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CPU综述
　
    在看本文以前，请各位先熟悉一下有关术语，这对于深入理解文章含义有极大
帮助
。
CPU
BGA(Ball Grid Array，球状矩阵排列)
CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体
CISC(Complex Instruction Set Computing，复杂指令集计算机)
COB(Cache on board，板上集成缓存)
COD(Cache on Die，芯片内集成缓存)
CPGA(Ceramic Pin Grid Array，陶瓷针型栅格阵列)
CPU：Center Processing Unit，中央处理器
EC(Embedded Controller，微型控制器)
FEMMS：Fast Entry/Exit Multimedia State，快速进入/退出多媒体状态
FIFO：First Input First Output，先入先出队列
FPU：Float Point Unit，浮点运算单元
HL-PBGA: 表面黏著,高耐热、轻薄型塑胶球状矩阵封装
IA：Intel Architecture，英特尔架构
ID：identify，鉴别号码
IMM: Intel Mobile Module, 英特尔移动模块
KNI(Katmai New Instructions，Katmai新指令集，即MMX2)
MMX：MultiMedia Extensions，多媒体扩展指令集
NI：Non－Intel，非英特尔
PGA: Pin-Grid Array(引脚网格阵列),耗电大
PSN(Processor Serial numbers，处理器序列号)
PIB: Processor In a Box(盒装处理器)
PPGA(Plastic Pin Grid Array，塑胶针状矩阵封装)
PQFP(Plastic Quad Flat Package)
RISC(Reduced Instruction Set Computing，精简指令集计算机)
SEC: Single Edge Connector，单边连接器
SIMD：Single Instruction Multiple Data，单指令多数据流
SiO2F(Fluorided Silicon Oxide，二氧氟化硅)
SOI: Silicon-on-insulator，绝缘体硅片
SSE(Streaming SIMD Extensions，单一指令多数据流扩充)
TCP: Tape Carrier Package(薄膜封装),发热小
TLBs(Translate Look side Buffers，翻译旁视缓冲器)
VLIW(Very Long Instruction Word，超长指令字)
WHQL: Microsoft Windows Hardware Quality Lab(微软公司视窗硬件质量实验室)
    经常会碰见一些刚刚接触到电脑的朋友，他们也常常问我：一部电脑里面最重
要的
部件是什么呢？当我遇到这些问题的时候，只能够有一个答案：那就是电脑的“芯
”棗
CPU。相信懂得电脑的朋友都不会反对我这个答案吧。为什么？就因为电脑几乎所有
的处
理工作，都是通过CPU来完成的，没有CPU，一部“曾经”完整的电脑比起一个空空
的铁
箱子来说也强不到哪里去。CPU的概念其实是非常广泛的，不过我们今天经常挂在嘴
头上
面的这个CPU，一般都是指微型机、小型机专用的中央处理器。那么CPU究竟是怎么
出现
的呢？经过这么多年的发展，现在的CPU市场究竟成了什么样呢？21世纪眼看就要到
了，
未来CPU将会是一个什么样子呢？别急，等我慢慢来向大家阐述一下。
　
CPU的概念与重要性能指标
    在向大家介绍CPU详细的情形之前，务必要让大家弄清楚到底CPU是什么？它到
底有
那些重要的性能指标呢？
    CPU的英文全称是Central Processing Unit，我们翻译成中文也就是中央处理
器。
CPU（微型机系统）从雏形出现到发壮大的今天（下文会有交代），由于制造技术的
越来
越现今，在其中所集成的电子元件也越来越多，上万个，甚至是上百万个微型的晶
体管
构成了CPU的内部结构。那么这上百万个晶体管是如何工作的呢？看上去似乎很深奥
，其
实只要归纳起来稍加分析就会一目了然的，CPU的内部结构可分为控制单元，逻辑单
元和
存储单元三大部分。而CPU的工作原理就象一个工厂对产品的加工过程：进入工厂的
原料
（指令），经过物资分配部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线（逻辑运算
单元
），生产出成品（处理后的数据）后，再存储在仓库（存储器）中，最后等着拿到
市场
