频率飞升：CPU芯片的发展

　　 世界上最早面世的微处理器芯片叫4004，这个名字来得有点奇特，它是和机器内的随存储芯片（4001）、只读存储芯片（4002）和输入输出接口芯片（4003）一起编号的。
这是Intel为自己给一家日本公司研制的计算器芯片的命名，这里可见当时微处理器芯片和其他芯片一样，并没有什么特殊的地位。

　　从技术的角度来看，4004微处理器是一款4位芯片，当时大型电脑采用的是16处理器，小型机用的也是8位处理器。Intel为了使自己的产品赶上小型机，开拓出一个更有市场价值的空间，1972年研制出了8位的微处器芯片，据4004它被命名为8008。它的推出在并没在市场上产生太大的影响。

　　随后的1974年Intel又推出了一个8080的8位微处理器芯片，这款芯片要比8008快上10倍。它不仅在市场销售火爆，也引起了很多人的注意，其中盖茨的微软就在它的基础上开始起步的。随后的8086、8088、80186、80286被IBM和越来越多的生产兼容机的公司用来制造个人计算机。它们都是16位的微处理器，而且已经成为了个人电脑的最重要的元件。

　　80386是个人电脑从IBM PC走向自由发展的关键一步，此前IBM以自己设计的80286，成为了个人电脑的主宰。但在386面世之时，IBM以80286存在很多问题为由一直持观望态度。这给了制造IBM兼容机起家的康柏挑战自己的机会，借助386一度成为了个人计算机行业的新领头羊。

　　而在1985年80386面世的时候，被Intel抛弃的第二供应商AMD展开了与它展开了一场长达8年的官司。诉讼的结果出来，个人电脑已经开始进入了多媒体时代。而AMD也开始了自己的研发之路，并推出了486处理器。为了摆脱AMD产品在命名上对自己的模仿，Intel在1993年的时候所新推出的产品命名为Pentium。由此进入它主导的以主频提升速度的处理器调整发展期。从最初的Pentium到后来的Pentium 4最高主频达到了3.2GHz，差不多也就是8年的时间。这期间AMD也一直在推自己以K为开头命的微处理器产品，K5、K6、K7、K8，在产品系列与Intel还是相差不多，但是一直遭受它的猛烈打压，差点就没喘过气来。

　　而到Pentium 4到了3.2GHz之后，过高的主频使得性能开始受到功率的限制，一直没有办法得到提升。而Intel阻断32位处理器向64位平滑升级的市场策略，给一直蓄势待发的AMD打着“向下兼容，平滑升级”口号，推出了Athlon 64 2800+、3000+、3200+、3500+等一系列产品，抢夺了大片的市场，并把它的技术实力展现给了消费者。——有报道AMD，今年9月当月在美国以52%的市场占有率超越了Intel。

　　双核心处理器，Intel就是在这样的背景下，于今年4月份率先在市场上推出的。双核心是未来处理器的发展方向，但Intel推出的仓促，产品并不是很成熟。AMD在5月推出自己的双核心产品后，毫不客气地指出：一个真正的双内核处理器应该是将两个内核集成在同一个电路模块上，而不是像英特尔的两个内核分别位于两个不同的电路模块上。与此同时，一场全新的处理器战争也就此拉开了帷幕。

突破制约：双核心与单核心的区别

　　我们的电脑使用的处理器都只有一个核心，数据都是通过它来处理的。进入32位之后，处理器提升性能主要是*增加它的主频频率。但发展到Pentium 4，Intel处理器的主频已经高达3.2GHz，功率也超过了100W。当要再往上提升到4.0GHz时，它的功率会达到150W。我们知道100W的Pentium 4 3.2GHz内核70度的温度散热器已经很夸张了，而发展到150W散热将是一个很难处理的问题。Intel的主频战略在这时候遇到了发展的瓶颈。

　　AMD的Athlon 64也是单核心处理器的一种。它是一款64位处理器，但在32位下，表现出的性能不说超出了Pentium，至少可以并驾齐驱了（据说在64位系统下性能还能提升20%）。但他却有着更低的功耗，3200+版本的最高功耗为89W，引入Cool’n’Quiet节能技术后，最低功耗不过22W，正常值大概在50至60W的样子。

