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发信人: fzx (化石), 信区: Hardware
标  题: [转载] 速度为王--1999年CPU技术回顾   
发信站: 紫 丁 香 (Sat Nov 27 09:46:30 1999), 站内信件

【 以下文字转载自 Test 讨论区 】
【 原文由 fzx 所发表 】
《 速度为王--1999年CPU技术回顾 》
　　1999年CPU市场是风云变幻的一年，在这一年中Intel和AMD公司都推出了自
己新一代的产品，使CPU的处理能力得到进一步的发展。100MHz外频处理器得到用
户的肯定，成为业界的潮流。一些低价位的处理器也在市场上频繁出现，成为商用
机和入门级电脑经济的选择。应用于高端市场的至强处理器，顺利地进入了中高档
服务器领域并显示出卓越的性能。在笔记本电脑市场，Intel笔记本专用的低功耗处
理器及时跟进，缩小了与台式电脑间主频的差距。AMD公司的处理器也开始应用于笔
记本电脑，凭借其较好的性价比，受到了包括东芝在内的大笔记本厂商的支持。
　　一、Coppermine--王者之风
　　Intel公司在Slot1架构加上PentiumⅡ处理器的组合取得高端PC系统的成功
后，今年2月初推出了名为"Katmai"的PentiumⅢ处理器，它继续采用Slot1的架
构，0.25微米制造工艺，集成以CPU时钟半速运行的512KB的二级缓存。PentiumⅢ
在以往MMX指令的基础上增加了70条多媒体指令的SSE技术，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。同时PentiumⅢ内集成8个128位的矢量寄存器，在某些情况下它可以同时容纳
处理4个32位浮点数。PentiumⅢ处理器内部还含有一个128位的序列号，可以用
来标示每一部电脑。尽管从电子商务安全认证的角度出发来看，这无疑是一件好事，
不过从保密的角度来看，一些机要部门的电脑在网上更容易受到监视跟踪，因而序
列号问题曾在业内引起争议，为此Intel不得不特别发布序列号控制软件，让用户
根据需要通过BIOS设置来决定是否开启此序列号。
　　4月初，Intel发布新的主板芯片组i810，并试图以整合技术影响处理器的发展
方向，但威盛电子联合众多厂商推行PC133架构，而且AMD的K7处理器异军突起，
使得Intel不得不重新调整其高端CPU的开发进程。10月底Intel正式发布代号为
"Coppermine"的新一代PentiumⅢ处理器，把系统前端总线提升到133MHz，CPU主
频最高达到733MHz。Coppermine采用全新的核心设计，内置256KB与CPU主频同步
运行的二级缓存，并率先采用0.18微米的制程。由于制造工艺的提高，新一代的
Coppermine处理器的集成度大为提高，它的核心集成了二千八百万个晶体管，远超
过原来Katmai处理器的九百万个晶体管数量。制程工艺的改进也使得单位面积的晶
体管数量更多，CPU硅芯片可以做得更小，从而使芯片面积更小，功耗大为减小、成
本也得以降低，这样，更适用于笔记本电脑使用。另外，它先进的缓存转换架构，
在数据传输的带宽、系统响应周期等方面都比katmai要快得多，因而整体性能比同
频的Katmai有明显的提高。
　　在低端市场上Intel加紧发布更高主频的赛扬处理器，凭借与CPU同主频运行
的128KB二级缓存的支持，进一步巩固低端PC的领先地位，Socket370架构成为低
端处理器的代名词。在新发布的Coppermine系统处理器中，Intel推出了采用全新
FC－PGA封装的Socket370处理器，这两款处理器采用与Slot1架构处理器相同的制
造工艺，系统前端总线仅为100MHz，但性能却远超过同频的Katmai处理器。FC－PGA
处理器是定位于高性能低价格的产品，它并不是作为低端市场的赛扬处理器的替代
品出现的，它借助的只是Socket370的插槽。由于采用新的电压转换器VRM8.4标准，
FC－PGA处理器并不兼容于现有Socket370主板，但由于并不需要更大的改动，现有
的主板经过某些升级即可支持FC－PGA的Coppermine。
　　在笔记本处理器方面，Intel同样也发布了Coppernine的产品，而且采用全新
的适合笔记本电脑的"SpeedStep"技术，可以在笔记本电脑外接电源工作时能够以
正常速度运行。在使用内置电池工作时，为了降低能耗，能够自动降低系统主频运
行。SpeedStep技术的应用，对于笔记本处理器主频和性能的提高有积极的促进作用。
　　除此之外，在高端面向服务器市场，Intel也发布了新的Xeon（至强）处理器，
并按照不同用户的需要发布了多个档次的版本，主要的区别是集成的二级缓存容量
不同。新Xeon同样也采用了"Coppermine"核心和0.18微米制程，它采用Slot2
接口，必须与采用Intel GX/NX控制芯片组的主板协同工作，虽然日前有公司发布
了Slot2转Slot1的转接卡，但由于Xeon处理器价格上原因一时间不会进入个人PC，
所以意义不是很大。
　　二、Athlon--强者之势
　　PentiumⅢ上市初期的确以其高端应用的强大性能成为当之无愧的王者，Intel
也曾想借助Slot1架构的专利技术，以期全面封杀AMD的系列处理器，然而AMD已
充分认识到如果只跟着Intel的架构发展，势必会缩小自己的发展前途。虽然AMD
公司强劲的低端处理器K6－2系列遭到Intel的赛扬处理器的强劲挑战，AMD仍于年
初发布了新的K6－Ⅲ处理器。K6－Ⅲ处理器采用CTX的核心，具有更为先进的3D Now!
