讲述光阴的故事:从操作系统看PC硬件的发展(下)

硬件时空

Windows 95时代

时间:1995-1997年

关键词:Pentium Pro、SDRAM、Voodoo、Pentium MMX、K6、Pentium Ⅱ

如果说早期的Windows只是扮演小打小闹的角色(很多用户依然摆脱不了DOS的“束缚”)的话,那么Windows 95的问世则一举奠定了微软公司在操作系统领域的垄断地位。1995年8月,Windows 95发布并创造了市场销售奇迹,四天内100万份拷贝销售一空!这个操作系统让许多PC用户见识了图形界面的魅力。Windows 95对硬件配置的要求大致是100MB硬盘、16MB内存,显卡必须支持640×480以上的分辨率。为了更加流畅地运行Windows操作系统,人们不得不升级自己的电脑,从此“升级”这个词与普通用户更加密切了。

Wintel联盟是业界优秀联盟的典范。在Windows 95发布后不久,Intel公司也赶在当年的11月发布了Pentium Pro,CPU主频冲到了200MHz,这是一款针对32位数据结构设计的CPU,虽然它运行16位应用程序时性能一般,但仍然是32位的赢家,能拥有这样一款处理器来配合Windows 95是很多用户当时梦寐以求的。作为686级别的CPU,它有一个很好听的中文名字——高能奔腾。

1996年底,伴随着PC的逐渐普及,内存业界也发生了一件影响深远的事情,那就是SDRAM(Synchronized DRAM,同步动态随机存储器)开始在PC系统中出现。要知道,我们后来使用的DDR、DDR2内存同样是在SDRAM的基础上改进而来的,事实上它们的核心并没有太多的区别。SDRAM采用了同步运作机制,这样内存与系统总线就工作在同样的频率上,有效消除了需要同步等待的问题,工作效率比以往提升了50%。

转眼又是一年。1997年,一个让我们难以忘怀的名字出现了——Voodoo。Voodoo加速卡拥有每秒4500万的像素填充率及每秒100万个多边形的生成能力,人们开始发现原来游戏画面也可以如此漂亮!从此,电脑游戏迈入了疯狂的3D时代,“3D加速卡”也渐渐成为玩家的口头禅。

历史似乎注定了1997年是不平静的一年。为了让Windows跑得更快,几大CPU厂商不约而同地加快了步伐,但此时Intel的地位依然是坚不可摧。1997 年1 月,Intel又给我们带来了Pentium MMX处理器,它在原Pentium的基础上进行了重大改进,增加了片内16KB数据缓存和16KB指令缓存、4路写缓存、分支预测单元以及返回堆栈技术,最大的亮点就是增加了57条MMX多媒体指令,PC处理器再也不局限于以往的x86指令,这对它今后的发展具有深远的意义。从此,Intel便把多媒体加速指令作为新一代CPU的重要内容。同一年,Intel还发布了Pentium Ⅱ处理器,这款芯片不是简单的升级,它采用了革命性的0.25微米新工艺和双重独立总线结构。

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SDRAM在内存发展史上具有重大意义

Windows 98时代

时间:1998-1999年

关键词:K6-2、GMR、TNT、K7、Pentium Ⅲ 、GeForce 256

1998年6月,微软给我们带来了Windows 95继任者——Windows 98,它包括集成的Web浏览器、动态桌面以及对DVD与USB的支持,自它开始人们开始越来越频繁地听到“USB”这个名词,即插即用的理念开始深入人心。尽管Windows 98的建议硬件配置并没有比Windows 95高出多少,但随着越来越多的软件在视窗平台上落户,很多用户开始认识内存容量的重要性,升级内存对系统性能往往有立竿见影的效果。

当Windows成为用户升级的主要原动力时,硬件厂商再也不会错过新版视窗推广的良机,这一年处理器、显卡、硬盘都给我们带来了惊喜。先说说处理器吧,雄踞多年老大位置的Intel也开始感觉竞争带来的压力了,在Windows 98问世的前两个月,AMD正式推出了K6-2处理器,这是一个K6芯片加上100MHz总线频率和支持3DNow!浮点指令的“结合物”。3DNow!技术是对x86体系的重大突破,它大大加强了处理3D图形和多媒体所需要的密集浮点运算性能。很可惜AMD未能把握住良机,3DNow!后来败给了Intel的SSE指令集,但不管怎样,K6-2的问世宣告了AMD有能力向Intel发起挑战。

显卡业界也在1998年完成了新一轮的洗牌。当年5月NVIDIA发布了轰动业界的Riva TNT显卡,凭借着两条双像素的32位渲染流水线及24位Z-Buffer(Z缓冲)等特性,TNT的性能完全压倒了Voodoo显卡,从此确立了NVIDIA在3D图形卡上的王者地位!与此同时,硬盘业也有所创新,继发布MR磁头技术之后,IBM又给我们带来了GMR(Giant Magneto Resistive,巨磁阻)磁头,这种磁头使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构,磁头的灵敏度再度提升,这为日后硬盘容量的跨越式发展打下了坚实的基础。

1999年Intel终于遭遇到史无前例的挑战。当年6月AMD推出了使用K7架构的第一款Athlon处理器,其核心频率达到500MHz~700MHz,具有100MHz外频、200MHz前端总线,拥有128KB一级缓存、512KB二级缓存。虽然发热量较大,但凭借超强的浮点处理性能,Athlon依然让许多用户趋之若鹜。在对手的强大压力下,Intel也在同年7月推出了新一代处理器——Pentium Ⅲ,其最初的时钟频率在450MHz以上,总线速度在100MHz以上,最大的亮点就是带来了全新的SSE指令集。

