“芯”光灿烂

Author: 毛一丁 Date: 1997-01-01

  在计算机技术发展日新月异的今天,CPU作为计算机的“心脏”,仿佛进入了一个“春秋战国”时代,不同性能,不同档次,不同品牌,不同名称的CPU涌入市场,这些产品各具特色,往往让内行难以取舍,外行陷入迷茫。下面我们就看看有关目前主流CPU的几个热点问题。
#2  5X86是改进的486,不是PENTIUM档次产品
  英特尔公司推出Pentium(俗称586)以后不久就停止了486芯片的生产,极力推动市场从486向Pentium的转变,但这个转变并不像英特尔设想的那样快很快,英特尔公司的竞争对手AMD公司和Cyrix公司就乘机填补了这个空缺,销售了大量的486处理器。
  同时,为了进一步提高486的性能以便与Pentium竞争,Cyrix和AMD都推出了5X86的处理器。从本质上讲,5X86只是一种改良的486,它们的主频更高,性能也比原来的486要好,但并不能达到Pentium的水平。目前这 类产品已逐步被更高档的586级的产品所取代。
#2  K5和6X86,与PENTIUM竞争的产品
  在Pentium已经广泛流行以后,Cyrix公司和AMD公司也相继推出了性能与Pentium相当的处理器产品──Cyrix的6X86(也称M1)和AMD的K5。这两种芯片的内部设计都比Pentium复杂,但不及Pentium PRO先进,相当于第五代加(界于586和686之间)的芯片。
  长期以来,人们已经习惯于用CPU的主频来表示性能,Pentium的CPU也都是按主频来命名,例如Pentium133就是主频为133MHZ的Pentium,而实际上主频为100MHZ的K5就达到了Pentium133的性能,显然,如果再用主频来命名已经无法公平地反映CPU的性能。为此,人们提出了相对性能的衡量标准──P-Rating,用性能级别相当的Pentium芯片来标识某种CPU的方法。
#2  关于P-RATING标准
  K5在给定时钟频率下性能远远超过Pentium,为了让人们购买电脑时不再仅以主频为标准,Cyrix、IBM、AMD、SGS-THOMSON公司共同推出一种P-Rating规范,它用同一系统配置下Winstone 96测试值相同的Pentium芯片来标识处理器,这等于给用户建立了一个衡量CPU性能的标准。
  Winstone 96是一个中立的ZD实验室权威的测试软件,它综合计算机对多种软件,包括字处理、电子表格、PHOTOSHOP图像软件等的使用情况,从而得出一个综合得分,比较客观地反映电脑的综合性能指标。该测试结果得到计算机业界的广泛认同。
  从此竞争芯片厂商不再采用XXMHZ的方式来标注CPU,而是采用类似6X86-PR166这样的形式,这就表示其6X86芯片的Winstone 96性能与166MHZ Pentium相同。
  但是,P-Rating规范也存在其局限性,Winstone 96,很少使用浮点运算,对于浮点性能的测试相对局限,这对于计算机辅助设计和3-D应用程序来说存在性能上的差距。兼容芯片内部的数学协处理器,不如Pentium的快,这个弱点所有Pentium竞争者都存在,但绝大多数电脑应用程序很少使用浮点运算,所以对用户来说影响不大。如果是用来运行计算机辅助设计或者是3-D应用程序,兼容芯片的性能则会比同档次的Pentium差一点,在选购电脑时应予以注意。
#2  PENTIUM PRO适合服务器,并不适合台式机
  在Pentium之后,英特尔公司又推出了其下一代产品──Pentium PRO(按俗称应称之为686),在Pentium PRO中采用了大量的先进技术,如超标量计算、动态分支预测、更大的流水线深度等等,其性能比Pentium有显著提高,但有两个原因注定它无法像Pentium替代486一样顺利地替代Pentium成为下一代的主流产品。
  一个原因是Pentium PRO只是针对32位运算进行了优化,而没有对16位运算进行优化,所以运行WINDOWS的16位应用软件甚至比Pentium还慢,而现在电脑上运行的绝大多数程序都是16位的。因此微软公司推出了一个中间性的产品──WINDOWS95,它是一个16位和32位混合的操作系统,但由于Pentium PRO运行16位软件的性能比较差,在WINDOWS95下也无法很好地发挥性能,所以难以为台式机用户所接受。
  另一个原因是成本。由于大幅度提高性能,Pentium PRO把原来做在主板上的外部CACHE(缓存)放到了CPU内部,这样大幅度提高了CPU与CACHE之间交换数据的速度,也相应提高了指令运算的速度。但是随之带来的一个问题是芯片面积变大,制造成本难以下降,成品率也难以得到提高,使得价格无法降到可与Pentium相比的水平,也就无法在主流平台上得到采用。
  为此,英特尔公司大力推动Pentium PRO在服务器市场的应用,相对来说,网络操作系统和服务器应用软件基本上都已经转成32位,使Pentium PRO的性能可以得到发挥。
  同时英特尔公司在台式机上不断提高Pentium的主频,并且加入了MMX多媒体指令扩展,使其成为多能奔腾芯片,1997年1月,英特尔公司发布了多能奔腾芯片(P55C)。
#2  多能奔腾=PENTIUM+MMX
