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核心(Core)又称为内核,是CPU最重要的组成部分。CPU中心那块隆起的芯片就是核心,是由单晶硅以一定的生产工艺制造出来的,CPU所有的计算、接受/存储命令、处理数据都由核心执行。各种CPU核心都具有固定的逻辑结构,一级缓存、二级缓存、执行单元、指令级单元和总线接口等逻辑单元都会有科学的布局。

处理器核心

为了便于CPU设计、生产、销售的管理,CPU制造商会对各种CPU核心给出相应的代号,这也就是所谓的CPU核心类型
不同的CPU(不同系列或同一系列)都会有不同的核心类型(例如Pentium 4的Northwood,Willamette以及K6-2的CXT和K6-2+的ST-50等等),甚至同一种核心都会有不同版本的类型(例如Northwood核心就分为B0和C1等版本),核心版本的变更是为了修正上一版存在的一些错误,并提升一定的性能,而这些变化普通消费者是很少去注意的。每一种核心类型都有其相应的制造工艺(例如0.25um、0.18um、0.13um以及0.09um等)、核心面积(这是决定CPU成本的关键因素,成本与核心面积基本上成正比)、核心电压、电流大小、晶体管数量、各级缓存的大小、主频范围、流水线架构和支持的指令集(这两点是决定CPU实际性能和工作效率的关键因素)、功耗和发热量的大小、封装方式(例如S.E.P、PGA、FC-PGA、FC-PGA2等等)、接口类型(例如Socket 370,Socket A,Socket 478,Socket T,Slot 1、Socket 940等等)、前端总线频率(FSB)等等。因此,核心类型在某种程度上决定了CPU的工作性能。
一般说来,新的核心类型往往比老的核心类型具有更好的性能(例如同频的Northwood核心Pentium 4 1.8A GHz就要比Willamette核心的Pentium 4 1.8GHz性能要高),但这也不是绝对的,这种情况一般发生在新核心类型刚推出时,由于技术不完善或新的架构和制造工艺不成熟等原因,可能会导致新的核心类型的性能反而还不如老的核心类型的性能。例如,早期Willamette核心Socket 423接口的Pentium 4的实际性能不如Socket 370接口的Tualatin核心的Pentium III和赛扬,现在的低频Prescott核心Pentium 4的实际性能不如同频的Northwood核心Pentium 4等等,但随着技术的进步以及CPU制造商对新核心的不断改进和完善,新核心的中后期产品的性能必然会超越老核心产品。
CPU核心的发展方向是更低的电压、更低的功耗、更先进的制造工艺、集成更多的晶体管、更小的核心面积(这会降低CPU的生产成本从而最终会降低CPU的销售价格)、更先进的流水线架构和更多的指令集、更高的前端总线频率、集成更多的功能(例如集成内存控制器等等)以及双核心和多核心(也就是1个CPU内部有2个或更多个核心)等。CPU核心的进步对普通消费者而言,最有意义的就是能以更低的价格买到性能更强的CPU。
在CPU漫长的历史中伴随着纷繁复杂的CPU核心类型,以下分别就Intel CPU和AMD CPU的主流核心类型作一个简介。主流核心类型介绍(仅限于台式机CPU,不包括笔记本CPU和服务器/工作站CPU,而且不包括比较老的
核心类型)。

