什么是cpu架構(gòu)
什么是cpu架構(gòu)
CPU的架構(gòu)是什么意思，什么是CPU的架構(gòu)呢?下面是學(xué)習(xí)啦小編帶來(lái)的關(guān)于什么是cpu架構(gòu)的內(nèi)容，歡迎閱讀!
什么是cpu架構(gòu)：
CPU架構(gòu)是CPU廠商給屬于同一系列的CPU產(chǎn)品定的一個(gè)規(guī)范，主要目的是為了區(qū)分不同類型CPU的重要標(biāo)示。目前市面上的CPU指令集分類主要分有兩大陣營(yíng)，一個(gè)是intel、AMD為首的復(fù)雜指令集CPU，另一個(gè)是以IBM、ARM為首的精簡(jiǎn)指令集CPU。兩個(gè)不同品牌的CPU，其產(chǎn)品的架構(gòu)也不相同，例如，Intel、AMD的CPU是X86架構(gòu)的，而IBM公司的CPU是PowerPC架構(gòu)，ARM公司是ARM架構(gòu)。
Core架構(gòu)的Merom處理器確實(shí)性能強(qiáng)勁。在多項(xiàng)測(cè)試中，頻率2GHz的T7200能戰(zhàn)勝頻率2.33GHz的T2700就是最好的證明。但是您同時(shí)也注意到了，在移動(dòng)平臺(tái)Merom雖然性能強(qiáng)勁，但并沒(méi)有給您帶來(lái)太大的驚喜。
雖然勝過(guò)Yonah，但幅度都不大，而且在一些測(cè)試項(xiàng)中，頻率稍低的T7200也是輸給了T2700的。因此可能在移動(dòng)平臺(tái)Core微架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)不像桌面平臺(tái)那樣出彩——一顆頻率最低的E6300也可以全殲高頻率的Pentium D。究其原因就是Yonah本身就比較優(yōu)秀，而不像NetBurst那樣失敗，況且Core微架構(gòu)本身就是在Yonah微架構(gòu)改進(jìn)而來(lái)，成績(jī)不會(huì)形成太大的反差也在情理之中。
Core微架構(gòu)是Intel的以色列設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在Yonah微架構(gòu)基礎(chǔ)之上改進(jìn)而來(lái)的新一代微架構(gòu)。最顯著的變化在于在各個(gè)關(guān)鍵部分進(jìn)行強(qiáng)化。為了提高兩個(gè)核心的內(nèi)部數(shù)據(jù)交換效率采取共享式二級(jí)緩存設(shè)計(jì)，2個(gè)核心共享高達(dá)4MB的二級(jí)緩存。其內(nèi)核采用較短的14級(jí)有效流水線設(shè)計(jì)，每個(gè)核心都內(nèi)建32KB一級(jí)指令緩存與32KB一級(jí)數(shù)據(jù)緩存，2個(gè)核心的一級(jí)數(shù)據(jù)緩存之間可以直接傳輸數(shù)據(jù)。每個(gè)核心內(nèi)建4組指令解碼單元，支持微指令融合與宏指令融合技術(shù)，每個(gè)時(shí)鐘周期最多可以解碼5條X86指令，并擁有改進(jìn)的分支預(yù)測(cè)功能。
每個(gè)核心內(nèi)建5個(gè)執(zhí)行單元子系統(tǒng)，執(zhí)行效率頗高。加入對(duì)EM64T與SSE4指令集的支持。由于對(duì)EM64T的支持使得其可以擁有更大的內(nèi)存尋址空間，彌補(bǔ)了Yonah的不足，在新一代內(nèi)存消耗大戶——Vista操作系統(tǒng)普及之后，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)可以使得Core微架構(gòu)擁有更長(zhǎng)的生命周期。而且使用了Intel最新的五大提升效能和降低功耗的新技術(shù)，包括：具有更好的電源管理功能;支持硬件虛擬化技術(shù)和硬件防病毒功能;內(nèi)建數(shù)字溫度傳感器;提供功率報(bào)告和溫度報(bào)告等。尤其是這些節(jié)能技術(shù)的采用對(duì)于移動(dòng)平臺(tái)意義尤為重大。
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CPU是Central Processing Unit(中央處理器)的縮寫，CPU的詳細(xì)參數(shù)包括內(nèi)核結(jié)構(gòu)， 主頻，外頻，倍頻，接口，緩存，多媒體指令集，制造工藝，電壓，封裝形式，整數(shù)單元和浮點(diǎn)單元等。