　　双核心与上面所说的单核心不一样，它是指一块芯片中集成了两个处理器内核。在操作系统看来，它有两个处理器，可以同时执行多项任务。超线程技术，也可以使操作系统等软件把一个处理器读成两个，并且可以分别进入暂停、中断状态，就像有两个处理器在工作一样。但超线程是两个“逻辑”处理器，是虚拟的；而双核心是两个“物理”处理器，是实实在在的。

　　目前，市面上的双核心产品都支持64运算。从理论上说，它可以将系统性能提高50%至70%的幅度，最高可以达到100%。而由于处理器核心并没有多少晶体管，而且还可以通过减少一定的缓存量晶体管的整体数量，不需要提高功率就可以得到上述比例的性能提高。从而在功耗不增加的情况下提高了产品的性能。

　　Pentium D 处理器和目前的 Prescott 核心处理器一样使用 90 纳米技术制造，集成了 2 亿 3 千万的晶体管，核心顶面积也达到了 206 平方毫米。他的技术支持特性跟Pentium4 近似：支持 EM64T 64 位扩展， Execute Disable Bit 以及 EIST （增强 Intel SpeedStep ），但是每个核心的 Hyper-Threading 被屏蔽掉（开启 HT 的 SmithField 处理器被定为更高，称作 Pentium X ），操作系统仍会将 Pentium D 识别成类似 HT Pentium4 一样的双处理器，只不过现在是真正的两个处理器核心，而不是 HT 支持下的双逻辑处理器了。


　　与Hyper-Threading 比较，物理双核心无疑占有性能上的优势。超线程是同时多线程技术 (SMT) 的一种，这种技术可经由复制处理器上的结构状态，让同一个处理器上的多个线程同步执行并共享处理器的执行资源。由于物理双核心的实际状况基本和双处理器的情况相同，因此和超线程单处理器相比，有双倍的执行资源，较为繁重的多任务下性能将会得到有效改善

　　Intel的推出了三个型号的双核心处理器，用Pentium D 8XX命名，它们分别是为820(2.8GHz)、830(3GHz)和840(3.2GHz)，采用的都是0.09微米制程及LGA775封装结构，可以支持800MHz前端总线，集成EM64T指令架构，支持64位运算。其中市面上最长见的是Pentium D 820，它采用的两个Smithfield核心，为90纳米工艺制造，单颗核心频率为2.8GHz，2MB二级缓存，一个核心有1MB的空间，前端总线为800MHz。

AMD X2处理器

　　AMD推出的Athlon 64 X2是由两个Athlon 64处理器上采用的Venice核心组合而成，每个核心拥有独立的512KB二级缓存。双核心Athlon 64 X2的大部分规格、功能与我们熟悉的Athlon 64架构没有任何区别，也就是说新推出的Athlon 64 X2双核心处理器仍然支持1GHz规格的HyperTransport总线，并且内建了支持双通道设置的DDR内存控制器。除了在桌面系统推出Athlon 64 X2之外，AMD在服务器/工作站这一领域还推出了双核心的Opteron处理器与Intel展开争夺，本来单核心时代Opteron就已在这一领域给予Intel的处理器以迎头痛击，相信在升级到双核心之后Opteron的表现会更加的优异。

　　与Intel双核心处理器不同的是， AMD的做法是将两个核心整合在同一片硅晶内核之中，而Intel的双核心处理方式则更像是简单的将两个核心做到一起而已。与Intel的双核心架构相比，AMD双核心处理器系统不会在两个核心之间存在传输瓶颈的问题。因此从这个方面来说，Athlon 64 X2的架构要明显优于Pentium D架构。

　　AMD一共推出了四种双核心处理器，以Athlon 64 X2命名，它们分别为4200+、4400+、4600+、4800+，采用的是90nm SOI技术，939针microPGA封装封装方式，支持单连接，每个I/O带宽峰值可达8GB/s。4400+、4200+主频为2.2GHz ，二级独立缓存为512KB＋512KB；而4800+、4600+主频为2.4GHz，二级独立缓存为1MB＋1MB。值得一提的是Intel的首款双核心处理器在206平方毫米的核心上集成了2亿3千万个晶体管，而AMD推出的这款新处理器Athlon 64 X2则在199平方毫米的核心上集成了2亿3千3百万个晶体管。