英特尔CPU核心

Tualatin
这也就是大名鼎鼎的“图拉丁”核心,是Intel在Socket 370架构上的最后一种[WIKI]CPU[/WIKI]核心
英特尔处理器

英特尔处理器

,采用0.13um制造工艺封装方式采用FC-PGA2和PPGA,核心电压也降低到了1.5V左右,主频范围从1GHz到1.4GHz,外频分别为100MHz(赛扬)和133MHz(Pentium III),二级缓存分别为512KB(Pentium III-S)和256KB(Pentium III和赛扬),这是最强的Socket 370核心,其性能甚至超过了早期低频的Pentium 4系列[WIKI]CPU[/WIKI]。
Willamette
这是早期的Pentium 4和P4赛扬采用的核心,最初采用Socket 423接口,后来改用Socket 478接口(赛扬只有1.7GHz和1.8GHz两种,都是Socket 478接口),采用0.18um制造工艺前端总线频率为400MHz,主频范围从1.3GHz到2.0GHz(Socket 423)和1.6GHz到2.0GHz(Socket 478),二级缓存分别为256KB(Pentium 4)和128KB(赛扬),注意,另外还有些型号的Socket 423接口的Pentium 4居然没有二级缓存!核心电压1.75V左右,封装方式采用Socket 423的PPGA INT2,PPGA INT3,OOI 423-pin,PPGA FC-PGA2和Socket 478的PPGA FC-PGA2以及赛扬采用的PPGA等等。Willamette核心制造工艺落后,发热量大,性能低下,已经被淘汰掉,而被Northwood核心所取代。
Northwood
这是目前主流的Pentium 4和赛扬所采用的核心,其与Willamette核心最大的改进是采用了0.13um制造工艺,并都采用Socket 478接口,核心电压1.5V左右,二级缓存分别为128KB(赛扬)和512KB(Pentium 4),前端总线频率分别为400/533/800MHz(赛扬都只有400MHz),主频范围分别为2.0GHz到2.8GHz(赛扬),1.6GHz到2.6GHz(400MHz FSB Pentium 4),2.26GHz到3.06GHz(533MHz FSB Pentium 4)和2.4GHz到3.4GHz(800MHz FSB Pentium 4),并且3.06GHz Pentium 4和所有的800MHz Pentium 4都支持超线程技术(Hyper-Threading Technology),封装方式采用PPGA FC-PGA2和PPGA。按照Intel的规划,Northwood核心会很快被Prescott核心所取代。
Prescott
这是目前高端的Pentium 4 EE、主流的Pentium 4和低端的Celeron D所采用的核心。Prescott核心与Northwood核心最大的区别是采用了90nm制造工艺,L1数据缓存从8KB增加到16KB,流水线结构也从20级增加到了31级,并且开始支持SSE3指令集。Prescott核心[WIKI]CPU[/WIKI]初期采用Socket 478接口,现在基本上已经全部转到Socket 775接口,核心电压1.25-1.525V。前端总线频率方面,Celeron D全部都是533MHz FSB,而除了Celeron D之外的其它[WIKI]CPU[/WIKI]为533MHz(不支持超线程技术)和800MHz(支持超线程技术)以及最高的1066MHz(支持超线程技术)。二级缓存分别为256KB(Celeron D)、1MB(Socket 478接口的Pentium 4以及Socket 775接口的Pentium 4 5XX系列)和2MB(Pentium 4 6XX系列以及Pentium 4 EE)。