上去卖（交由应用程序使用）。 CPU作为是整个微机系统的核心，它往往是各种档
次微
机的代名词，如往日的286、386、486，到今日的奔腾、奔腾二、K6等等，CPU的性
能大
致上也就反映出了它所配置的那部微机的性能，因此它的性能指标十分重要。在这
里我
们向大家简单介绍一些CPU主要的性能指标：
    第一、主频，倍频，外频。经常听别人说：“这个CPU的频率是多少多少。。。
。”
其实这个泛指的频率是指CPU的主频，主频也就是CPU的时钟频率，英文全称：CPU C
loc
k Speed，简单地说也就是CPU运算时的工作频率。一般说来，主频越高，一个时钟
周期
里面完成的指令数也越多，当然CPU的速度也就越快了。不过由于各种各样的CPU它
们的
内部结构也不尽相同，所以并非所有的时钟频率相同的CPU的性能都一样。至于外频
就是
系统总线的工作频率；而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。三者是有十分密切
的关
系的：主频=外频x倍频。
    第二：内存总线速度，英文全称是Memory-Bus Speed。CPU处理的数据是从哪里
来的
呢？学过一点计算机基本原理的朋友们都会清楚，是从主存储器那里来的，而主存
储器
指的就是我们平常所说的内存了。一般我们放在外存（磁盘或者各种存储介质）上
面的
资料都要通过内存，再进入CPU进行处理的。所以与内存之间的通道棗内存总线的速
度对
整个系统性能就显得很重要了，由于内存和CPU之间的运行速度或多或少会有差异，
因此
便出现了二级缓存，来协调两者之间的差异，而内存总线速度就是指CPU与二级(L2)
高速
缓存和内存之间的通信速度。
    第三、扩展总线速度，英文全称是Expansion-Bus Speed。扩展总线指的就是指
安装
在微机系统上的局部总线如VESA或PCI总线，我们打开电脑的时候会看见一些插槽般
的东
西，这些就是扩展槽，而扩展总线就是CPU联系这些外部设备的桥梁。
    第四：工作电压，英文全称是：Supply Voltage。任何电器在工作的时候都需
要电
，自然也会有额定的电压，CPU当然也不例外了，工作电压指的也就是CPU正常工作
所需
的电压。早期CPU（286棗486时代）的工作电压一般为5V，那是因为当时的制造工艺
相对
落后，以致于CPU的发热量太大，弄得寿命减短。随着CPU的制造工艺与主频的提高
，近
年来各种CPU的工作电压有逐步下降的趋势，以解决发热过高的问题。
    第五：地址总线宽度。地址总线宽度决定了CPU可以访问的物理地址空间，简单
地说
就是CPU到底能够使用多大容量的内存。16位的微机我们就不用说了，但是对于386
以上
的微机系统，地址线的宽度为32位，最多可以直接访问4096 MB（4GB）的物理空间
。而
今天能够用上1GB内存的人还没有多少个呢（服务器除外）。
    第六：数据总线宽度。数据总线负责整个系统的数据流量的大小，而数据总线
宽度
则决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量
。
    第七：协处理器。在486以前的CPU里面，是没有内置协处理器的。由于协处理
器主
要的功能就是负责浮点运算，因此386、286、8088等等微机CPU的浮点运算性能都相
当落
后，相信接触过386的朋友都知道主板上可以另外加一个外置协处理器，其目的就是
为了
增强浮点运算的功能。自从486以后，CPU一般都内置了协处理器，协处理器的功能
也不
再局限于增强浮点运算，含有内置协处理器的CPU，可以加快特定类型的数值计算，
某些
需要进行复杂计算的软件系统，如高版本的AUTO CAD就需要协处理器支持。
    第八：超标量。超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。这
在4
86或者以前的CPU上是很难想象的，只有Pentium级以上CPU才具有这种超标量结构；
486
以下的CPU属于低标量结构，即在这类CPU内执行一条指令至少需要一个或一个以上
的时
钟周期。
    第九：L1高速缓存，也就是我们经常说的一级高速缓存。在CPU里面内置了高速
缓存
可以提高CPU的运行效率，这也正是486DLC比386DX-40快的原因。内置的L1高速缓存
的容
量和结构对CPU的性能影响较大，容量越大，性能也相对会提高不少，所以这也正是
一些
公司力争加大L1级高速缓冲存储器容量的原因。不过高速缓冲存储器均由静态RAM组
成，
结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太
大。

    第十：采用回写(Write Back)结构的高速缓存。它对读和写操作均有效，速度
较快
。而采用写通(Write-through)结构的高速缓存，仅对读操作有效.
