CPU 技术介绍及CPU识别测试.doc

CPU 技术介绍及CPU识别测试技术简介: CPU是中央处理器（central Processing Unit）的简称.本章节主要介绍目前市场上主流CPU的技术和在CPU测试过程中所需要的软件和测试流程。1. 1Intel系列CPU1.1 Pentium III Coppermine（左边的为coppermineT，右边的为coppermine）Intel的pentium III 的CPU分为Slot 1架构PIII Katmai CPU和SOCKET370 的Coppermine，（其详细差异见表1），因为SLOT1的CPU，INTEL已经不生产，因此不作介绍。 Coppermine核心的PIII CPU，采用了0.18微米的制造工艺， Coppermine配有256K字节芯片的全速二级缓存，比Katmai的512K字节外部半速L2缓存更快。因为高级传输缓存被融入CPU的硅板中，就可以支持与处理器核心的256位资料连接，远远优于Katmai外部L2缓存的64位宽接口。从而使得PIII Coppermine可以从集成缓存中获得足够快的速度。虽然PIII Coppermine的代号Coppermine是铜矿的意思，但是仍然采用了铝导线技术。 表1KatmaiCoppermine100 MHz FSB450MHz-600 MHz550EMHz-850 MHz133 MHz(“B”)533B, 600B MHz533EBMHz-1000 MHzL2-缓存位置外部管芯L2 Cache512 KB256 KBL2 Cache Interface64 Bit256 BitL2 Clock Speed1/2 CPU Speed全 CPU speedL2 Associativity4-way set8-way setCPU Voltage2.0V1.65V (1.7V / 1GHz)封装Slot 1Socket 370PIII Coppermine具有以下优点： - 降低了核心电压，这样可以减少耗电量，减少了发热量，使得CPU能够以较低温度运行。- 0.18微米的工艺可以制造出比0.25微米Katmai更小的管芯，这样既可以集成更多的晶体管，还可以降低成本，增加产量。 - 全速L2缓存可以使芯片的性能超过老式Slot 1 PIII。 - 可以通过使用256位宽L2缓存总线提供更好的性能。 - 0.18微米的制造工艺减了功耗和发热量，使得CPU更适于超频。 注：E代表100MHz的外频和0.18微米制造工艺，而B结尾的CPU是133MHz外频。1.2 Celeron II 在低端CPU市场，Intel推出的新CPU是Celeron II（赛扬 II）。赛扬II采用的是PIII Coppermine的核心，Celeron II同样采用0.18微米制造工艺，与Coppermine不同的是将Coppermine的片内L2 Cache容量减少一半，采用了和老赛扬量相同的128KB片内L2 Cache。L2 Cache与Coppermine一样也采用了高级传输L2 Cache（ATC）技术。因为Celeron II是针对低端市场的CPU，在大量的商业应用程序和高端应用中表现出来的性能比PIII Coppermine大打折扣，尽管这样，集成的全速缓存仍然使得Celeron II的整数性能有了很大提高。 Celeron II的核心工作电压为1.5V，远远低于老式Celeron的2.0V，甚至比PIII Coppermine的核心工作电压都低。这样低的工作电压保证了Celeron II在工作的时候，核心温度保持在较低的范围内。Celeron II也采用了FC-PGA的封装形式，改善了散热效果，很有利于超频。Intel在Celeron II中加入SSE指令集，使其具备了和低频PIII相抗衡的实力1.3 Pentium 4 在2000年的6月，Intel公司宣布了其开发的下一代CPU命名为Pentium 4，也就是曾经命名为Willamette的CPU。在2000年的11月，Intel正式发布了Pentium 4处理器，该处理器没有采用P6架构，而是采用了全新的NetBurst架构，Pentium 4的管线长度是P6架构的两倍，达到了20级。管线的加长可以使得Pentium 4能达到更高的时钟频率，但是也使Pentium 4在每个时钟周期中的处理的命令数目比PIII Coppermine少，但是随着Pentium 4速度的提高，会克服这一点的。 最初的Pentium 4采用0.18微米制造工艺，集成4200万个晶体管，芯片面积213平方毫米，核心电压1.7V，目前采用的是Socket423接口，而Pentium 4的最终版本会采用Socket 478接口。 Pentium 4集成了8KB的L1 Cache，使用的是低于1.42ns的高速缓存，拥有极低的寻找时间，能迅速地找到并且命中目标指令，大大的提高了CPU的工作效率。