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硬件工程师培训教程（八）二、AMD公司的新款CPU1.Duron处理器Duron的研发代号为Spitfire(烈火)，其中文名字叫钻龙。Duron一词源于拉丁语“durare”，意思是“长久”，再加上后缀“-on”，显然AMD选择Duron作为处理器的名字是因为希望它能为用户的投资价值延长寿命。当Athlon终于在高端CPU领域把Intel重重打了一拳后，2000年4月27日，AMD宣布正式推出Duron作为其新款廉价处理器的商标，并以此准备在低端市场向Intel发起更大的冲击。Duron处理器采用了ThunderBird(雷鸟)处理器的核心，0.18m铝工艺制造，集成有全速的128KB一级缓存，采用SocketA架构并支持200MHz的前端总线频率，具有增强了的3DNow!多媒体技术。Duron处理器的晶体管数目为2500万个，工作电压和电流分别为1.65V和25A。总功耗为41W，是Celeron600MHz处理器的两倍多，因此发热量较大。正式上市的Duron起始主频为600MHz。目前已经发布了600MHz、650MHz、700MHz和800MHz等几种型号，稍后还会有更高主频的型号上市。由于Duron全部采用AMDThunderBird(雷鸟)处理器的核心，因此具有全面优于K6系列的卓越性能，能耗较之原来的K6系列大幅降低，三通道的浮点运算处理能力使一直让AMD倍感头痛的浮点运算问题得以解决。从技术角度分析，AMDDuron处理器与IntelCeleron处理器有许多类似之处，但也有着极大的不同。相同的是，这两款低价位的处理器都针对于需要廉价电脑的商业和家庭用户，而且技术应用也十分相似，都是采用0.18m的制造工艺，将全速L2Cache集成在Die(CPU内核)中。不同的是，Duron处理器的L2Cache为64KB，而Celeron则为128KB。Duron处理器采用的是ThunderBird(雷鸟)处理器的核心，其L1Cache为128KB，外频为100MHz，而Celeron采用的是Coppermine核心，而且其L1Cache为32KB，外频仅为66MHz。众所周知，CPU的二级缓存和内存之间的数据传输率始终是系统运行的瓶颈所在。Duron内置的128KB一级缓存从数量上已经是Celeron的4倍，这样在平时工作中就允许有足够多的数据存放在一级缓存中，一级缓存的命中率提高了，二级缓存的瓶颈就可以得到有效遏制。从这一点上分析，尽管Duron只有64KB的全速二级缓存，但其性能表现已超过具备128KB全速二级缓存的Celeron。由于Duron与Celeron一样也引入了0.18m的铝工艺技术制造，能耗降低的好处自然就是超频性能的提升。2.Thunderbird处理器新款的Thunderbird(雷鸟)处理器和PCoppermine处理器相比有以下几点区别:首先，在缓存系统构架方面，Thunderbird处理器采用的是外置缓存构架，而Intel公司一贯采用的是内置缓存构架。基于内置缓存系统的PCoppermine处理器在正常工作时，其存储在L1Cache中所有的数据都被复制到L2Cache中。基于外置缓存的Thunderbird处理器则恰好与内置缓存运作相反，其在工作时不是将L1Cache中的数据复制到L2Cache中，L2Cache中只是包含了将要写回内存子系统的备份缓存模块。因此，AMD一直强调其Thunderbird处理器核心采用了384KB片内缓存，因为如果Thunderbird处理器内建了128KB的L1Cache后再加上容量为L1Cache一倍的高达256KB的L2Cache，累计起来正好384KB。其次，虽然Thunderbird处理器仍采用64位数据通道，但这种64位的数据通道比PCoppermine处理器所采用的256位数据通道窄得多，而这相差3/4的二级缓存数据带宽势必会妨碍Thunderbird处理器较之PCoppermine有更佳的性能表现。第三，Thunderbird处理器和PCoppermine处理器的二级缓存还有一个不同之处在于，Thunderbird处理器内置了16通道的二级缓存访问，而PCoppermine处理器仅设置有8通道二级缓存访问。显而易见，拥有16通道相对L2Cache的Thunderbird处理器比只带有8通道相对L2Cache的PCoppermine处理器有着更高的数据命中率。3.Palomino和Morgan(摩根马)Palomino处理器是AMD对IntelPentium4处理器的回应，而且很有意思的是发布的时候它居然被叫做了Athlon4，此前并无Athlon2或Athlon3的说法。从设计规划上看它有能力威胁到IntelPentium处理器的市场份额。这款芯片拥有512KB全速二级缓存；起始工作频率大约在1.5GHz上下;芯片组采用AMD760、AMD760MP、VIAKX266和VIAKT133。Morgan是用来替换AMDDuron处理器的。这样的升级可以保证AMD在一个时候只制造一种处理器核心，而不是高端已经升级，低端却仍然保留在过去的水平上，从而降低成本。Morgan的关键技术特征有:64KB或128KB全速二级缓存;起始时钟频率900MHz;芯片组:VIAKM133、KL-133、SiS730S。这款处理器被期望在2001年3季度转而采用0.13微米的技术加以制造。(AMD可能会和IBM有某种方式的合作，来提升生产力)。这种转换将有助于降低电力消耗和增加核心的时钟速度。4.Thoroughbred、Appaloosa和Barton2001年年底之前，AMD将把其第七代处理器过渡到更小、更先进的0.13微米制作工艺。