硬件工程師培訓手冊(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 全速的 1 2 8 KB 一級緩存，采 用 Socket A 架構并支持 200MHz 的前端總線頻率，具有增強 了的 3DNow!多媒體技術。 Duron 處理器的晶體管數目為 2500萬個，工作電壓和電流分別為 1 .6 5V 和 2 5A ?？偣?耗為 4 1W，是C e l e r o n Ⅱ 600MHz 處理器的兩倍多，因此發 熱量較大。正式上市的D u r on 起始主頻為 600MHz 。目前 已經發布了 6 0 0 M Hz 、 6 5 0 M Hz 、7 0 0 M Hz 和 8 0 0 M Hz 等幾種 型號，稍后還會有更高主頻的型號上市。由于D u r on 全 部采用 A M D T h u n d e r B i r d(雷鳥 )處理器的核心，因此具 有全面優于 K6 系列的卓越性能，能耗較之原來的 K6 系列 大幅降低，三通道的浮點運算處理能力使一直讓 A MD 倍 感頭痛的浮點運算問題得以解決。 從技術角度分析， A M D D u r on 處理器與 I n t elC e l e r o n Ⅱ 處理器有許多類似之處，但也有著極大的不同。相同的是，這兩款低價位的處理器都針 對于需要廉價電腦的商業和家庭用戶，而且技術應用也十分相似，都是采用0 .18 μm 的制造工藝， 將全速 L2 Cache 集成在 Die(CPU 內核 )中。不同的是，Duron 處理器的 L2 Cache 為 64KB，而 Celeron Ⅱ 則為 128KB 。 Duron 處理器采用的是 ThunderBird(雷鳥 )處理器的核心，其 L1 Cache 為 1 2 8 KB，外 頻為100MHz，而 Celeron Ⅱ 采用的是 Coppermine 核心，而且其 L1 Cache 為 3 2 KB，外頻僅為 66MHz 。 眾所周知， CPU 的二級緩存和內存之間的數據傳輸率始終是系統運行的瓶頸所在 。 Duron 內置的 128KB 一級緩存從數量上已經是 Celeron Ⅱ 的 4 倍，這樣在平時工作中就允許有足夠多的數據存放在一級緩 存中，一級緩存的命中率提高了，二級緩存的瓶頸就可以得到有效遏制。從這一點上分析，盡管 Duron 只有 64KB 的全速二級緩存，但其性能表現已超過具備 1 2 8 KB 全速二級緩存的 C e l e r o n Ⅱ 。 由于 D u r on 與 C e l e r o n Ⅱ 一樣也引入了 0 .18 μm 的鋁工藝技術制造，能耗降低的好處自然就是 超頻性能的提升。 2 .T h u n d e r b i rd 處理器 新款的 Thunderbird(雷鳥 )處理器和 P Ⅲ Coppermine 處理器相比有以下幾點區別 :首先，在緩存 系統構架方面， Thunderbird 處理器采用的是外置緩存構架，而 I n t el 公 司 一貫 采 用的 是 內置 緩存 構 架 。 基于 內置 緩 存系 統 的P Ⅲ Coppermine 處理器在正常工作時，其存儲在 L1 Cache 中所有的數據都 被復制到 L2 Cache 中。 基于外置緩存的 Thunderbird 處理器則恰好與內置緩存運作相反，其在工作時不是將 L1 Cache 中 的數據復制到 L2 Cache 中， L2 Cache 中只是包含了將要寫回內存子系統的備份緩存模塊。因此， A MD 一直強調其 Thunderbird 處理器核心采用了 384KB 片內緩存，因為如果 Thunderbird 處理器內建了 128KB 的L1 Cache 后再加上容量為 L1 Cache 一倍的高達 256KB 的 L2 Cache，累計起來正好 384KB 。 其次，雖然 Thunderbird 處理器仍采用 64 位數據通道，但這種 64 位的數據通道比 P Ⅲ Coppermine 處 理器所采用的 256 位數據通道窄得多，而這相差3 /4 的 二 級 緩 存 數 據 帶 寬 勢 必 會 妨 礙 Thunderbird 處 理 器 較 之P Ⅲ Coppermine 有 更 佳 的 性 能 表 現 。 第 三 ， Thunderbird 處理器和P Ⅲ Coppermine 處理器 的二級緩存還有一個不同之處在于， T h u n d e r b i rd 處理器內置了 16 通道的二級緩存訪問，而 P Ⅲ Coppermine 處理器僅設置有 8 通道二級緩存訪問。