英特尔逆袭前的黑暗

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英特尔逆袭前的黑暗

2024-02-04 18:49| 来源: 网络整理| 查看: 265

奔腾3和速龙

就在这千禧年之际,AI两厂为争夺这1Ghz的宝座展开了一场世纪大战,一边是依靠PGA奔腾3冲刺高频吃着老本P6的英特尔,一边是经历了三代K6摸索从而逐渐站稳市场脚跟的AMD,这场冲刺1Ghz的大战也正式吹响了处理器大幅度提升频率的号角,AMD在尝到的K6-2的甜头,遭受K6-III的挫败之后,也正在告诉着AMD,如果继续依靠由NexGen那传来的老本是远远不够的。正是如此新的处理器——Athlon被提上了日程。

AMD速龙的工程样品

新的架构正是K7,而在速龙的开发过程中,甚至连英特尔都没有想到是在速龙的开发过程中,AMD不讲武德,竟然有贵人相助,在摩托罗拉的帮助下使其能在英特尔之前一年提早使用上180nm的制成,不仅如此,同时期康柏收购了DEC半导体这个CPU界的大厂,毕竟其DEC Alpha曾经创下过90年代最快CPU的记录。这样一来使得其能将其的半导体的团队给挖了过来与原来收购的NexGen那边来的联合。

DEC ALPHA处理器

新架构带来的优势不仅使得他提前突破了1Ghz的主频,来自猎户座速龙,他在2000年创下了1Ghz的好成绩,当时英特尔对于这来自AMD的当头一棒,显得有些措手不及,也匆匆得推出了1Ghz的铜矿系列CPU,甚至推出了高达1.13Ghz主频的奔腾3,虽然这批超高频奔腾3拥有强悍的性能,但是这1.13Ghz本是800mhz外频从100超频到133的作品,也正是因为如此也造成了一些不大不小的毛病。这样的局面也在告诉英特尔在吃P6这个老本的同时需要再次研发新的架构——Netburst。

1.13Ghz的奔腾3铜矿

奔腾4的起点——威廉米特(Willamette)内核

第一代的奔腾4发布于2000年,从市场上来看初代奔腾4在市场上的表现可以说是相当的失败,采用全新的850芯片组,使用全新的插槽及Socket 423,以及支持强悍的Rambus内存,频率起跳为1.3Ghz最高止步于2.0Ghz,二级缓存为:256KB,TDP从奔腾III的33瓦来到了70多瓦,这是难以想象的,而制程使用的则是英特尔正在打磨的180nm。使英特尔初代奔腾4在市场的溃败,正是英特尔对奔腾4过于激进的思想和极具暴力的措施,先来说说威廉米特的最大硬伤正是在于其的性能之上,虽然频率来到了远远高于上代奔腾3的1.4Ghz,1.5Ghz,但是在性能之上仍是不及于其上代奔腾3,更别说是当时已经如日中天的速龙雷鸟了,部分跑分证明了只有当奔腾4的主频高于2.0Ghz的才能和一些速龙雷鸟抗衡,01年推出了的奔腾4 1.7Ghz成功战胜了自家的奔腾3,同年八月才推出1.9Ghz和2.0Ghz的版本,这样的性能是用户难以接受的。与此同时的850芯片组貌似是真的只针对高端人士所定制的,仅加入了对Rambus内存的支持,而不支持当时相对廉价的SDRAM的支持。在性能和兼容两大硬伤之下,奔腾4的销量直接暴死,一蹶不振。后来英特尔推出了845芯片组对SDRAM的支持奔腾4的销量才有所回温。

Pentium 4 2.0Ghz

而奔腾4也并非一无是处,他加入了一些英特尔所曾经未使用过的技术如QDR技术,这个QDR技术说起来可以简单理解为,FSB前端总线频率可以运行在四倍于处理器自身外频频率的环境下,这项技术的应用使得英特尔CPU的内存表现得到了提升。而英特尔激进的使用了所谓Hyper-Pipelined Technology,旨在拉长CPU的逻辑流水线来进行暴力的提频,初代威廉米特的20级逻辑流水线,后来甚至出现了31级这样离谱的数字,这也意味着英特尔奔腾4将在暴力提频的这条路上越走越远。

FSB运行在自身外频4倍频率的奔腾4处理器

奔腾4与奔腾3图拉丁

在奔腾4逐渐提升频率的同时,我们的英特尔P6炒冷饭部门,重新捡起了P6,在2001年的六月英特尔推出了新一代铜矿T内核,这个铜矿T和铜矿实际上并无什么本质性的区别,网上有许多说法是根据有无顶盖来判断实则不然,因为在英特尔奔腾III发展的过程中,不仅有戴帽子的铜矿T也有没带顶盖的,而我们的铜矿也是。他们在有时及其难区分和辨别如果你不通过上机这种手段。而他们的区别是虽然是铜矿T和铜矿都使用着Socket 370的插槽但是如果铜矿T要使用在铜矿的主板上时必须要进行转接,也正是因为这种迷惑的操作使得铜矿T的存世量并不大。

