CPU核心
為了便於CPU設計、生產、銷售的管理,CPU製造商會對各種CPU核心給出相應的代號,這也就是所謂的CPU核心類型。
不同的CPU(不同系列或同一系列)都會有不同的核心類型(例如Pentium 4的Northwood,Willamette以及K6-2的CXT和K6-2+的ST-50等等),甚至同一種核心都會有不同版本的類型(例如Northwood核心就分為B0和C1等版本),核心版本的變更是為了修正上一版存在的一些錯誤,並提升一定的性能,而這些變化普通消費者是很少去注意的。每一種核心類型都有其相應的製造工藝(例如0.25um、0.18um、0.13um以及0.09um等)、核心面積(這是決定CPU成本的關鍵因素,成本與核心面積基本上成正比)、核心電壓、電流大小、電晶體數量、各級快取的大小、主頻範圍、流水線架構和支持的指令集(這兩點是決定CPU實際性能和工作效率的關鍵因素)、功耗和發熱量的大小、封裝方式(例如S.E.P、PGA、FC-PGA、FC-PGA2等等)、接口類型(例如Socket370,Socket A,Socket 478,Socket T,Slot 1、Socket 940等等)、前端匯流排頻率(FSB)等等。因此,核心類型在某種程度上決定了CPU的工作性能。
一般說來,新的核心類型往往比老的核心類型具有更好的性能(例如同頻的Northwood核心Pentium 4 1.8A GHz就要比Willamette核心的Pentium 4 1.8GHz性能要高),但這也不是絕對的,這種情況一般發生在新核心類型剛推出時,由於技術不完善或新的架構和製造工藝不成熟等原因,可能會導致新的核心類型的性能反而還不如老的核心類型的性能。例如,早期Willamette核心Socket 423接口的Pentium 4的實際性能不如Socket 370接口的Tualatin核心的Pentium III和賽揚,現在的低頻Prescott核心Pentium 4的實際性能不如同頻的Northwood核心Pentium 4等等,但隨著技術的進步以及CPU製造商對新核心的不斷改進和完善,新核心的中後期產品的性能必然會超越老核心產品。
CPU核心的發展方向是更低的電壓、更低的功耗、更先進的製造工藝、集成更多的電晶體、更小的核心面積(這會降低CPU的生產成本從而最終會降低CPU的銷售價格)、更先進的流水線架構和更多的指令集、更高的前端匯流排頻率、集成更多的功能(例如集成記憶體控制器等等)以及雙核心和多核心(也就是1個CPU內部有2個或更多個核心)等。CPU核心的進步對普通消費者而言,最有意義的就是能以更低的價格買到性能更強的CPU。
在CPU漫長的歷史中伴隨著紛繁複雜的CPU核心類型,以下分別就Intel CPU和AMD CPU的主流核心類型作一個簡介。主流核心類型介紹(僅限於台式機CPU,不包括筆記本CPU和伺服器/工作站CPU,而且不包括比較老的核心類型)。
Intel CPU核心
Tualatin
這也就是大名鼎鼎的“圖拉丁”核心,是Intel在Socket 370架構上的最後一種CPU核心,採用0.13um製造工藝,封裝方式採用FC-PGA2和PPGA,核心電壓也降低到了1.5V左右,主頻範圍從1GHz到1.4GHz,外頻分別為100MHz(賽揚)和133MHz(Pentium III),二級快取分別為512KB(Pentium III-S)和256KB(Pentium III和賽揚),這是最強的Socket 370核心,其性能甚至超過了早期低頻的Pentium 4系列CPU。
Willamette
這是早期的Pentium 4和P4賽揚採用的核心,最初採用Socket 423接口,後來改用Socket 478接口(賽揚只有1.7GHz和1.8GHz兩種,都是Socket 478接口),採用0.18um製造工藝,前端匯流排頻率為400MHz, 主頻範圍從1.3GHz到2.0GHz(Socket 423)和1.6GHz到2.0GHz(Socket 478),二級快取分別為256KB(Pentium 4)和128KB(賽揚),注意,另外還有些型號的Socket 423接口的Pentium 4居然沒有二級快取!核心電壓1.75V左右,封裝方式採用Socket 423的PPGA INT2,PPGA INT3,OOI 423-pin,PPGA FC-PGA2和Socket 478的PPGA FC-PGA2以及賽揚採用的PPGA等等。Willamette核心製造工藝落後,發熱量大,性能低下,已經被淘汰掉,而被Northwood核心所取代。
Northwood
這是目前主流的Pentium 4和賽揚所採用的核心,其與Willamette核心最大的改進是採用了0.13um製造工藝,並都採用Socket 478接口,核心電壓1.5V左右,二級快取分別為128KB(賽揚)和512KB(Pentium 4),前端匯流排頻率分別為400/533/800MHz(賽揚都只有400MHz),主頻範圍分別為2.0GHz到2.8GHz(賽揚),1.6GHz到2.6GHz(400MHz FSB Pentium 4),2.26GHz到3.06GHz(533MHz FSB Pentium 4)和2.4GHz到3.4GHz(800MHz FSB Pentium 4),並且3.06GHz Pentium 4和所有的800MHz Pentium 4都支持超執行緒技術(Hyper-ThreadingTechnology),封裝方式採用PPGA FC-PGA2和PPGA。按照Intel的規劃,Northwood核心會很快被Prescott核心所取代。
