的賽揚出現過的一顆堪稱經典中之經典的處理器:Tualatin Celeron 1GHz,這顆被中國用戶稱爲“圖拉丁”的神奇處理器可以輕鬆地躍上133MHz外頻,而正是從“圖拉丁”開始,中國用戶開始關注起處理器的超頻。當然,不能不提的是後來英特爾的酷睿系列處理器和Tualatin Celeron也有着一些聯繫。

  2000年:英特爾Pentium 4處理器

  Pentium 4相信大家都不陌生。這也是英特爾市場策略進入新紀元的開始。從P4開始,Intel已經不再每一兩年就推出全新命名的中央處理器芯片(CPU),反而一再使用 Pentium 4這個名字,這個作法導致了Pentium 4這個家族有一堆兄弟產品,而且這個P4家族延續了五年,這在英特爾的市場策略歷史中是前所未見的。

英特爾Pentium 4處理器
英特爾Pentium 4處理器

  Socket 478平臺上的奔騰4顯然更加成熟,其中最爲經典的便是Netburst的奔騰4處理器產品,而後來的Intel高主頻處理器產品還依然沿用了這種架構。在新的處理器中,英特爾還應用了一系列的新技術,例如支持快速視頻流編碼的SSE2指令集等。

英特爾Pentium 4處理器
英特爾Pentium 4處理器

  隨着處理器主頻和內部集成晶體管數目的增加,處理器消耗的能量也開始大大增加。爲了滿足處理器所需要的巨大電能,因爲奔騰四處理器的功率達到了72W,因此它需要在主板上附設額外的電源接口來滿足處理器的供電需要,而由於發熱量的增加,一個散熱風扇也成了一個必需品。

  內存方面,Intel主推的與奔騰四搭配的平臺是850平臺,雙通道的Rambus內存達到了前所未有的2.5GB/S的內存數據帶寬,但是由於 Rambus內存價格昂貴所以使得早期P4平臺相當昂貴。而由於契約的限制Intel又無法使用當時已經出現在市場上的DDR內存。

英特爾Pentium 4處理器
英特爾Pentium 4處理器

  經過了漫長的等待,Intel終於和Rambus達成了協議,之後Intel馬上推出了845D和845GD兩種基於DDR內存平臺的芯片組。雖然 DDR相對SDR數據帶寬增加了一倍,但是相對於Rambus還是有所不足,直到後來雙通道DDR內存的出現才解決了這一問題。

  歷史意義:奔騰4是英特爾歷史上壽命最長的處理器型號,可能直到目前(2011年)市場上還能夠找到爲數不多的奔騰4處理器產品,而當時英特爾的廣告已經鋪天蓋地,被人們所熟知的“燈!等燈等燈!”也成爲英特爾處理器的標誌性聲音。

  2002-2004年:英特爾超線程P4處理器

  2002年,基於當時人們對CPU性能的追求,英特爾推出了可以模擬出雙核心的奔騰4處理器產品,這款產品被稱爲超線程(HT)奔騰4。根據英特爾的官方聲明,超線程(HT)技術可將電腦性能提升達25%之多,當然實際的提升幅度還是要看個人用戶的使用情況而定。

  而除了爲臺式機用戶引入超線程(HT)技術外,英特爾推出的奔騰4處理器頻率也達到了3.06GHz之多,除去超頻不說,這一頻率堪稱CPU史上的奇蹟了,事實上直到現在處理器的頻率也就是在3GHz左右徘徊而已(當然製程和架構早已升級)。

英特爾超線程P4處理器
英特爾超線程P4處理器

  2004年6月,英特爾發佈了P4 3.4GHz處理器,該處理器支持超線程(HT)技術,採用0.13 微米制程,具備 512 KB二級高速緩存、2 MB 三級高速緩存和800MHz 系統前端總線速度,這一頻率再度刷新了處理器頻率的記錄。

英特爾超線程P4處理器
英特爾超線程P4處理器

  歷史意義:超線程(HT)技術是奔騰4首先採用的,而目前的英特爾i3/i5/i7所使用的超線程技術也都是從超線程奔騰4處理器中得到的靈感並加以技術升級所得到的嶄新技術,可想而知當時的超線程技術(當時桌面級產品中根本沒有雙核產品)給業界帶來的衝擊有多大。

  2005年:英特爾奔騰D雙核處理器

  2005年4月,英特爾的第一款雙核處理器平臺包括採用英特爾955X高速芯片組、主頻爲3.2 GHz的英特爾奔騰處理器至尊版840,此款產品的問世標誌着一個屬於多核心的新時代已經來臨。

英特爾奔騰D雙核處理器
英特爾奔騰D雙核處理器
英特爾奔騰D雙核處理器
英特爾奔騰D雙核處理器

  雙核和多核處理器設計用於在一枚處理器中集成兩個或多個完整執行內核,以支持同時管理多項活動。英特爾超線程(HT)技術能夠使一個執行內核發揮兩枚邏輯處理器的作用,因此與該技術結合使用時,英特爾奔騰處理器至尊版840能夠充分利用以前可能被閒置的資源,同時處理四個軟件線程。這也就是我們所說的物理雙核超線程四核處理器。

