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英特尔历代微处理器架构技术回顾


http://www.sina.com.cn 2006年05月31日 09:49 太平洋电脑网
作者:WADYD

  前言:从486时代三大微处理器厂商齐头并进到随后Intel与AMD分道扬镳,CPU的核心架构越来越受到业界的关注。对微处理器架构熟悉的朋友相信不会忘记当Intel第一次启用P6架构时,AMD与Cyrix无可奈何的情景;当AMD力挽狂澜而推出K7架构时,Intel终于尝到了被动的苦头;当NetBurst架构意外出炉之时,人们对此又爱又恨;当以Pentium M迅驰架构为设计蓝图的Core架构统一江山时,前所未有的局面更让我们大为吃惊。

  毫无疑问,如今决定CPU整体性能表现的关键因素已经不仅仅是主频,也不是缓存技术,而是核心架构。优秀的核心架构能够弥补主频的不足,更能简化缓存设计而降低成本,这才是优秀处理器的根基。然而对于CPU厂商而言,更换核心架构是极其艰难的举动,因为这将投入大量研发资金,更冒着性能不佳的风险。回顾历代CPU,我们不难发现Intel在大部分时间内都保持领先地位,如今更是走在了十字路口:NetBurst架构的发展潜力不如K8架构,而且近在眼前的制作工艺限制几乎又无法解决。在这样的关键时刻,Intel推出了全新的Core架构,在未来一段时间内将彻底取代现有的NetBurst架构。

英特尔历代微处理器架构技术回顾
帮助AMD绝地反击的K7架构

一、现实与理智的平衡:P5与P6架构

  在486处理器时代,Intel、AMD和Cyrix的产品在性能方面并没有明显的差距,毕竟此时遵循的架构相同,而且主频一致,放在主板上的缓存也没有多大区别。在这样的背景下,Intel唯一的优势便是产能,AMD和Cyrix则继续紧跟巨人脚步。不过聪明的Intel并没有选择按部就班,通过一张专利授权证明,Pentium将AMD和Cyrix都挡在了门外。

  Pentium采用P5架构,这被证明是伟大的创举。在Intel的发展历史中,第一代Pentium绝对是具有里程碑意义的产品,这一品牌甚至沿用至今,已经有十几年的历史了。尽管第一代Pentium 60的综合表现很一般,甚至不比486DX66强多少,但是当主频优势体现出来之后,此时所表现出来的威力令人震惊。Pentium 75、Pentium 100以及Pentium 133,经典的产品一度称雄业界。在同一时代,作为竞争对手的AMD和Cyrix显然因为架构上的落后而无法与Intel展开正面竞争,即便是号称“高频486”的Cyrix 5X86也差距甚大,这并非是高主频所能弥补的缺陷。

  痛定思痛,AMD面对这样的局面只能另辟道路。经过K5还算成功的试探之后,又发布了K6处理器,并逐渐衍生出K6-2和K6-3。如果说第一代K6还只能与具备MMX技术的Pentium打成平手的话,那么后续的K6-2和K6-3则凭借架构上的优势令Intel感受到巨大的压力。为此,Intel将原本用于Pentium Pro服务器处理器的P6架构用于桌面处理器,并且这一架构沿用多年,直到Pentium III时代。

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沿用到Pentium III的P6架构

  在Pentium时代,虽然Intel还是相对竞争对手保持一定的领先,但是Intel并未感到满足。在他们看来,只有从架构上扼杀对手,才能完全摆脱AMD和Cyrix两家的追赶。于是,Intel在发布奔腾的下一代产品Pentium II时,采用了专利保护的P6架构,并且不再向AMD和Cyrix授权。P6架构与Pentium的P5架构最大的不同在于,以前集成在主板上的二级缓存被移植到了CPU内,从而大大地加快了数据读取和命中率,提高了性能。AMD和Cyrix由于没能得到P6架构的授权,只好继续走在旧的架构上,整个CPU市场的格局一下子发生了巨大的变化,AMD和Cyrix的市场份额急剧下降。这里我们需要特别提一下K6-2+和K6-3,尽管这两款令人肃然起敬的产品也对Intel构成严重威胁,但是它们所谓的内置二级缓存并非集成在CPU核心中,因此绝对不能算作P6架构,浮点性能也有着不小的差距。

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