硬件工程师培训教程（四）.doc

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.AMDK5代号:5K86发布时间:1996年核心频率:75133MHz总线频率:5066MHzCPU核心电压:3.52V制造工艺:0.35m晶体管数目:430万个芯片面积:181mm2缓存容量:24KBL1Cache(16KB数据Cache、8KB指令Cache)接口类型:Socket7K5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166MHzAMDP-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.AMDK6发布时间:1997年核心频率:166300MHz总线频率:66MHzCPU核心电压:2.93.2VI/O电压:3.3V制造工艺:0.350.25m晶体管数目:880万个芯片面积:68/162mm2缓存容量:64KBL1Cache指令内置:MMX多媒体指令集接口类型:Socket7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处理器的水平，缺点是发热量较大。K6和Cyrix6x86/MX性能相当。第一代166MHz和200MHzK6处理器的内核电压是2.9V，输入/输出电压为3.3V，而第二代233、266和300MHz的K6都为3.2V。AMDK6和Cyrix6x86MX的整数运算能力接近3年前的PentiumPro，但它们的浮点运算速度仍然不快。3.AMDK6-2代号:Chomper发布时间:1998年核心频率:266550MHz总线频率:66100MHzCPU核心电压:2.2V制造工艺:0.25m晶体管数目:930万个芯片面积:68mm2缓存容量:64KBL1Cache指令内置:3DNow!指令集、MMX多媒体指令集接口类型:Socket7K6-2/3DNow!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.AMDK6-3代号:Sharptooth(利齿)发布时间:1999年核心频率:350550MHz总线频率:66/100MHzCPU核心电压:2.2V/2.4VCPUI/O电压:3.3V制造工艺:0.25m晶体管数目:2130万个芯片面积:135mm2缓存容量:64KBL1Cache、256KBL2Cache指令内置:3DNow!指令集、MMX多媒体指令集接口类型:Socket7K6-3是AMD公司最后一款支持Super7架构的CPU，其特点是内置了256KB全速L2Cache(超过新赛扬的128KB)，并持主板上的512KB2MB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.AMDAthlon代号:K7发布时间:1999年核心频率:500MHz以上总线频率:200MHzCPU核心电压:1.6(K7核心)或1.7V/1.8V(K75核心)制造工艺:0.18/0.25m晶体管数目:2130万个芯片面积:120mm2缓存容量:128KBL1Cache、512KB8MBL2Cache指令内置:3DNow!指令集、MMX多媒体指令集、部分SSE指令接口类型:SlotAAMDAthlon采用了EV6总线架构，可以上到200MHz的外频，同样支持MMX指令集和3DNow!指令集。为了在CPU上集成更多的缓存，AMD不得不从Socket架构转变到Slot架构。集成在CPU电路板上的L2Cache最大可达到8MB。Athlon有两种规格，一种采用0.25m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0.18m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SlotA架构与Intel的Slot1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Pentium主板上安装Athlon，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处理器的4倍，而二级缓存则采用类似IntelXeon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。Athlon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更多的指令。除了上述CPU市场的两大霸主外，几年来，由于众多的厂商都看好CPU芯片这个市场，于是便有了以下的内容。三、非Intel、AMD“Inside”一派1.Cyrix6x86/6x86L发布时间:1995年核心频率:100150MHz总线频率:5075MHzCPU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:0.65m(6x86)/0.35m(6x86L)晶体管数目:300万个缓存容量:16KBL1Cache接口类型:Socket7美国Cyrix公司是第一家胆敢与PentiumPro一较高低的公司，就像其将CPU命名为6x86一样，多少有点瞒天过海的味道，这是试图超越Intel高性能处理器的第一次尝试。不幸的是，6x86并没有击败PentiumPro。汲取了以前的教训，Cyrix决定改变它的市场策略，转而用6x86与Pentium竞争。6x86的运行速度比同频率的Pentium要快一个级别，如时钟频率为133MHz的6x86与166MHz的Pentium相当。也因为这个成就，Cyrix和AMD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-Rating”(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6x86处理器相对于Pentium的性能。133MHz的6x86之所以叫做“Cyrix6x86P166+”，是因为它的速度和Pentium166相差无几。但6x86的浮点运算能力很差，6x86P166+的浮点能力仅与Pentium90相当。由于6x86的发热量很大，所以Cyrix推出了一款采用双电压设计的6x86L，核心电压为2.8V，大大降低了发热量。不过6x86和6x86L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Intel推出PentiumMMX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.CyrixM发布时间:1998年核心频率:225300MHz总线频率:66100MHzCPU核心电压:2.8VI/O电压:3.3V制造工艺:0.350.25m晶体管数目:650万个缓存容量:64KBL1Cache接口类型:Socket7在推出6x86后，为了进一步与PentiumMMX争夺市场，Cyrix沿用Cyrix6x86MX的设计模式，生产出了名叫CyrixM的新型处理芯片。从6x86到M的变化，不仅在于其MMX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不再烫得可怕，同时FPU(FloatPointUnit，浮点运算单元)的性能也大幅提高了。但它的总体性能仍比PentiumMMX低，甚至在AMDK6之下。3.CyrixMediaGX发布时间:1997年核心频率:120233MHz总线频率:6066MHz晶体管数目:240万个缓存容量:16KBL1CacheCyrixMediaGX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CyrixMediaGX开了整合处理器的先河，但市场反响平淡。4.WinChipC6发布时间:1997年核心频率:180240MHz总线频率:6075MHz电压:3.3V/3.52V(单电压)制造工艺:0.35m晶体管数目:540万个缓存容量:64KBL1Cache指令内置:MMX多媒体指令集接口类型:Socket7IDT(IntegratedDeviceTechnology，集成设备技术)公司开发了一款名为WinChipC6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。IDTWinChipC6瞄准了1000美元以下台式机市场和2000美元以下笔记本市场。WinChip的工作频率在180MHz以上，当然也包括了新的MMX指令集。WinChip采用了RISC(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(TLB)算法，提高了内存的使用效率，缓解了系统总线的瓶颈问题。WinChip