Pentium 4还拥有全速的256KB二级缓存，在处理器核心和L2 Cache之间有着更大的数据传输信道，数据传输率可以达到前所未有的44.8GB/s，几乎是PIII 1G（16GB/s）的3倍之多。 Pentium 4的总线频率高达400MHz，是目前PC133总线的Pentium III的三倍，如果配合双信道的RAMBUS内存，可以在处理器和内存控制器之间提供高达3.2GB/sec的内存信道。Pentium 4的算术逻辑单元（ALU）一核心的两倍运行，还包含了144条重新设计的SSE2指令集。2. AMD系列CPU 2.1 Altnon 系列CPU Thunderbird Athlon AMD在1999年底推出K7系列，在CPU市场上一路高歌。K7 Athlon 可以说是一款相当成功的CPU。在2000年中，Intel推出了PIII Coppermine， AMD及时推出了K7的更新版本，那就是Thunderbird Athlon。我们可以通过表2清楚的看出T-bird与老Athlon的区别：表2K7 AthlonThunderbird Athlon制造工艺0.25 /0.22/ 0.18 微米,铝制导线0.18 微米,铝制 / 铜制导线电压1.6 - 1.8 V1.7 V1 GHz下的热功率65 W54 W1 GHz下的最大电流37 A33.6 AL2-缓存位置外部管芯L2-缓存时钟1/2和1/3 CPU Speed全速CPU SpeedL2缓存大小512 kB256 kBL2缓存资料通路64位宽64位宽L2缓存结构2信道设置结合16信道设置结合封装SlotASocketA可以看出，新的T-bird CPU比起K7 Athlon来。T-bird有铝制导线和铜制导线两种，铝制导线的会在奥斯丁（Austin）的Fab25生产，使用铜制导线的会在德累斯顿（Dresden）的Fab30生产。铝制导线的CPU芯片隐约有一层绿色光泽，而铜制的CPU芯片看上去有些蓝色。 T-bird仍然采用了64位的资料信道，比起PIII Coppermine的256位的资料信道要窄的多，这相差3/4的二级缓存的资料带宽会限制T-bird有更好的性能表现。但是在T-bird中，内置了16信道的二级缓存访问，而PIII Coppermine只有8信道，显而易见，拥有16信道L2 Cache访问的T-bird会比PIII Coppermine有着更高的资料命中率。2.2 Duron Duron也采用0.18微米制程技术。另外，AMD将Thunderbird上的二级缓存减少，成为Duron，情况就如Intel的Pentium III及Celeron的关系一样。但是在AMD新一代的Thunderbird和Duron处理器中，都采用了Exclisive设计，使得L1 Cache和L2 Cache中不会有重复的资料，可以使L2 Cache对性能的提升更加显著，另外采用全速的L2 Cache也使CPU的性能有了很大的提升。AMD采用Exclisive设计，就等于CPU Cache是等于L1 Cache+L2Cache，而Intel的CPU Cache没有采用Exclisive设计，L1 Cache和L2 Cache仍然有重复的一部分，所以CPU Cache的大小仅仅是L2 Cache的大小。举个例子：AMD Duron的L2 Cache虽然只有64KB，但是Duron的L1 Cache是128KB，这样总的Cache=128KB+64Kb=192KB；而新赛扬的总Cache却不是L1 Cache+L2 Cache，而是只是L2 Cache=128KB。 此外，由于Duron芯片内的L2 Cache较小，芯片面积只有100mm。CPU的功耗和产生的热量都相对较少，电压只需1.5V。但是在使用中，Duron的发热量仍然是不小，虽然不会影响系统的稳定性，但是如果像要超频的话，还是要加装大功率风扇。 AMD在Duron处理器的市场策略与Celeron有所不同。因为Celeron虽然跟Pentium III是同一架构，而Intel公司是刻意将Celeron的外频降到66MHz。相反，AMD并没有把Duron的外频降低，而是采用与Thunderbird相同的外频，速度为200MHz。所以单从架构上看，Duron与Thunderbird的分别就只是Cache的容量大小而已。3 在Mainboard中，每一种CPU都需要相应的Chipset与其对应，表3为各类CPU type所对应的Chipset。表3： INTEL-CPUAMD-CPUCeleronPentiumIIIP4K7I注II注K注C注T注A注TB注D注INTEL440BX（LX/ZX）I810/E/E2I820I815/E/EP/P/G850VIA693A694XKX133KT133/AKM133/AKT266AMDAMD750AMD-760SIS630S730S注： Celeron I表示是使用PII的内核的Celeron。Celeron II表示是使用PIII的内核的Celeron。