技术并与现有的Socket7系统兼容。为了提高整体性能，K6－Ⅲ处理器核心集成高
达256KB高速二级缓存，而Socket7主板上原来的二级缓存就转变成三级缓存。这
种三级缓存结构进一步缩小了处理器与内存间的瓶颈，使得电脑的整体性能有相当
的提升。不过K6－Ⅲ处理器的面世并没有达到AMD公司预期的效果，在玩家注重游
戏性能的今天，它的价值远不如前代的K6－2，正因为如此，AMD公司的下一代处理
器K7会悄悄面世。
　　AMD在最初发布设计新的处理器架构的构想时，人们并没有对称为K7的下一代
处理器更多的关注。6月底，AMD正式更名K7处理器为"Athlon"，它作为AMD公司
新一代的旗舰产品，仍然使用0.25微米工艺，起点主频定位在500MHz。但在8月发
布时，AMD同时发布了最高600MHz 产品，Athlon处理器不但主频超过PentiumⅢ处
理器，而且AMD一向被人们认为弱项的浮点运算表现也超过同频的PentiumⅢ处理器。
这是CPU发展具有历史意义的一页，兼容CPU厂商第一次全面在性能上超过Intel
的同级产品。实际上这也是AMD成功转型的聪明之处，与其在低端市场落在下风，
处于被动挨打的境地，不如全面在高端产品上一争高下。Athlon处理器使用不同于
Slot1的SlotA架构，不能与现有的Slot 1或Slot2架构兼容，而必须配备专用的
主板。在系统结构上，Athlon处理器采用不同于x86架构的EV6总线协议，提供200MHz
系统前端总线和3D Now！技术的支持。但目前上市的Athlon处理器仍使用100MHz
外频，所谓的200MHz的前端总线，只是意味着在高速内存普及后Athlon的性能可
以进一步提高（处理器与内存之间数据交换速度的提高）。Athlon处理器还采用大容
量缓存的方法提高性能，在CPU核心中集成了128K的一级缓存，其容量为 Pentium
Ⅱ处理器的四倍，而二级缓存则采用类似Intel的Xeon的灵活配置，目前标准版本
的二级缓存为512KB，工作在处理器主频速度一半的状态下。AMD公司宣称Athlon
的二级缓存可以设置为从512KB～8MB。Athlon还具有三个并行的超标量结构，在一
个时钟周期中可以处理比PentiumⅢ更多的SIMD指令。在后续产品中，AMD已经发
布了700MHz的Athlon处理器，它的实际性能并不比733MHz的Coppermine差多少，
而且Athlon还具有一个制程优势，它的产品还没有采用0.18微米的技术生产，所
以在实际性能上，Athlon仍具有很大的潜力可以挖掘。
　　三、Joshua--寂寞高手
　　在低端处理器市场上，Cyrix公司的MⅡ处理器也曾以极高的性价比获得商业用
户的青睐，与Intel和AMD三分天下。在被美国国民半导体公司（NS）收购后，Cyrix
公司在产品开发和性能上并没有得到发展，也一度传出Cyrix退出CPU市场角逐的
消息。但可喜的是，6月25日，目前最大的主板兼容芯片组厂商威盛电子（VIA），
宣布正式并购Cyrix公司的微处理器部门，加之威盛电子现有技术实力和同时收购
的另一家兼容CPU商IDT的微处理器部门的组合，威盛电子已经具备三分天下的实
力。尽管威盛电子在是否生产CPU上一直保持低调，但事实已经证明已是势在必行。
　　威盛电子发布的新CPU仍然使用Cyrix公司的商标，最初命名为"Gobi"（戈壁），
但由于某些原因再度改名为"Joshua"（约书亚）。由于Cyrix被国民半导体公司收
购时已获得Intel的Socket370架构使用的授权，Joshua处理器采用Socket370架
构，在系统架构保持于Socket370的赛扬处理器的兼容。它采用了Cyrix原先拟定
的下一代处理器的核心"Cayenne（辣椒）"，支持66MHz、100MHz以及133MHz的系
统前端总线。同时Joshua核心内置了64KB的一级缓存和256KB的二级缓存，支持MMX
多媒体指令集以及增强的3D特性，针对浮点性能较弱的缺陷，Joshua还重新设计了
超标量的浮点处理器，使浮点性能有较大的改进。在未来的产品里，Joshua处理器
也将采用0.18微米技术制造，配合威盛电子在研制主板芯片组上的实力，Joshua的
整体性能上应该有不俗的表现。
　　四、结语
　　1999年的CPU的技术发展概括起来可称做"速度为王"，系统前端总线基本完成
从100MHz到133MHz的转变，加上0.18微米技术的成功使用，CPU的主频速度提高
明显。而AMD公司遵循的EV6总线协议，使得高端CPU市场的纷争，不再是Intel
一枝独秀。AMD甚至宣称年底将发布1GMHz的处理器。同时随着AMD与Intel技术和
产品竞争的加剧，速度更快、性能更强的处理处器的换代时间必定更快。
　　另一方面Intel和AMD公司平分天下的格局已无法维持，除了威盛电子的介入，
台湾另一家著名的兼容芯片组制造公司矽统（SIS）也并购了仅剩的另一家兼容处理
器厂商--RISE（瑞思）。RISE生产的MP6 处理器定位的也是低端市场，而矽统公
司拥有自己的晶元生产工厂，在正常情况下，矽统公司生产处理器同样成为可能。
这样在低端市场上，包括Intel的赛扬和AMD的K6－Ⅲ处理器在内，很可能出现四
分天下的局面，虽然这种格局的演变还要待以时日，但技术的更新与速度、性能的
提升仍将成为今后CPU发展的方向。
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