封装方式采用PPGA(Socket 478)和PLGA(Socket 775)。Prescott核心自从推出以来也在不断的完善和发展,先后加入了硬件防病毒技术Execute Disable Bit(EDB)、节能省电技术Enhanced Intel SpeedStep Technology(EIST)、虚拟化技术Intel Virtualization Technology(Intel VT)以及64位技术EM64T等等,二级缓存也从最初的1MB增加到了2MB。按照Intel的规划,Prescott核心会被Cedar Mill核心取代。
Smithfield
这是Intel公司的第一款双核心处理器的核心类型,基本上可以认为Smithfield核心是简单的将两个Prescott核心松散地耦合在一起的产物,这是基于独立缓存的松散型耦合方案,其优点是技术简单,缺点是性能不够理想,目前Pentium D 8XX系列以及Pentium EE 8XX系列采用此核心。关于Smithfield的详细资料可以查看Intel双核心类型
Cedar Mill
这是Pentium 4 6X1系列和Celeron D 3X2/3X6系列采用的核心,从2005开始末出现。其与Prescott核心最大的区别是采用了65nm制造工艺,其它方面则变化不大,基本上可以认为是Prescott核心的65nm制程版本。Cedar Mill核心全部采用Socket 775接口,核心电压1.3V左右,封装方式采用PLGA。其中,Pentium 4全部都为800MHz FSB、2MB二级缓存,都支持超线程技术硬件防病毒技术EDB、节能省电技术EIST以及64位技术EM64T;而Celeron D则是533MHz FSB、512KB二级缓存,支持硬件防病毒技术EDB和64位技术EM64T,不支持超线程技术以及节能省电技术EIST。Cedar Mill核心也是Intel处理器在NetBurst架构上的最后一款单核心处理器的核心类型,按照Intel的规划,Cedar Mill核心将逐渐被Core架构的Conroe核心所取代。
Presler
这是Pentium D 9XX和Pentium EE 9XX采用的核心,同样是2005年末推出。基本上可以认为Presler核心是简单的将两个Cedar Mill核心松散地耦合在一起的产物,是基于独立缓存的松散型耦合方案,其优点是技术简单,缺点是性能不够理想。
Yonah
目前采用Yonah核心[WIKI]CPU[/WIKI]的有双核心的Core Duo和单核心的Core Solo,另外Celeron M也采用此核心,Yonah是Intel于2006年初推出的。这是一种单/双核心处理器的核心类型,其在应用方面的特点是具有很大的灵活性,既可用于桌面平台,也可用于移动平台;既可用于双核心,也可用于单核心。Yonah核心来源于移动平台上大名鼎鼎的处理器Pentium M的优秀架构,具有流水线级数少、执行效率高、性能强大以及功耗低等等优点。Yonah核心采用65nm制造工艺,接口类型是改良了的新版Socket 478接口(与以前台式机的Socket 478并不兼容)。Yonah核心都支持硬件防病毒技术EDB以及节能省电技术EIST,但其最大的遗憾是不支持64位技术,仅仅只是32位的处理器。值得注意的是,Core Duo的Yonah核心则是采用了两个核心共享2MB的二级缓存。共享式的二级缓存配合Intel的“Smart cache”共享缓存技术,实现了真正意义上的缓存数据同步,大幅度降低了数据延迟,减少了对前端总线的占用。Yonah核心是共享缓存的紧密型耦合方案,其优点是性能理想,缺点是技术比较复杂。