Prescott
這是目前高端的Pentium 4 EE、主流的Pentium 4和低端的Celeron D所採用的核心。Prescott核心與Northwood核心最大的區別是採用了90nm製造工藝,L1 數據快取從8KB增加到16KB,流水線結構也從20級增加到了31級,並且開始支持SSE3指令集。Prescott核心CPU初期採用Socket 478接口,現在基本上已經全部轉到Socket 775接口,核心電壓1.25-1.525V。前端匯流排頻率方面,Celeron D全部都是533MHz FSB,而除了Celeron D之外的其它CPU為533MHz(不支持超執行緒技術)和800MHz(支持超執行緒技術)以及最高的1066MHz(支持超執行緒技術)。二級快取分別為256KB(Celeron D)、1MB(Socket 478接口的pentium 4以及Socket 775接口的Pentium 4 5XX系列)和2MB(Pentium 4 6XX系列以及Pentium 4 EE)。封裝方式採用PPGA(Socket 478)和PLGA(Socket 775)。Prescott核心自從推出以來也在不斷的完善和發展,先後加入了硬體防病毒技術Execute Disable Bit(EDB)、節能省電技術Enhanced Intel SpeedStep Technology(EIST)、虛擬化技術Intel Virtualization Technology(Intel VT)以及64位技術EM64T等等,二級快取也從最初的1MB增加到了2MB。按照Intel的規劃,Prescott核心會被Cedar Mill核心取代。
Smithfield
這是Intel公司的第一款雙核心處理器的核心類型,於2005年4月發布,基本上可以認為Smithfield核心是簡單的將兩個Prescott核心鬆散地耦合在一起的產物,這是基於獨立快取的鬆散型耦合方案,其優點是技術簡單,缺點是性能不夠理想。目前Pentium D 8XX系列以及Pentium EE 8XX系列採用此核心。Smithfield核心採用90nm製造工藝,全部採用Socket 775接口,核心電壓1.3V左右,封裝方式都採用PLGA,都支持硬體防病毒技術EDB和64位技術EM64T,並且除了Pentium D 8X5和Pentium D 820之外都支持節能省電技術EIST。前端匯流排頻率是533MHz(Pentium D 8X5)和800MHz(Pentium D 8X0和Pentium EE 8XX),主頻範圍從2.66GHz到3.2GHz(Pentium D)、3.2GHz(Pentium EE)。Pentium EE和Pentium D的最大區別就是Pentium EE支持超執行緒技術而Pentium D則不支持。Smithfield核心的兩個核心分別具有1MB的二級快取,在CPU內部兩個核心是互相隔絕的,其快取數據的同步是依靠位於主機板北橋晶片上的仲裁單元通過前端匯流排在兩個核心之間傳輸來實現的,所以其數據延遲問題比較嚴重,性能並不盡如人意。按照Intel的規劃,Smithfield核心將會很快被Presler核心取代。
Cedar Mill
這是Pentium 4 6X1系列和Celeron D 3X2/3X6系列採用的核心,從2005末開始出現。其與Prescott核心最大的區別是採用了65nm製造工藝,其它方面則變化不大,基本上可以認為是Prescott核心的65nm製程版本。Cedar Mill核心全部採用Socket 775接口,核心電壓1.3V左右,封裝方式採用PLGA。其中,Pentium 4全部都為800MHz FSB、2MB二級快取,都支持超執行緒技術、硬體防病毒技術EDB、節能省電技術EIST以及64位技術EM64T;而Celeron D則是533MHz FSB、512KB二級快取,支持硬體防病毒技術EDB和64位技術EM64T,不支持超執行緒技術以及節能省電技術EIST。Cedar Mill核心也是Intel處理器在NetBurst架構上的最後一款單核心處理器的核心類型,按照Intel的規劃,Cedar Mill核心將逐漸被Core架構的Conroe核心所取代。
Presler
這是Pentium D 9XX和Pentium EE 9XX採用的核心,Intel於2005年末推出。基本上可以認為Presler核心是簡單的將兩個Cedar Mill核心鬆散地耦合在一起的產物,是基於獨立快取的鬆散型耦合方案,其優點是技術簡單,缺點是性能不夠理想。Presler核心採用65nm製造工藝,全部採用Socket 775接口,核心電壓1.3V左右,封裝方式都採用PLGA,都支持硬體防病毒技術EDB、節能省電技術EIST和64位技術EM64T,並且除了Pentium D 9X5之外都支持虛擬化技術Intel VT。前端匯流排頻率是800MHz(Pentium D)和1066MHz(Pentium EE)。與Smithfield核心類似,Pentium EE和Pentium D的最大區別就是Pentium EE支持超執行緒技術而Pentium D則不支持,並且兩個核心分別具有2MB的二級快取。在CPU內部兩個核心是互相隔絕的,其快取數據的同步同樣是依靠位於主機板北橋晶片上的仲裁單元通過前端匯流排在兩個核心之間傳輸來實現的,所以其數據延遲問題同樣比較嚴重,性能同樣並不盡如人意。Presler核心與Smithfield核心相比,除了採用65nm製程、每個核心的二級快取增加到2MB和增加了對虛擬化技術的支持之外,在技術上幾乎沒有什麼創新,基本上可以認為是Smithfield核心的65nm製程版本。Presler核心也是Intel處理器在NetBurst架構上的最後一款雙核心處理器的核心類型,可以說是在NetBurst被拋棄之前的最後絕唱,以後Intel桌面處理器全部轉移到Core架構。按照Intel的規劃,Presler核心從2006年第三季度開始將逐漸被Core架構的Conroe核心所取代。