1999年9月微软发布了DirectX 7.0,它最大的特色就是支持T&L(坐标转换和光源处理),这将CPU从以往繁忙的坐标运算中解放出来。就在这个时候,我们现在极为熟悉的一个名词——GPU也开始亮相了。1999年9月1日,NVIDIA公司推出了GeForce 256显示芯片,并提出了“GPU”这个当时全新的概念,从此显卡的发展迈入了全新的阶段,CPU负责通用计算、GPU负责图形运算,时至今日这种“各司其职”的分工还未改变。

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GeForce 256 宣告了“GPU”的诞生

Windows 2000时代

时间:2000年

关键词:1GHz、Pentium 4、Radeon

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Radeon揭开了显示芯片业两雄争霸的历史

2000年2月,微软发布了Windows 95以来最重大的革新版本——Windows 2000。Windows 2000是在Windows NT的基础上开发的,其稳定性相对Windows 98有了长足的进步,不过对硬件的要求要高多了,如果没有400MHz以上的处理器、128MB内存以及1GB硬盘,人们就无法获得流畅的运行体验。Windows 2000的问世又成了DIY用户升级的动力,也间接促进了电脑配件市场的发展。

谁不想在Windows 2000问世之年推出几款有影响力的产品?众所周知,处理器主频达到1GHz就是一个里程碑,其市场意义远胜于实际意义,而这次跑在前面的却是AMD。2000年3月16日,AMD正式推出了主频达到1GHz的Athlon处理器,在时间上领先了Intel两天。为了在主频上将对手甩在身后,同年11月Intel又推出了新一代处理器,也就是如今的末日英雄——Pentium 4,它采用了全新的NetBurst架构,虽然超长的流水线让其执行效率不佳,不过凭借着超高的主频以及全新的SSE2指令集,Pentium 4还是为Intel撑起了长达6年之久的桌面处理器市场,但架构的先天缺陷也为其“悲剧”式的收场埋下了伏笔。

只有竞争才能促进一个产业更好地发展,如日中天的NVIDIA也在这一年遇到了强大的竞争对手。2000年年中,ATI发布了著名的Radeon(镭)显示核心,支持DirectX 8中的几项新特性,而此时的GeForce 2系列仍然停留在DirectX 7.0时代。自此以后,ATI与NVIDIA开始了正面的激烈对决。事实上,正是这两大“冤家”的“短兵相接”,我们今天才得以享受高性价比的显卡。

Windows XP时代

时间:2002-2006年

关键词:Radeon 9700、GeForce 8800、64位、双核心、Core 2 Duo

时隔仅一年多,微软又于2002年10月发布了新一代操作系统——Windows XP,它是微软迄今为止生命周期最长的一个操作系统。要想痛快淋漓地体验Windows XP,理想配置要求处理器主频至少达到1GHz、内存容量至少256MB以及20GB以上的硬盘空间,Windows XP的到来又推动了新一轮的硬件升级。

在Windows XP发布的当年,PC产业界最具爆炸力的事件莫过于Radeon 9700的发布了。2002年7月,ATI推出了业界第一块支持DirectX 9.0的显卡——Radeon 9700,从此显卡业界开始了ATI与NVIDIA平分秋色的好戏。可能是受Windows XP第一版集成DirectX 8.1影响,NVIDIA错误地估计了DirectX 8的寿命,从此带给了NVIDIA长达一年的噩梦!不过此后NVIDIA再也没给ATI任何“便宜”了,从NV40到G70再到G80,NVIDIA每一次都抢在ATI的前面。2006年11月,GeForce 8800的发布标志着显卡开启统一渲染架构及DirectX 10的步伐。花更少的钱享受更高的性能,显卡也在上演着如同处理器一样的故事。

处理器领域最重要的事件莫过于64位和双核的普及了。2003年9月23日是一个令广大电脑爱好者盼望了很久的日子,世界上第一款64位桌面处理器Athlon 64诞生了!迫于AMD的压力,到了2005年,Intel也全面推出了支持EM64T的Pentium 5XX处理器,在短短两年的时间内64位处理器就遍地开花了,同32位取代16位一样,64位也成为不可阻挡的历史潮流!64位的好戏热场后,双核又登场了。比起单纯的主频竞赛,双核处理器不仅带来了更高的执行效率,还可以有效控制功耗及发热量。

对于双核的普及,我们要感谢Intel的一员新“战将”——Core 2 Duo,由于它使用了全新的高效率Core 2核心,一上市便凭借着优秀的性价比迫使原来的双核处理器降价。今天,我们只要花费700多元便可享受双核处理器了,高性能的PC主机就是普通用户也玩得起。

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Athlon 64吹响了进军64位桌面CPU的号角

结语

目前Windows Vista已经发布,虽然它对处理器、内存及显卡提出了更高的要求,不过在新系统的带动下,PC硬件厂商的积极性也再次高涨,我们有望用更少的价格获取更高的性能。在感慨硬件飞速发展的同时,我们也来了解一下操作系统的开发规模吧,Windows 1.0只用了55个程序员一年的时间,而Windows Vista要用2000多个程序员五年的时间!