第5階段
處理器芯片
第5階段(1993-2005年)是奔騰(pentium)系列微處理器時代,通常稱為第5代。典型產(chǎn)品是Intel公司的奔騰系列芯片及與之兼容的AMD的K6、K7系列微處理器芯片。內(nèi)部采用了超標量指令流水線結構,并具有相互獨立的指令和數(shù)據(jù)高速緩存。隨著MMX(Multi Media eXtended)微處理器的出現(xiàn),使微機的發(fā)展在網(wǎng)絡化、多媒體化和智能化等方面跨上了更高的臺階。1997年推出的Pentium II處理器結合了Intel MMX技術,能以極高的效率處理影片、音效、以及繪圖資料,首次采用Single Edge Contact (S.E.C) 匣型封裝,內(nèi)建了高速快取記憶體。這款晶片讓電腦使用者擷取、編輯、以及透過網(wǎng)絡和親友分享數(shù)位相片、編輯與新增文字、音樂或制作家庭電影的轉(zhuǎn)場效果、使用可視電話以及透過標準電話線與網(wǎng)際網(wǎng)絡傳送影片,Intel Pentium II處理器晶體管數(shù)目為750萬顆。 1999年推出的Pentium III處理器加入70個新指令,加入網(wǎng)際網(wǎng)絡串流SIMD延伸集稱為MMX,能大幅提升先進影像、3D、串流音樂、影片、語音辨識等應用的性能,它能大幅提升網(wǎng)際網(wǎng)絡的使用經(jīng)驗,讓使用者能瀏覽逼真的線上博物館與商店,以及下載高品質(zhì)影片,Intel首次導入0.25微米技術,Intel Pentium III晶體管數(shù)目約為950萬顆。 與此同年,英特爾還發(fā)布了Pentium IIIXeon處理器。作為Pentium II Xeon的后繼者,除了在內(nèi)核架構上采納全新設計以外,也繼承了Pentium III處理器新增的70條指令集,以更好執(zhí)行多媒體、流媒體應用軟件。除了面對企業(yè)級的市場以外,Pentium III Xeon加強了電子商務應用與高階商務計算的能力。在緩存速度與系統(tǒng)總線結構上,也有很多進步,很大程度提升了性能,并為更好的多處理器協(xié)同工作進行了設計。 2000年英特爾發(fā)布了Pentium 4處理器。用戶使用基于Pentium 4處理器的個人電腦,可以創(chuàng)建專業(yè)品質(zhì)的影片,透過因特網(wǎng)傳遞電視品質(zhì)的影像,實時進行語音、影像通訊,實時3D渲染,快速進行MP3編碼解碼運算,在連接因特網(wǎng)時運行多個多媒體軟件。
Pentium 4處理器集成了4200萬個晶體管,到了改進版的Pentium 4(Northwood)更是集成了5千5百萬個晶體管;并且開始采用0.18微米進行制造,初始速度就達到了1.5GHz。 Pentium 4還提供的SSE2指令集,這套指令集增加144個全新的指令,在128bit壓縮的數(shù)據(jù),在SSE時,僅能以4個單精度浮點值的形式來處理,而在SSE2指令集,該資料能采用多種數(shù)據(jù)結構來處理:
4個單精度浮點數(shù)(SSE)對應2個雙精度浮點數(shù)(SSE2);對應16字節(jié)數(shù)(SSE2);對應8個字數(shù)(word);對應4個雙字數(shù)(SSE2);對應2個四字數(shù)(SSE2);對應1個128位長的整數(shù)(SSE2) 。 2003年英特爾發(fā)布了Pentium M(mobile)處理器。以往雖然有移動版本的Pentium II、III,甚至是Pentium 4-M產(chǎn)品,但是這些產(chǎn)品仍然是基于臺式電腦處理器的設計,再增加一些節(jié)能,管理的新特性而已。即便如此,Pentium III-M和Pentium 4-M的能耗遠高于專門為移動運算設計的CPU,例如全美達的處理器。 英特爾Pentium M處理器結合了855芯片組家族與Intel PRO/Wireless2100網(wǎng)絡聯(lián)機技術,成為英特爾Centrino(迅馳)移動運算技術的最重要組成部分。Pentium M處理器可提供高達1.60GHz的主頻速度,并包含各種效能增強功能,如:最佳化電源的400MHz系統(tǒng)總線、微處理作業(yè)的融合(Micro-OpsFusion)和專門的堆棧管理器(Dedicated Stack Manager),這些工具可以快速執(zhí)行指令集并節(jié)省電力。