Yonah
目前採用Yonah核心CPU的有雙核心的Core Duo和單核心的Core Solo,另外Celeron M也採用了此核心,Yonah是Intel於2006年初推出的。這是一種單/雙核心處理器的核心類型,其在套用方面的特點是具有很大的靈活性,既可用於桌面平台,也可用於移動平台;既可用於雙核心,也可用於單核心。Yonah核心來源於移動平台上大名鼎鼎的處理器Pentium M的優秀架構,具有流水線級數少、執行效率高、性能強大以及功耗低等等優點。Yonah核心採用65nm製造工藝,核心電壓依版本不同在1.1V-1.3V左右,封裝方式採用PPGA,接口類型是改良了的新版Socket 478接口(與以前台式機的Socket 478並不兼容)。在前端匯流排頻率方面,目前Core Duo和Core Solo都是667MHz,而Yonah核心Celeron M是533MHz。在二級快取方面,目前Core Duo和Core Solo都是2MB,而即Yonah核心Celeron M是1MB。Yonah核心都支持硬體防病毒技術EDB以及節能省電技術EIST,並且多數型號支持虛擬化技術Intel VT。但其最大的遺憾是不支持64位技術,僅僅只是32位的處理器。值得注意的是,對於雙核心的Core Duo而言,其具有的2MB二級快取在架構上不同於目前所有X86處理器,其它的所有X86處理器都是每個核心獨立具有二級快取,而Core Duo的Yonah核心則是採用了與IBM的多核心處理器類似的快取方案----兩個核心共享2MB的二級快取!共享式的二級快取配合Intel的“Smart cache”共享快取技術,實現了真正意義上的快取數據同步,大幅度降低了數據延遲,減少了對前端匯流排的占用。這才是嚴格意義上的真正的雙核心處理器!Yonah核心是共享快取的緊密型耦合方案,其優點是性能理想,缺點是技術比較複雜。不過,按照Intel的規劃,以後Intel各個平台的處理器都將會全部轉移到Core架構,Yonah核心其實也只是一個過渡的核心類型,從2006年第三季度開始,其在桌面平台上將會被Conroe核心取代,而在移動平台上則會被Merom核心所取代。
Conroe
這是更新的Intel桌面平台雙核心處理器的核心類型,其名稱來源於美國德克薩斯州的小城市“Conroe”。Conroe核心於2006年7月27日正式發布,是全新的Core(酷睿)微架構(Core Micro-Architecture)套用在桌面平台上的第一種CPU核心。目前採用此核心的有Core 2 Duo E6x00系列和Core 2 Extreme X6x00系列。與上代採用NetBurst微架構的Pentium D和Pentium EE相比,Conroe核心具有流水線級數少、執行效率高、性能強大以及功耗低等等優點。Conroe核心採用65nm製造工藝,核心電壓為1.3V左右,封裝方式採用PLGA,接口類型仍然是傳統的Socket 775。在前端匯流排頻率方面,目前Core 2 Duo和Core 2 Extreme都是1066MHz,而頂級的Core 2 Extreme將會升級到1333MHz;在一級快取方面,每個核心都具有32KB的數據快取和32KB的指令快取,並且兩個核心的一級數據快取之間可以直接交換數據;在二級快取方面,Conroe核心都是兩個核心共享4MB。Conroe核心都支持硬體防病毒技術EDB、節能省電技術EIST和64位技術EM64T以及虛擬化技術Intel VT。與Yonah核心的快取機制類似,Conroe核心的二級快取仍然是兩個核心共享,並通過改良了的Intel Advanced Smart Cache(英特爾高級智慧型高速快取)共享快取技術來實現快取數據的同步。Conroe核心是目前最先進的桌面平台處理器核心,在高性能和低功耗上找到了一個很好的平衡點,全面壓倒了目前的所有桌面平台雙核心處理器,加之又擁有非常不錯的超頻能力,確實是目前最強勁的台式機CPU核心。
Allendale
這是與Conroe同時發布的Intel桌面平台雙核心處理器的核心類型,其名稱來源於美國加利福尼亞州南部的小城市“Allendale”。Allendale核心於2006年7月27日正式發布,仍然基於全新的Core(酷睿)微架構,目前採用此核心的有1066MHz FSB的Core 2 Duo E6x00系列,即將發布的還有800MHz FSB的Core 2 Duo E4x00系列。Allendale核心的二級快取機制與Conroe核心相同,但共享式二級快取被削減至2MB。Allendale核心仍然採用65nm製造工藝,核心電壓為1.3V左右,封裝方式採用PLGA,接口類型仍然是傳統的Socket 775,並且仍然支持硬體防病毒技術EDB、節能省電技術EIST和64位技術EM64T以及虛擬化技術Intel VT。除了共享式二級快取被削減到2MB以及二級快取是8路64Byte而非Conroe核心的16路64Byte之外,Allendale核心與Conroe核心幾乎完全一樣,可以說就是Conroe核心的簡化版。當然由於二級快取上的差異,在頻率相同的情況下Allendale核心性能會稍遜於Conroe核心。