主频为1Ghz的铜矿T CPU

而按照英特尔的想法应该是,以铜矿T作为过渡产品,来引出图拉丁,而我们的初代图拉丁256内核在同年的八月份发布,相比奔腾4威廉内核他具有更低的功耗,更先进的制程,更强的IPC性能,在当时更好的兼容性,奔腾3图拉丁初发布主频虽然只有远远低于2.0Ghz的1.0到1.4Ghz,这本是英特尔用来试水130nm的过渡产品,却又给襁褓之中的奔腾4重重的一拳。英特尔意识到了,前些日子才说370已经廉颇老矣,是时候退休了,今天直接老树开花吊打自己的新锐产品。那可不行,正是在这种情况下我们的图拉丁256内核就这么被砍了一刀,图拉丁256内核的奔腾III也被叫做奔腾III T存世量相比奔腾III-S会少上许多,但是图拉丁的传说还在延续,虽然奔腾图拉丁256没了还有图拉丁256赛扬啊,同时英特尔将奔腾3派去镇守了低端服务器市场,出现了缓存翻倍的图拉丁512内核,同时支持ECC校验和SMP技术,助力消费者实现双倍快乐。而我们的奔腾4也在这彻夜的寒冬中瑟瑟发抖。

双路奔腾3-S

渐有起色的北木(Northwood)内核和478插槽

01年10月AMD发布了AMD K7的第三代产品Palomino,在架构层面加以了一些相当有用的改进,名字也改为了速龙XP,频率也迎来了提升最高来到了1.73Ghz,使得威廉米特得奔腾·4迎来了更大的压力,英特尔推出下一代内核是迫在眉睫的,02年1月奔腾4最为成功的内核Northwood(北木内核)发布,采用全新且已经由图拉丁试水的130nm全新制程,这次制程的提升使得相比其180nm的前辈缩小了非常多。而设计之初所留下的超长流水线设计,也为后来的提频,做出了不可磨灭的功劳。二级缓存由原来的256KB增长到了512KB,4月所发布的2.4Ghz的产品,外频仍然保持在100,FSB通过QDR技术达到了400mhz。而在这里值得一提的是有时候你可以根据英特尔奔腾4处理器是否带Logo和Logo大小来判断属于前期产品还是后期产品。如在2.4Ghz和2.53Ghz这两款型号上就有出现携带logo的现象。这在高于2Ghz的奔腾4上是相当罕见的。

Pentium 4 2.4A

而我们的2.53Ghz的型号则是通过将2.4Ghz原为100mhz的外频提升至了133mhz所缔造的CPU,而在同年的八月份发布具有更高频率的2.6和2.8Ghz的型号,而十一月份迎来了一个特别的型号正是我们的3.06B HT,他算得上是英特尔使用HT技术的桌面处理器,这样的处理器去拥有了两个逻辑处理器,在一些特定的情况下性能能提升30%之多。在次年的四月宣布了一系列支持超线程技术的处理器。

奔腾4 3.06B HT的工程样品

而英特尔奔腾4也终于北木130nm能耗比进步的情况下,开始向笔记本方面开始涉足,系列名称为Mobile Pentium 4 Mobile,与台式机的不同处在于是否具备具备CPU散热顶盖,最低频率从1.2Ghz到最高2.6Ghz,低于2.4Ghz的频率发布于2002年而2.4Ghz以上频率的到2003年才发布。同时新一代奔腾4移动也许也意识到了需要在节电和环保这一方面加以改进,引入了一项能让处理器进入所谓深度睡眠的模式,此时的功耗可能会低至2W。同时值得一提的是478虽然是新的插槽不仅承载了北木内核甚至还承载了曾经的威廉内核。

P4-M 2.0Ghz

到了03年4月北木的提频神话还未停止,外频来到了200mhz而这种北木内核的CPU我们常常给他们加上C的后缀,更高的外频意味着只需要更低的倍频就能达到所想要的频率,像100外频的北木费劲了吃奶的力气也才来到3.0Ghz,而133mhz来到了3.06Ghz,200mhz的版本则来到了3.4Ghz而最高版本的3.4Ghz版本发布于2004年早期。奔腾4北木到此其使命就结束了吗?非也,根据数据库泄露的一些数据来看存在着使用LGA775插槽的北木奔腾4。北木系列也让英特尔尝到了一些提频和提升制程所带来的甜头,但是暴力提升频率的后果也是严重的,及高能,高耗,高热。从而继续提频去开发新一代的90nm内核——普雷斯科特(Prescott)。

Pentium 4 3.4C

至尊插曲——加拉廷(Gallatin )