INTEL
內(nèi)核架構(gòu)
核心(Die)又稱為內(nèi)核，是CPU最重要的組成部分。CPU中心那塊隆起的芯片就是核心，是由單晶硅以一定的生產(chǎn)工藝制造出來(lái)的，CPU所有的計(jì)算、接受/存儲(chǔ)命令、處理數(shù)據(jù)都由核心執(zhí)行。各種CPU核心都具有固定的邏輯結(jié)構(gòu)，一級(jí)緩存、二級(jí)緩存、執(zhí)行單元、指令級(jí)單元和總線接口等邏輯單元都會(huì)有科學(xué)的布局。
為了便于CPU設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售的管理，CPU制造商會(huì)對(duì)各種CPU核心給出相應(yīng)的代號(hào)，這也就是所謂的CPU核心類型。
不同的CPU(不同系列或同一系列)都會(huì)有不同的核心類型(例如Pentium 4的Northwood，Willamette以及K6-2的CXT和K6-2+的ST-50等等)，甚至同一種核心都會(huì)有不同版本的類型(例如Northwood核心就分為B0和C1等版本)，核心版本的變更是為了修正上一版存在的一些錯(cuò)誤，并提升一定的性能，而這些變化普通消費(fèi)者是很少去注意的。每一種核心類型都有其相應(yīng)的制造工藝(例如0.25um、0.18um、0.13um以及0.09um等)、核心面積(這是決定CPU成本的關(guān)鍵因素，成本與核心面積基本上成正比)、核心電壓、電流大小、晶體管數(shù)量、各級(jí)緩存的大小、主頻范圍、流水線架構(gòu)和支持的指令集(這兩點(diǎn)是決定CPU實(shí)際性能和工作效率的關(guān)鍵因素)、功耗和發(fā)熱量的大小、封裝方式(例如S.E.P、PGA、FC-PGA、FC-PGA2等等)、接口類型(例如Socket 370，Socket A，Socket 478，Socket T，Slot 1、Socket 940等等)、前端總線頻率(FSB)等等。因此，核心類型在某種程度上決定了CPU的工作性能。
一般說(shuō)來(lái)，新的核心類型往往比老的核心類型具有更好的性能(例如同頻的Northwood核心Pentium 4 1.8A GHz就要比Willamette核心的Pentium 4 1.8GHz性能要高)，但這也不是絕對(duì)的，這種情況一般發(fā)生在新核心類型剛推出時(shí)，由于技術(shù)不完善或新的架構(gòu)和制造工藝不成熟等原因，可能會(huì)導(dǎo)致新的核心類型的性能反而還不如老的核心類型的性能。例如，早期Willamette核心Socket 423接口的Pentium 4的實(shí)際性能不如Socket 370接口的Tualatin核心的Pentium III和賽揚(yáng)，低頻Prescott核心Pentium 4的實(shí)際性能不如同頻的Northwood核心Pentium 4等等，但隨著技術(shù)的進(jìn)步以及CPU制造商對(duì)新核心的不斷改進(jìn)和完善，新核心的中后期產(chǎn)品的性能必然會(huì)超越老核心產(chǎn)品。
CPU核心的發(fā)展方向是更低的電壓、更低的功耗、更先進(jìn)的制造工藝、集成更多的晶體管、更小的核心面積(這會(huì)降低CPU的生產(chǎn)成本從而最終會(huì)降低CPU的銷售價(jià)格)、更先進(jìn)的流水線架構(gòu)和更多的指令集、更高的前端總線頻率、集成更多的功能(例如集成內(nèi)存控制器等等)以及雙核心和多核心(也就是1個(gè)CPU內(nèi)部有2個(gè)或更多個(gè)核心)等。CPU核心的進(jìn)步對(duì)普通消費(fèi)者而言，最有意義的就是能以更低的價(jià)格買到性能更強(qiáng)的CPU。
在CPU漫長(zhǎng)的歷史中伴隨著紛繁復(fù)雜的CPU核心類型，以下分別就Intel CPU和AMD CPU的主流核心類型作一個(gè)簡(jiǎn)介。主流核心類型介紹(僅限于臺(tái)式機(jī)CPU，不包括筆記本CPU和服務(wù)器/工作站CPU，而且不包括比較老的核心類型)。
核心類型
Northwood