Merom
這是與Conroe同時發布的Intel移動平台雙核心處理器的核心類型,其名稱來源於以色列境內約旦河旁邊的一個湖泊“Merom”。Merom核心於2006年7月27日正式發布,仍然基於全新的Core(酷睿)微架構,這也是Intel全平台(台式機、筆記本和伺服器)處理器首次採用相同的微架構設計,目前採用此核心的有667MHz FSB的Core 2 Duo T7x00系列和Core 2 Duo T5x00系列。與桌面版的Conroe核心類似,Merom核心仍然採用65nm製造工藝,核心電壓為1.3V左右,封裝方式採用PPGA,接口類型仍然是與Yonah核心Core Duo和Core Solo兼容的改良了的新版Socket 478接口(與以前台式機的Socket 478並不兼容)或Socket 479接口,仍然採用Socket 479插槽。Merom核心同樣支持硬體防病毒技術EDB、節能省電技術EIST和64位技術EM64T以及虛擬化技術Intel VT。Merom核心的二級快取機制也與Conroe核心相同,Core 2 Duo T7x00系列的共享式二級快取為4MB,而Core 2 Duo T5x00系列的共享式二級快取為2MB。Merom核心的主要技術特性與Conroe核心幾乎完全相同,只是在Conroe核心的基礎上利用多種手段加強了功耗控制,使其TDP功耗幾乎只有Conroe核心的一半左右,以滿足移動平台的節電需求。
Wolfdale
是intel桌上型雙核心45納米製程處理器的研發代號。wolfdale與conroe除了製程相異,最大的不同在於加入了sse4指令集,以增加多媒體影音編碼處理能力。此外wolfdale的l2快取也增加至6mb,並支持1333mhz前端匯流排,以及虛擬化技術(vt)和信任式執行技術(txt)等多項intel處理器技術。
yorkfield
Yorkfield源自45nm Penryn架構。是現有65nm Core架構的升級版版,會在核心架構上進行一些改進,並引入SSE4指令集,其中Yorkfield是四核心Core 2 Extreme和Core 2 Quad的繼任者,Wolfdale則是雙核心Core 2 Duo的下一代。
Nehalem
Nehalem核心將會用於Xeon DP,就是用於伺服器的雙路CPU。Nehalem是4核心、8執行緒、64bit、4超標量發射、亂序執行的CPU,有16級流水線、48bit虛擬定址和40bit物理定址。簡單說來,Nehalem還是基本建立在Core微架構(Core Microarchitecture)的骨架上,外加增添了SMT、3層Cache、TLB和分支預測的等級化、IMC、QPI和支持DDR3等技術。
AMD CPU核心
Athlon XP的核心類型
Athlon XP有4種不同的核心類型,但都有共同之處:都採用Socket A接口而且都採用PR標稱值標註。
Palomino
這是最早的Athlon XP的核心,採用0.18um製造工藝,核心電壓為1.75V左右,二級快取為256KB,封裝方式採用OPGA,前端匯流排頻率為266MHz。
Thoroughbred
這是第一種採用0.13um製造工藝的Athlon XP核心,又分為Thoroughbred-A和Thoroughbred-B兩種版本,核心電壓1.65V-1.75V左右,二級快取為256KB,封裝方式採用OPGA,前端匯流排頻率為266MHz和333MHz。
Thorton
採用0.13um製造工藝,核心電壓1.65V左右,二級快取為256KB,封裝方式採用OPGA,前端匯流排頻率為333MHz。可以看作是禁止了一半二級快取的Barton。
Barton
採用0.13um製造工藝,核心電壓1.65V左右,二級快取為512KB,封裝方式採用OPGA,前端匯流排頻率為333MHz和400MHz。
新Duron的核心類型
AppleBred
採用0.13um製造工藝,核心電壓1.5V左右,二級快取為64KB,封裝方式採用OPGA,前端匯流排頻率為266MHz。沒有採用PR標稱值標註而以實際頻率標註,有1.4GHz、1.6GHz和1.8GHz三種。
Athlon 64系列CPU的核心類型
Sledgehammer
Sledgehammer是AMD伺服器CPU的核心,是64位CPU,一般為940接口,0.13微米工藝。Sledgehammer功能強大,集成三條HyperTransprot匯流排,核心使用12級流水線,128K一級快取、集成1M二級快取,可以用於單路到8路CPU伺服器。Sledgehammer集成記憶體控制器,比起傳統上位於北橋的記憶體控制器有更小的延時,支持雙通道DDR記憶體,由於是伺服器CPU,當然支持ECC校驗。
Clawhammer
採用0.13um製造工藝,核心電壓1.5V左右,二級快取為1MB,封裝方式採用mPGA,採用Hyper Transport匯流排,內置1個128bit的記憶體控制器。採用Socket 754、Socket 940和Socket 939接口。
Newcastle
其與Clawhammer的最主要區別就是二級快取降為512KB(這也是AMD為了市場需要和加快推廣64位CPU而採取的相對低價政策的結果),其它性能基本相同。
Winchester
Winchester是比較新的AMD Athlon 64CPU核心,是64位CPU,一般為939接口,0.09微米製造工藝。這種核心使用200MHz外頻,支持1GHyperTransprot匯流排,512K二級快取,性價比較好。Winchester集成雙通道記憶體控制器,支持雙通道DDR記憶體,由於使用新的工藝,Winchester的發熱量比舊的Athlon小,性能也有所提升。