随着制程的改进带来的能耗比的提升,英特尔也着手开始了新一代Netburst处理器的开发,核心代号——普雷斯多尼(Prestonia )支持新一代的超线程技术,而在03年他的继任者加拉廷取代了他的位置,相对于的前辈他的改进在于增加了片上三级缓存。而在同年的11月,英特尔打算将加拉廷-2M移植到我们的478和LGA775奔腾4处理器上,相比于他的服务器版本Xeon MP,他具有更高的总线频率,作为对新一代AMD处理器的速龙FX处理器发售的前一个星期用于压制住AMD极其可怕的势头。

全新的奔腾4 至尊贴纸

加拉廷也仅仅只存在了奔腾4EE系列的三个产品最终也没有陪到奔腾4EE系列走到最后,最后英特尔换装了Prescott 2M的内核,有人批评奔腾4使用服务器内核这种措施。

逐渐出现的危机——普雷斯科特(Prescott)

2004年2月英特尔推出了新一代的普雷斯科特内核,这一代内核采用了全新的90nm制程,而这90nm本应该解决在北木时频率逐渐提高带来的发热时确狠狠的给了英特尔当头一棒,因为90nm并没有像130nm一样有着前车之鉴,英特尔急匆匆的开发了90nm的新制称,导致了技术并不成熟,在相同频率的情况下比上一代的130nm热出非常多,同时逻辑流水线来到了31级,也不难看出英特尔已经想在暴力提频的这条路上越走越远了,CPU逻辑流水线就像阶梯一样,如果没有把控好有时候会造成性能过剩,或者性能不足。这也是导致在某些情况下Prescott甚至还打不过前辈北木的一大原因。

而英特尔为了解决处理器效率不高的问题,英特尔另辟蹊径,引入了执行跟踪高速缓存,快速执行引擎和高级动态执行技术,而前者高速追踪缓存,作为缓存他也具备着存解码指令的能力。有效得加快了分支预测出错时,重新载入的速度。而其次是快速执行引擎就是一颗运行在处理器两倍速率下的ALU。而后者主要改进了乱序执行方面的能力,从而来提高CPU分支预测的能力。而我们Prescott内核虽然有许多先进技术的加持,但是无奈于性能仍是不足。Prescott的二级缓存来到了1MB,同时也加入了SSE3指令集,EM64T技术和NX BIT以及VT技术,Prescott的功能方面的改进可以说是相当得丰富的。而其中一个令人所津津乐道的就是存在于Socket 478时代,早期英特尔对EM64T技术所做出的探索,这一批特别的CPU是为IBM所定制的用于他们的X series 306(m)服务器上面。支持EM64T技术的奔腾4甚至能做许多北木所无法做到的事情。而奔腾4的移动也改名为Mobile Pentium 4,这一代移动奔腾4的区别与桌面端更加少,同样具备了顶盖,但是他们全线都只有533mhz的FSB频率,他也同时创造了478时代所能达到的最高频率3.46Ghz。

英特尔为IBM定制的奔腾4 3.2E CPU支持EM64T技术

与此同时英特尔也推出新一代的LGA 775接口,别名Socket T,而T这个字母可是相当有来头的,它来自于英特尔所被砍掉的一个项目——Tejas,Tejas是如此的神秘以至于,外界一直流传着,他就是传说中能上10Ghz的Netburst,一度被称为新一代的奔腾V处理器。根据一些说法来看Tejas在90nm时期就要达到5Ghz,t在换装65nm之后提升到10Ghz,流水线的长度会继续拉长。同时支持单核四线程的技术,英特尔暴力提频的思路也在早年的RoadMap中的到验证。而后来的故事大家也知道Tejas并未如期而至,最终成为了一个神话。而与Tejas所对位的至强正是新一代内核Jayhawk这也是为什么LGA771,被称为Socket J的原因。

英特尔03年的RoadMap

到了2005年,英特尔还推出了加强版本的Prescott-2M内核,顾名思义将二级缓存的频率提升至2MB,其产品线包括奔腾4EE和奔腾4 600系列,全系列都支持EM64T,NX BIT和EIST技术,但是加缓存并没有带来什么显著的性能提升,而作为最后的奔腾4 EE——奔腾4 EE 3.73Ghz,用上了新一代的Prescott-2M内核也使得他的价格也亲民了许多,只卖999美元。

奔腾4 EE 3.73Ghz

尘埃落定——雪松磨(Cedar MIll)

作为英特尔第四代产品,雪松磨内核并没有迎来较大的改进,不仅频率只到了3.6Ghz,并且还不支持新一代的Vt技术,得益于换装了新一代的65nm内核,功耗降低了许多,规格与上一代的Prescott-2M基本相同。产品为奔腾4 6x1,这样消极的态度也证明了英特尔暴力提频思维的错误,同时也让世人觉得,这可能只是65nm的试水产品,真正的好戏可还在后头呢。。。这就是下一代酷睿2反杀的故事。



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