顯而易見，擁有 16 通道相對 L2 Cache 的 Thunderbird 處理器比只帶有 8 通道相對 L2 Cache 的 P Ⅲ Coppermine 處理器有著更高的數據命中率。 3 .P a l o m i no 和 M o r g a n(摩根馬 ) Palomino 處理器是 AMD 對 Intel Pentium 4 處理器的回應，而且很有意思的是發布的時候它居然 被叫做了 Athlon 4，此前并無 Athlon 2 或 Athlon 3 的說法。從設計規劃上看它有能力威脅到 Intel Pentium Ⅲ 處理器的市場份額。這款芯片擁有 512KB 全速二級緩存；起始工作頻率大約在 1 .5 G Hz 上 下 。芯片組采用A M D 7 60 、 A M D 7 6 0 MP 、 V I A K X 2 66 和 V I A K T 1 33 。 Man 是用來替換 AMD Duron 處理器的。這樣的升級可以保證 A MD 在一個時候只制造一種處理器核心，而不是高端已經升級，低端卻仍然保留在過去的水平上，從而降低成本。 M o r g an 的關鍵技 術特征有 :64KB 或 128KB 全速二級緩存 。起始時鐘頻率 900MHz。芯片組 :VIA KM133 、 KL133 、 SiS 730S 。 這款處理器 被期望在 2020 年 3 季度轉而采用 微米的技術加以制造。 (AMD 可能會和 IBM 有某種 方式的合作，來提升生產力 )。這種轉換將有助于降低電力消耗和增加核心的時鐘速度。 4 .T h o r o u g h b r ed 、 A p p a l o o sa 和 B a r t on 2 0 01 年年底之前， AMD 將把其第七代處理器過渡到更小、更先進的 微米 制 作工 藝 。第 一塊 0 .13 微米 芯片 將是 P a l o m i no 繼承者，代號“T h o r o u g h b r ed ”。目前， A MD 還沒有透露有關 T h o r o u g h b r ed 的更多信息。據我們所知， A MD 預計在年底開始限量供貨，到 2 0 02 年上半年全線生產 Thoroughbred 。既然 AMD 以前把 2020 年初的奮斗目標定在 2GHz，我們就有理由相信 Thoroughbred 將 是 2GHz 的產品。而 M o r g an 的繼承者是“A p p a l o o sa ”， AMD 計劃以這種 微米的處理器進軍經濟 型市場。AMD 的規劃顯示， A p p a l o o sa 將比 T h o r o u g h b r ed 稍微晚一點點發布。 A MD 處理器未來的規劃中還包括了一個新的面向高性能市場的速龍核心，代號 “B a r t on ”。和 Thoroughbred 一樣，有關 B a r t on 的信息 AMD 說得含糊不清，惟一知道的一點是它將運用從 IBM 獲得 許可的 SOI(SiliconOnInsulator)技術。 Barton 將在 2 0 02 年下半年某個時候推出，屆時， AMD 還 計劃推出它的第一個 64 位處理器 “H a m m er ”。 5 .K8 代碼為“ SledgeHammer ”(大錘 )的 K8 處理器是 AMD 與 Intel Pentium 4 競爭的下一代技術產品。從 AMD 已經公布的資料分析， K8 處理器將不再采用全新的 64 位設計，而是重新回到 x8664 的軌道上來 (即 增強型的 x 8 6 3 2)，以便與現有的 32 位和 16 位程序兼容。 K8 就是這種設計下的第一款成品。 新一代的 K8 芯片尺寸將會進一步縮小，達到 1 1 0 mm 2 ，同時可以在一個內核中集成兩個處理器并 使之并行工作。 K8 處理器將不再采用 E V6 總線結構，而是全新的 LDT(Lightning Data Transport， 閃電數據傳輸總線 )。它能提供高達6 .4 G B /s 的數據傳輸率，并且兼容當今的外圍設備和輸入 /輸出 裝置。 A MD 也在開發適用于此總線的 API(Application Programming Interfaces，應用程序接口 )和插拔接口。