    第十一：动态处理。动态处理是应用在高能奔腾处理器中的新技术，创造性地
把三
项专为提高处理器对数据的操作效率而设计的技术融合在一起。这三项技术是多路
分流
预测、数据流量分析和猜测执行。动态处理并不是简单执行一串指令，而是通过操
作数
据来提高处理器的工作效率。
    动态处理包括了棗1、多路分流预测：通过几个分支对程序流向进行预测，采用
多路
分流预测算法后，处理器便可参与指令流向的跳转。它预测下一条指令在内存中位
置的
精确度可以达到惊人的90%以上。这是因为处理器在取指令时,还会在程序中寻找未
来要
执行的指令。这个技术可加速向处理器传送任务。2、数据流量分析：抛开原程序的
顺序
，分析并重排指令，优化执行顺序：处理器读取经过解码的软件指令，判断该指令
能否
处理或是否需与其它指令一道处理。然后，处理器再决定如何优化执行顺序以便高
效地
处理和执行指令。3、猜测执行：通过提前判读并执行有可能需要的程序指令的方式
提高
执行速度：当处理器执行指令时(每次五条)，采用的是“猜测执行”的方法。这样
可使
奔腾II处理器超级处理能力得到充分的发挥，从而提升软件性能。被处理的软件指
令是
建立在猜测分支基础之上，因此结果也就作为“预测结果”保留起来。一旦其最终
状态
能被确定，指令便可返回到其正常顺序并保持永久的机器状态。
    经过了上面的描述，相信大家对CPU已经有一个简单的概念和少许了解了，你一
定想
知道，一块CPU是怎样制造出来的呢？
　
CPU是怎样“炼成”的
    CPU发展至今已经有二十多年的历史，其中制造CPU的工艺技术也经过了长足的
发展
，以前的制造工艺比较粗糙，而且对于读者了解最新的技术也没有多大帮助，所以
我们
舍之不谈，用今天比较新的制造工艺来向大家阐述：
    许多对电脑知识略知一二的朋友大多会知道CPU里面最重要的东西就是晶体管了
，提
高CPU的速度，最重要的一点说白了就是如何在相同的CPU面积里面放进去更加多的
晶体
管。由于CPU实在太小，太精密，里面组成了数目相当多的晶体管，所以人手是绝对
不可
能完成的（笑），只能够通过光刻工艺来进行加工的。这就是为什么一块CPU里面为
什么
可以数量如此之多的晶体管。晶体管其实就是一个双位的开关：即开和关。如果您
回忆
起基本计算的时代，那就是一台计算机需要进行工作的全部。两种选择，开和关，
对于
机器来说即0和1。那么您将如何制作一个CPU呢?以下我们用英特尔为例子告诉大家
：
    首先：取出一张利用激光器刚刚从类似干香肠一样的硅柱上切割下来的硅片，
它的
直径约为20cm。除了CPU之外，英特尔还可以在每一硅片上制作数百个微处理器。每
一个
微处理器都不足一平方厘米。
    接着就是硅片镀膜了。相信学过化学的朋友都知道硅（Si）这个绝佳的半导体
材料
，它可以电脑里面最最重要的元素啊！在硅片表面增加一层由我们的老朋友二氧化
硅(S
iO2)构成的绝缘层。这是通过CPU能够导电的基础。其次就轮到光刻胶了，在硅片上
面增
加了二氧化硅之后，随后在其上镀上一种称为“光刻胶”的材料。这种材料在经过
紫外
线照射后会变软、变粘。然后就是光刻掩膜，在我们考虑制造工艺前很久，就早有
一非
常聪明的美国人在脑子里面设计出了CPU，并且想尽方法使其按他们的设计意图工作
。C
PU电路设计的照相掩模贴放在光刻胶的上方。照相字后自然要曝光“冲晒”了，我
们将
于是将掩模和硅片曝光于紫外线。这就象是放大机中的一张底片。该掩模允许光线
照射
到硅片上的某区域而不能照射到另一区域，这就形成了该设计的潜在映像。
    一切都办妥了之后，就要到相当重要的刻蚀工艺出场了。我们采用一种溶液将
光线
照射后完全变软变粘的光刻胶“块”除去，这就露出了其下的二氧化硅。本工艺的
最后
部分是除去曝露的二氧化硅以及残余的光刻胶。对每层电路都要重复该光刻掩模和
刻蚀
工艺，这得由所生产的CPU的复杂程度来确定。尽管所有这些听起来象来自“星球大
战”
的高科技，但刻蚀实际上是一种非常古老的工艺。几个世纪以前，该工艺最初是被
艺术
家们用来在纸上、纺织品上甚至在树木上创作精彩绘画的。在微处理器的生产过程
中，
该照相刻蚀工艺可以依照电路图形刻蚀成导电细条，其厚度比人的一根头发丝还细
许多
倍。
    接下来就是掺杂工艺。现在我们从硅片上已曝露的区域开始，首先倒入一化学
离子
混合液中。这一工艺改变掺杂区的导电方式，使得每个晶体管可以通、断、或携带
数据
。将此工艺一次又一次地重复，以制成该CPU的许多层。不同层可通过开启窗口联接
起来
。电子以高达400MHz或更高的速度在不同的层面间流上流下，窗口是通过使用掩膜
重复
掩膜、刻蚀步骤开启的。窗口开启后就可以填充他们了。窗口中填充的是种最普通
的金
属－铝。终于接近尾声了，我们把完工的晶体管接入自动测试设备中，这个设备每
秒可
作一万次检测，以确保它能正常工作。在通过所有的测试后必须将其封入一个陶瓷
的或
塑料的封壳中，这样它就可以很容易地装在一块电路板上了。
