CPU接口10年變遷

[轉]CPU接口10年變遷

轉帖   2009-12-27 19:47   閱讀4   評論0  

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原文鏈接：http://cpu.zol.com.cn/160/1602240.html

好久沒有去中關村在線閒逛了...發現一篇介紹CPU發展史的好文..必須得轉一下...嘿嘿

 

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處理器在2000-2009這十年的發展歷程中，能夠稱之爲代表的也就只有Intel和AMD兩家了，雖然VIA也曾經在x86架構上耕耘過，但是從市場的表現來看就已經r讓人們知道了結果。所以這10年的CPU接口變化的幕後操縱者實質上就只有Intel和AMD。因此我們的文章也將圍繞Intel和AMD進行。

處理器最新接口的代表LGA1366與LGA1156

　　筆者簡單的數了一數，在這整整10年之中，Intel與AMD總共推出了多達10個新的處理器接口。平均下來每一年就要更換一次。爲了方便大家瞭解每一次接口的更新曆程。我們完全按照時間的順序將這10次接口的更新曆程展現給大家。

首先我們來看一看進入新千年的2000年。

　　在2000年的中國處理器市場，突然間冒出了一個“全新”的處理器品牌——AMD，這在已經看慣了Intel與奔騰的中國消費者來講是非常新鮮的。而這個新的品牌也爲DIY市場帶來了一個全新的選擇，速龍處理器。雖然當時的AMD還並沒有能力與Intel直接抗衡，但是正是因爲Athlon XP處理器的到來，將昂貴的CPU價格拖入了百姓價位時代。此時的Athlon XP處理器使用的正是一代經典Socket A（462接口）接口。

 

Socket A（462）接口的經典作品：Barton核心Athlon XP 2500+處理器

　　Socket A接口，也就是Socket 462接口。2000年7月，AMD推出了基於K7架構設計的Duron和Athlon處理器，Socket A接口也隨之被推廣。Athlon處理器的到來不僅震動了整個處理器業界，同時也爲Intel敲響了警鐘，因爲他昭示着屬於Intel壟斷的時代已經結束了。

　　在Socket A接口時代，一大批耳熟能詳的處理器涌現在市場上，其中最爲經典的就要算是Barton核心的Athlon XP 2500+處理器。從這時期，性價比也被廣大的消費者記在了心中。

　　Socket A接口是AMD成功的開始，這一接口也一直陪伴AMD長達5年的時間，隨着新一代K8架構處理器Athlon 64的出現，Socket A接口也走到了盡頭，終於在2005年5月正式宣告結束。

　　2000年底，Intel推出了新世紀的第一個產品，Pentium 4處理器。由於之前的處理器已經出現了主頻超過1GHz產品，因此如何提升主頻進行主頻大戰就成爲了Intel當時的主要目的。早期的Pentium 4處理器採用的是0.18微米制造的Willamette核心，爲了能夠提供足夠的帶寬，Intel設計了全新的Socket 423接口，此時的CPU前端總線已經到達了當時驚人的400MHz，不得不說Socket 423接口的奔騰4處理器是當時的典範。

採用了Socket 423接口的奔騰4處理器

　　在Socket 423接口時代，Intel的芯片組還是相對開放的，那時可支持奔騰4處理器的芯片組主要有SiS,VIA,ATihe ALi。不過隨着主頻的逐步提高Intel發現，採用了Socket 423接口的處理器主頻受到了限制，一直無法超越2GHz。爲了能夠打造更高的主頻，Intel將Socket 423接口淘汰了。

主頻，這一當時代表了高性能的指標被廣泛的傳播，幾乎所有購買電腦的消費者都會問一句：這臺電腦的CPU是多少的？而銷售人員也會毫不猶豫的告訴消費者這臺電腦的CPU是多少GHz？就在主頻越來越高的時候，主頻概念的推廣者Intel發現了問題，他們正在使用的Socket 423接口遇到了主頻瓶頸，始終無法突破2GHz這個關口。爲了能夠打破這一限制，Intel果斷作出決定，廢除Socket 423接口，轉而使用了針腳數更多的Socket 478接口。

採用了Socket 478接口的奔騰4處理器

　　第一批Socket 478接口的奔騰4處理器爲了能夠進一步提高主頻，不僅在接口上進行了調整，還將原來的Willamette核心更換成爲了Northwood核心，並且採用了當時最爲先進的0.13微米制程，並且內部集成了512KB二級緩存。可以說Socket 478接口奔騰4是當時最強CPU的代表。