  歷史意義:英特爾奔騰D雙核處理器的發佈意味着處理器終於走到了雙核甚至多核的時代,而奔騰系列的絕對主流位置也將在之後被更爲強勢的酷睿系列所取代。

  2006年:英特爾酷睿2處理器

  “酷睿”是一款領先節能的新型微架構,設計的出發點是提供卓然出衆的性能和能效,提高每瓦特性能,也就是所謂的能效比。早期的酷睿是基於筆記本處理器的。 酷睿2:英文名稱爲Core 2 Duo,也叫C2D,這是是英特爾在2006年推出的新一代基於Core微架構的產品體系統稱。於2006年7月27日發佈。酷睿2是一個跨平臺的構架體系,包括服務器版、桌面版、移動版三大領域。其中,服務器版的開發代號爲Woodcrest,桌面版的開發代號爲Conroe,移動版的開發代號爲 Merom。

見“微”知著四十年 處理器歷史全面回顧

  酷睿2處理器的Core微架構是Intel的以色列設計團隊在Yonah微架構基礎之上改進而來的新一代英特爾架構。最顯著的變化在於在各個關鍵部分進行強化。爲了提高兩個核心的內部數據交換效率採取共享式二級緩存設計,2個核心共享高達4MB的二級緩存。

Core 2 Duo的Logo
Core 2 Duo的Logo

  Core2 Duo的內核採用較短的14級有效流水線設計,每個核心都內建32KB一級指令緩存與32KB一級數據緩存,2個核心的一級數據緩存之間可以直接傳輸數據。每個核心內建4組指令解碼單元,支持微指令融合與宏指令融合技術,每個時鐘週期最多可以解碼5條X86指令,並擁有改進的分支預測功能。每個核心內建 5個執行單元子系統,執行效率頗高。加入對EM64T與SSE4指令集的支持。

英特爾酷睿2雙核處理器
英特爾酷睿2雙核處理器

  相比奔騰D,酷睿2處理器的頻率一點也不佔優勢,正相反,酷睿2前所未有地出現了“新一代反而比老一代處理器主頻更低”的情況,實際上酷睿2和奔騰D處理器完全就不是一個體系的產品,而對於酷睿2處理器來說,最重要的是效能而非絕對頻率,酷睿2能夠用不到2GHz的頻率在性能方面秒殺3.5GHz的奔騰 D,這在當時來說絕對是令人震驚的。

  歷史意義:經歷過奔騰D時代的人都知道,這一時代雖然英特爾依然佔據統治地位,但AMD的K7和K8架構卻煥發出了驚人的競爭力,而英特爾在奔騰產品上顯然已經陷入到了頻率之爭的誤區中,而酷睿2產品的出現則讓英特爾在產品端重新站在了制高點,而直到現在,最高端的桌面處理器依然出自英特爾。

  2008年至今:英特爾智能處理器時代

  從05年開始,英特爾就制定了一套“鐘擺計劃”(Tick-Tock戰略)。Tick-Tock就是時鐘的“嘀嗒”的意思,一個嘀嗒代表着一秒,而在Intel的處理器發展戰略上,每一個嘀嗒代表着2年一次的工藝製程進步。

  每個Tick-Tock中的“Tick”,代表着工藝的提升、晶體管變小,並在此基礎上增強原有的微架構,而Tick-Tock中的“Tock”,則在維持相同工藝的前提下,進行微架構的革新,這樣在製程工藝和核心架構的兩條提升道路上,總是交替進行。

英特爾的“Tick-Tock”發展模式示意圖
英特爾的“Tick-Tock”發展模式示意圖
2008年發佈的Nehalem架構酷睿i7處理器示意圖
2008年發佈的Nehalem架構酷睿i7處理器示意圖

  很多人又把英特爾的“Tick-Tock”看成是一個巨人在用他的兩條腿前進,左腳代表製程工藝,右腳代表架構,這也能看出英特爾提出這樣的前進路線也有基於市場穩妥方面的考慮。

2008年發佈的酷睿i7處理器
2008年發佈的酷睿i7處理器

  在2008年,英特爾發佈了Nehalem平臺上的首款桌面級產品,即配合X58的酷睿i7產品。這款產品相比酷睿2處理器所帶來的技術升級是革命性的:延續了多年的FSB前端總線系統被更加科學和高校的QPI總線所代替、內存也升級到了三通道、外加增添了SMT、三級緩存、TLB和分支預測的等級化、IMC等技術,智能睿頻技術的加入也讓處理器的工作變得更加智能,更值得一提的是超線程技術也在Nehalem處理器中再次加入。

  接下來,2010年發佈的Clarkdale和2011年發佈的Sandy Bridge則同樣延續了Nehalem的特點。可以說,從2008年開始,英特爾所引領的CPU行業已經全面晉級到了智能CPU的時代。

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