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发信人: renqiu (在翠柏带发修行), 信区: Hardware
标 题: X86个人通用CPU——大史记5(ZT)
发信站: 荔园晨风BBS站 (2005年09月18日11:03:49 星期天), 站内信件
[Pentium时代]
奔腾最初的起始主频为50Mhz，其后发布了55Mhz、60Mhz、65Mhz、70Mhz、75Mhz然
后直接跳到90Mhz、100Mhz、120Mhz、133Mhz，其中最后一款产品被当时的人们称
之为“大奔”，是那个时期最power的。但也不是一般人可以拥有的。也只有在拥
有它的机器上才可以不用解压卡而直接比较完美的播放VCD。当初小编我为了实现
在486上看VCD而购买的解压卡、声卡、光驱等可是共花费了3300的人民币。后来也
出现过主频为150Mhz、166Mhz的普通奔腾。曾经联想就推出过采用150Mhz的
Pentium产品，但在零售市场上很少见。
[插曲]
在Intel推出Pentium处理器后，曾经出现过一批FPU单元有严重缺陷的产品，由于
主要影响的是FDIV（浮点除法运算）指令，也因此被人们称为FDIV缺陷。这个问题
是由一些数学家发现并公开的，如果您手里还有这种产品并不知道有没有缺陷的话
，可以做一个简单的除法运算来验证一下。方法如下：（结果取后十位）
正确结果：962306957033÷11010046=87402.6282027341
带有FDIV缺陷的结果：962306957033÷11010046=87339.5805831329
Pentium处理器集成了310万个以上晶体管，运算速度超过100MIPS，即每秒运行一
亿条加法指令，是同级80486芯片的两倍。尽管Pentium处理器仍是基于CISC的产品
，但Intel公司首次在Pentium处理器中部分采用了RISC（精简指令系统）技术。
Pentium引入了许多重要的技术。首先，它具有超标量体系结构：采用双流水线结
构（两个处理单元：指令执行单元和取指令单元），而不是80486的单流水线，使
它能在一个时钟周期内执行两条指令；其次，当程序中有分支指令时，Pentium采
用分支预测技术，以减少这种延时；第三，Pentium通过64位数据总线提高了内存
与处理器之间数据传输的速度，在从内存读写时采用流水线突发模式，进一步提高
数据传输速度；第四，两个独立的一级高速缓存分别用于存储数据和指令，提高了
程序执行速度。
与此同时，AMD和Cyrix公司针对Intel的Pentium推出了5X86，让人感觉这是可与
Pentium媲美的、80486后的新一代CPU产品。但事实上，5X86只是486的增强版，从
各个方面来看，它都无法达到Pentium的性能，不过，由于5X86的价格比Pentium便
宜得多，而且可以安装在原有486的主板上，因此，也在当时的CPU市场上占有一定
份额。然而，5X86毕竟只是80486与Pentium之间的过渡性产品，面对激烈竞争的
CPU市场，AMD和Cyrix两家公司不再单纯复制Intel的产品，而将注意力转向芯片的
原始设计。1996年AMD和Cyrix公司先后推出了K5和6X86参加竞争，这两种处理器都
以低价格著称，而且与Pentium主板完全兼容。从而引发了新一轮的CPU技术大战。
Cyrix公司的6X86CPU提供两个流水线，每个流水线为七级，与Intel Pentium的两
个五级流水线相比，它采用了多种措施改进流水线：6X86将指令结果同时提供给两
个流水线以减少延时，它具有更好的分支预测和乱序执行功能。
AMD公司的K5具有6条流水线，能够将解码和执行功能分开，它有六个功能单元：一
个分支单元、两个加载/存储单元、一个浮点单元、两个算术逻辑单元。
配有96MB EDO内存的双Pentium Pro平台。
面对AMD和Cyrix咄咄逼人的气势，Intel先是在1995年底推出了Pentium PRO（高能
奔腾），该处理器集成了550万个晶体管，它在几个方面对Pentium进行了改进。在
处理方面，Pentium PRO引入了新的指令执行方式，其内部核心是PISC处理器，因
而执行速度更快；Pentium PRO具有3个流水线，每个流水线达到14级，指令执行速
度明显提高；当时计算机系统的瓶颈之一是主板上的二级高速缓存只能与总线同步
工作，Pentium PRO采用将256K二级高速缓存封装在芯片内核与CPU同频运行解决了
这个问题，不过这也就造成了Pentium PRO的价格相当昂贵；Pentium PRO允许在一
个系统里安装4个处理器，因此，Pentium PRO最合适的位置是作为高性能服务器和
工作站。
但Pentium PRO还是很快从市场中消失了，寿命短的让人称奇。Pentium PRO之所以
失败，因为Pentium PRO是颗纯32位处理器，并不兼容以前16位的软件程序，当年
摩托罗拉就是因为这个败笔而被Intel所击败，这回Intel犯了同样的错误，但因为
当时的情况及Intel迅速推出Pentium MMX和Pentium II，使得Intel并没有因此而
造成不可挽回的损失。而且当时首批Pentium PRO处理器还存在着致命的运算错误
。
1997年1月，Intel公司推出了Pentium MMX芯片，它在X86指令集的基础上加入了
57条多媒体指令。这些指令专门用来处理视频、音频和图象数据，使CPU在多媒体
操作上具有更强大的处理能力，Pentium MMX还使用了许多新技术。单指令多数据