第一顆 K8 將使用與摩托羅拉共同開發的 0 .18 微米銅線互連技術制造， 初始速度為 1 G Hz， 2 0 01 年正式上市。 A MD 如果能成功開發出 K8，勢必會如愿以償地 成為 x 86 體系的領導者。 三、其他廠商的新款 C P U 1 .V IA 的 C y r i x Ⅲ 處理器 C y r ix 曾經是一家相當有實力的處理 器設計公司。早在 486 時代， C y r ix 便紅 極一時，甚至儼然已經可以和當時的 I n t el 分庭抗禮。 C y r ix 所設計的 5 x 6120MHz 處理器是一款比奔騰 75 還要快的 4 86 級處理器，推翻了下一代處理器總比上一代處理器要快 的結論，不僅創造了一個奇跡，也延長了 4 86 處理器的生命。不過進入 5 86 時代后 C y r ix 公司便 開始下滑，連年虧損最終被 V I A(威盛 )收購。而 586 時代的另一個 C PU 廠商 I DT 也因為經營困難而 被 V IA 收購。 C y r i x Ⅲ 便是威盛收購 C y r ix 和 I DT 之后開發的。 Cyrix Ⅲ 原名 Joshua(約書亞 )，定位于低端 市場，鋒芒直指 I n t el 的C e l e r on 處理器。但 Joshua 沒有上市，后來 VIA 將 IDT 的 WinChip4 重 新命名為 C y r i x Ⅲ ，這就是 S a m u el 。與前一款 產品不同 的是，新款 Cyrix Ⅲ 的芯片面積大幅度 縮小，內核電壓也降為 1 .8V，一級緩存為 128KB，但沒有二級緩存。由于 Cyrix Ⅲ 內置了 MMX 和 3DNow！指令，因此在多媒體領域應該還是 具有一定實力的。早在處理器面市之前， VIA 便聲稱 Cyrix Ⅲ 將是搶奪Celeron Ⅱ 處 理 器 市 場 份 額 的 利 器 。 首 先 ， Cyrix Ⅲ 的 外 頻 可 以 支 持66MHz 、 1 0 0 M Hz 甚至 133MHz，而且為了改變 C y r i x Ⅲ 處理器天生浮點運算能力較差的弱點，新款 C y r i x Ⅲ 提供了兩個 80 位的浮 點處理單元。其次，C y r i x Ⅲ 與 Celeron Ⅱ 處 理器一樣采用了 Socket 370 接口，可 以兼 容C e l e r o n Ⅱ 處理器所使用的芯片組。第三， C y r i x Ⅲ 處理器較之C e l e r o n Ⅱ 還有一點優勢，那就是 C y r i x Ⅲ 可以同時支持 Intel 的 MMX 和AMD 的 3DNow！多媒體指令集。 但一些權威媒體的測試表明，由于沒有了二級緩存，新 款 C y r i x Ⅲ 的 性 能 大 打 折 扣 ， 綜 合 性 能 趕 不 上 同 頻的 C e l e r o n Ⅱ 。 2 .V I A C3 2 0 01 年 5 月 25 日， V IA 在 CeBIT 2020 上發布新的 C3 36 處理器，采用標準的 Socket 370 接口，起始頻率為 7 3 3 M Hz 。該處理器采用 微米工藝制造，核 心面積只有 5 2 mm 2 ，內部集成了 1 2 8 KB 全速一級緩存， 6 4 KB 二級緩存。支持 1 3 3 M Hz 前端總線頻率、 3 D N ow！和MMX 多媒體指令集。 另外 VIA 的整合型處理器 M a t t h ew 的計劃依舊，并沒有受到Intel Timna 夭折的影響。這顆內建 S a m u e l 2 核心、 A p o l l o P r o 1 3 3A 、 S3 Savage4 、音效、網卡、 M o d em，采用 0 .18 微米制程的處 理器，是 V IA 進軍低價筆記本電腦的有力武器。 3 .C r u s oe 2 0 00 年 1 月 16 日，一家在業界很不出名的公司 T r a n s m e ta 突然宣布了他們自行研發的處理器 Crusoe 。一石激起千層浪，惹得 I n t el 、 AMD 兩家自以為世上無人再有能力生產便攜機 CPU 的廠商大 跌眼鏡。 Crusoe 是一款應用于筆記本電腦和 Inter 網絡設備的新型處理器。 Crusoe 芯片的開發者 Transmeta 公司在芯片研發過程中采用了一種革命性的微處理器設計方案。與主流的 x86 處理器完全使 用硬件設計不同， Crusoe 處理器的解決方案采用軟硬兼施辦法，即硬件引擎