與Socket 423接口處理器相比，Socket 478接口處理器體積明顯小了不少

　　值得注意的是，Socket 478接口處理器雖然在針腳數目上增加了不少，但是其封裝面積卻比Socket 423接口處理器的封裝面積小了不少。這主要是在PGA-ZIF封裝工藝上進行了改進，集成度更高。而且在進入865P/PE/G芯片組時代後，雙通道內存和超線程技術也被引入，可以說Socket 478接口還是一個比較具有前瞻性的設計。

Socket 478接口插座

　　在進入Socket 478接口時代後，Intel終於可以放下心來將處理器的主頻進行提高了，隨着技術的進步，奔騰4處理器的主頻越來越高，終於在後來達到了一個更高的默認主頻，3.0GHz。當然，功耗也已經成爲了讓Intel頭疼的事情。 

 

 

　　時間進入2003年，一個全新的處理器概念被引入了進來，這就是64bit。其實當時提出將桌面級處理器帶進64bit時代的並不是AMD而是Intel，但是Intel所提出的IA-64架構概念並不能與現有的x86架構兼容，所以我們也幾乎見不到這一新的架構。真正將桌面級引入64bit時代的是AMD在2003年推出的採用了Socket 754接口的Athlon 64以及Sempron 64處理器。

Socket 754接口插座

　　在Socket 754接口的Athlon 64時代，由於採用了更新的K8架構設計，不僅引入了吸引人的64bit技術，同時還帶來了一個全新的概念，這就是每瓦效能。與Intel的奔騰處理器不同，AMD的Athlon 64處理器主頻並不高，以主頻僅1.8GHz的Athlon 64 2800+爲例，其所帶來的性能體驗卻與主頻高達2.5GHz以上甚至3GHz的奔騰4處理器相近。可見主頻在當時並非是絕對代表處理器性能的。

Socket 754接口代表作品Athlon 64 2800+

　　Socket 754接口的Athlon 64處理器性能毋庸置疑，但是他也並非完全沒有問題。在此時，Intel已經將雙通道內存概念全面引入，而當時代表了最佳性能的Socket 754接口Athlon 64處理器卻並不支持這一概念。爲了改變Socket 754接口不支持雙通道內存的劣勢，全新的Socket 939接口浮出了水面。 

　　AMD在64bit上的成功讓芯片巨人Intel有些坐不住了，他完全想不到一家名不見經傳的公司竟然能夠帶來這樣大的市場反響。而在此時的Intel也清醒了過來，着手開始針對AMD展開新一輪的競爭，這其中就包括了雙核概念。不過面對AMD咄咄逼人的態勢，儘快的將自己帶入64bit纔是當務之急。爲此全新的LGA775接口在2004年6月誕生了。誰也想不到，這LGA775接口未來一用就是7年。（Intel公佈LGA775接口到2011年纔會淘汰）

LGA775接口插座

　　相信您已經看到了，LGA775接口與之前的接口相比已經將Socket更換成了LGA，這主要是Intel已經將原來的PGA-ZIF封裝模式更換成了LGA封裝模式。LGA封裝模式的全稱爲Land Grid Array即平面網格陣列封裝，他與PGA封裝最大的不同在於將針腳從CPU上轉移到了主板CPU插座上。CPU上僅留下的是相應數目的觸點。這樣做的好處是顯而易見的。用戶再也不用擔心一不小心將處理器的觸點弄斷而無法使用CPU的問題了。此外，LGA封裝可以有效提升處理器的信號強度、提升處理器頻率，同時也可以提高處理器生產的良品率、降低生產成本。

　　LGA775封裝對處理器生產廠商而言確實是降低了生產成本，但是對於主板廠商而言就不同了，如果用戶不慎將插座上的觸點弄斷，就會完全報廢一塊主板，維修起來的成本也不言而喻。

LGA775接口處理器背面已經見不到針腳

　　LGA775接口的到來可以說是革命性的。在早期，LGA775接口的主板率先將PCIe插槽引入桌面平臺，並且支持雙通道內存技術。在進入945P芯片組後，LGA775平臺還將DDR2內存進行了推廣。而後的65nm工藝，雙核心/四核心設計，以及45nm工藝都率先在LGA775平臺得到了廣泛應用。最值得讓LGA775平臺驕傲的就要數當前的CPU超頻世界紀錄了。當年奔騰4 631處理器創下的8GHz的主頻記錄至今都沒有被打破，可見LGA775接口的成功性。

前邊我們已經說過Socket 754接口處理器的推出雖然很成功，但是不支持雙通道內存成了AMD處理器的軟肋，於是AMD迅速的做出了決定，停止對Socket 754接口處理器的研發，開始了支持雙通道內存的Socket 939接口產品的普及，這也是爲何我們至今能夠找到的Socket 754接口最高端的型號也不過到Athlon 64 3400+的原因。