    目前，单单Intel具有14家芯片制造厂。尽管微处理器的基本原料是沙子（提炼
硅）
，但工厂内空气中的一粒灰尘就可能毁掉成千上万的芯片。因此生产CPU的环境需非
常干
净。事实上，工厂中生产芯片的超净化室比医院内的手术室还要洁净1万倍。“一级
”的
超净化室最为洁净，每平方英尺只有一粒灰尘。为达到如此一个无菌的环境而采用
的技
术多令人难以置信。在每一个超净化室里，空气每分钟要彻底更换一次。空气从天
花板
压入，从地板吸出。净化室内部的气压稍高于外部气压。这样，如果净化室中出现
裂缝
，那么内部的洁净空气也会通过裂缝溜走－防止受污染的空气流入。 但这只是事情
一半
。在芯片制造厂里，Intel有上千名员工。他们都穿着特殊的称为“兔装”的工作服
。兔
装是由一种特殊的非棉绒、抗静电纤维制成的，它可以防止灰尘、脏物和其它污染
损坏
生产中的计算机芯片。这兔装有适合每一个人的各种尺寸以及一系列颜色，甚至于
白色
。员工可以将兔装穿在在普通衣服的外面，但必须经过含有54个单独步骤的严格着
装程
序。而且每一次进入和离开超净化室都必须重复这个程序。因此，进入净化室之后
就会
停留一阵。在制造车间里，英特尔的技术专家们切割硅片，并准备印刻电路模板等
一系
列复杂程序。这个步骤将硅片变成了一个半导体，它可以象晶体管一样有打开和关
闭两
种状态。这些打开和关闭的状态对应于数字电码。把成千上万个晶体管集成在英特
尔的
微处理器上，能表示成千上万个电码，这样您的电脑就能处理一些非常复杂的软件
公式
了。
　
CPU——回望过去的脚步
    任何东西从发展到壮大都会经历一个过程，CPU能够发展到今天这个规模和成就
，其
中的发展史更是耐人寻味。作为电脑之“芯”的全攻略，我们也向大家简单介绍一
下：

    如果要刨根问底的，那么CPU的溯源可以一直去到1971年。在那一年，当时还处
在发
展阶段的INTEL公司推出了世界上第一台微处理器4004。这不但是第一个用于计算器
的4
位微处理器，也是第一款个人有能力买得起的电脑处理器！！4004含有2300个晶体
管，
功能相当有限，而且速度还很慢，被当时的蓝色巨人IBM以及大部分商业用户不屑一
顾，
但是它毕竟是划时代的产品，从此以后，INTEL便与微处理器结下了不解之缘。可以
这么
说，CPU的历史发展历程其实也就是INTEL公司X86系列CPU的发展历程，我们就通过
它来
展开我们的“CPU历史之旅”。
    1978年，Intel公司再次领导潮流，首次生产出16位的微处理器，并命名为i808
6，
同时还生产出与之相配合的数学协处理器i8087，这两种芯片使用相互兼容的指令集
，但
在i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算指令。由于
这些
指令集应用于i8086和i8087，所以人们也这些指令集统一称之为X86指令集。虽然以
后I
ntel又陆续生产出第二代、第三代等更先进和更快的新型CPU，但都仍然兼容原来的
X86
指令，而且Intel在后续CPU的命名上沿用了原先的X86序列，直到后来因商标注册问
题，
才放弃了继续用阿拉伯数字命名。至于在后来发展壮大的其他公司，例如AMD和Cyri
x等
，在486以前（包括486）的CPU都是按Intel的命名方式为自己的X86系列CPU命名，
但到
了586时代，市场竞争越来越厉害了，由于商标注册问题，它们已经无法继续使用与
Int
el的X86系列相同或相似的命名，只好另外为自己的586、686兼容CPU命名了。
    1979年，INTEL公司推出了8088芯片，它仍旧是属于16位微处理器，内含29000
个晶
体管，时钟频率为4.77MHz，地址总线为20位，可使用1MB内存。8088内部数据总线
都是
16位，外部数据总线是8位，而它的兄弟8086是16位。1981年8088芯片首次用于IBM 
PC机
中，开创了全新的微机时代。也正是从8088开始，PC机（个人电脑）的概念开始在
全世
界范围内发展起来。
    1982年，许多年轻的读者尚在襁褓之中的时候，INTE已经推出了划时代的最新
产品
棗80286芯片，该芯片比8006和8088都有了飞跃的发展，虽然它仍旧是16位结构，但
是在
CPU的内部含有13.4万个晶体管，时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部
和外
部数据总线皆为16位，地址总线24位，可寻址16MB内存。从80286开始，CPU的工作
方式
也演变出两种来：实模式和保护模式。
    1985年INTEL推出了80386芯片，它是80X86系列中的第一种32位微处理器，而且
制造
工艺也有了很大的进步，与80286相比，80386内部内含27.5万个晶体管，时钟频率
为12
.5MHz，后提高到20MHz，25MHz，33MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位，地
