發表於 2008-08-07 20:31:11
Intel公司是IT史上最偉大的公司之一,尤其是在處理器領域,甚至可以說Intel公司三十多年的發展史就是PC處理器的進化過程.從最早的存
儲器(Intel創業發家靠的就是存儲器)到最新的“Tera-scale”
萬億次芯片技術,Intel推出了無數處理器,它們中的有些在市場上大放光芒,有的卻又黯然離場.梳理Intel公司的處理器產品線,我們從中擷取了15
款可說最經典的X86處理器(嵌入式等領域的處理器暫不考慮),回顧這些處理器的歷史不僅是爲了溫故更爲了知新,我們看到電驢
處理器性能越來越強大,功耗卻在漸漸降低,未來的處理器有望繼續延續這一道路,可以說是會“更好更強大”.下面就讓我們一起看看15款處理器的QQ空間
光輝時刻吧!
1、8086：第一款PC處理器
8086是第一款面世的X86
CPU－在此之前，英特爾公司已經發布了4004,8008,8080，8085等CPU。8086可以使用外部20位地址總線管理1MB的內存。不過
IBM選定的4.77MHz速度實在是有些低了，在最終退市前它的速度可以達到10MHz。
世界上第一臺PC使用的處理器就是8086的衍生品－僅有8位（外部）數據總線的8088。有趣的是，美國航天飛機上的控制系統用的就是8086處理，2002年的時候NASA（美國宇航局）還在eBay上購買了幾塊8086，因爲英特爾早已不再供貨了。
2、80286：支持16MB內存，依然是16位
發佈於1982年的80286在同頻率下性能要三倍於8086處理器。它可以支持16MB內存，不過依然是16位處理 器。它是第一款帶有MMU（內存管理單元，memory management unit）模塊的處理器，使得它可以管理虛擬內存。和8086一樣，它也沒有浮點運算單元（FPU），不過它可以使用X87協處理器。它的最大頻率爲 12.5MHz，相比之下，競爭對手的速度已經能夠達到25MHz了。
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3、80386：32位，高速緩存
英特爾公司的80386是第一款32位的X86處理器，有好幾個版本存在，其中最知名的是16位數據總線的386 SX（Single-word eXternal）和32位數據總線的386 DX（Double-word eXternal），其餘的兩個版本就不值一提了：386 SL首次提供了（外部）緩存管理功能，386 EX用在了太空計劃中（哈勃望遠鏡使用的就是它）。
4、486：首次擁有APU(浮點運算單元)和Multipliers（乘法器）
486的出現則是一個時代的標誌，很長時間內486 DX2/66都是遊戲玩家的最低配置。這款發佈於1989年的CPU帶來了幾項有趣的新功能：板載APU，數據緩存和第一個時鐘乘法器。板載APU和 x87協處理器的搭配組成了486 DX(不是SX)系列。處理器內部擁有一塊8KB L1緩存（寫回速度比寫入速度稍快些），同時也使主板上具備集成L2緩存的可能（運行在總線頻率下）。
第二代486開始擁有一個CPU乘法器，隨着DX2(2組乘法器)和DX4(3組乘法器)系列的發佈，處理器的頻率開始高於FSB（前端總線）的頻率。還有一個小故事，作爲486SX的APU出售的487SX實際上就是屏蔽掉部分核心的486DX。
5、Pentium：帶來麻煩的BUG
1993年面世的Pentium引人注意的原因很多：放棄傳統數字命名方式，因爲Intel被禁止使用數字作爲商標，最
出名的就是它的一個BUG，第一代Pentium的某些除法操作會產生不正確的結果，儘管英特爾很快更換了這些處理器，但是不良影響已經造成，這個罕見的
BUG一度讓IT媒體的報道鋪天蓋地。
Pentium總共有三個不同版本出售，最初的沒有CPU乘法器，第二個版本帶有一個乘法器（其包括著名的Pentium
166），最後的則開始支持X86架構的SIMD指令集-MMX，Pentium
MMX還增加了L1緩存的大小，並做了小幅改進。這是英特爾公司第一款能同時執行兩條指令的X86
CPU,它的L2緩存集成於主板上，運行頻率等同FSB頻率。
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這裏我們解釋一下Pentium 的這個BUG：使用FPU進行的某些計算會導致不正確的結果。出現這個錯誤的機率非常罕見，況且Inel也迅速免費更換了問題產品。下面是Pentium出錯的一個實列：