KKatmai; C-Coppermine;T-Tualatin;A-Althon;TB-Thunderbird ;D-Duron表示支持；表示不支持4. Vcore CPU的核心电压（Vcore）应CPU的类型不同而不同，即使相同的CPU型号，也会因为生产编号不同而不同，表4为INTEL常见的CPU电压表，供参考：表4：Intel ProcessorsPentium III Processor s-Spec InformationSpeed (MHz)Boxed Test Specification (S-spec)OEM Test Specification (S-spec)SteppingCPUIDL2 Cache SizeThermal Spec(C)Thermal Design Power (W)Notes1 GHzSL4MFSL4C8cC00686256K7026.12,3,5,8SL4KLSL4BRcC00686256K7026.11,3,4,8SL4FPSL48ScB00683256K7026.11,3,5,8n/aSL4BScC00686256K7026.11,3,5,8SL4F9SL52RcD0068A256K7529.02,3,5,9933SL47QSL448cB00683256K7525.51,3,5,8SL49JSL44JcB00683256K7524.52,3,5,8SL4MESL4C9cC00686256K7524.52,3,5,8SL4KKSL4BTcC00686256K7525.51,3,5,8SL49JSL52QcDO068A256K7727.32,3,5,9900n/aSL4SDcC00686256K7523.22,3,4,8866SL47NSL43GcB00683256K8022.91,3,5,7SL49HSL43JcB00683256K8022.92,3,5,7SL4MDSL4CBcC00686256K8022.52,3,5,8SL4KJSL4BVcC00686256K8022.51,3,5,8SL49HSL4ZJcDO068A256K8026.12,3,5,9850SL47MSL43FcB00683256K8022.51,3,4,7SL49GSL43HcB00683256K8022.52,3,4,7SL4MCSL4CCcC00686256K8022.52,3,4,8SL4KHSL4BWcC00686256K8022.51,3,4,8800EBSL458SL3XQcB00683256K8020.81,3,5,7SL464SL3Y2cB00683256K8020.82,3,5,7SL4MBSL4CDcC00686256K8020.82,3,5,8SL4G7SL4XQcC00686256K8020.81,3,5,8SL4KGSL4BXcC00686256K8020.81,3,5,8800SL457/SL3XRSL3XRcB00683256K8020.81,3,4,7SL463SL3Y3cB00683256K8020.82,3,4,7SL4MASL4CEcC00686256K8020.82,3,4,8SL4KFSL4BYcC00686256K8020.81,3,4,8750SL3V6SL3WCcA20681256K8019.51,3,4,7SL3VCSL3VNcA20681256K8019.52,3,4,7SL456SL3XPcB00683256K8019.51,3,4,7SL462SL3XZcB00683256K8019.52,3,4,7SL4M9SL4CFcC00686256K8019.52,3,4,8SL4KESL4BZcC00686256K8019.51,3,4,8733SL3SZSL3SBcA20681256K8019.11,3,5,7SL3T4SL3VMcA20681256K8019.12,3,5,7SL455SL3XNcB00683256K8019.11,3,5,7SL45Z/SL3XYSL3XYcB00683256K8019.12,3,5,7SL4M8/SL4CGSL4CGcC00686256K8019.12,3,5,8SL4KDSL4C2cC00686256K8019.11,3,5,8SL4FQSL4CXcC00686256K8019.11,3,5,8700SL3SYSL3S9cA20681256K8018.31,3,4,7SL3T3SL3VLcA20681256K8018.32,3,4,7SL454SL453cB00683256K8018.31,3,4,7SL45Y/SL3XXSL3XXcB00683256K8018.32,3,4,7SL4M7/SL4CHSL4CHcC00686256K8018.32,3,4,8n/aSL4C3cC00686256K8018.31,3,4,8667SL3NDSL3KWcA20681256K8217.51,3,5,7SL3T2SL3VKcA20681256K8217.52,3,5