Socket 939插座

　　Socket 939接口處理器依然爲PGA-ZIF封裝，他幾乎將PGA-ZIF的針腳數目做到了極限，達到了939個。從插座佈滿了針腳插孔就可以見得。由於在處理器中增加了雙通道內存控制器，Socket 939接口處理器具備了支持雙通道內存的能力，這也進一步提高了AMD處理器的性能。將K8架構的性能發揮到了極致。

Socket 939接口的代表Athlon 64 3000+

　　Socket 939接口可以看做是AMD處理器性能提高的強心劑，但是AMD的動作還是晚了一步，就在Socket 939接口推出不久，DDR2內存開始發力進入了普及階段，因此不能支持DDR2內存就成爲了Socket 939接口的詬病。不過好在AMD在CPU的性能方面表現優秀並且也推出了雙核的Athlon 64 X2處理器，因此並沒有輸給Intel。

產品在時間上輸了，但是不能在性能上輸給對手，爲了迎合DDR2內存時代的到來，AMD着手對旗下的產品進行了升級，將旗下的全線單核，雙核產品的針腳數目提高到了940個，這就是Socket AM2接口，AMD第一代可支持DDR2內存的標準接口。Socket AM2接口處理器在2006年5月成功上市。

Socket AM2接口插座

　　Socket AM2接口與Socket 939接口相比僅提高了一個針腳，但是卻增加了支持DDR2內存的能力，也正是多出的這一個針腳，讓原本的Socket 939接口主板失去了升級的能力，一時間也成爲了衆多Socket 939接口主板用戶批評的對象。

Socket AM2接口的巔峯之作黑盒速龍雙核5000+

　　批評歸批評，但這始終無法掩蓋Socket AM2接口帶來的成功，它不僅將AMD引入了DDR2內存時代，還讓K8架構處理器在此時出現了巔峯之作。其中最具影響力的就要數黑盒版速龍雙核5000+了。該處理器憑藉着出色的性能以及超頻能力，成功佔領了市場長達2年之久。

AM2+接口出現了奇數核心處理器

　　AM2接口雖然成功了，但並不代表AMD在未來的競爭就可以一帆風順。此時的Intel已經推出了基於酷睿架構的酷睿2處理器，該產品打破了奔騰4時代的長流水線高主頻的陳規，而是轉而走上了注重每瓦效能的低主頻高性能之路上。酷睿2也大獲成功，市場佔有率對AMD構成了巨大的威脅。爲了能夠應對競爭對手咄咄逼人的態勢，AMD推出了基於65nm工藝K10架構的Phenom處理器。

65nm工藝K10架構Phenom處理器核心示意圖

　　Phenom處理器與之前的Athlon相比主要是推出了原生四核產品，引入了三級緩存以及HT3.0總線。傳統的AM2接口雖然支持DDR2內存，但是並不能支持HT3.0總線，爲此AMD對AM2接口進行了改進，推出了可支持HT3.0總線的AM2+接口。

AM2+接口與AM2接口並無區別

　　AM2+接口與AM2接口其實並沒有發生本質上的區別，這也給無縫式升級帶來了便利，值得注意的是。當時很多AMD芯片組主板僅需要通過刷新主板BIOS就可以升級成支持AM2+接口的Phenom處理器，即使是進入了45nm工藝時代的Phenom II處理器，也可以提供很好的支持。這一點設計大受消費者歡迎。

　時間進入2008年11月，隨着Intel的tick-tock戰略的施行，新一代Nehalem架構處理器進入了用戶的視線。從這一架構開始，Intel放棄了已經使用了10年之久的FSB概念，轉爲使用更爲先進的，帶寬更高的QPI總線，並且正式將屬於北橋功能的內存控制器整合進了CPU當中，可支持三通道DDR3內存。爲了能夠支持QPI總線所帶來的超高帶寬，LGA775接口被放棄，新的LGA1366接口誕生了。

LGA1366接口排列的觸點

　　新推出的LGA1366接口與QPI總線的搭配帶來了當前最爲極致的性能，即使是採用了這一接口的最低端型號，與同價位的產品相比都擁有絕對優勢。這主要是與新的QPI總線的引入以及整合內存控制器的架構設計有關。

LGA1366接口處理器比LGA775接口處理器明顯要大許多

　　與以往的升級芯片組而不升級接口的做法不同，Intel本次不僅將芯片組進行了全新設計，連接口也進行了更換。像965P這樣的老芯片組通過刷新BIOS來支持新處理器的做法已經徹底完結。

　　LGA1366接口帶來強大的性能不言而喻，但是他的出現並沒有對LGA775接口構成直接的威脅，畢竟這是一款面向高端人士的產品。不過LGA1366接口可以支持6核32nm處理器的能力確實比較前衛。但筆者還是勸各位不要太過關注他，因爲說不準Intel就會推出一個LGA1156接口的六核。