4195835.0/3145727.0 = 1.333 820 449 136 241 002 (正確結果) 4195835.0/3145727.0 = 1.333 739 068 902 037 589（ 問題Pentium上的錯誤結果)
6、Pentium Pro：首次支持超過4GB的內存
發佈於1995年的Pentium
Pro是首款支持超過4GB內存的處理器，它利用36位物理地址擴展（PAE）技術最大可支持64GB內存。這款CPU也是第一款P6架構（酷睿2核心也
源自於此）處理器，也是首次在CPU內部集成L2緩存。實際上256KB到1MB的緩存置於CPU核心旁邊，而且與CPU同速，不再是板載方式。
這款CPU也有一個性能問題，運行32位程序性能很不錯，但是運行16位程序（例如Windows 95系統）就就慢得多了，因爲16位的寄存器管理32位的寄存器可能有些問題，這抵消了Pentium Pro的亂序執行架構的優勢。
7、Pentium II and III: 同門兄弟
發佈於1997年的Pentium II是Pentium Pro開始走向普通公衆的產物（Pentium
Pro叫好不叫座），整體上與Pentium Pro很相似，只是緩存方面有些不同，L2緩存不再與CPU核心保持同速（這麼做的代價高昂），P
II的512KB
緩存工作於CPU半速，另外Intel拋棄了傳統的封裝方式，開始把L2緩存也封裝在外殼內部，不再像之前那樣集成在主板上或者處理器內。
相比Pentium Pro，Pentium II原生支持MMX（SIMD）指令，擁有雙倍的L2緩存。1999年發佈的Pentium III（Katmai核心）除了支持SSE（SIMD）指令外其他方面與Pentium II是一樣的。
Pentium II and III都有512KB L2緩存，但使用180nm工藝製造的Pentium II 移動版Dixon只有256KB L2緩存，不過這款處理器的運行速度比桌面版快多了。
8、Celeron and Xeon：瞄準低端/高端
90年代後期，Intel推出了兩個熟知的品牌：Celeron（賽揚）and
Xeon（至強）。前者瞄準入門級市場，後者意圖染指服務器和工作站領域。第一代賽揚其實就是閹割掉L2緩存的Pentium
II,當時其性能可以說非常爛，相比之下那時至強擁有更大的L2緩存。直到現在這兩個品牌依然存在：面向入門級的賽揚（通常是減少L2緩存，降低FSB速
度），以及面向服務器領域的至強（高頻率，高FSB速度和大容量緩存）。
Intel後來還是給賽揚增加了L2緩存（只有128KB），其中賽揚300A憑藉着50%的超頻幅度長時間內都是市場上最炙手可熱的明星產品。
與PⅡ一樣，至強外殼內也有外置L2緩存，容量介於512KB到2MB之間，晶體管數量在31M到124M之間。
9、衝擊1GHz的Pentium Ⅲ
Coppermine核心的Pentium Ⅲ是Intel歷史上首款達到1Ghz的X86處理器，之後甚至推出了1.13GHz的型號，不過由於不穩定它很快退出了市場。新版Pentium Ⅲ提高了核心內的L2緩存容量，要比早期外置512KB L2緩存的型號運行的更快，Intel宣稱它還可以加速網絡衝浪。共有三個版本的P Ⅲ發佈：服務器級（Xeon），入門級（Celeron），移動版（第一次引入SpeedStep技能技術）。
2002年又發佈了一個改進版：Tualatin（圖拉丁）奔三，其擁有512KB L2緩存，使用更先進的130nm工藝製造。原本它是Intel準備用於服務器和移動市場的，因而它在消費級市場也只是曇花一現，並不爲人熟知。
10、Pentium 4：高噪音低性能的代名詞
2000年Intel宣佈了新一代的處理器-Pentium 4。儘管有着更高的時鐘頻率（最低速度都達到了1.4GHz），但是同頻率的性能表現比競爭對手的要差遠了，AMD的Athlon（甚至是自家的 Pentium Ⅲ）在相同的頻率下都比它運行的快。最要命的是，Intel決定棄主流的內存規格不顧，只支持RAMBUS的RDRAM內存（當時唯一能滿足 Pentium 4帶寬需求的內存），但是最後失敗了。儘管價格昂貴，發熱量也大，Pentium 4依靠多項技術改進（如加入L3緩存，支持超線程技術）還是在市場上生存了幾年。
市場上一共有Mobile（新增了一組變量乘法器），Clerlon（精簡了L2緩存），Xeon（加入L3緩存）三種P4處理器有售。超線程技術和L3首先出現在服務器市場上，之後引入到了普通處理器上（L3緩存也只是出現在EE至尊級型號上）。