Troy
Troy是AMD第一個使用90nm製造工藝的Opteron核心。Troy核心是在Sledgehammer基礎上增添了多項新技術而來的,通常為940針腳,擁有128K一級快取和1MB (1,024 KB)二級快取。同樣使用200MHz外頻,支持1GHyperTransprot匯流排,集成了記憶體控制器,支持雙通道DDR400記憶體,並且可以支持ECC 記憶體。此外,Troy核心還提供了對SSE-3的支持,和Intel的Xeon相同,總的來說,Troy是一款不錯的CPU核心。
Venice
Venice核心是在Winchester核心的基礎上演變而來,其技術參數和Winchester基本相同:一樣基於X86-64架構、整合雙通道記憶體控制器、512KB L2快取、90nm製造工藝、200MHz外頻,支持1GHyperTransprot匯流排。Venice的變化主要有三方面:一是使用了Dual Stress Liner (簡稱DSL)技術,可以將半導體電晶體的回響速度提高24%,這樣是CPU有更大的頻率空間,更容易超頻;二是提供了對SSE-3的支持,和Intel的CPU相同;三是進一步改良了記憶體控制器,一定程度上增加處理器的性能,更主要的是增加記憶體控制器對不同DIMM模組和不同配置的兼容性。此外Venice核心還使用了動態電壓,不同的CPU可能會有不同的電壓。
SanDiego
SanDiego核心與Venice一樣是在Winchester核心的基礎上演變而來,其技術參數和Venice非常接近,Venice擁有的新技術、新功能,SanDiego核心一樣擁有。不過AMD公司將SanDiego核心定位到頂級Athlon 64處理器之上,甚至用於伺服器CPU。可以將SanDiego看作是Venice核心的高級版本,只不過快取容量由512KB提升到了1MB。當然由於L2快取增加,SanDiego核心的核心尺寸也有所增加,從Venice核心的84平方毫米增加到115平方毫米,當然價格也更高昂。
Orleans
這是2006年5月底發布的第一種Socket AM2接口單核心Athlon 64的核心類型,其名稱來源於法國城市奧爾良(Orleans)。Manila核心定位於桌面中端處理器,採用90nm製造工藝,支持虛擬化技術AMD VT,仍然採用1000MHz的HyperTransport匯流排,二級快取為512KB,最大亮點是支持雙通道DDR2 667記憶體,這是其與只支持單通道DDR 400記憶體的Socket 754接口Athlon 64和只支持雙通道DDR 400記憶體的Socket 939接口Athlon 64的最大區別。Orleans核心Athlon 64同樣也分為TDP功耗62W的標準版(核心電壓1.35V左右)和TDP功耗35W的超低功耗版(核心電壓1.25V左右)。除了支持雙通道DDR2記憶體以及支持虛擬化技術之外,Orleans核心Athlon 64相對於以前的Socket 754接口和Socket 940接口的Athlon 64並無架構上的改變,性能並無多少出彩之處。
閃龍系列CPU的核心類型
Paris
Paris核心是Barton核心的繼任者,主要用於AMD的閃龍,早期的754接口閃龍部分使用Paris核心。Paris採用90nm製造工藝,支持iSSE2指令集,一般為256K二級快取,200MHz外頻。Paris核心是32位CPU,來源於K8核心,因此也具備了記憶體控制單元。CPU內建記憶體控制器的主要優點在於記憶體控制器可以以CPU頻率運行,比起傳統上位於北橋的記憶體控制器有更小的延時。使用Paris核心的閃龍與Socket A接口閃龍CPU相比,性能得到明顯提升。
Palermo
Palermo核心目前主要用於AMD的閃龍CPU,使用Socket 754接口、90nm製造工藝,1.4V左右電壓,200MHz外頻,128K或者256K二級快取。Palermo核心源於K8的Winchester核心,新的E6步進版本已經支持64位。除了擁有與AMD高端處理器相同的內部架構,還具備了EVP、Cool‘n’Quiet;和HyperTransport等AMD獨有的技術,為廣大用戶帶來更“冷靜”、更高計算能力的優秀處理器。由於脫胎與ATHLON64處理器,所以Palermo同樣具備了記憶體控制單元。CPU內建記憶體控制器的主要優點在於記憶體控制器可以以CPU頻率運行,比起傳統上位於北橋的記憶體控制器有更小的延時。
Manila
這是2006年5月底發布的第一種Socket AM2接口Sempron的核心類型,其名稱來源於菲律賓首都馬尼拉(Manila)。Manila核心定位於桌面低端處理器,採用90nm製造工藝,不支持虛擬化技術AMD VT,仍然採用800MHz的HyperTransport匯流排,二級快取為256KB或128KB,最大亮點是支持雙通道DDR2 667記憶體,這是其與只支持單通道DDR 400記憶體的Socket 754接口Sempron的最大區別。Manila核心Sempron分為TDP功耗62W的標準版(核心電壓1.35V左右)和TDP功耗35W的超低功耗版(核心電壓1.25V左右)。除了支持雙通道DDR2之外,Manila核心Sempron相對於以前的Socket 754接口Sempron並無架構上的改變,性能並無多少出彩之處。
Athlon 64 X2系列雙核心CPU的核心類型
Manchester