AMD CPU核心

Athlon XP的核心类型
Athlon XP有4种不同的核心类型,但都有共同之处:都采用Socket A接口而且都采用PR标称值标
AMD CPU

AMD CPU

注。
Palomino
这是最早的Athlon XP的核心,采用0.18um制造工艺,核心电压为1.75V左右,二级缓存为256KB,封装方式采用OPGA,前端总线频率为266MHz。
这是第一种采用0.13um制造工艺的Athlon XP核心,又分为Thoroughbred-A和Thoroughbred-B两种版本,核心电压1.65V-1.75V左右,二级缓存为256KB,封装方式采用OPGA,前端总线频率为266MHz和333MHz。
Thorton
采用0.13um制造工艺,核心电压1.65V左右,二级缓存为256KB,封装方式采用OPGA,前端总线频率为333MHz。可以看作是屏蔽了一半二级缓存的Barton。
Barton
采用0.13um制造工艺,核心电压1.65V左右,二级缓存为512KB,封装方式采用OPGA,前端总线频率为333MHz和400MHz。
新 Duron 的核心类型
采用0.13um制造工艺,核心电压1.5V左右,二级缓存为64KB,封装方式采用OPGA,前端总线频率为266MHz。没有采用PR标称值标注而以实际频率标注,有1.4GHz、1.6GHz和1.8GHz三种。
Athlon 64 系列CPU的核心类型
Sledgehammer
Sledgehammer是AMD服务器CPU的核心,是64位CPU,一般为940接口,0.13微米工艺。Sledgehammer功能强大,集成三条HyperTransprot总线,核心使用12级流水线,128K一级缓存、集成1M二级缓存,可以用于单路到8路CPU服务器。Sledgehammer集成内存控制器,比起传统上位于北桥的内存控制器有更小的延时,支持双通道DDR内存,由于是服务器CPU,当然支持ECC校验。
Clawhammer
采用0.13um制造工艺,核心电压1.5V左右,二级缓存为1MB,封装方式采用mPGA,采用Hyper Transport总线,内置1个128bit的内存控制器。采用Socket 754、Socket 940和Socket 939接口。
其与Clawhammer的最主要区别就是二级缓存降为512KB(这也是AMD为了市场需要和加快推广64位CPU而采取的相对低价政策的结果),其它性能基本相同。
Wincheste
Wincheste是比较新的AMD Athlon 64CPU核心,是64位CPU,一般为939接口,0.09微米制造工艺。这种核心使用200MHz外频,支持1GHyperTransprot总线,512K二级缓存,性价比较好。Wincheste集成双通道内存控制器,支持双通道DDR内存,由于使用新的工艺,Wincheste的发热量比旧的Athlon小,性能也有所提升。
Troy
Troy是AMD第一个使用90nm制造工艺的Opteron核心。Troy核心是在Sledgehammer基础上增添了多项新技术而来的,通常为940针脚,拥有128K一级缓存和1MB (1,024 KB)二级缓存。同样使用200MHz外频,支持1GHyperTransprot总线,集成了内存控制器,支持双通道DDR400内存,并且可以支持ECC 内存。此外,Troy核心还提供了对SSE-3的支持,和Intel的Xeon相同,总的来说,Troy是一款不错的CPU核心。
Venice
Venice核心是在Wincheste核心的基础上演变而来,其技术参数和Wincheste基本相同:一样基于X86-64架构、整合双通道内存控制器、512KB L2缓存、90nm制造工艺、200MHz外频,支持1GHyperTransprot总线。Venice的变化主要有三方面:一是使用了Dual Stress Liner (简称DSL)技术,可以将半导体晶体管的响应速度提高24%,这样是CPU有更大的频率空间,更容易超频;二是提供了对SSE-3的支持,和Intel的CPU相同;三是进一步改良了内存控制器,一定程度上增加处理器的性能,更主要的是增加内存控制器对不同DIMM模块和不同配置的兼容性。此外Venice核心还使用了动态电压,不同的CPU可能会有不同的电压。
SanDiego核心与Venice一样是在Wincheste核心的基础上演变而来,其技术参数和Venice非常接近,Venice拥有的新技术、新功能,SanDiego核心一样拥有。不过AMD公司将SanDiego核心定位到顶级Athlon 64处理器之上,甚至用于服务器CPU。可以将SanDiego看作是Venice核心的高级版本,只不过缓存容量由512KB提升到了1MB。当然由于L2缓存增加,SanDiego核心的内核尺寸也有所增加,从Venice核心的84平方毫米增加到115平方毫米,当然价格也更高昂。
闪龙系列CPU的核心类型
Paris
Paris核心是Barton核心的继任者,主要用于AMD的闪龙,早期的754接口闪龙部分使用Paris核心。Paris采用90nm制造工艺,支持iSSE2指令集,一般为256K二级缓存,200MHz外频。Paris核心是32位CPU,来源于K8核心,因此也具备了内存控制单元。CPU内建内存控制器的主要优点在于内存控制器可以以CPU频率运行,比起传统上位于北桥的内存控制器有更小的延时。使用Paris核心的闪龙与Socket A接口闪龙CPU相比,性能得到明显提升。
Palermo
Palermo核心目前主要用于AMD的闪龙CPU,使用Socket 754接口、90nm制造工艺,1.4V左右电压,200MHz外频,128K或者256K二级缓存。Palermo核心源于K8的Wincheste核心,新的E6步进版本已经支持64位。除了拥有与AMD高端处理器相同的内部架构,还具备了EVP、Cool‘n’Quiet;和HyperTransport等AMD独有的技术,为广大用户带来更“冷静”、更高计算能力的优秀处理器。由于脱胎与ATHLON64处理器,所以Palermo同样具备了内存控制单元。CPU内建内存控制器的主要优点在于内存控制器可以以CPU频率运行,比起传统上位于北桥的内存控制器有更小的延时。
Athlon 64 X2系列双核心CPU的核心类型
Athlon 64 X2系列双核心CPU的核心类型主要有Manchester和Toledo,两者十分相似,差别仅在于二级缓存。
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- 来自原声例句
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