址总
线也是32位，可寻址高达4GB内存。它除具有实模式和保护模式外，还增加了一种叫
虚拟
86的工作方式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。除了标准的8
038
6芯片，也就是我们以前经常说的80386DX外，出于不同的市场和应用考虑，INTEL又
陆续
推出了一些其它类型的80386芯片：80386SX、80386SL、80386DL等。1988年推出的8
038
6SX是市场定位在80286和80386DX之间的一种芯片，其与80386DX的不同在于外部数
据总
线和地址总线皆与80286相同，分别是16位和24位(即寻址能力为16MB)。1990年推出
的8
0386 SL和80386 DL都是低功耗、节能型芯片，主要用于便携机和节能型台式机。80
386
 SL与80386 DL的不同在于前者是基于80386SX的，后者是基于80386DX的，但两者皆
增加
了一种新的工作方式：系统管理方式(SMM)。当进入系统管理方式后，CPU就自动降
低运
行速度、控制显示屏和硬盘等其它部件暂停工作，甚至停止运行，进入“休眠”状
态，
以达到节能目的。
    1989年，我们大家耳熟能详的80486芯片由INTEL推出，这种芯片的伟大之处就
在于
它实破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管。80486的时钟频率从25MHz
逐步
提高到33MHz、50MHz。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓
存集
成在一个芯片内，并且在80X86系列中首次采用了RISC（精简指令集）技术，可以在
一个
时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式，大大提高了与内存的数据交
换速
度。由于这些改进，80486的性能比带有80387数学协处理器的80386DX提高了4倍。8
048
6和80386一样，也陆续出现了几种类型。上面介绍的最初类型是80486DX。1990年推
出了
80486SX，它是486类型中的一种低价格机型，其与80486DX的区别在于它没有数学协
处理
器。80486 DX2由系用了时钟倍频技术，也就是说芯片内部的运行速度是外部总线运
行速
度的两倍，即芯片内部以2倍于系统时钟的速度运行，但仍以原有时钟速度与外界通
讯。
80486 DX2的内部时钟频率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。80486 DX4也是采用了时
钟倍
频技术的芯片，它允许其内部单元以2倍或3倍于外部总线的速度运行。为了支持这
种提
高了的内部工作频率，它的片内高速缓存扩大到16KB。80486 DX4的时钟频率为100M
Hz，
其运行速度比66MHz的80486 DX2快40%。80486也有SL增强类型，其具有系统管理方
式，
用于便携机或节能型台式机。
    看完这里，相信大家会对CPU的发展历程有一个初步的认识，至于这段时期其他
公司
：譬如AMD，CYRIX等等推出的CPU，由于名字和INTEL的都是一个样，也就不再重复
叙述
了。
　
CPU——辉煌的今日（INTEL）
    相信大家最关心的要算是今日CPU的发展状况了，我们就从Pentium（奔腾），
俗称
的586开始，一直说到才数天前发布的最新K7吧。由于这段时间简直就是CPU发展的
战国
时期，市场上面群雄奋起，风云突变，竞争异常的激烈，新技术出现的速度相当快
，为
免大家看了之后会产生混乱的感觉，我就就通过介绍不同公司在不同时期推出的产
品，
提大家详细介绍一些，让已经拥有电脑的朋友了解多一些，还没有电脑的朋友也可
以从
中得到一点启示。
INTEL
    说到CPU，当然不能不提到这位一直领导CPU制造新潮流的老大哥。正是因为有
了IN
TEL，电脑才脱下了高贵的“外衣”，走到了我们的身边，成为真正的个人电脑，今
天，
当我们用电脑玩游戏、看电影，听CD，甚至上网的时候你可千万得记住INTEL的功劳
啊！

Pentium:
    继承着80486大获成功的东风，赚翻了几倍资金的INTEL在1993年推出了全新一
代的
高性能处理器棗Pentium。由于CPU市场的竞争越来越趋向于激烈化，INTEL觉得不能
再让
AMD和其他公司用同样的名字来抢自己的饭碗了，于是提出了商标注册，由于在美国
的法
律里面是不能用阿拉伯数字注册的，于是INTEL玩了哥花样，用拉丁文去注册商标。
Pen
tium在拉丁文里面就是“五”的意思了。INTEL公司还替它起了一个相当好听的中文
名字
棗奔腾。奔腾的厂家代号是P54C，PENTIUM的内部含有的晶体管数量高达310万个，
时钟
频率由最初推出的60MHZ和66MHZ，后提高到200MHZ。单单是最初版本的66MHZ的PENT
