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硬件工程师培训教程四
硬件工程师培训教程(四)
二、AMD 阵营
在CPU 市场的多年较量中,与Intel 始终相执不下的就是 CPU 芯片的另一霸主——同是美国公司的AMD 了。
从K5 起,AMD 就一 直致力于与Intel 争夺在低端应用领域的市场份额。
1 .A M D K5
代号:
5K86
发布时间:
1996 年
核心频率:
75 ~133MHz
总线频率:
50 ~66MHz
CPU 核心电压:
3.52V
制造工艺:
0.35 μm
晶体管数目:
430 万个
芯片面积:
181mm 2
缓存容量:
24KB L1 Cache(16KB 数据Cache 、8KB 指令Cache)
接口类型:
Socket 7
K5 是AMD 公司第一块自行设计的处理器,时钟频率有90MHz 、100MHz 、120MHz 等几款。
AMD 也采用
P-Rating 系统,该系统本身就是与Cyrix 协作开发出来的。
尽管K5 的浮点运算能力比6x86 稍强一些,
但也好不到哪里去。
同时由于K5 的时钟频率比不上Cyrix,所以它在CPU 市场并不成功。
但是1 年以后,
分别比90 、100 和116.66MHz 更快的120 、133 和166MHz AMD P-Rating 处理器又杀了回来。
由于推出
的时间较晚,因此刚一推出就面临着被Intel 公司淘汰出局的悲惨命运。
2 .A M D K6
发布时间:
1997 年
核心频率:
166 ~300MHz
总线频率:
66MHz
CPU 核心电压:
2.9 ~3.2V
I/O 电压:
3.3V
制造工艺:
0.35 ~0.25 μm
晶体管数目:
880 万个
芯片面积:
68/162mm 2
缓存容量:
64KB L1 Cache
指令内置:
MMX 多媒体指令集
接口类型:
Socket 7
这是AMD 公司并购NexGen 公司之后制造的第一代K6 处理器, 性能基本达到了低频P Ⅱ处理器的水平,缺点是发热量较大。
K6 和Cyrix 6x86/MX 性能相当。
第一代1 6 6 M Hz 和200MHz K6 处理器的内核电压是2 .9V,输入/输出电压为3.3V,而第二代2 33 、2 66 和3 0 0 M Hz 的K6 都为3 .2V 。
A MD K6 和C y r i x 6 x 8 6 MX 的整数运算能力接近3 年前的P e n t i u m P ro,但它们的浮点运算速度仍然不快。
3 .A M D K 6 -2
代号:
Chomper
发布时间:
1998 年
核心频率:
266 ~550MHz
总线频率:
66 ~100MHz
CPU 核心电压:
2.2V
制造工艺:
0.25 μm
晶体管数目:
930 万个
芯片面积:
68mm 2
缓存容量:
64KB L1 Cache
指令内置:
3 D N o w!
指令集、M MX 多媒体指令集
接口类型:
Socket 7
K6-2/3DNow!
采用了和K6 一样的内核,支持MMX 指令和 3DNow!
指令。
随着DirectX 和 OpenGl 等应用程序接口提供对 3DNow!
的支持,K6-2 处理器在游戏和图形应用领域的表现比其上一代产品有了质的提高。
4 .A M D K 6 -3
代号:
Sharptooth(利齿)
发布时间:
1999 年
核心频率:
350 ~550MHz
总线频率:
66/100MHz
CPU 核心电压:
2.2V/2.4V
CPU I/O 电压:
3.3V
制造工艺:
0.25 μm
晶体管数目:
2130 万个
芯片面积:
135mm 2
缓存容量:
64KB L1 Cache 、256KB L2 Cache
指令内置:
3 D N o w!
指令集、MMX 多媒体指令集
接口类型:
Socket 7
K6-3 是AMD 公司最后一款支持Super 7 架构的CPU,其特 点是内置了256KB 全速L2 Cache(超过新赛扬的128KB),并持主板上的512KB ~2MB 三级Cache,支持MMX 和3DNow!
指 令集,性能不错,但成品率较低,与上一代产品相比价格 偏贵。
5 .A M D A t h l on
代号:
K7
发布时间:
1999 年
核心频率:
500MHz 以上
总线频率:
200MHz
CPU 核心电压:
1.6(K7 核心)或1.7V/1.8V(K75 核心)
制造工艺:
0.18/0.25 μm
晶体管数目:
2130 万个
芯片面积:
120mm 2
缓存容量:
128KB L1 Cache 、512KB ~8MB L2 Cache
指令内置:
3DNow!
指令集、MMX 多媒体指令集、部分SSE 指令
接口类型:
Slot A
AMD Athlon 采用了E V6 总线架构,可以上到2 0 0 M Hz 的 外频,同样支持M MX 指令集和3 D N o w!