這是AMD於2005年4月發布的在桌面平台上的第一款雙核心處理器的核心類型,是在Venice核心的基礎上演變而來,基本上可以看作是兩個Venice核心耦合在一起,只不過協作程度比較緊密罷了,這是基於獨立快取的緊密型耦合方案,其優點是技術簡單,缺點是性能仍然不夠理想。Manchester核心採用90nm製造工藝,整合雙通道記憶體控制器,支持1000MHz的HyperTransprot匯流排,全部採用Socket 939接口。Manchester核心的兩個核心都獨立擁有512KB的二級快取,但與Intel的Smithfield核心和Presler核心的快取數據同步要依靠主機板北橋晶片上的仲裁單元通過前端匯流排傳輸方式大為不同的是,Manchester核心中兩個核心的協作程度相當緊密,其快取數據同步是依靠CPU內置的SRI(System Request Interface,系統請求接口)控制,傳輸在CPU內部即可實現。這樣一來,不但CPU資源占用很小,而且不必占用記憶體匯流排資源,數據延遲也比Intel的Smithfield核心和Presler核心大為減少,協作效率明顯勝過這兩種核心。不過,由於Manchester核心仍然是兩個核心的快取相互獨立,從架構上來看也明顯不如以Yonah核心為代表的Intel的共享快取技術Smart Cache。當然,共享快取技術需要重新設計整個CPU架構,其難度要比把兩個核心簡單地耦合在一起要困難得多。
Toledo
這是AMD於2005年4月在桌面平台上的新款高端雙核心處理器的核心類型,它和Manchester核心非常相似,差別在於二級快取不同。Toledo是在San Diego核心的基礎上演變而來,基本上可以看作是兩個San diego核心簡單地耦合在一起,只不過協作程度比較緊密罷了,這是基於獨立快取的緊密型耦合方案,其優點是技術簡單,缺點是性能仍然不夠理想。Toledo核心採用90nm製造工藝,整合雙通道記憶體控制器,支持1000MHz的HyperTransprot匯流排,全部採用Socket 939接口。Toledo核心的兩個核心都獨立擁有1MB的二級快取,與Manchester核心相同的是,其快取數據同步也是通過SRI在CPU內部傳輸的。Toledo核心與Manchester核心相比,除了每個核心的二級快取增加到1MB之外,其它都完全相同,可以看作是Manchester核心的高級版。
Windsor
這是2006年5月底發布的第一種Socket AM2接口雙核心Athlon 64 X2和Athlon 64 FX的核心類型,其名稱來源於英國地名溫莎(Windsor)。Windsor核心定位於桌面高端處理器,採用90nm製造工藝,支持虛擬化技術AMD VT,仍然採用1000MHz的HyperTransport匯流排,二級快取方面Windsor核心的兩個核心仍然採用獨立式二級快取,Athlon 64 X2每核心為512KB或1024KB,Athlon 64 FX每核心為1024KB。Windsor核心的最大亮點是支持雙通道DDR2 800記憶體,這是其與只支持雙通道DDR 400記憶體的Socket 939接口Athlon 64 X2和Athlon 64 FX的最大區別。Windsor核心Athlon 64 FX目前只有FX-62這一款產品,其TDP功耗高達125W;而Athlon 64 X2則分為TDP功耗89W的標準版(核心電壓1.35V左右)、TDP功耗65W的低功耗版(核心電壓1.25V左右)和TDP功耗35W的超低功耗版(核心電壓1.05V左右)。Windsor核心的快取數據同步仍然是依靠CPU內置的SRI(System request interface,系統請求接口)傳輸在CPU內部實現,除了支持雙通道DDR2記憶體以及支持虛擬化技術之外,相對於以前的Socket 939接口Athlon 64 X2和雙核心Athlon 64 FX並無架構上的改變,性能並無多少出彩之處,其性能仍然不敵Intel即將於2006年7月底發布的Conroe核心Core 2 Duo和Core 2 Extreme。而且AMD從降低成本以提高競爭力方面考慮,除了Athlon 64 FX之外,已經決定停產具有1024KBx2二級快取的所有Athlon 64 X2,只保留具有512KBx2二級快取的Athlon 64 X2。
VIA CPU 核心
VIA C3處理器在威盛的移動處理器成長道路上是一款里程碑式的產品。C3分為桌面和移動兩個版本,當年精英推出的紅極一時的“移動PC”里有很多型號採用的就是這款處理器。雖然VIA C3處理器不具備很好性能表現,與對手相比在性能上差距明顯,不過其功耗極小、穩定性高、價格便宜等特點,使其在中低端筆記本電腦及移動PC市場占據了較大的空間,奠定了VIA在移動處理器領域的基礎。繼VIA C3處理器之後,威盛於2003年推出了針對筆記本電腦市場的漢騰(Antaur)移動處理器。Antaur採用新的Nehemiah核心,集成128K一級快取以及高效增強型64K二級快取,支持MMX/SSE指令集,同樣以0.13微米工藝製造,並沿用了EPGA封裝方式,其整體性能比C3處理器有了較為明顯的提高,在我們的測試中,發現同為1GHz的Antaur處理器與過去的C3核心相比性能有了150%的提升,但仍與同頻的AMD或者Intel差距甚遠。也正因為此,Antaur的市場表現並沒有為C3帶來多大的市場改觀,C3仍在移動處理器領域的低端市場遊蕩。