IUM
微处理器，它的运算性能比33MHZ的80486 DX就提高了3倍多，而100MHZ的PENTIUM则
比3
3MHZ的80486 DX要快6至8倍。也就是从PENTIUM开始，我们大家有了超频这样一个用
尽量
少的钱换取尽量多的性能的好方法。作为世界上第一个586级处理器，PENTIUM也是
第一
个令人超频的最多的处理器，由于Pentium的制造工艺优良，所以整个系列的CPU的
浮点
性能也是各种各样性能是CPU中最强的，可超频性能最大，因此赢得了586级CPU的大
部分
市场。Pentium家族里面的频率有60/66/75//90/100/120/133/150/166/200，至于CP
U的
内部频率则是从60MHz到66MHz不等。值得一提的是，从奔腾75开始，CPU的插座技术
正式
从以前的Socket4转换到同时支持Socket 5和7同时支持，其中Socket 7还一直沿用
至今
。而且所有的Pentium CPU里面都已经内置了16K的一级缓存，这样使它的处理性能
更加
强大。
Pentimu Pro:
    初步占据了一部分CPU市场的INTEL并没有停下自己的脚步，在其他公司还在不
断追
赶自己的奔腾之际，又在1996年推出了最新一代的第六代X86系列CPU棗P6。P6只是
它的
研究代号，上市之后P6有了一个非常响亮的名字棗Pentimu Pro。Pentimu Pro的内
部含
有高达550万个的晶体管，内部时钟频率为133MHZ，处理速度几乎是100MHZ的PENTIU
M的
2倍。Pentimu Pro的一级(片内)缓存为8KB指令和8KB数据。值得注意的是在Pentimu
 Pr
o的一个封装中除Pentimu Pro芯片外还包括有一个256KB的二级缓存芯片，两个芯片
之间
用高频宽的内部通讯总线互连，处理器与高速缓存的连接线路也被安置在该封装中
，这
样就使高速缓存能更容易地运行在更高的频率上。Pentium Pro 200MHZCPU的L2 CAC
HE就
是运行在200MHZ，也就是工作在与处理器相同的频率上。这样的设计领Pentium Pro
达到
了最高的性能。 而Pentimu Pro最引人注目的地方是它具有一项称为“动态执行”
的创
新技术，这是继PENTIUM在超标量体系结构上实现实破之后的又一次飞跃。Pentimu 
Pro
系列的工作频率是150/166/180/200，一级缓存都是16KB，而前三者都有256KB的二
级缓
存，至于频率为200的CPU还分为三种版本，不同就在于他们的内置的缓存分别是256
KB，
512KB，1MB。如此强大的性能，难怪许多服务器系统都采用了Pentimu Pro甚至是双
Pen
timu Pro系统呢！
Pentium MMX:
    也许是INTEL认为Pentium 系列还是有很大的潜力可挖，与1996年底又推出了Pe
nti
um 系列的改进版本，厂家代号P55C，也就是我们平常所说的Pentium MMX（多能奔
腾）
。MMX技术是INTEL最新发明的一项多媒体增强指令集技术，它的英文全称可以翻译
“多
媒体扩展指令集”。MMX是Intel公司在1996年为增强Pentium CPU在音像、图形和通
信应
用方面而采取的新技术，为CPU增加了57条MMX指令，除了指令集中增加MMX指令外，
还将
CPU芯片内的L1缓存由原来的16KB增加到32KB（16K指命+16K数据），因此MMX CPU比
普通
CPU在运行含有MMX指令的程序时，处理多媒体的能力上提高了60％左右。MMX技术不
但是
一个创新，而且还开创了CPU开发的新纪元，目前的什么KNI，3D NOW！也是从MMX发
展演
变过来的。Pentium MMX可以说是直到99年在电脑市场上占有率最高的CPU产品，直
到今
天还有不少人（包括笔者）在内使用MMX的CPU。Pentium MMX系列的频率只要有三种
：1
66/200/233，一级缓存都是32KB，核心电压2.8v，倍频分别为2.5,3,3.5。插槽都是
Soc
ket 7。
Pentium Ⅱ:
    1997年五月，INTEL又推出了和Pentium Pro同一个级别的产品，也就是影响力
最大
的CPU棗Pentium Ⅱ。有人这样评价Pentium Ⅱ，说它是为了弥补Pentium Pro里面
的缺
陷，然后再加上MMX指令而生产开发出来的产品，他们这样说有他们的道理，我以下
就替
大家剖析一下Pentium Ⅱ：
    PentiumⅡCPU有众多的分支和系列产品，其中第一代的产品就是PentiumⅡKlam
ath
芯片。作为PentiumⅡ的第一代芯片，它运行在66MHz总线上，主频分233、266、300
、3
33四种。PentiumII采用了与Pentium Pro相同的核心结构,从而继承了原有Pentium 
Pro
处理器优秀的32位性能。PentiumⅡ虽采用了与Pentium Pro相同的核心结构,但它加
