脚好,CPU就好!——从针脚看处理器
硬派学堂
百变针脚:
为什么CPU会频繁变“脚”?
从市面上曾经流行过的CPU来看,其针脚的数量可谓五花八门,每个时期都有不同的代表,每一类CPU都对应着一种不同的针脚。笔者数了一下,自从进入Pentium时代后,大约有近10种主流的CPU针脚,变化的周期基本上和“摩尔定律”合拍。
CPU针脚频繁变化的原因,有一部分是因为处理器厂商的市场策略因素,要推动市场购买新架构的处理器;另一个重要因素就是随着CPU的性能提升,内部集成的晶体管数量越来越多。当CPU的“肚子”越来越大的时候,就需要更多的“脚”来支撑自己,因此只有通过改变针脚数量,才能达到这个要求。
针脚进化:
引脚?假肢?针脚?
现在我们在市场上看到的CPU都是有针脚的,其实在以前,CPU的针脚并不是这种形态。1977年Intel的第一颗处理器的样子与现在的控制芯片有些类似。那时的CPU还没有“针脚”,称其为“引脚”更合适。早期的4004、8008、8086、8088等CPU都采用了DIP封装方式,通过其上的两排引脚可插到主板上的插槽或焊接在主板上。
1996年,Intel推出了Slot 1接口的处理器, 其特点就是CPU事先被固定在一块PCB面板上,然后通过面板的金手指来实现和PCB板的连接。这种依靠“假肢”来和主板相连的CPU接口类型最大的特点就是把二级高速缓存从处理器核心放到外面的一块较大的PCB板上,但这样一来,二级缓存无法与高速的内核同步,后来这种“假肢”方式被针脚方式取而代之了。


小结:CPU经过这么多年的发展,采用的接口方式有引脚式、卡式、针脚式、触点式等。而目前CPU的接口大都是针脚式接口,对应到主板上就有相应的插槽类型。CPU接口类型不同,在插孔数、体积、形状上都有变化,所以不能互相换插。虽然有一些厂商也生产出了各种CPU的转接插座,以使某些不同针脚的CPU能在同一块主板上能正常工作,但这些都是以损失CPU性能为代价的转换。并不能充分发挥CPU自身的性能。
从少到多:
为什么CPU的“脚”越来越多?
这里按CPU发展时间顺序给排出一个序列,大家可以直观地作一个了解:
AMD阵营:
Socket 462→Socket 754→Socket 939→Socket 940
Intel阵营:
Slot 1→Slot 2→Socket 370→Socket 423→Socket 478→LGA 775
不管CPU针脚类型如何变化,一个总的趋势是不变的,那就是针脚数由少变多的这个大趋势。现在的技术越来越精准,CPU内部指令分工也越来越精细。针脚数也就越来越多。
CPU针脚这么多,是不是每个针脚都是有用的呢?答案是否定的。每款CPU都存在着一些暂时不起作用的“假”针脚,留出这些针脚的原因是当CPU厂家想在CPU中加入新的指令集后,这些“空白”针脚就能被利用起来,用现有的生产线就能实现改变,而不必再去重新设计、生产新的CPU了。

从表中我们可以看出,CPU的针脚越多,在某种程度上也就决定了CPU的性能越强大。也许你会问:CPU的针脚是不是可以无限制地增加呢? 答案当然是否定的,因为CPU的针脚越多,针脚产生的额外杂乱信号就会越多,最终反而会影响CPU的性能。可以预言,CPU的针脚数量会在达到一个比较大的值时停止增长,转而采用另外的封装方式来解决这个问题。
从有到无:
为什么LGA 775没有“脚”?
2004年6月,英特尔在新一代的处理器上采用了新的封装方式LGA 775(栅格阵列封装Land Grid Array),我们会惊奇地发现,CPU的“脚”不见了!留下的只是一个个触点,仿佛被“截肢”,而所有引脚都跑到主板的Socket T插槽上了。
在CPU工作频率越来越高的今天,长长的针脚产生的额外杂乱信号会影响CPU的正常工作,而当针脚密密麻麻地长在CPU上时,这种状况也就越严重,要克服这一障碍,Intel才率先推出由金属触点来代替以往的针脚。
在安装方式上,采用LGA 775接口的处理器与以往的产品也有很大不同:传统的Socket 478卡槽为CPU每一根针脚都准备了一个V字形的铜制卡口,卡槽卡紧时,CPU引脚从V形卡口的开口方向向内挤压,以达到紧密接触的目的。LGA 775接口并不能利用针脚固定接触,而是需要一个安装扣架来固定,让CPU可以正确压在Socket T露出来的具有弹性的触须上。
这样的好处是:LGA 775架构不仅能够有效提升处理器的信号强度及频率,同时也可以提高处理器生产的良品率、降低生产成本。随着Socket 478的逐渐淡出,LGA 775将成为今后所有Intel桌面CPU的标准接口。