主流的Pentium 4和賽揚(yáng)所采用的核心，其與Willamette核心最大的改進(jìn)是采用了0.13um制造工藝，并都采用Socket 478接口，核心電壓1.5V左右，二級(jí)緩存分別為128KB(賽揚(yáng))和512KB(Pentium 4)，前端總線頻率分別為400/533/800MHz(賽揚(yáng)都只有400MHz)，主頻范圍分別為2.0GHz到2.8GHz(賽揚(yáng))，1.6GHz到2.6GHz(400MHz FSB Pentium 4)，2.26GHz到3.06GHz(533MHz FSB Pentium 4)，所有的800MHz Pentium 4都支持超線程技術(shù)(Hyper-Threading Technology)，封裝方式采用PPGA FC-PGA2和PPGA。按照Intel的規(guī)劃，Northwood核心會(huì)很快被Prescott核心所取代。
Smithfield
這是Intel公司的第一款雙核心處理器的核心類型，于2005年4月發(fā)布，基本上可以認(rèn)為Smithfield核心是簡(jiǎn)單的將兩個(gè)Prescott核心松散地耦合在一起的產(chǎn)物，這是基于獨(dú)立緩存的松散型耦合方案，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是性能不夠理想。Pentium D 8XX系列以及Pentium EE 8XX系列采用此核心。Smithfield核心采用90nm制造工藝，全部采用Socket 775接口，核心電壓1.3V左右，封裝方式都采用PLGA，都支持硬件防病毒技術(shù)EDB和64位技術(shù)EM64T，并且除了Pentium D 8X5和Pentium D 820之外都支持節(jié)能省電技術(shù)EIST。前端總線頻率是533MHz(Pentium D 8X5)和800MHz(Pentium D 8X0和Pentium EE 8XX)，主頻范圍從2.66GHz到3.2GHz(Pentium D)、3.2GHz(Pentium EE)。Smithfield核心的兩個(gè)核心分別具有1MB的二級(jí)緩存，在CPU內(nèi)部?jī)蓚€(gè)核心是互相隔絕的，其緩存數(shù)據(jù)的同步是依靠位于主板北橋芯片上的仲裁單元通過(guò)前端總線在兩個(gè)核心之間傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以其數(shù)據(jù)延遲問(wèn)題比較嚴(yán)重，性能并不盡如人意。按照Intel的規(guī)劃，Smithfield核心將會(huì)很快被Presler核心取代。
Presler
這是Pentium D 9XX和Pentium EE 9XX采用的核心，Intel于2005年末推出?；旧峡梢哉J(rèn)為Presler核心是簡(jiǎn)單的將兩個(gè)Cedar Mill核心松散地耦合在一起的產(chǎn)物，是基于獨(dú)立緩存的松散型耦合方案，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是性能不夠理想。Presler核心采用65nm制造工藝，全部采用Socket 775接口，核心電壓1.3V左右，封裝方式都采用PLGA，都支持硬件防病毒技術(shù)EDB、節(jié)能省電技術(shù)EIST和64位技術(shù)EM64T，并且除了Pentium D 9X5之外都支持虛擬化技術(shù)Intel VT。前端總線頻率是800MHz(Pentium D)和1066MHz(Pentium EE)。與Smithfield核心類似，Pentium EE和Pentium D的最大區(qū)別就是Pentium EE支持超線程技術(shù)而Pentium D則不支持，并且兩個(gè)核心分別具有2MB的二級(jí)緩存。在CPU內(nèi)部?jī)蓚€(gè)核心是互相隔絕的，其緩存數(shù)據(jù)的同步同樣是依靠位于主板北橋芯片上的仲裁單元通過(guò)前端總線在兩個(gè)核心之間傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以其數(shù)據(jù)延遲問(wèn)題同樣比較嚴(yán)重，性能同樣并不盡如人意。Presler核心與Smithfield核心相比，除了采用65nm制程、每個(gè)核心的二級(jí)緩存增加到2MB和增加了對(duì)虛擬化技術(shù)的支持之外，在技術(shù)上幾乎沒(méi)有什么創(chuàng)新，基本上可以認(rèn)為是Smithfield核心的65nm制程版本。Presler核心也是Intel處理器在NetBurst架構(gòu)上的最后一款雙核心處理器的核心類型，可以說(shuō)是在NetBurst被拋棄之前的最后絕唱，以后Intel桌面處理器全部轉(zhuǎn)移到Core架構(gòu)。按照Intel的規(guī)劃，Presler核心從2006年第三季度開(kāi)始將逐漸被Core架構(gòu)的Conroe核心所取代。
