硬件总动员(4)：一切从芯开始(中)
硬件周刊
在上一期硬派学堂中，我们从CPU的外观、参数、封装方式等方面对它进行了一个大概的了解和学习。CPU的发展速度特别快，因此一款产品的生存周期也比较短。今天，阿萌就带各位来拜访一下目前市场上的主流CPU。
在计算机领域里，主要有Intel、AMD、VIA、全美达、IBM这几个著名的CPU生产厂商，其中市场上又以Intel和AMD的CPU为主流，让我们先来看看Intel的CPU。
认识Intel家族的CPU
目前市场上的Intel系列CPU主要有面向高端市场的Pentium4(简称P4)、面向低端市场的赛扬4(有时也称之为“P4赛扬”)，以及面向高端用户但很少出现在市场上的Pentium4 XE。
(1)Intel的主流CPU──P4
随着技术的发展，在设计CPU时，往往同一个系列的CPU(如P4系列)在生产工艺、性能特点上会出现大的变化，而为了区分这种变化，厂商往往会针对每次大的技术改造所生产出来的新品取一个“代号”，这也就是常说的CPU“核心代号”。按照CPU核心分类，又可以分为以下几类。
●Willamette核心的P4处理器
最初上市的P4采用的核心是“Willamette”，这种Willamette核心的P4有两种接口，最初采用的是Socket 423接口，采用该接口的P4体型较大(图1)。
Socket 423接口的P4退出市场后，随后上市的就是Socket 478接口的P4。Socket 478接口的P4与Socket 423接口的P4相比，其身材要“苗条”得多(图2)。
上述两种P4都是Willamette核心，其特征是：采用0.18微米制造工艺，256KB的L2 Cache(缓存)，核心电压为1.7V(部分产品为1.75V)，400MHz的前端总线。由于这类P4仍然采用0.18微米的铝连线技术，因此功耗较大，并且其最高主频只能达到2GHz。目前Willamette核心的P4已停产。
●Northwood 核心的P4 CPU
如今市场出售的P4 CPU基本上都是Northwood核心的产品。与Willamette 核心的P4相比，Northwood 核心的P4最重要的改进是采用了0.13微米制造工艺，并且还拥有512KB的L2 Cache，比Willamette核心的P4足足多了一倍的二级缓存容量。
Northwood 这种核心也经历的几次技术变革，目前市场上采用该核心的产品主要有以下几种：第一代Northwood核心的P4采用的是400MHz前端总线的Northwood核心；第二代是533MHz前端总线的Northwood核心；第三代是支持支持超线程的533MHz前端总线的Northwood核心；到现在的800MHz前端总线Northwood核心P4是目前市场上真正的主流产品，也是消费者的主要选购对象。
(2)售价低廉的低端产品──赛扬4
赛扬4是Intel针对低端市场的处理器。早期的赛扬4采用的是Willamette核心，其前端总线为400MHz，L2缓存为128KB。Willamette核心的赛扬4最高主频只有2GHz，接替它的是Northwood核心的赛扬4，它采用400MHz的前端总线、128KB的L2全速缓存、采用0.13微米的制造工艺，因此除了工艺提高了之外，它的其他性能参数它与Willamette核心的赛扬是一样的。目前市场上的赛扬4基本上都是Northwood核心的。
(3)曲高和寡的高端产品──Pentium4 XE
在2003年9月18日，Intel推出P4至尊版──Pentium4 XE(Pentium4 Extreme Edition)。与普通的P4相比，Pentium4 XE同样采用的是800MHz的前端总线，支持超线程，不过其频率稍有提高，其起始频率为3.2GHz。此外，Pentium4 XE最大的特点是在512KB的二级Cache之外安置了2MB的L3 Cache。
不过，虽然增加了2MB的三级缓存，但Pentium4 XE与同频率的P4相比，性能提升并不是特别大，再加上其售价非常昂贵，因此目前市场上还很难看到这款产品。
认识AMD家族的CPU
除了Intel的CPU之外，目前市场上还有深受玩家推崇的AMD CPU，主要有面向中高端市场的Athlon XP、面向低端市场的Duron(毒龙)以及面向高端行业用户的Athlon 64/Athlon 64 FX。
(1)主流AMD CPU──Athlon XP
Athlon XP系列CPU经历了几年的发展，其核心经历了Palomino、Thoroughbred、Barton等多种形式。
●Palomino核心的Athlon XP
Palomino核心的Athlon XP是Athlon XP系列中的第一代产品，它采用0.18微米制造工艺，缓存方面仍采用384KB的配置(128KB L1+256KB L2)，工作电压为1.75V。其封装表面为茶褐色，CPU中央的核心也呈正方形。Palomino核心的Athlon XP是第一代Athlon XP，目前已经停止销售。
●Thoroughbred-A核心的Athlon XP
作为AMD公司第一款采用0.13微米制造工艺的产品，Thoroughbred-A核心的Athlon XP与Palomino核心的Athlon XP相比，在处理器逻辑线路上并没有重大改动，前端总线也仍然是266MHz，其主要区别在于采用了0.13微米制造的新工艺，所以新Athlon XP的核心远小于采用Palomino核心的Athlon XP。采用Thoroughbred-A核心的Athlon XP目前已经停产(图3)。
●Thoroughbred-B核心的Athlon XP
Thoroughbred-B是Thoroughbred-A核心的改进型。高频率的Thoroughbred-B核心的部分Athlon XP采用了333MHz的前端总线，同时也有部分型号仍然采用266MHz的前端总线。至于缓存方面，Thoroughbred-B核心仍然采用256KB二级缓存。目前市场的中低端Athlon XP处理器基本上都采用Thoroughbred-B核心。
●Barton核心的Athlon XP
Barton核心的Athlon XP处理器，其最大的变化是集成了512KB的二级缓存(其他核心Athlon XP都是256KB二级缓存)，而Barton核心Athlon XP的前端总线也提升到了333MHz，部分高端型号则使用400MHz的前端总线频率(图4)。
●Thorton核心的Athlon XP
Thorton核心的Athlon XP目前是Athlon XP系列最新的处理器，制造工艺与前三种相同，但是只有Barton一半的二级缓存。
(2)低端AMD CPU──Duron
目前市场上Duron处理器的核心代号为“Applebred”，它拥有64KB一级缓存以及128KB的二级缓存，并采用了全新的266MHz前端总线。新Duron继承了Barton核心Athlon XP的SSE指令集、动态分支预测和感温二极管等技术，它采用OPGA封装，核心电压1.5V，最大功率为57.0W(图5)。
不管是什么核心的Athlon XP、Duron处理器，其接口形式都是一样的，都采用Socket A接口。
(3)64位的恐龙级产品──Athlon 64/Athlon 64 FX
苹果公司推出的Power Mac G5是世界上第一台采用IBM制造的64位处理器的个人电脑。紧随其后，AMD也发布了面向台式机64位处理器Athlon 64和Athlon 64 FX这两款处理器。不管是针对高端游戏平台的Athlon 64 FX还是针对高性能桌面平台的Athlon 64，它们均采用了1MB的二级缓存和128KB的一级缓存，并且支持AMD最新的HyperTransport技术。新处理器的运行频率并没有现在的AMD处理器高，其中Athlon FX的起始运行频率为2.2GHz，Athlon 64目前有3200+和3000+两种型号的产品，其实际运行频率分别为2.0GHz和1.8GHz(图6)。
这期的CPU学习又暂时告一段落，接下来的一期硬派学堂里阿萌将带大家继续深入了解CPU，敬请期待。