桌面平臺的核心代號Smithfield的處理器,正式命名為Pentium D處理器,除了擺脫阿拉伯數(shù)字改用英文字母來表示這次雙核心處理器的世代交替外,D的字母也更容易讓人聯(lián)想起Dual-Core雙核心的涵義。 Intel的雙核心構架更像是一個雙CPU平臺,Pentium D處理器繼續(xù)沿用Prescott架構及90nm生產(chǎn)技術生產(chǎn)。Pentium D內(nèi)核實際上由于兩個獨立的Prescott核心組成,每個核心擁有獨立的1MB L2緩存及執(zhí)行單元,兩個核心加起來一共擁有2MB,但由于處理器中的兩個核心都擁有獨立的緩存,因此必須保證每個二級緩存當中的信息完全一致,否則就會出現(xiàn)運算錯誤。 為了解決這一問題,Intel將兩個核心之間的協(xié)調(diào)工作交給了外部的MCH(北橋)芯片,雖然緩存之間的數(shù)據(jù)傳輸與存儲并不巨大,但由于需要通過外部的MCH芯片進行協(xié)調(diào)處理,毫無疑問的會對整個的處理速度帶來一定的延遲,從而影響到處理器整體性能的發(fā)揮。
由于采用Prescott內(nèi)核,因此Pentium D也支持EM64T技術、XD bit安全技術。值得一提的是,Pentium D處理器將不支持Hyper-Threading技術。原因很明顯:在多個物理處理器及多個邏輯處理器之間正確分配數(shù)據(jù)流、平衡運算任務并非易事。比如,如果應用程序需要兩個運算線程,很明顯每個線程對應一個物理內(nèi)核,但如果有3個運算線程呢?因此為了減少雙核心Pentium D架構復雜性,英特爾決定在針對主流市場的Pentium D中取消對Hyper-Threading技術的支持。 同出自Intel之手,而且Pentium D和Pentium Extreme Edition兩款雙核心處理器名字上的差別也預示著這兩款處理器在規(guī)格上也不盡相同。其中它們之間最大的不同就是對于超線程(Hyper-Threading)技術的支持。Pentium D不支持超線程技術,而Pentium Extreme Edition則沒有這方面的限制。在打開超線程技術的情況下,雙核心Pentium Extreme Edition處理器能夠模擬出另外兩個邏輯處理器,可以被系統(tǒng)認成四核心系統(tǒng)。
Pentium EE系列都采用三位數(shù)字的方式來標注,形式是Pentium EE8xx或9xx,例如Pentium EE840等等,數(shù)字越大就表示規(guī)格越高或支持的特性越多。
Pentium EE 8x0:表示這是Smithfield核心、每核心1MB二級緩存、800MHzFSB的產(chǎn)品,其與Pentium D 8x0系列的唯一區(qū)別僅僅只是增加了對超線程技術的支持,除此之外其它的技術特性和參數(shù)都完全相同。
Pentium EE 9x5:表示這是Presler核心、每核心2MB二級緩存、1066MHzFSB的產(chǎn)品,其與Pentium D 9x0系列的區(qū)別只是增加了對超線程技術的支持以及將前端總線提高到1066MHzFSB,除此之外其它的技術特性和參數(shù)都完全相同。
單核心的Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D以及雙核心的Pentium D和Pentium EE等CPU采用LGA775封裝。與以前的Socket 478接口CPU不同,LGA 775接口CPU的底部沒有傳統(tǒng)的針腳,而代之以775個觸點,即并非針腳式而是觸點式,通過與對應的LGA 775插槽內(nèi)的775根觸針接觸來傳輸信號。LGA 775接口不僅能夠有效提升處理器的信號強度、提升處理器頻率,同時也可以提高處理器生產(chǎn)的良品率、降低生產(chǎn)成本。