2005年的9月份,威盛正式向外界公布了自己的C7以及C7-M處理器規劃。停滯了近2年的處理器產品線重被啟動,而這第一款新品就是C7。從我們現有資料分析,威盛電子本次的處理器產品具備的三大技術特色應該被大家注意,也正是這三大特色讓這款處理器具備了很多實用價值。這就是第一:傳統的低功耗設計仍被延續,改進的VIA Enhanced PowerSaverTM技術實力非凡,第二:提升到軍事級別的安全性設計讓C7處理器具備搶眼的硬體級安全性能,第三:性能方面不在是VIA處理器的軟肋。
雙核心類型
在2005年以前,主頻一直是兩大處理器巨頭Intel和AMD爭相追逐的焦點。而且處理器主頻也在Intel和AMD的推動下達到了一個又一個的高峰就在處理器主頻提升速度的同時,也發現在目前的情況下,單純主頻的提升已經無法為系統整體性能的提升帶來明顯的好處,並且高主頻帶來了處理器巨大的發熱量,更為不利是Intel和AMD兩家在處理器主頻提升上已經有些力不從心了。在這種情況下,Intel和AMD都不約而同地將投向了多核心的發展方向在不用進行大規模開發的情況下將現有產品發展成為理論性能更為強大的多核心處理器系統,無疑是相當明智的選擇。
雙核處理器就基於單個半導體的一個處理器上擁有兩個一樣功能的處理器核心,即是將兩個物理處理器核心整合入一個核心中。事實上,雙核架構並不是什麼新技術,不過此前雙核心處理器一直是伺服器的專利,現在已經開始普及之中。
四核心處理器
四核處理器即是基於單個半導體的一個處理器上擁有四個一樣功能的處理器核心。換句話說,將四個物理處理器核心整合入一個核中。企業IT管理者們也一直堅持尋求增進性能而不用提高實際硬體覆蓋區的方法。多核處理器解決方案針對這些需求,提供更強的性能而不需要增大能量或實際空間。實際上是將兩個Conroe雙核處理器封裝在一起,英特爾可以藉此提高處理器成品率,因為如果四核處理器中如果有任何一個缺陷,都能夠讓整個處理器報廢。Core 2 Extreme QX6700在WindowsXP系統下被視作四顆CPU,但是分屬兩組核心的兩顆4MB的二級快取並不能夠直接互訪,影響執行效率。Core 2 Extreme QX6700功耗130W,在多任務及多媒體套用中性能提升顯著,但是尚缺乏足夠的套用軟體支持。
多核心處理器
多核心,也指單晶片多處理器(Chip multiprocessors,簡稱CMP)。CMP是由美國史丹福大學提出的,其思想是將大規模並行處理器中的SMP(對稱多處理器)集成到同一晶片內,各個處理器並行執行不同的進程。與CMP比較, SMT處理器結構的靈活性比較突出。但是,當半導體工藝進入0.18微米以後,線延時已經超過了門延遲,要求微處理器的設計通過劃分許多規模更小、局部性更好的基本單元結構來進行。相比之下,由於CMP結構已經被劃分成多個處理器核來設計,每個核都比較簡單,有利於最佳化設計,因此更有發展前途。目前,IBM 的Power 4晶片和Sun的 MAJC5200晶片都採用了CMP結構。多核處理器可以在處理器內部共享快取,提高快取利用率,同時簡化多處理器系統設計的複雜度。
多核心處理器發展史
2000年IBM、HP、Sun 推出了用於RISC的多核概念,並且成功推出了擁有雙核心的HP PA8800和IBM Power4處理器。此類處理器已經成功套用不同領域的伺服器產品中,像IBM eServer pSeries 690或HP 9000此類伺服器上仍可以看到它們的身影。由於它們相當昂貴的,因此從來沒得到廣泛套用
05年四月,INTEL推出了第一款供個人使用的雙核處理器,打開了處理器歷史新的一頁
06年底:第一款四核極致版CPU:QX6700(Quad eXtreme 6700)
06年底:第一款四核非極致版CPU:Q6600(Intel Core 2 Quad 6600)
07年五月:第二款四核極致版CPU:QX6800(Quad eXtreme 6800)
雙核與四核的區別
四核裡面是由兩個雙核組成,每個雙核是共享4M的L2的。
從理論上去看,在兩者均未達到滿載的時候,成績應該相差不大。而雙方都同時達到滿載時,四核的成績應該比雙核好上一倍。
物理四核相對於物理雙核提升的幅度最大值為80%左右,超執行緒四核相對於物理雙核提升的最大幅度為40%左右,兩者的提升幅度相差約為一倍。
核心記憶體
核心記憶體即核心記憶體,是作業系統為核心對象分配的記憶體
核心記憶體是虛擬記憶體,自己或系統自動設定。
記憶體在計算機中的作用很大,電腦中所有運行的程式都需要經過記憶體來執行,如果執行的程式很大或很多,就會導致記憶體消耗殆盡。為了解決這個問題, Windows中運用了虛擬記憶體技術,即拿出一部分硬碟空間來充當記憶體使用,當記憶體占用完時,電腦就會自動調用硬碟來充當記憶體,以緩解記憶體的緊張。舉一個例子來說,如果電腦只有128MB物理記憶體的話,當讀取一個容量為200MB的檔案時,就必須要用到比較大的虛擬記憶體,檔案被記憶體讀取之後就會先儲存到虛擬記憶體,等待記憶體把檔案全部儲存到虛擬記憶體之後,跟著就會把虛擬內里儲存的檔案釋放到原來的安裝目錄里了。
Intel六核心桌面處理器32nm Gulftown
在舊金山的國際固態電路會議ISSCC 2009上,Intel不但宣布了八核心伺服器處理器“Nehalem-EX”,還首次介紹了下一代32nm Westmere家族,其中就提到了首款六核心桌面處理器“Gulftown”和首款集成圖形核心的“Clarkdale”。
八核心Nehalem-EX基於45納米工藝Nehalem架構,支持QPI匯流排互聯和超執行緒技術,集成雙晶片、四通道記憶體控制器,三級快取容量24MB,電晶體數量也達到了驚人的23億個,熱設計功耗130W,接口為新的LGA1567。