第一块0.13微米芯片将是Palomino继承者，代号“Thoroughbred”。目前，AMD还没有透露有关Thor-oughbred的更多信息。据我们所知，AMD预计在年底开始限量供货，到2002年上半年全线生产Thoroughbred。既然AMD以前把2002年初的奋斗目标定在2GHz，我们就有理由相信Thoroughbred将是2GHz的产品。而Morgan的继承者是“Appaloosa”，AMD计划以这种0.13微米的处理器进军经济型市场。AMD的规划显示，Appaloosa将比Thoroughbred稍微晚一点点发布。AMD处理器未来的规划中还包括了一个新的面向高性能市场的速龙核心，代号“Barton”。和Thoroughbred一样，有关Barton的信息AMD说得含糊不清，惟一知道的一点是它将运用从IBM获得许可的SOI(Silicon-On-Insulator)技术。Barton将在2002年下半年某个时候推出，届时，AMD还计划推出它的第一个64位处理器“Hammer”。5.K8代码为“SledgeHammer”(大锤)的K8处理器是AMD与IntelPentium4竞争的下一代技术产品。从AMD已经公布的资料分析，K8处理器将不再采用全新的64位设计，而是重新回到x86-64的轨道上来(即增强型的x86-32)，以便与现有的32位和16位程序兼容。K8就是这种设计下的第一款成品。新一代的K8芯片尺寸将会进一步缩小，达到110mm2，同时可以在一个内核中集成两个处理器并使之并行工作。K8处理器将不再采用EV6总线结构，而是全新的LDT(LightningDataTransport，闪电数据传输总线)。它能提供高达6.4GB/s的数据传输率，并且兼容当今的外围设备和输入/输出装置。AMD也在开发适用于此总线的API(ApplicationProgrammingInterfaces，应用程序接口)和插拔接口。第一颗K8将使用与摩托罗拉共同开发的0.18微米铜线互连技术制造，初始速度为1GHz，2001年正式上市。AMD如果能成功开发出K8，势必会如愿以偿地成为x86体系的领导者。三、其他厂商的新款CPU1.VIA的Cyrix处理器Cyrix曾经是一家相当有实力的处理器设计公司。早在486时代，Cyrix便红极一时，甚至俨然已经可以和当时的Intel分庭抗礼。Cyrix所设计的5x6120MHz处理器是一款比奔腾75还要快的486级处理器，推翻了下一代处理器总比上一代处理器要快的结论，不仅创造了一个奇迹，也延长了486处理器的生命。不过进入586时代后Cyrix公司便开始下滑，连年亏损最终被VIA(威盛)收购。而586时代的另一个CPU厂商IDT也因为经营困难而被VIA收购。Cyrix便是威盛收购Cyrix和IDT之后开发的。Cyrix原名Joshua(约书亚)，定位于低端市场，锋芒直指Intel的Celeron处理器。但Joshua没有上市，后来VIA将IDT的WinChip4重新命名为Cyrix，这就是Samuel。与前一款产品不同的是，新款Cyrix的芯片面积大幅度缩小，内核电压也降为1.8V，一级缓存为128KB，但没有二级缓存。由于Cyrix内置了MMX和3DNow！指令，因此在多媒体领域应该还是具有一定实力的。早在处理器面市之前，VIA便声称Cyrix将是抢夺Celeron处理器市场份额的利器。首先，Cyrix的外频可以支持66MHz、100MHz甚至133MHz，而且为了改变Cyrix处理器天生浮点运算能力较差的弱点，新款Cyrix提供了两个80位的浮点处理单元。其次，Cyrix与Celeron处理器一样采用了Socket370接口，可以兼容Celeron处理器所使用的芯片组。第三，Cyrix处理器较之Celeron还有一点优势，那就是Cyrix可以同时支持Intel的MMX和AMD的3DNow！多媒体指令集。但一些权威媒体的测试表明，由于没有了二级缓存，新款Cyrix的性能大打折扣，综合性能赶不上同频的Celeron。2.VIAC32001年5月25日，VIA在CeBIT2001上发布新的C336处理器，采用标准的Socket370接口，起始频率为733MHz。该处理器采用0.15微米工艺制造，核心面积只有52mm2，内部集成了128KB全速一级缓存，64KB二级缓存。支持133MHz前端总线频率、3DNow！和MMX多媒体指令集。另外VIA的整合型处理器Matthew的计划依旧，并没有受到IntelTimna夭折的影响。这颗内建Samuel2核心、ApolloPro133A、S3Savage4、音效、网卡、Modem，采用0.18微米制程的处理器，是VIA进军低价笔记本电脑的有力武器。3.Crusoe2000年1月16日，一家在业界很不出名的公司Transmeta突然宣布了他们自行研发的处理器Crusoe。一石激起千层浪，惹得Intel、AMD两家自以为世上无人再有能力生产便携机CPU的厂商大跌眼镜。Crusoe是一款应用于笔记本电脑和Internet网络设备的新型处理器。Crusoe芯片的开发者Transmeta公司在芯片研发过程中采用了一种革命性的微处理器设计方案。与主流的x86处理器完全使用硬件设计不同，Crusoe处理器的解决方案采用软硬兼施办法，即硬件引擎核心和软件核心的合成结构。Crusoe处理器的硬件核心组成部分采用了高性能低功耗的VLIW(VeryLongInstructionWord，超长指令)引擎，其核心指令与普通的x86处理器指令没有相同之处。这种VLIW结构的处理器逻辑控制芯片，采用非常简单的设计和软件的指令时序安排。它允许一个简单和非常直接的硬件执行流程，包括7条整数管道