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瑞雪照丰年

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摩尔定律60周年祭:Intel处理器工艺发展回顾(3)

瑞雪照丰年  发表于 2007/12/14 20:37:12      1032 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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1999年:Intel Pentium III处理器





1999年2月26日,英特尔发布Pentium III 450MHz、Pentium III 500MHz处理器,同时采用了0.25微米工艺技术,核心由950万个晶体管组成,从此INTEL开始踏上了PIII旅程。



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Intel Pentium III处理器


Pentium III是给桌上型计算机的中央处理器芯片(CPU),等于是 Pentium II的加强版,新增七十条新指令(SIMD,SSE)。Pentium III与Pentium II一样有 Mobile、Xeon以及Cerelon等不同的版本。Celeron系列与Pentium III最大的差距在于二级缓存,100MHz外频的Tualatin Celeron 1GHz可以轻松地跃上133MHz外频。更为重要的是,Tualatin Celeron还有很好的向下兼容性,甚至440BX主板在使用转接卡之后也有望采用该CPU,因此也成为很多升级用户的首选。



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Intel Pentium III处理器


特别指出的是,Pentium III光是桌上型就拥有Katmai Slot 1 、Coppermine Slot 1以及Coppermine Socket 370等三种不同的系列。到后期,英特尔放弃插卡式界面而又回归到插槽界面(Socket 370)。socket370封装开始推出的时候,有一部分消费者舍弃了slot1平台而选择了新的处理器。新的PGA封装分为PPGA和FC-PGA两种,前者较为廉价,因而被赛扬处理器所采用,而更为昂贵的后者则被奔腾III处理器所采用。例外的是:采用Mendocino核心的赛扬处理器同时有这两种不同封装的版本。采用PPGA封装的赛扬处理器可以通过转接卡在slot1主板上使用,而采用FC-PGA封装的奔三处理器则无能为力了。


2000年:Intel Pentium 4处理器






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Pentium 4相信大家都不陌生。这也是英特尔市场策略进入新纪元的开始。从P4开始,Intel已经不再每一两年就推出全新命名的中央处理器芯片(CPU),反而一再使用 Pentium 4这个名字,这个作法,导致 Pentium 4这个家族有一堆兄弟姊妹,而且这个P4家族延续了五年,这英特尔的市场策略是前所未见的。Penitum 4有分许多制程,Willamette 为P4最早的产品,其中还包括 Socket 423这个跟之后都不兼容的封装(因为接脚数不同嘛),不过正是因为不能升级而且只能使用Rambus这个怪物内存规格,所以此款销售并不怎么好。






Socket423针脚的P4处理器



Socket423是与slot1接口同样短命的一个产物,它从2000年10月推出到2001年8月仅仅使用了不到一年。多数用户最后都升级到了更成熟的socket478平台,而很多购买了socket423处理器的用户的投资都打了水漂。采用socket423接口的CPU只有一款,即Willamette核心的奔腾四处理器。最终这款处理器在市场上的销售情况远低于预期,但在同期Intel的市场份额还有所增长,奔腾四和Netburst的发布给了人们很大的鼓舞,直到今天Intel的3.8GHZ主频的处理器采用的还是这种架构。在新的处理器中还应用了一系列的新技术例如支持快速视频流编码的SSE2指令集等。



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478针脚的P4处理器


随着处理器主频和内部集成晶体管数目的增加,处理器消耗的能量也开始大大增加。为了满足处理器所需要的巨大电能,因为奔腾四处理器的功率达到了72W,因此它需要在主板上附设额外的电源接口来满足处理器的供电需要,而由于发热量的增加,一个散热风扇也成了一个必需品。Intel主推的与奔腾四搭配的平台是850平台,双通道的Rambus内存达到了前所未有的2.5GB/S的内存数据带宽,但是由于Rambus内存价格昂贵所以使得早期P4平台相当昂贵。而由于契约的限制Intel又无法使用当时已经出现在市场上的DDR内存。


尽管新的奔四处理器相当成熟,但是在市场上的销量仍然不尽如人意,主要原因就是昂贵的RDRAM内存。虽然后来Intel推出了845解决方案使得用户可以使用SDR内存,但是SDR内存的数据传输速率显然不能够让人满意。当时市场上已经出现了DDR内存,但由于协议问题Intel不能使用这种廉价的解决方案。


经过了消费者漫长的等待Intel终于和Rambus达成了协议,之后Intel马上推出了845D和845GD两种基于DDR内存平台的芯片组。虽然DDR相对SDR数据带宽增加了一倍,但是相对于Rambus还是有所不足,知道双通道DDR内存的出现才解决了这一问题。


2002-2004年:超线程P4处理器


2002年11月14日,英特尔在全新英特尔奔腾4处理器3.06 GHz上推出其创新超线程(HT)技术。超线程(HT)技术支持全新级别的高性能台式机,同时快速运行多个计算应用,或为采用多线程的单独软件程序提供更多性能。超线程(HT)技术可将电脑性能提升达 25%。除了为台式机用户引入超线程(HT)技术外,英特尔在推出英特尔奔腾4处理器3.06GHZ时达到了一个电脑里程碑。这是第一款商用微处理器,运行速率为每秒30亿周期,并且采用当时业界最先进的0.13 微米制程制作。






奔腾4处理器3.06GHz


英特尔发布前端总线为533MHz的Pentium 4 3.06 GHz处理器,采用了0.13微米工艺技术,提供L2 cache为512K的二级缓存,核心由5500万个晶体管组成。时隔一年,英特尔发布了支持超线程(HT)技术的P4处理器至尊版3.20 GHz。基于这一全新处理器的高性能电脑专为高端游戏玩家和计算爱好者而设计,现已由全球的系统制造商全面推出。英特尔奔腾4处理器至尊版采用英特尔的0.13微米制程构建而成,具备512 KB二级高速缓存、2MB三级高速缓存和800MHz系统总线速度。