流SIMD技术能够用一个指令并行处理多个数据，缩短了CPU在处理视频、音频、图
形和动画时用于运算的时间；流水线从5级增加到6级，一级高速缓存扩充为16K，
一个用于数据高速缓存，另一个用于指令高速缓存，因而速度大大加快；
Pentium MMX还吸收了其他CPU的优秀处理技术，如分支预测技术和返回堆栈技术。
这是一项伟大的技术。它可以在支持MMX的软件上把速度提高50%。也使人们真正的
认识到了多媒体计算机。当时一款叫做《生死时速》的赛车游戏更能证明MMX技术
的伟大。在MMX166上那夺目的光影、及其细小的颗粒画面和飞快的流畅速度与普通
奔腾上那粗糙的画面与停顿的速度形成了鲜明的对比，人们眼中的高端从奔腾133
升级到了多能奔腾。
1997年5月，Intel公司推出了PentiumII处理器，它采用SLOT1架构，通过单边插接
卡（SEC）与主板相连，SEC卡盒将CPU内核和二级高速缓存封装在一起，二级高速
缓存的工作速度是处理器内核工作速度的一半；处理器采用了与Pentium PRO相同
的动态执行技术，可以加速软件的执行；通过双重独立总线与系统总线相连，可进
行多重数据交换，提高系统性能；PentiumII也包含MMX指令集。Intel此举希望用
SLOT1构架的专利将AMD等一棍打死，可没想到Socket 7平台在以AMD的K6-2为首的
处理器的支持下，走入了另一个春天。而从此开始，Intel也开始走上了一条前途
不明的道路，开始频繁的强行制定自己的标准，企图借此达到迅速挤垮竞争对手的
目的，但市场与用户的需要使得Intel开始不断的陷入被动和不利的局面。
第一代PentiumII采用0.35微米工艺制造，工作在66MHZ的外频下，主频有233、
266和300MHZ；1998年推出的第二代PentiumII，采用0.25微米工艺制造，外频提升
到了100MHZ，主频为350、400和450MHZ。同时推出用来搭配100MHz外频处理器的主
板i440BX得到了市场的认可，而且一直服役到PentiumIII全面的退出市场，成为了
一代经典主板。
随后，Intel又推出了针对高端服务器和工作站的PentiumII产品：XEON处理器，
它仍采用0.25微米工艺制造，主频有400、450和500MHZ，二级高速缓存512KB、
1MB和2MB三种规格，而且与Pentium PRO类似，它的二级高速缓存内置于CPU工作速
度与处理器内核工作速度相同，可看作Pentium PRO的替代品，由于它的高价格因
素，XEON面向的是高级工作站和服务器市场，一般的用户很少问津的。从这时开始
，今后Intel每推出新一代的Pentium，都会有相应的XEON处理器面市。
PentiumII处理器以其出众的性能占领着高端市场，但却拱手将低端CPU的市场让给
了其他厂商。为了挽回经济损失，重夺低端CPU市场，Intel推出了赛扬（Celeron
）处理器。
Celeron是专门为低于1000美元PC市场而制造的产品。为了赶快挽回在低端市场的
损失，Intel采取了一个另类的方法，那就是将PentiumII处理器中的二级缓存完全
拿掉（Covington 内核），这样既节省了研发时间和成本，又不会对PentiumII的
高端市场造成冲击。早期的赛Celeron采用了当时非常先进的0.25微米工艺制造。
其超频和发热量的控制都很出色，但没有二级高速缓存的实际表现令人非常失望；
1998年8月，在PentiumII-450问世的同时，Intel宣布了新赛扬，即Celeron 300A
和Celeron 333，面对之前的失败，Intel吸取了之前的教训，新赛扬的特点是在处
理器芯片内集成了128KB二级高速缓存，虽然相比PentiumII那512KB的二级缓存而
言，Celeron内部集成的128KB二级缓存不会对高端和商务用户市场带来很大的冲击
，但Celeron的二级缓存的工作频率与处理器相同，而不像PentiumII那样，工作频
率为主频的一半，但就是这128KB的全速二级缓存给予了Celeron巨大的改变，极大
地改善了赛扬的整体性能，而之后推出采用Socket 370接口的Celeron
366MHz/400MHz则更大的增强了在低价PC市场上竞争力。同时，Celeron 300A也造
就了一个经典。
1999年2月17日，Intel发布了SLOT1构架PentiumIII处理器，首批发布的
PentiumIII处理器起始主频为450MHz，外频100MHz。PentiumIII处理器使用了更加
先进的动态分析技术和PSN序列号识别技术，而最引人注目的是增加了SSE指令，
SSE对3D及图形方面的帮助非常明显。在运行针对SSE做过优化的图形软件时，速度
比同主频下的PentiumII快了50%。但随同一起推出用来搭配PentiumIII处理器的
i820主板上使用的RDRAM内存却为Intel埋下了祸根，i820芯片组的严重缺陷、
RDRAM高昂的价格和那可怜的产能都造成了PentiumIII在上市之初的失败。
面对着AMD K7处理器巨大的挑战和SLOT1平台昂贵的价格，Intel于1999年下半年推
出了采用Socket370 FC-PGA封装的全新铜矿（Coppermine）核心PentiumIII处理器
，处理器使用0.18微米工艺制造，133MHz的前端总线，在性能上大幅超过了老
PentiumIII，达到了和K7同级的水平。
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