指令集。
为了在C PU 上集成更多的缓存,A MD 不得不从Socket 架构转变到S l ot 架构。
集成在CPU 电路板上的L 2 C a c he 最大可达到8 MB 。
Athlon 有两种规格,一种采用0.25 μm 工艺制造,使用K7 核心,工作电压为1 .6V,缓存速度为内核速度的一半。
另 一种采用0 .18 μm 工艺制造,使用K75 核心,缓存速度为 内核速度的1/3 或2/5,工作电压为1 .7V 或1 .8V 。
AMD 的 Slot A 架构与Intel 的Slot 1 架构在物理上完全兼容,但
电气性能不兼容,因此,用户不能在P e n t i u m Ⅱ主板上安装A t h l on,反之亦然。
Athlon 处理器还采用大容量缓存提高性能,在CPU 核心中集成了128KB 一级缓存,其容量为Pentium
Ⅱ处理器的4 倍,而二级缓存则采用类似Intel Xeon 的配置,标准版本的二级缓存为512KB,工作在处
理器主频速度一半的状态下。
A t h l on 还具备3 个并行的超标量结构,在一个时钟周期中可以处理比
Pentium Ⅲ更多的指令。
除了上述C PU 市场的两大霸主外,几年来,由于众多的厂商都看好C PU 芯片这个市场,于是便
有了以下的内容。
三、非I ntel 、AMD “I nsi de ”一派
1 .C y r i x 6 x 8 6 /6 x 8 6L
发布时间:
1995 年
核心频率:
100 ~150MHz
总线频率:
50 ~75MHz
CPU 核心电压:
3.3V/3.52V(6x86)/2.8V(6x86L)
I/O 电压:
3.3V/3.52V(6x86)/3.3V(6x86L)
制造工艺:
0.65 μm(6x86)/0.35 μm(6x86L)
晶体管数目:
300 万个
缓存容量:
16KB L1 Cache
接口类型:
Socket 7
美国Cyrix 公司是第一家胆敢与P e n t i u m P ro 一较高低的公司,就像其将CPU 命名为6 x 86 一样, 多少有点瞒天过海的味道,这是试图超越I n t el 高性能处理器的第一次尝试。
不幸的是,6 x 86 并没 有击败P e n t i u m P ro 。
汲取了以前的教训,C y r ix 决定改变它的市场策略,转而用6x86 与P e n t i um 竞争。
6x86 的运行速度比同频率的P e n t i um 要快一个级别,如时钟频率为1 3 3 M Hz 的6x86 与166MHz 的P e n t i um 相当。
也因为这个成就,C y r ix 和A MD 让用户们明白了在较慢的时钟频率下,处理器的 速度可以更快。
于是,一种名为“P -R a t i ng ”(性能评级)的处理器评级系统出现了(也是后来AMD 公 司所采用的方式)。
“P-Rating ”简单衡量了6 x 86 处理器相对于Pentium 的性能。
133MHz 的6x86 之所以叫做“Cyrix
6x86 P166+”,是因为它的速度和Pentium 166 相差无几。
但6x86 的浮点运算能力很差,6x86 P166+
的浮点能力仅与Pentium 90 相当。
由于6 x 86 的发热量很大,所以C y r ix推出了一款采用双电压设计的6 x 8 6L,核心电压为2 .8V, 大大降低了发热量。
不过6x86 和6 x 8 6L 都存在一定的兼容性问题,有些软件需要安装特定的补丁程序才能正常运行。
在 I n t el 推出P e n t i um MMX 以后,Cyrix 也推 出了6x86MX,其整数 性能在当时是最高 的,但浮点运算能力 依然没有多大改观。
2.Cyri x M Ⅱ 发布时间:
1998 年
核心频率:
225 ~300MHz
总线频率:
66 ~100MHz
CPU 核心电压:
2.8V
I/O 电压:
3.3V
制造工艺:
0.35 ~0.25 μm
晶体管数目:
650 万个
缓存容量:
64KB L1 Cache
接口类型:
Socket 7
在推出6x86后,为了进一步与Pentium MMX 争夺市场,Cyrix沿用C y r i x 6 x 8 6 MX 的设计模式,生产出了名叫 C y r i x M Ⅱ的新型处理芯片。
从6 x 86 到M Ⅱ的变化,不仅在于其M MX 指令集的改变,整个处理器 的设计工艺也有所变化。
如果配合Cyrix 专用的散 热芯片和风扇,M Ⅱ不再烫得可怕,同时F PU (F l o a t P o i n t U n it,浮点运算单元)的性能也大 幅提高了。
但它的总体性能仍比P e n t i u m M MX 低, 甚至在A M D K6 之下。
3.Cyri x Medi aGX 发布时间:
1997 年
核心频率:
120 ~233MHz
总线频率:
60 ~66MHz
晶体管数目:
240 万个
缓存容量:
16KB L1 Cache
C y r i x M e d i a GX处理器由于将声音、PCI 控制、I/O和图像处理整合于一体,直接焊在主板上, 使得成本相当低廉。
虽然C y r i x M e d i a GX 开了整合处理器的先河,但市场反响平淡。
4.Wi nChi p C6
发布时间:
1997 年
核心频率:
180 ~240MHz
总线频率:
60 ~75MHz
电压:
3.3V/3.52V(单电压)
制造工艺:
0.35 μm
晶体管数目:
540 万个
缓存容量:
64KB L1 Cache
指令内置:
MMX 多媒体指令集
接口类型:
Socket 7
IDT(Integrated Device Technology,集成设备技术)公司开发了一款名为WinChip C6 的处理 器。
这款处理器体积小、售价低、耗电量少,却能完成当时典型处理器所能完成的工作。
I DT W i n C h i p C6 瞄准了1000 美元以下台式机市场和2000 美元以下笔记本市场 。
W i n C h ip 的工作频率在 1 8 0 M Hz 以上,当然也包括了新的M MX 指令集。
W i n C h ip 采用了R I S C (精简指令集计算)设计。
尽管指 令简单,性能却不差。
通过使用大容量片内缓存和缓存及转换索引表(T L B)算法,提高了内存的使
用效率,缓解了系统总线的瓶颈问题。
W i n C h i p C6 最大的缺点就是浮点运算能力不强。
在相同时钟频率下进行浮点运算时,WinChip C6 的FPU 远不及P e n t i um 的速度快。
由于MMX 性
能取决于F PU 性能,所以它仍然落后于P e n t i um 。
1998 年5 月,I DT 又发布了W i n C h i p 2 和WinChip 2 -3D,在W i n C h ip 的基础上改进了MMX 单元并加强了浮点运算能力,两者的区别是后者带有3 D N o w!
指令集。
I DT 处理器的一大特点是发热量很小。
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