快了
段寄存器写操作的速度,并增加了MMX指令集,以加速16位操作系统的执行速度。由于
配备
了可重命名的段寄存器,因此PentiumⅡ可以猜测地执行写操作，并允许使用旧段值
的指
令与使用新段值的指令同时存在。在PentiumⅡ里面，Intel一改过去BiCMOS制造工
艺的
笨拙且耗电量大的双极硬件,将750万个晶体管压缩到一个203平方毫米的印模上。Pe
nti
umⅡ只比Pentium Pro大6平方毫米,但它却比Pentium Pro多容纳了200万个晶体管。
由于
使用只有0.28微米的扇出门尺寸,因此加快了这些晶体管的速度,从而达到了X86前所
未有
的时钟速度。
    在总线方面，PentiumⅡ处理器采用了双独立总线结构，即其中一条总线联接二
级高
速缓存,另一条负责主要内存。然而PentiumⅡ的二级高速缓存实际上还是比Pentium
 Pr
o的二级缓存慢一些。这是因为由于PentiumPro使用了一个双容量的陶瓷封装,Intel
在P
entium Pro中配置了板上的L2高速缓存,可以与CPU运行在对等的时钟速度下。诚然
，这
种方案的效率相当高，可是在制造的成本方面却非常昂贵。为了降低生产成本，Pen
tiu
mⅡ使用了一种脱离芯片的外部高速缓存，可以运行在相当于CPU自身时钟速度一半
的速
度下。所以尽管PentiumⅡ的高速缓存仍然要比Pentium的高速缓存快得多，但比起2
00M
Hz的Pentium Pro里面的高速缓存就要逊色一些了。作为一种补偿，Intel将Pentium
Ⅱ上
的L1高速缓存从16K加倍到32K,从而减少了对L2高速缓存的调用频率。由于这一措施
，再
加上更高的时钟速度，PentiumⅡ(配有512K的L2高速缓存)在WindowsNT下性能比Pen
tiu
m Pro(配有256K的L2高速缓存)超出大约25%。
    在接口技术方面，为了击跨INTEL的竞争对手，以及获得更加大的内部总线带宽
，P
entiumⅡ首次采用了最新的solt1接口标准，它不再用陶瓷封装，而是采用了一块带
金属
外壳的印刷电路板，该印刷电路板不但集成了处理器部件，而且还包括32KB的一级
缓存
。如要将PentiumⅡ处理器与单边插接卡(也称SEC卡)相连，只需将该印刷电路板(PC
B)直
接卡在SEC卡上。SEC卡的塑料封装外壳称为单边插接卡盒，也称SEC(Single-edgeco
nta
ctCartridge)卡盒，其上带有PentiumⅡ的标志和PentiumⅡ印模的彩色图像。在SEC
卡盒
中，处理器封装与L2高速缓存和TagRAM均被接在一个底座(即SEC卡)上，而该底座的
一边
(容纳处理器核心的那一边)安装有一个铝制散热片，另一边则用黑塑料封起来。Pen
tiu
mⅡCPU内部集合了32KB片内L1高速缓存(16K指令/16K数据)；57条MMX指令；8个64位
的M
MX寄存器。750万个晶体管组成的核心部分，是以203平方毫米的工艺制造出来的。
处理
器被固定到一个很小的印刷电路板(PCB)上，对双向的SMP有很好的支持。至于L2高
速缓
存则有，512K，属于四路级联片外同步突发式SRAM高速缓存。这些高速缓存的运行
速度
相当于核心处理器速度的一半(对于一个266MHz的CPU来说，即为133MHz)。Pentium
Ⅱ的
这种SEC卡设计是插到Slot1(尺寸大约相当于一个ISA插槽那么大)中。所有的Slot1
主板
都有一个由两个塑料支架组成的固定机构。一个SEC卡可以从两个塑料支架之间滑入
Slo
t1中。将该SEC卡插入到位后，就可以将一个散热槽附着到其铝制散热片上。266MHz
的P
entiumⅡ运行起来只比200MHz的PentiumPro稍热一些(其功率分别为38.2瓦和37.9瓦
)，
但是由于SEC卡的尺寸较大，PentiumⅡ的散热槽几乎相当于Socket7或Socket8处理
器所
用的散热槽的两倍那么大。
Pentium Celeron:
    在Pentium Ⅱ又再次获得成功之际，INTEL的头脑开始有点发热，飘飘然了起来
，将
全部力量都集中在高端市场上，从而给AMD，CYRIX等等公司造成了不少 乘虚而入的
机会
，眼看着性能价格比不如对手的产品，而且低端市场一再被蚕食，INTEL不能眼看着
自己
的发家之地就这样落入他人手中，又与1998年全新推出了面向低端市场，性能价格
比相
当厉害的CPU，也就是本文的重要介绍产品棗Celeron，赛扬处理器。
    Pentium Celeron可以说是Intel为抢占低端市场而专门推出的。1000美元以下P
C的
热销，另AMD与Cyrix在与Intel的抗争中打了个漂亮的翻身仗，也令Intel如芒刺在
背。
于是，Intel把Pentium II的二级缓存和相关电路抽离出来，再把塑料盒子也去掉，
再改
一个名字，这就是Pentium Celeron。中文名称为奔腾赛扬处理器。 Celeron采用0.