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P4处理器至尊版3.20GHz


该处理器可兼容现有的英特尔865和英特尔875芯片组家族产品以及标准系统内存。2MB三级高速缓存可以预先加载图形帧缓冲区或视频帧,以满足处理器随后的要求,使在访问内存和I/O设备时实现更高的吞吐率和更快的帧带率。最终,这可带来更逼真的游戏效果和改进的视频编辑性能。增强的 CPU 性能还可支持软件厂商创建完善的软件物理引擎,从而带来栩栩如生的人物动作和人工智能,使电脑控制的人物更加形象、逼真。


半年之后,2004年6月,英特尔发布了P4 3.4GHz处理器,该处理器支持超线程(HT)技术,采用0.13 微米制程,具备 512 KB二级高速缓存、2 MB 三级高速缓存和800MHz 系统前端总线速度。


Northwood是第二代产品,采用0.13微米制程,具有电压低、体积小、温度低的优点。接着就是Prescott(0.09微米),虽然这技术很新,不过由于效能提升并不明显,而且有过热的问题。后来英特尔又推出Hyper Threading技术,大大增加工作效率,让P4又成为市场宠儿。英特尔之后又推出Extreme Edition、含有Prestonia(原本给服务器用的Xeon核心)以及Gallatin(0.13微米Northwood外频提升改良版)核心的CPU。现在市场上的高阶Pentium 4则是 Socket LGA 775的 Prescott为主。


2005-2006年:双核处理器


2005年4月,英特尔的第一款双核处理器平台包括采用英特尔955X高速芯片组、主频为3.2 GHz的英特尔奔腾处理器至尊版840,此款产品的问世标志着一个新时代来临了。双核和多核处理器设计用于在一枚处理器中集成两个或多个完整执行内核,以支持同时管理多项活动。英特尔超线程(HT)技术能够使一个执行内核发挥两枚逻辑处理器的作用,因此与该技术结合使用时,英特尔奔腾处理器至尊版840能够充分利用以前可能被闲置的资源,同时处理四个软件线程。







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英特尔奔腾D处理器


5月,带有两个处理内核的英特尔奔腾D处理器随英特尔945高速芯片组家族一同推出,可带来某些消费电子产品的特性,例如:环绕立体声音频、高清晰度视频和增强图形功能。2006年1月,英特尔发布了Pentium D 9xx系列处理器,包括了支持VT虚拟化技术的Pentium D 960(3.60GHz)、950(3.40GHz)和不支持VT的Pentium D 945(3.4 GHz)、925(3 GHz)(注:925不支持VT虚拟化技术)和915(2.80 GHz)。






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英特尔酷睿2双核处理器


2006年7月,英特尔公司今天面向家用和商用个人电脑与笔记本电脑,发布了十款全新英特尔酷睿2(扣肉)双核处理器和英特尔酷睿至尊处理器。英特尔酷睿2双核处理器家族包括五款专门针对企业、家庭、工作站和玩家(如高端游戏玩家)而定制的台式机处理器,以及五款专门针对移动生活而定制的处理器。首批电脑于今天上市,八月份还将有更多的台式机和笔记本电脑推出。这些英特尔酷睿2双核处理器设计用于提供出色的能效表现,并更快速地运行多种复杂应用,支持用户改进各种任务的处理,例如:更流畅地观看和播放高清晰度视频;在电子商务交易过程中更好地保护电脑及其资产;以及提供更耐久的电池使用时间和更加纤巧时尚的笔记本电脑外形。


全新处理器可实现高达40%的性能提升,其能效比最出色的英特尔奔腾处理器高出 40%。英特尔酷睿2双核处理器包含2.91亿个晶体管。不过,Pentium D谈不上是一套完美的双核架构,Intel只是将两个完全独立的CPU核心做在同一枚芯片上,通过同一条前端总线与芯片组相连。两个核心缺乏必要的协同和资源共享能力,而且还必须频繁地对二级缓存作同步化刷新动作,以避免两个核心的工作步调出问题。从这个意义上说,Pentium D带来的进步并没有人们预想得那么大!


回首2007展望2008 45nm处理器将大行其道





目前,Intel已经正式发布了基于45nm制程的Penryn处理器,首款产品QX9650也已经到货中关村。据悉,英特尔将于明年1月推出采用45nm制程的笔记本移动CPU处理器,英特尔可能在明年1月7日开幕的CES 2008上首次常相这系列处理器,最快可能在1月14日开始的MacWorld 2008大会上亮相采用这种新处理器的苹果MacBook PRO笔记本电脑


我们知道,笔记本相对于台式机而言,虽然性能要求并不是特别高,但功耗控制则是尤其重要的。45nm制程工艺的采用,将大大降低功耗,并且性能方面也有很大程度的提升。新的移动版Core 2 Duo和Core 2 Extreme型号为T8000系列和T9000系列,处理器的型号、规格和价格此前已经陆续披露出来,它们设计功耗与现在的65nm Merom相比,45nm Penryn的功耗保持不变,即常规Core 2 Duo T8000/T9000系列仍是35W,至尊级Core 2 Extreme X9000还是44W。据Intel介绍,到第五代迅驰Montevina发布的时候,新款Penryn核心处理器会将设计功耗降至25W乃至更低。


接着在第三季度,Intel会推出另一批Penryn核心笔记本处理器,二级缓存6MB/12MB,前端总线1066MHz,支持DDR3内存,热设计功耗未知。


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