,7SL453SL3XLcB00683256K8217.51,3,5,7SL45X/SL3XWSL3XWcB00683256K8217.52,3,5,7n/aSL4CJcC00686256K8217.52,3,5,8n/aSL4C4cC00686256K8217.51,3,5,8650SL3NRSL3KVcA20681256K8217.01,3,4,7SL3NMSL3VJcA20681256K8217.02,3,4,7SL452SL3XKcB00683256K8217.01,3,4,7SL45W/SL3XVSL3XVcB00683256K8217.02,3,4,7n/aSL4CKcC00686256K8217.02,3,4,8n/aSL4C5cC00686256K8217.01,3,4,8600EBSL3NBSL3H7cA20681256K8215.81,3,5,7SL3VBSL3VGcA20681256K8215.82,3,5,7SL44ZSL3XJcB00683256K8215.81,3,5,7SL45V/SL3XTSL3XTcB00683256K8215.82,3,5,7SL4CLSL4CLcC00686256K8215.82,3,5,8n/aSL4C6cC00686256K8215.81,3,5,8600BSL3JUSL3JPkC00673512 K8534.51,5,12600ESL3NASL3H6cA20681256K8215.81,3,4,7SL3NLSL3VHcA20681256K8215.82,3,4,7SL44YSL43EcB00683256K8215.81,3,4,7SL45USL3XUcB00683256K8215.82,3,4,7n/aSL4CMcC00686256K8215.82,3,4,8n/aSL4C7cC00686256K8215.81,3,4,7,8600SL3JT/SL3JMSL3JMkC00673512K8534.51,4,12550ESL3R3SL3QAcA20681256K8214.52,3,4,6SL3V5SL3N7cA20681256K8214.51,3,4,6SL44XSL3XHcB00683256K8214.51,3,4,7SL45TN/AcB00683256K8214.52,3,4,7550SL3FJSL3F7kC00673512K8030.81,4,11533EBSL3SXSL3N6cA20681256K8214.01,5,7SL3VASL3VFcA20681256K8214.02,3,5,7SL44WSL3XGcB00683256K8214.01,3,5,7SL45SSL3XScB00683256K8214.02,3,5,7533BSL3E9SL3BNkC00673512K9029.71,5,11500ESL3R2SL3Q9cA20681256K8513.22,3,4,6SL45RSL444cB00683256K8513.22,3,4,6500SL3CDSL365kB00672512K9028.01,4,11SL365SL365kB00672512K9028.01,4,11SL37DSL35EkC00673512K9028.01,4,11450SL3CCSL364kB00672512K9025.31,4,11SL37CSL35DkC00673512K9025.31,4,111. This processor is in S.E.C.C.2 form factor2. This processor is in the FC-PGA form factor3. This processor is a die shrink to .18 micron process technology4. This processors system bus operates at 100 MHz only5. This processors system bus operates at 133 MHz only6. Vcc Core Voltage - 1.60 V 7. Vcc Core Voltage - 1.65 V8. Vcc Core Voltage - 1.70 V9. Vcc Core Voltage - 1.75 V10. Vcc Core Voltage - 1.80 V11. Vcc Core Voltage - 2.00 V12. Vcc Core Voltage - 2.05 V NOTE: All processors listed above have an L2 cache with a 4 GB address range. All the processors listed above have an L2 cache that supports ECC. The L2 caches ECC cannot be disabled. Intel ProcessorsPentium 4 