45nm工藝，支持DDR3內存，這些最先進的工藝技術放在2006年也許就是AMD最先推出的了。但是在2006年AMD與ATi的合併案讓手頭本來就不富裕的AMD變得更爲拮据，經費的不足嚴重拖累了45nm工藝處理器的進展，在競爭對手Intel推出45nm工藝產品1年之後，AMD的45nm工藝處理器才正式推出。而當時不支持DDR3內存的問題又成爲了很多消費者批評的對象。爲了彌補不支持DDR3內存的不足，AMD在2009年推出了全新的AM3接口。

原生Socket AM3插座

　　原生Socket AM3接口與AM2/AM2+接口相比並不是將針腳數量增加，而是減少了一個，總數爲938個。因此原生Socket AM3插座已經無法在向下兼容Socket AM2接口的處理器。不過現在採用AM3接口的處理器都同時整合了DDR2和DDR3/內存控制器，因此相反的採用了Socket AM2接口的插座反而可以支持Socket AM3接口處理器。可見AMD在無縫升級方面還是下了一番功夫的。

AM2+接口處理器（左）與AM3接口處理器對比

　　目前推出的AM3接口處理器已經涵蓋了從低端到高端的全部產品線，其中包括雙核，三核和四核處理器。由於AMD在45nm工藝產品中解決了之前的cold bug，因此採用AM3接口的處理器在超頻能力上得到了質的飛躍。全球限量的TWKR處理器更是突破了7GHz大關，可見AMD在超頻方面還是下了不少功夫的。

破解是AM3接口處理器必談的話題

　　對於廣大的消費者來說，超頻畢竟還是一個比較小衆的話題，如何才能得到性能更強而花費更少的處理器纔是他們討論的對象。AM3接口就爲消費者給出了答案。這個答案就是破解。幾乎所有的採用了AM3接口的雙核（速龍II雙核除外），三核甚至四核處理器都具備了破解成爲四核的能力。也讓最低端消費者過足了四核癮。

主頻超過7GHz也不能掩蓋AMD在絕對性能上敗北的事實

　　如此受歡迎的AM3接口在百姓心中獲得了非常大的成功，但是AM3在處理器的性能大戰中卻敗下陣來。雖然AMD在不斷的推出主頻更高的四核產品，但是始終無法與Intel的LGA1366接口高端Nehalem架構處理器相抗衡。反而還因爲主頻的一味提高帶來了高功耗的弊病。前不久，AMD的高層放出話來，AMD已經打算放棄在絕對性能方面的競爭，轉而投入針對市場需求的產品策略。從這位高管的話中可以看出，AMD也帶着些許無奈。但不能不說，AM3接口雖然在性能比拼中敗下陣來，但依然可以算作是成功的一代產品。

LGA1366接口Nehalem架構在性能上已經成爲了絕對的王者，但是這性能王者的價格也讓普通消費者聽起來不寒而慄，如何對Nehalem架構進行推廣就成爲了Intel繼續搶佔市場的動力。

　　在2009年，整合的概念經過長期的推廣已經深入人心，但是整合技術僅僅停留在紙面發佈，吊足了消費者的胃口。爲了能夠搶先競爭對手，Intel在整合技術方面也投入了相當大的力量。最終誕生了面向大衆消費者的LGA1156接口及相關產品。

LGA1156接口是一款具有革命性的設計

　　LGA1156接口與之前的LGA775/1366如出一轍，同樣是將處理器的針腳轉移到了主板插座上，總共擁有1156個針腳/觸點。不過不同的是，LGA1156接口底座的卡鎖方式發生了一些變化，由原來的拉桿式卡鎖變成了現在的牟釘式卡鎖，但總體來講本質上並沒有發生變化。

LGA1156接口處理器與LGA775處理器大小相當

　　由於在針腳數量上發生了明顯變化，LGA1156接口與LGA775接口處理器已經不能兼容，因此消費者不得不在升級的時候進行額外的開銷。相對於老的LGA775接口升級BIOS即可升級，LGA1156稍顯不足。當然全新的雙芯片設計即使不更換接口也需要更換主板才能夠升級。

 

從LGA1156接口開始，雙芯片取代了三芯片設計(圖爲PCH芯片)

　　LGA1156接口可以視作未來處理器發展的方向。雖然接口本身並沒有什麼可圈可點之處，但從LGA1156接口開始，整合技術（北橋以及IGP），超線程技術，睿頻（智能超頻）技術，虛擬化技術以及未來的32nm工藝都被集成在一起，不能不說LGA1156開創了一個新時代