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CPU知識詳解-核心類型
來源: 日期:2013-9-30 17:37:26 人氣:標簽:
核心(Die)又稱為內核,是 CPU 重要的組成部分。CPU 中心那塊隆起的芯片就是核心,是由單晶硅以一定的生產工藝制造出來的,CPU 所有的計算、接受/存儲命令、處理數據都由核心執行。各種 CPU 核心都具有固定的邏輯結構,一級緩存、二級緩存、執行單元、指令級單元和總線接口等邏輯單元,都會有科學的布局。
為了便于 CPU 設計、生產、銷售的管理,CPU 制造商會對各種 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,并提升一定的性能,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制造工藝(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、晶體管數量、各級緩存的大小、主頻范圍、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 Socket 370,Socket A,Socket 478,Socket T,Slot 1、Socket 940 等等)、前端總線頻率(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 1.8 GHz 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,由于技術不完善或新的架構和制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 制造商對新核心的不斷改進和完善,新核心的中后期產品的性能,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、更先進的制造工藝、集成更多的晶體管、更小的核心面積(這會降低 CPU 的生產成本從而 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、更高的前端總線頻率、集成更多的功能(例如集成內存控制器,等等)以及雙核心和多核心(也就是一個 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, 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,伴隨著紛繁復雜的 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(僅限于臺式機 CPU,不包括筆記本 CPU 和服務器/工作站 CPU,而且不包括比較老的核心類型)。
(一)Intel CPU 的核心類型
1) Tualatin
這也就是大名鼎鼎的“圖拉丁”核心,是 Intel 在 Socket 370 架構上的 后一種 CPU 核心,采用 0.13um 制造工藝,封裝方式采用 FC-PGA2 和 PPGA,核心電壓也降低到了 1.5V 左右,主頻范圍從 1GHz 到 1.4GHz,外頻分別為 100MHz(賽揚)和 133MHz(Pentium III),二級緩存分別為 512KB(Pentium III-S)和 256KB(Pentium III 和賽揚),這是 強的 Socket 370 核心,其性能甚至超過了早期低頻的 Pentium 4系列 CPU。
2) Willamette
這是早期的 Pentium 4 和 P4 賽揚采用的核心, 初采用 Socket 423 接口,后來改用 Socket 478 接口(賽揚只有 1.7GHz 和 1.8GHz 兩種,都是 Socket 478 接口),采用 0.18um 制造工藝,前端總線頻率為 400MHz,主頻范圍從 1.3GHz 到 2.0GHz(Socket 423)和 1.6GHz 到 2.0GHz(Socket 478),二級緩存分別為 256KB(Pentium 4)和 128KB(賽揚)。注意,另外還有些型號的 Socket 423 接口的 Pentium 4 居然沒有二級緩存!核心電壓 1.75V 左右,封裝方式采用 Socket 423 的 PPGA INT2,PPGA INT3,OOI 423-pin,PPGA FC-PGA2 和 Socket 478 的 PPGA FC-PGA2 以及賽揚采用的 PPGA 等等。Willamette 核心制造工藝落后,發熱量大,性能低下,已經被淘汰掉,而被 Northwood 核心所取代。
3) Northwood
這是目前主流的 Pentium 4 和賽揚所采用的核心,其與 Willamette 核心 大的改進,是采用了 0.13um 制造工藝,并都采用 Socket 478 接口,核心電壓 1.5V 左右,二級緩存分別為 128KB(賽揚)和 512KB(Pentium 4),前端總線頻率分別為 400/533/800MHz(賽揚都只有 400MHz),主頻范圍分別為 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),并且 3.06GHz Pentium 4 和所有的 800MHz Pentium 4 都支持超線程技術(Hyper-Threading Technology),封裝方式采用 PPGA FC-PGA2 和 PPGA。按照 Intel 的規劃,Northwood 核心會很快被 Prescott 核心所取代。
4) Prescott
這是 Intel 新的 CPU 核心, 早使用在 Pentium 4 上,現在低端的賽揚 D 也大量使用此核心,其與Northwood 大的區別是采用了 0.09um 制造工藝和更多的流水線結構,初期采用 Socket 478 接口,以后會全部轉到 LGA 775 接口,核心電壓 1.25-1.525V,前端總線頻率為 533MHz(不支持超線程技術)和 800MHz(支持超線程技術),主頻分別為 533MHz FSB 的 2.4GHz 和 2.8GHz 以及 800MHz FSB 的 2.8GHz、3.0GHz、3.2GHz 和 3.4GHz。其與 Northwood 相比,其 L1 緩存從 8KB 增加到 16KB,而 L2 緩存則從 512KB 增加到 1MB,封裝方式采用 PPGA。按照 Intel 的規劃,Prescott 核心會很快取代 Northwood 核心,并且很快就會推出 Prescott 核心 533MHz FSB 的賽揚。
5) Prescott 2M
Prescott 2M 是 Intel 在臺式機上使用的核心,與 Prescott 不同,Prescott 2M 支持 EM64T 技術,也就是說,可以使用超過 4G 內存,屬于 64 位的 CPU,這是 Intel 第一款使用 64 位技術的臺式機 CPU。
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