這裏提一下FSB，藉着名爲QDR（四倍速數據傳輸）技術的支持它的速度要四倍快於額定時鐘頻率。400MHz的總線速度實際上只有100MHz，533MHz也只有133MHz的真實速度。2005年Intel還發布了64位P4處理器，後文我們將談到它。
11、Pentium M：在膝上型電腦市場上開始發力
2003年Portable PC（便攜型電腦）市場開始爆發式地增長。此時Intel只有兩款CPU可供選擇:落後的圖拉丁P3和P4，但P4巨大的發熱量決定了它不可能適於便攜型 電腦處理。就在此時，從以色列實驗室來了一個救星:Banias（又名Pentium M）。這款基於P6架構（與Pentium Pro一樣）的處理器擁有超越P4的高性能，而且功耗超低。它成了英特爾迅馳（Centrino）平臺的處理器，在2004年又被更快的Dothan核心 取代。Pentium M在移動平臺留下了深深的烙印，Stealey（A100）至今還在使用Dothan架構（只不過頻率低些功耗低些罷了）。
與桌面版P4一樣，其FSB也是四倍速於額定頻率（QDR），插槽使用了Socket 479，實際上只有478個針腳，不過每個針腳的定義與桌面P4的Socket 478不一樣。
12、Pentium 4：開始支持64位，變身雙核
2005年Intel兩次改進了P4處理器：先是帶來Prescott-2M，接着又發佈了Smithfiel核心產 品。前者是基於Proscott的64位處理器，後者是一款雙核處理器。他們和P4很相似，面臨的問題是也是一樣的：低IPC（每週期指令）運算量，難於 提高頻率。這兩款處理器已經不是Intel重點關注的了，(他們的重心在未來的酷睿2)，何況Pentium D說是雙核心處理器，實際不過是在一個外殼裏封裝了兩個Proscott核心罷了。
有趣的是，雖然面向消費級市場的P4並不支持PAE技術（使用36位而非32位管理內存），因此最大支持內存被限制在4GB，但它可以突破這個限制。實際上地址總線依然限於36位（Xeon上是40位），但PAE技術已經成了歷史―64位程序可以可以充分利用所有內存。
某些特定型號上可以支持超線程技術（Xeon和EE至尊版），Intel稍後又發佈了65nm的9x0系列P4，不過並沒有什麼重要改進。
13、第一款移動版雙核
2006年Intel宣佈了酷睿雙核處理器。這是第一款面向便攜式電腦設計的雙核處理器，擁有極佳的性能，至少比P4快 多了。這也是第一款真雙核X86處理器，共享緩存設計，之前的Pentium D雙核更像是一個外殼內封裝兩個處理器。酷睿處理器是Intel迅馳平臺的重要組成部分，在市場上取得了巨大的成功。唯一的缺點就是還是32位處理器，不 像P 4那樣支持64位技術。
單核的Core Solo也出現在了市場上，這款追求低功耗的產品FSB速度由667 MHz降到了533MHz，它被應用在了服務器上（代號Sossaman)。這也是專爲移動設計的CPU首次用在服務器領域。實際上酷睿處理器沒有使用酷 睿2處理器的架構，在便攜PC市場上它很快被Merom核心的酷睿2取代了。另外，Yonah核心的Socket 479插槽和Pentium M的Socket 479插槽是不一樣的（儘管名字一樣）。
14、今天的中流砥柱:酷睿2
2006年Intel發佈了酷睿2處理器，接着它就變成了市場上的搶手貨。這款源自Pentium
M的處理器擁有全新的Core架構。此前Intel有兩個產品線：專注桌面市場的P4和主攻移動市場的Pentium
M，二者還共同構築了服務器產品線。而現在，Intel只需要一個微架構就可以滿足各個產品線，一個64位的酷睿2就可以打遍從低端到高端，從桌面，到便
攜再到服務器的所有領域。
酷睿2架構在市場上擁有衆多型號，主要根據配置的不同來劃分等級，包括核心數量的不同（從1到4，單核到四核），緩存大小（從512KB到12MB），FSB快慢（從400MHz到1600MHz）。
下表所示的是最初的酷睿2數據，不過最新的45nm版也同樣適用。
移動版Merom規格大體相同，只是FSB略微降低了些，而EE至尊版速度更快些。酷睿2也有四核的，實際上只是兩個Core核心封裝在一起。45nm酷睿2（Penryn）緩存更大，發熱量更低，但是基本架構根跟上面的差不多。
15、未來：Nehalem，Atom等等
當然這些只是本文的一部分，有關AMD處理器（也包括AMD-ATI顯卡在內）的第二部馬上就要來到。Intel X86處理器的故事不會隨着Core
2 Duo結束，有關Intel未來處理器的部分已經在計劃中，因爲Nehalem，Atom也是X86處理器。而且據透露，Intel進入顯卡市場的
Larrabee也是基於X86處理器核心的。