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CPU综述之--技术篇


日期: 2000-06-12 14:00 | 联系我 | 关注我: SteemIT, Twitter, Google+

  在详细介绍每一种CPU之前,我们有必要了解一些有关处理器技术方面的概念。

  CPU封装方式

  1. Socket

  PC机从386时代开始普遍使用Socket插座来安装CPU,从Socket 4、Socket 5、Socket 7到现在的Socket 370。

  以我们最常见的Socket 7为例,它是方形多针角零插拔力插座,插座上有一根拉杆,在安装和更换CPU时只要将拉杆向上拉出,就可以轻易地插进或取出CPU芯片了。Socket 7插座适用范围很广,不但可以安装Intel Pentium、Pentium MMX,还可以安装AMD K5、K6、K6-2、K6-III、Cyrix MII等等处理器。

  与Socket 7搭配的主板芯片组主要有Intel VX、HX、TX,VIA VP2、VP3等,它们支持的CPU外部频率一般为66、75以及83MHz,其中VX、TX和VP3除了支持普通的SIMM(72线内存)外,还支持DIMM(168线内存),VIA的VP3芯片组更是支持AGP图形接口标准。

  随后出现的Super 7标准是在Socket 7基础上发展起来的,与后者相比,Super 7结构增加了对处理器100MHz外频、AGP的支持,其代表产品为VIA的MVP3芯片组,Super 7架构可以支持AMD K6-2、K6-III处理器。

  2. Slot

  我们先来看看Slot 1,这种接口方式是由Intel提出的,它是一个狭长的242引脚的插槽,可以支持采用SEC(单边接触)封装技术的Pentium II、Pentium III和Celeron处理器,除了接口方式不同外,Slot 1所支持的特性与Super 7系统没有什么太大的差别。Intel LX、EX和Intel BX、VIA Apollo Pro芯片组是其中的代表,前两种最高只能达到83MHz外频,而后两者可以支持最高到150MHz的外频。

  Slot 2接口标准与Slot 1类似,不过它是面向高端服务器市场的,与其搭配的主板芯片组为Intel GX、NX,处理器为Xeon至强。

  与Slot 1、Slot 2不同,Slot A接口标准是由Intel的竞争对手AMD提出的,它支持AMD K7处理器,与其搭配的芯片组为AMD自己的AMD 751芯片,VIA作为非Intel阵营的战士之一,届时也会有支持K7的芯片组问世。虽然从外观上看Slot A与Slot 1十分相像,但是由于它们的电气性能不同,两者并不兼容。

  CPU制造工艺

  早期的处理器都是使用0.5微米工艺制造出来的,随着CPU频率的增加,原有的工艺无法满足产品的要求,这样便出现了0.35微米以及现在普遍使用的0.25微米工艺,不久以后,0.18微米和0.13微米制造的处理器产品也将面世。另外一方面,现在的芯片内部都是使用铝作为导体,但是由于芯片速度的提高,芯片面积的缩小,铝线已经接近其性能极限,所以芯片制造厂商必须找出更好的能够代替铝导线的新的技术,这便是我们常说的铜导线技术。铜导线与铝导线相比,有很大的优势,具体表现在其导电性要优于铝,电阻小,所以发热量也要小于现在所使用的铝,从而可以有效地提高芯片的稳定性,此外,采用0.18或0.13微米制造工艺以后,处理器的频率可以得到进一步的提高,处理器面积则可以进一步减小,因此,铜导线技术全面取代铝导线技术是必然的趋势。

  缓存技术

  缓存就是指可以进行高速数据交换的存储器,它先于内存与CPU交换数据,因此速度极快,所以又被称之为高速缓存。与处理器相关的缓存一般分为两种,L1缓存,也称片内缓存,和L2缓存,Pentium时代的处理器把L1缓存集成在CPU内部,而L2缓存则在主板上以与CPU外频相同的频率下工作。

  到了Slot 1时代,Pentium II处理器的缓存封装方式与旧的Socket 7架构完全不同,它的L2缓存做到了处理器上,并以处理器速度一半的频率工作,这便是Intel引以为荣的双独立总线结构。在这种结构中,一条总线联接L2高速缓存,另一条负责系统内存,这样便使整个系统的速度得到了很大的提高。AMD K7也使用这种缓存技术。Inte Celeron处理器与Pentium II不同,它的L2缓存很小,只有128K(PII是512K),但是它们集成在CPU内存,与处理器同频工作,这就是为什么便宜的Celeron有时候比昂贵的Pentium II性能还要好的原因。

  AMD在其Super 7平台的最后一个产品K6-III中首次使用了三级缓存技术,它包括一个全速64KB L1缓存,一个内部全速256KB缓存,还有主板上的运行在100MHz频率下的L3缓存,这种三级缓存技术使得K6-III的性能有很大提高,与同频的Pentium II相比,其速度也要略快一畴。

  看缓存技术的发展,L2缓存全内置并与处理器同频工作是大趋势,在Intel的最新处理器Coppermine中,256KB L2缓存就是这样工作的。

  指令集

  为了提高计算机在多媒体、3D图形方面的应用能力,许多处理器指令集应运而生,其中最著名的三种便是Intel的MMX、SSE和AMD的3D NOW!指令集。

  MMX指令集是Intel与1996年发明的一项多媒体指令增强技术,其英文名称可以翻译为"多媒体扩展指令集",它包括57条多媒体指令,这些指令可以一次处理多个数据,还可以在处理结果超过实际处理能力的时候也能进行正常处理,这样在软件的配合下,就可以得到更好的性能。

  SSE指令是Intel在Pentium III处理器中首先推出的,它有70条指令,其中包含提高3D图形运算效率的50条SIMD浮点运算指令、12条MMX整数运算增强指令、8条优化内存中连续数据块传输指令。理论上这些指令对目前流行的图像处理、浮点运算、3D运算、视频处理、音频处理等诸多多媒体应用起到全面强化的作用。SEE指令与3D Now!指令彼此互不兼容,但SSE包含了3D Now!技术的绝大部分功能,只是实现的方法不同。SSE兼容MMX指令,它可以通过SIMD(单指令多数据技术)和单时钟周期并行处理多个浮点数据来有效的提高浮点运算速度。

  由AMD发明的3D Now!指令出现在SSE指令之前,并被广泛应用与K6-2、K6-III以及K7处理器上,该技术其实是21条机器码的扩展指令集。与MMX技术侧重的整数运算不同,3D Now!主要针对三维建模、坐标变换、效果渲染等三维应用场合,在软件的配合下,可以大幅度提高3D处理性能。

标签: CPU | Cache | Intel | AMD

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