  多能奔腾(P55C)本质上依然是Pentium(原来的Pentium叫P54C),与Pentium与保持管脚兼容,由于在CPU中增加的技术不多,相对来说芯片制造成本也不会增加太多。多能奔腾芯片的性能比Pentium有所改进,不但提高了主频,还加入了MMX多媒体扩展技术,所以在主流平台上会得到广泛的采用,在多媒体电脑方面就更是如此。
  多能奔腾芯片的价格也开始接近主流处理器的水平,渐渐会成为Pentium的替代品,国内一些大的电脑厂商已开始批量供货多能奔腾电脑,具有代表性的有金长城MTV5166PX等型号,随着多能奔腾芯片价格的下降,这样的产品会逐渐成为国内市场的主流机型。
#2  AMD K6封杀多能奔腾,直逼奔腾二代
  AMD K6 MMX处理器是AMD推出的新一代处理器,其性能与英特公司最新推出的奔腾二代芯片相当,是专为WINDOWS运算而设计的性能卓越的处理器,它同时对16位和32位运算作了优化并加入MMX技术。
  K6的优点显而易见:
  一是速度更快。K6由于对16位和32位运算都作了优化,因此在运行WINDOWS NT时,其性能与Pentium PRO性能相当,而在运行WINDOWS 95时,比Pentium和Pentium PRO都好。
  二是技术先进。K6采用AMD的RISC86超标量微结构,可同时发出65条指令,内部有7个处理单元,从设计角度来看,比Pentium PRO更为先进,Pentium PRO尽管也采用超标量设计,但同时只能发出5条指令,内部也只有5个处理单元。为了确保性能,K6内置了64KB的一级高速缓存(32KB数据缓存,32KB指令缓存)、6级流水线、一个强劲的浮点单元以及内置了MMX功能,并且采用了一些如非顺序执行、预测性执行、寄存器重新命名等技术,使得其达到了Pentium PRO和奔腾二代的水平,而远较Pentium处理器优良。
  三是容易使用。K6采用了与Pentium处理器兼容的插座SOCKET7,方便用户从Pentium向第六代处理器过渡,只要更换CPU即可实现升级。而Pentium PRO则采用了与Pentium不同的插座SOCKET8,最新产品奔腾二代更是采用了被称之为SEC的接口技术,与Pentium、Pentium PRO都不兼容,需要对主板进行重新设计、重新生产,为主板和整机生产厂商带来难度,也难以在早期把成本降下来。
  根据奔腾二代采用Pentium PRO的内核等情况进行推测,K6应当是与奔腾二代芯片性能相当的产品。因此可以说,AMD-K6有与奔腾二代相当的性能和与多能奔腾相当的低价格,这一点受到用户的广泛好评。
#2  奔腾二代,鱼与熊掌能兼得吗?
  鉴于Pentium PRO存在的运行16位软件性能较差和制造成本问题,英特尔公司在PentiumPRO的基础上进行了改进,开发出奔腾二代芯片(也称为PentiumII、简称P2),一方面增加了对16位运算的优化,并加入了MMX多媒体扩展技术,另一方面又把缓存(CACHE)从CPU内部移到CPU外部,提高成品率,从性能上讲应当是一款不错的CPU。
  把缓存移到CPU外面以后,PentiumPRO在缓存上的性能优势在一定程度就要丧失,为此,英特尔公司又提出了一个S.E.C(单一封装)的概念,就是把CPU和外部缓存两个分离的部件做在一个盒子中,中间用一个比外部总线速度高得多的CACHE总线连接,从一定程度上 弥补了性能损失,带来的问题是CPU与主板的接口不再是Pntium的插座,而是一个新的插槽,给Pentium用户向奔腾二代转型带来一定的困难。
  另外由于在英特尔公司5月6日推出奔腾二代之前,AMD公司在4月2日就推出了号称性能与奔腾二代芯片相当的K6,并且包含了MMX多媒体扩展技术,加上K6与Pentium保持管脚兼容,这更给英特尔公司增加了Pentium向奔腾二代芯片转型的困难。
  此外,由于刚刚发布的奔腾二代芯片浮点运算部分出现了错误,给英特尔公司推广该芯片的计划带来了一定的阻力,也同时给K6一个机会,但瑕不掩玉,奔腾二代依然还是一个不错的产品。
#2  SOCKET7、SOCKET8,还是SEC?
  SOCKET7插座可以说是现在586主板的主要标准之一,它有321孔。英特尔公司的奔腾和多能奔腾(P55C)、AMD的K5及Cyrix的6X86系列芯片都支持SOCKET7标准。
  SOCKET8插座用来支持Pentium PRO,它有387孔。奔腾二代芯片没有采用以上两种标准,改变了CPU的封装形式,采用SEC方式连接到主板,SEC被称为单边接触盒,将CPU和高速缓存封装在一个盒子内,再插到主板上,很像主板上的插卡。因为它同SOCKET8不匹配,单边接触盒联接一个242针的接口,这种结构不能在以前的PENTIUN PRO主板上使用,必须采用新的主板设计方法,使许多Pentium PRO主板失去了升级的机会。
  而AMD公司在推出K6芯片时,就强调其直接支持321孔的SOCKET7插座,也就是说现有的586主板只需更换CPU就可以直接升级到K6芯片。
  Cyrix公司推出的M2芯片也宣布同样支持SOCKET7插座,借助M1的开发成功,想必M2芯片的性能也不会太差。
  各种消息不断地出台,美国国家半导体公司收购了Cyrix,这说明CPU的高额利润吸引了更多、更大的厂商加入战场,更为精彩的一幕或许还没有拉开。芯片大战给用户带来的利益是明显的,以相同的价格买到更好的性能,当然是非常理想的事情。从长远的眼光来看,芯片大战将长期地持续下去,因为每一个芯片厂商都有其过人的长处,否则也不会参与到这场全球性的高技术之争当中。至于应该采用基于何种CPU的电脑产品,相信每个人都会有自己的选择。