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核心类型

核心(Die)又称为内核,是 CPU 最重要的组成部分。

CPU 中心那块隆起的芯片就是核心,是由单晶硅以一定的生产工艺制造出来的,CPU 所有的计算、接受/存储命令、处理数据都由核心执行。

各种 CPU 核心都具有固定的逻辑结构,一级缓存、二级缓存、执行单元、指令级单元和总线接口等逻辑单元,都会有科学的布局。

为了便于 CPU 设计、生产、销售的管理,CPU 制造商会对各种 CPU 核心给出相应的代号,这也就是所谓的 CPU 核心类型。

不同的 CPU (不同系列或同一系列)都会有不同的核心类型(例如 Pentium 4 的 Northwood,Willamette 以及 K6-2 的 CXT 和 K6-2+ 的 ST-50 等等),甚至同一种核心都会有不同版本的类型(例如 Northwood 核心就分为 B0 和 C1 等版本),核心版本的变更,是为了修正上一版存在的一些错误,并提升一定的性能,而这些变化,普通消费者是很少去注意的。

每一种核心类型都有其相应的制造工艺(例如0.25um、0.18um、0.13um 以及 0.09um 等)、核心面积(这是决定 CPU 成本的关键因素,成本与核心面积基本上成正比)、核心电压、电流大小、晶体管数量、各级缓存的大小、主频范围、流水线架构和支持的指令集(这两点是决定 CPU 实际性能和工作效率的关键因素)、功耗和发热量的大小、封装方式(例如 S.E.P、PGA、FC-PGA、FC-PGA2 等等)、接口类型(例如 Socket 370,Socket A,Socket 478,Socket T,Slot 1、Socket 940 等等)、前端总线频率(FSB)等等。

因此,核心类型在某种程度上决定了 CPU 的工作性能。

一般说来,新的核心类型,往往比老的核心类型具有更好的性能(例如同频的 Northwood 核心Pentium 4 1.8A GHz 就要比 Willamette 核心的 Pentium 4 1.8 GHz 性能要高)。

但这也不是绝对的。

这种情况一般发生在新核心类型刚推出时,由于技术不完善或新的架构和制造工艺不成熟等原因,可能会导致新的核心类型的性能反而还不如老的核心类型的性能。

例如,早期 Willamette 核心 Socket 423 接口的Pentium 4 的实际性能,不如 Socket 370 接口的 Tualatin 核心的 Pentium III 和赛扬,现在的低频 Prescott 核心 Pentium 4 的实际性能,不如同频的Northwood 核心 Pentium 4 等等。

但随着技术的进步以及 CPU 制造商对新核心的不断改进和完善,新核心的中后期产品的性能,必然会超越老核心产品。

CPU 核心的发展方向,是更低的电压、更低的功耗、更先进的制造工艺、集成更多的晶体管、更小的核心面积(这会降低 CPU 的生产成本从而最终会降低 CPU 的销售价格)、更先进的流水线架构和更多的指令集、更高的前端总线频率、集成更多的功能(例如集成内存控制器,等等)以及双核心和多核心(也就是一个CPU 内部有 2 个或更多个核心)等。

CPU 核心的进步,对普通消费者而言,最有意义的就是能以更低的价格买到性能更强的 CPU。

在 CPU 漫长的历史中,伴随着纷繁复杂的 CPU 核心类型。

以下分别就 Intel CPU 和 AMD CPU 的主流核心类型,作一个简介。

主流核心类型介绍(仅限于台式机 CPU,不包括笔记本CPU 和服务器/工作站 CPU,而且不包括比较老的核心类型)。

Intel CPU 的核心类型核心类型1) Tualatin 这也就是大名鼎鼎的图拉丁核心,是Intel 在 Socket 370 架构上的最后一种 CPU 核心,采用 0.13um 制造工艺,封装方式采用 FC-PGA2 和 PPGA,核心电压也降低到了 1.5V 左右,主频范围从1GHz 到 1.4GHz,外频分别为 100MHz(赛扬)和 133MHz(Pentium III),二级缓存分别为 512KB(Pentium III-S)和 256KB(Pentium III 和赛扬),这是最强的 Socket 370 核心,其性能甚至超过了早期低频的 Pentium 4系列CPU。

核心类型2) Willamette 这是早期的 Pentium 4 和 P4 赛扬采用的核心,最初采用 Socket 423 接口,后来改用 Socket 478 接口(赛扬只有
1.7GHz 和 1.8GHz 两种,都是 Socket 478 接口),采用 0.18um 制造工艺,前端总线频率为 400MHz,主频范围从 1.3GHz 到
2.0GHz(Socket 423)和
1.6GHz 到
2.0GHz(Socket 478),二级缓存分别为 256KB(Pentium 4)和 128KB (赛扬)。

注意,另外还有些型号的 Socket 423 接口的 Pentium 4 居然没有二级缓存!核心电压 1.75V 左右,封装方式采用 Socket 423 的 PPGA INT2,PPGA INT3,OOI 423-pin,PPGA FC-PGA2 和 Socket 478 的 PPGA FC-PGA2 以及赛扬采用的 PPGA 等等。

Willamette 核心制造工艺落后,发热量大,性能低下,已经被淘汰掉,而被 Northwood 核心所取代。

核心类型3) Northwood 这是目前主流的 Pentium 4 和赛扬所采用的核心,其与 Willamette 核心最大的改进,是采用了 0.13um 制造工艺,并都采用 Socket 478 接口,核心电压1.5V 左右,二级缓存分别为 128KB(赛扬)和 512KB(Pentium 4),前端总线频率分别为 400/533/800MHz(赛扬都只有 400MHz),主频范围分别为 2.0GHz 到2.8GHz(赛扬),1.6GHz 到 2.6GHz(400MHz FSB Pentium 4),2.26GHz 到
3.06GHz (533MHz FSB Pentium 4)和 2.4GHz 到 3.4GHz(800MHz FSB Pentium 4),并且 3.06GHz Pentium 4 和所有的 800MHz Pentium 4 都支持超线程技术(Hyper-Threading Technology),封装方式采用 PPGA FC-PGA2 和 PPGA。

按照 Intel 的规划,Northwood 核心会很快被 Prescott 核心所取代。

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