Processor sSpec Information Speed (GHz)Boxed Test Specification (s-Spec)OEM Test Specification (s-Spec)SteppingCPUIDL2 Cache SizeThermal Spec(C)Thermal Design Power (W)Notes1.3SL4QDSL4SFB20F07h256K6948.91,2,3SL5GCSL5FWC10F0Ah256K7051.61,2,31.4SL4SGSL4SGB20F07h256K7051.81,2,3SL4SCSL4SGB20F07h256K7051.81,2,3SL4X2SL4WSC10F0Ah256K7254.71,2,31.5SL4SHSL4SHB20F07h256K7254.71,2,3SL4TYSL4SHB20F07h256K7254.71,2,3SL4X3SL4WTC10F0Ah256K7354.71,2,31.7SL57VSL57WC10F0Ah256K7064.01,2,3NOTES: 1. This processor is in the OLGA on Interposer (OOI) package. 2. This processor uses a physical signaling scheme of quad pumping the data transfers over a 100-MHz clocked system bus and a buffering scheme allowing for sustained 400-MHz data transfers.3. This processors L2 cache has a 4GB address range and supports ECC.Intel ProcessorsIntel Celeron Processor Sspec InformationSpeed (MHz)Boxed Test Specification (S-spec)OEM Test Specification (S-spec)SteppingCPUIDL2 Cache SizeThermal Spec(C)Thermal Design Power (W)Notes266SL2YNSL2SYdA00650none8516.591SL2QGSL2TRdA10651none8516.591300SL2Z7SL2YPdA00650none8518.481SL2Y2SL2X8dA10651none8518.481300ASL32ASL2WMmA00660128K8519.051,5,7SL2WMSL2WMmA00660128K8519.051,5,7SL35QSL36AmB00665128K8519.052,5,7333SL32BSL2WNmA00660128K8520.941,5,7SL2WNSL2WNmA00660128K8520.941,5,7SL35RSL36BmB00665128K8520.942,5,7366SL37QSL376mA00660128K8521.701,5,7SL35SSL36CmB00665128K8521.702,5,7400SL37VSL39ZmA00660128K8523.701,5,7SL37XSL3A2mB00665128K8523.702,5,7433SL3BSSL3BAmB00665128K8524.12,5,7466SL3FLSL3EHmB00665128K7025.72,5,7500SL3LQSL3FYmB00665128K7027.22,5,7533SL3PZSL3FZmB00665128K7028.32,5,7533An/aSL46ScBO0683128K9011.23,4,5,10566SL3W7SL46TcB00683128K9011.93,4,5,10SL4NWSL4PCcC00686128K9011.93,4,5,6,8600SL3W8SL46UcB00683128K9012.63,4,5,10SL4NX/SL4PBSL4PBcC00686128K9012.63,4,5,6,8633SL3W9SL3VScB00683128K8216.53,4,5,6,9SL4NYSL4PAcC00686128K8216.53,4,5,6,8667SL4ABSL48EcB00683128K8217.53,4,5,6,9SL4NZSL4P9cC00686128K8217.53,4,5,6,8700SL4E6SL48FcB00683128K8018.33,4,5,6,9SL4P2SL4P8cC00686128K8018.33,4,5,6,8733SL4P3SL4P7cC00686128K8019.13,4,5,6,8766SL4QFSL4P6cC00686128K8020.03,4,5,6,8800SL55R/SL4TF SL4TFcC00