Conroe
這是更新的Intel桌面平臺(tái)雙核心處理器的核心類型，其名稱來(lái)源于美國(guó)德克薩斯州的小城市“Conroe”。Conroe核心于2006年7月27日正式發(fā)布，是全新的Core(酷睿)微架構(gòu)(Core Micro-Architecture)應(yīng)用在桌面平臺(tái)上的第一種CPU核心。采用此核心的有Core 2 Duo E6x00系列和Core 2 Extreme X6x00系列。與上代采用NetBurst微架構(gòu)的Pentium D和Pentium EE相比，Conroe核心具有流水線級(jí)數(shù)少、執(zhí)行效率高、性能強(qiáng)大以及功耗低等等優(yōu)點(diǎn)。Conroe核心采用65nm制造工藝，核心電壓為1.3V左右，封裝方式采用PLGA，接口類型仍然是傳統(tǒng)的Socket 775。在前端總線頻率方面，Core 2 Duo和Core 2 Extreme都是1066MHz，而頂級(jí)的Core 2 Extreme將會(huì)升級(jí)到1333MHz;在一級(jí)緩存方面，每個(gè)核心都具有32KB的數(shù)據(jù)緩存和32KB的指令緩存，并且兩個(gè)核心的一級(jí)數(shù)據(jù)緩存之間可以直接交換數(shù)據(jù);在二級(jí)緩存方面，Conroe核心都是兩個(gè)內(nèi)核共享4MB。Conroe核心都支持硬件防病毒技術(shù)EDB、節(jié)能省電技術(shù)EIST和64位技術(shù)EM64T以及虛擬化技術(shù)Intel VT。與Yonah核心的緩存機(jī)制類似，Conroe核心的二級(jí)緩存仍然是兩個(gè)核心共享，并通過(guò)改良了的Intel Advanced Smart Cache(英特爾高級(jí)智能高速緩存)共享緩存技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)緩存數(shù)據(jù)的同步。Conroe核心是目前最先進(jìn)的桌面平臺(tái)處理器核心，在高性能和低功耗上找到了一個(gè)很好的平衡點(diǎn)，壓倒了所有桌面平臺(tái)雙核心處理器，加之又擁有非常不錯(cuò)的超頻能力，確實(shí)是目前最強(qiáng)勁的臺(tái)式機(jī)CPU核心。
Allendale
這是與Conroe同時(shí)發(fā)布的Intel桌面平臺(tái)雙核心處理器的核心類型，其名稱來(lái)源于美國(guó)加利福尼亞州南部的小城市“Allendale”。Allendale核心于2006年7月27日正式發(fā)布，仍然基于全新的Core(酷睿)微架構(gòu)，采用此核心的有1066MHz FSB的Core 2 Duo E6x00系列，即將發(fā)布的還有800MHz FSB的Core 2 Duo E4x00系列。Allendale核心的二級(jí)緩存機(jī)制與Conroe核心相同，但共享式二級(jí)緩存被削減至2MB。Allendale核心仍然采用65nm制造工藝，并且仍然支持硬件防病毒技術(shù)EDB、節(jié)能省電技術(shù)EIST和64位技術(shù)EM64T以及虛擬化技術(shù)Intel VT。除了共享式二級(jí)緩存被削減到2MB以及二級(jí)緩存是8路64Byte而非Conroe核心的16路64Byte之外，Allendale核心與Conroe核心幾乎完全一樣，可以說(shuō)就是Conroe核心的簡(jiǎn)化版。當(dāng)然由于二級(jí)緩存上的差異，在頻率相同的情況下Allendale核心性能會(huì)稍遜于Conroe核心。
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