35微
米工艺制造，外频为66MHz，最初推出的有266与300两款。接着又出现了333，直到
刚刚
新鲜出炉不久的赛扬500。从赛扬333开始，就已经采取了0.25微米的制造工艺。开
始阶
段，Celeron最为人所诟病的是其抽掉了芯片上的L2 Cache，这使人不禁想起当年的
486
SX。我们知道，在486时代，CPU就已经内置了8K缓存，而在主板上还另有插槽可供
大家
再加上二级缓存（高档一点的是板上自带的），到了奔腾时代，更是一发不可收拾
，板
上的二级缓存由256K到现在最大的2MB（MVP3芯片组支持）PII的更厉害，把二级缓
存也
放到CPU板上，CPU与内存和二级缓存有两条总线，这就是Intel引以为豪的DIB双重
总线
技术，这样装置的二级缓存能比Soecket7上的提供更高的性能，因为它是运行在CPU
一半
时钟频率上的，当CPU为PII333时，二级Cache就运行在167MHz，这远比现在100MHZ
外频
的Soecket7上的Cache速度要高的多，也就是说，在PII上，二级缓存的重要性比在S
oec
ket7上的要高。大家也知道了二级缓存的作用，相信就已经知道赛扬其实是一只掉
了牙
的老虎（再也凶不起来了），在实际应用中，Celeron266装在技嘉BX主板上，性能
比PI
I266下降超过25%！而相差最大的就是经常须要用到二级缓存的项目。不过什么马配
什么
鞍，Intel专门为赛扬配备了EX芯片组。Intel的440EX芯片组为Celeron做了优化，
因此
C266+EX与PII266+BX的性能只相差了10%。400,366,333,300A,300和266MHz英特尔赛
扬处
理器将英特尔处理功能扩展到基本PC市场部分.英特尔赛扬处理器在如Windows98操
作系
统上运行当今最常用的应用程序。它们同奔腾II处理器一样受益于同一P6微构架。4
00,
366,333和300AMHz英特尔赛扬处理器包括集成的L2缓存128K,300和266MHz英特尔赛
扬内
核有7.5M晶体管.400,366,333和300A部件的内核由于集成128KL2缓存,有19M的晶体
管。
所有的英特尔赛扬处理器建立在英特尔的高级0.25micronCMOS处理技术上.此处理器
以单
边处理器包装提供(S.E.P.P.)设计简单,成本低。从某种意义上来说，英特尔赛扬处
理器
没有辜负广大用户的期望，提供了高可靠性，融合了二十多年来的设计和制造高性
能产
品的经验。
    赛扬处理器现有主频为400,366,333,300A,300和266MHz. 400MHz英特尔赛扬处
理器
比333MHz赛扬处理器整数性能高13%(由SYSmark32测出),多媒体性能高14%(由Norton
Med
iaBenchmark测出),浮点性能高19%(FPUmark测出)。其中还包括了英特尔的MMX媒体
增强
技术 提供动态执行技术。为提高处理器内核频率和降低电消耗而采用英特尔0.25微
米制
造技术。 在三个性能矢量上提供有竞争力的功能性椄〉?整数和多媒体. 使用英特
尔P6
微架构的66MHz多重任务系统总线.
    一个32K(16K/16K)一级缓存，对常用数据能进行快速访问。 400,366,333和300
AMH
z英特尔赛扬处理器包括集成128KL2缓存. 所有的英特尔赛扬处理器使用英特尔P6微
架构
的多事项系统总线。400,366,333和300AMHz处理器使用增加了L2缓存界面的英特尔P
6微
架构多事项系统总线。L2缓存总线和处理器到主储存器系统总线的结合增加了在单
总线
处理器上的带宽和性能。 英特尔440EXAGPset以基本PC机价格点优化整个以英特尔
赛扬
处理器基础的系统性能,在考虑基本PC机价格因素同时为终端用户提供AGPset的改进
。
    赛扬CPU还有一个“变形”的兄弟棗Socket 370架构的处理器,它可以说是由INT
EL推

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