32nm Westmere家族系列仍會全面支持超執行緒技術,其中Gulftown面向高端桌面,六核心十二執行緒,具體架構沒有披露,但應該會類似於同為六核心設計的Dunnington Xeon。
Clarkdale和Arrandale分別面向主流桌面和筆記本領域,後者還會用於伺服器,均為雙核心四執行緒設計,4MB三級快取,支持Turbo Boost技術,且都會集成雙通道DDR3記憶體控制器,並首次整合板載圖形核心(iGFX),還支持在集成顯示卡和獨立顯示卡之間進行切換。
和Intel取消45nm Havendale、直接推出32nm Clarkdale類似,AMD在CPU+GPU二合一處理器方面也取消了45nm Shrike,取而代之以32nm Llano,計畫2011年推出,比Clarkdale晚大約一年。
Westmere家族還會加入新的AES指令集,據Intel說類似45nm Penryn新增的SSE4.1,將帶來七條新指令,用於數據加密、解密的加速。
32nm Westmere系列處理器正準備在俄勒岡州D1D工廠投產,臨近的D1C也會在第四季度投產,而亞利桑那州Fab 32和新墨西哥州Fab 11X將在2010年跟進。Intel已經計畫為此投資70億美元之多。
根據Intel介紹,32nm工藝將採用第二代High-K和金屬柵極電晶體技術,九個金屬銅和Low-K互聯層,其中的關鍵層會在Intel歷史上首次套用沉浸式光刻技術(AMD 45nm已使用),無鉛無鹵素,核心面積可比45nm減小大約70%。
Westmere 與 Sandy Bridge
一代處理器——Westmere 與 Sandy Bridge 在英特爾信息技術峰會的主題演講中,馬宏升演示了一個基於 Westmere 的電腦,在諸如打開多視窗同時上網衝浪等簡單的日常任務中,它顯示出了回響速度的顯著提升。
而且,Westmere 是英特爾的第一款 32 納米處理器,具有歷史性意義,因為這款英特爾處理器首次把圖形晶片整合到處理器封裝中。除了支持英特爾®睿頻加速技術(Turbo Boost)和英特爾®超執行緒技術,Westmere 增加了新的高級加密標準(Advanced Encryption Standard, AES)指令,以便實現更快速的加密和解密。Westmere 已經按計畫進入晶圓生產階段,計畫在今年第四季度開始批量生產。
32 納米Westmere晶圓。jpg
在 Westmere 之後,英特爾將繼續進行研發代號為“Sandy Bridge”的32納米處理器晶片整合。Sandy Bridge 在同一晶片或作為處理器核心的矽片上,集成了英特爾的第六代圖形核心,並將用於浮點計算、視頻計算以及多媒體套用中常見的處理密集型軟體的加速。馬宏升展示了一款運行多個視頻和三維軟體的基於 Sandy Bridge 的系統,這個在很久以後才會面世的產品系列,在早期開發階段已經能夠良好地運行。
馬宏升演示了基於“Larrabee”架構的晶片雛形。Larrabee 是未來以圖形為中心的協處理器系列產品的研發代號。他還確認,主要的開發人員已經拿到了開發系統。
首款 Larrabee 產品計畫在明年上市,它藉助英特爾架構的可程式能力,並將大幅提升其並行處理能力。靈活的可程式能力以及充分利用現有開發人員、軟體和設計工具的能力,讓程式設計師可以自由地實現完全可程式渲染,從而輕鬆地實現光柵化、體積光或光線跟蹤渲染等各種三維圖形處理功能。
通過採用這款產品的英特爾電腦,用戶將能夠獲得震撼人心的可視化體驗。馬宏升還演示了熱門遊戲《雷神戰爭》(Quake Wars: Enemy Territory)的實時光線跟蹤版,它運行在 Larrabee 圖形核心和研發代號為“Gulftown”仍沿用酷睿品牌的英特爾下一代發燒級遊戲處理器上。Larrabee 晶片最初將出現在獨立顯示卡中,在更遠的將來,Larrabee 架構將最終與其他技術一起整合到處理器中去。
馬宏升還和與會者一起預覽了研發代號為“Westmere-EP”的英特爾下一代智慧型伺服器處理器,並介紹了英特爾對使用至強和安騰處理器的高端伺服器市場的承諾。馬宏升探討了即將推出的“Nehalem-EX”伺服器處理器空前的性能提升,這種提升甚至比目前英特爾®至強® 5500 系列處理器較英特爾前一代晶片的性能提升更為顯著。
馬宏升也描述了計算、網路與存儲在數據中心的融合,分享了以英特爾 10GbE 解決方案引領的融合數據中心 IO 架構的遠景看法。英特爾還與其它行業領袖進行了一系列合作,提供最佳化的平台、系統、技術和解決方案來應對網際網路和雲服務趨勢下的“超大規模”數據中心環境。
馬宏升還披露了散熱設計功耗(Thermal Design Power, TDP)僅為 30 瓦的全新超低電壓英特爾®至強® 3000 系列處理器。作為各種高密度的功率最佳化平台產品的補充,英特爾還首次公開演示了單路“微伺服器”(micro server)參考系統,這有助於微伺服器的創新和未來標準的制定。
作為把英特爾備受歡迎的 Nehalem 微架構擴展到新市場的一個例證,馬宏升還介紹了日前剛剛披露的“Jasper Forest”系列嵌入式處理器。這款處理器將於明年早些時候上市,專為存儲、通信、軍事和航空套用而設計,提供更高水平的集成,為這些高密度計算環境節約寶貴的板卡空間和能耗。
最後,馬宏升宣布了一款使用英特爾®博銳?(vPro)技術的全新電腦管理工具。鍵盤視頻滑鼠(Keyboard Video Mouse, KVM)遠程控制技術,讓 IT人員能夠在用戶發現問題時進行精準的調查,從而加快診斷速度,減少 IT 人員到訪現場次數,並節約成本。