小故事:当LGA 775架构的CPU和主板推出时,广泛流传着一个说法,就是与LGA 775的CPU它配合的主板极易损坏,“拔插”次数超过5次时,主板上的与CPU接触的触须部分就会发生问题。
实践总是证明真理最好的方法,在实际使用过程中,LGA 775的CPU极少出现因为“拔插”而造成主板的CPU接口损坏。而Intel官方也宣称和LGA 775配合的主板“拔插”次数为20次。而在以前的Socket 478时代,Intel也是这样宣称其接口使用寿命的。至此,LGA 775主板的易损坏谣言不攻自破。
总结
通过以上我们详细的介绍,想必大家对CPU的针脚应该有一个比较系统的了解了。下次再看到林林总总的CPU针脚,应该不会再晕乎了吧^_^ 。如果能再结合前两期介绍CPU的内容一起来认识CPU的话,那你就可以成为CPU这个领域的专家啦。菜鸟之路虽然艰辛,但我们硬派学堂将会不断给大家提供深入浅出的好文章,让朋友们在学习的路上如虎添翼,早日成为传说中的大虾。
针脚:像针一样的脚,因为每一根金属的脚都太细,所以要N多根脚一起,才能站得起来。现在估计是感觉站累了,就改成了“坐”——把针脚全变成了金属触点。
Socket:所谓一个萝卜一个坑,Socket的原意是指主板上供CPU那一根根针脚插入的那个“坑”。不过现在通常是指CPU在封装时根据需要采取的接口形式。比如Socket 939就是指CPU上有939个针脚。
摩尔定律:当年,一个叫摩尔的人说了一句“芯片上集成的晶体管数量将每两年翻一番”,于是这个预言就变成了影响CPU发展的定律。不过近两年因为CPU功耗的问题,摩尔定律已经“死亡”。
封装方式:就像买个钻石戒指要包装一样,目的是为了将CPU模块固定在其中以防损坏。为避免买椟还珠的问题重演,目前的CPU封装技术正在向以节约成本为目的方向发展。
比比每次带朋友去电脑城攒电脑,都会被朋友问,是买939针脚的CPU好还是买754针脚的好?LGA 775又是怎么回事……比比的朋友老是被各种型号的CPU针脚的数目搞得头晕眼花。今天,我们就来从这一根根小小的针脚来看看CPU吧。
近10年主流CPU针脚规格一览
Socket 370:
为代替Slot而开发出来的架构,对应的CPU是370针脚。英特尔公司著名的“铜矿”和“图拉丁”系列CPU就是采用此接口。

Socket 423:
Willamgtte核心的Pentium 4处理器最初的标准接口,不过随着DDR内存的流行,Socket 423接口被Socket 478取代。

Socket A:
又名Socket 462,是目前AMD公司Athlon XP和Duron处理器的插座接口。

Socket 478:
Pentium 4系列处理器所采用的接口类型,针脚数为478针。英特尔公司的Pentium 4系列和赛扬4系列都采用此接口。

Socket 754:
是2003年9月AMD64位桌面平台最初发布时的CPU接口,目前采用此接口的有Athlon 64和Sempron,具有754根CPU针脚。随着Socket 939的普及,Socket 754最终也会逐渐淡出。

Socket 939:
AMD公司2004年6月才推出的64位桌面平台接口标准,目前采用此接口的有高端的Athlon 64以及Athlon 64 FX。

LGA 775:
又称为Socket T,是目前采用Intel LGA775封装的CPU所对应的接口,目前采用此种接口的有LGA 775封装的Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D等CPU。