双核心的应用平台现状：

1、硬件

　　在这方面，AMD保持了“向下兼容，平滑升级”的策略，强调现有K8主板仅需升级BIOS，便可直接换装双核心处理器。英特尔则将以全新945平台架构与高端的955X平台架构来支持双核心处理器，而现有915芯片组及925芯片组将无法直接支持双核心的Pentium D处理器。但面对这样的技术升级换代，各大厂商都不敢怠慢，但考虑到消费者的观望心理，动作都不是很大，远不能和主流的LGA 775相比。而双核心及其应用平台，我们并不知道它在使用过程中是否存在隐性的问题，这有待于时间来检验。想要充分发挥出双核心硬件的性能，应该还要给生产商一段改进时间来进行研发。

2、软件

　　在软件方面，尽管有Windows XP 64Bit Edition，但它的安装需要1GB的内存来运用。这对于普通家用机还是很奢侈的配置，真正能用于家用机的64位操作系统还没开发出来。这也直接造成了64应用程序的整体缺失。但能应用于双核心的程序，却在Intel的超线程的培育下，有了一定的软件及其技术开发的储备。这对于在32位系统下发挥双核心的性能极有帮助。
　　但是在软件资费的收取上，双核心面对了一个极大的难题。一般，软件供应商是按照核心的数量来收取费用的，也就是说，一台使用单核心处理的电脑只要交纳一份，而使用双核心的则要交纳双份。虽然，微软(Microsoft)已经宣布将由处理器插槽的数量计费，但大多数软件供应商都坚持按照核心的数量计价，这将会对双核心的使用造成一定的影响。

双核心未来展望——未来会很美
　　
　　虽然双核心处理器已经推出了，但他们并不完美，对于AMD和Intel的处理器来讲，有一个共同的限制就是：带宽。为了和目前的Socket 940和Socket 939主板兼容，所以AMD不能增加其双核心的针脚数目。这样做的好处就是用户购买新处理器而不用更换主板，而缺点就在于其内存总线依然停留在128bit的宽度上，仅仅能支持DDR400的内存。所以虽然拥有了两个核心，AMD全新的处理器还是得和单核心的处理器一样仅能得到最高6.4GB/s的内存带宽。

　　AMD解决这一问题的办法就是在转向支持DDR2之后推出全新的Socket规格。从内存带宽的观点来看，Intel显然处于一个更好的位置上。因为其芯片组可以提供对于双通道DDR2-667的支持，问题是Intel的双核心处理器仍然运行在64-bit宽的800MHz前端总线水平上，这使得Intel面临的是FSB带宽的限制，而不是内存带宽的限制。其实关于双核心谁是谁非的问题，是一个见仁见智的结论。AMD和Intel都有各自的理由抨击或者反驳对方，而对于我们消费者来说，关注这种争论似乎意义并不是很大，反而使双核心能够带给我们什么才是最重要的。遗憾的是，虽然双核心的名字听上去很美，但是其在目前条件下的实际应用中还是无法发挥出特别明显的优势，尤其是在考虑到价格因素之后。

　　对于双核心处理器标榜的可以进行多线程处理的功能，实际上与超线程给我们的感觉一样，虽然听上去可以将任务的处理更加快捷方便，但是由于实际上除了在视频渲染等处理当中以外，目前绝大多数的软件还是采用的单线程架构，并不能利用多线程或者说多处理器的优势。这有待于软件开发人员的进一步努力才行。另外，即便是可以进行多线程操作的软件，也并不能随着处理器核心的增多而将处理速度成倍的提高，因为在处理器核心增加的同时，处理器核心之间的通讯量和系统用于资源同步及维护的开销也会逐渐上升，而且在处理器内核之间如何能高效的进行任务分配也是有待进一步完善的关键技术。

　　另外对于处理器厂商而言，由于双核心是两个内核封装在一个核心之内，其生产当中的良品率肯定要比单核心的处理器低，这样自然造成了双核心处理器成本的增加。另外，由于目前的双核心处理器还是基于普通单核心处理器的内核，所以单核心所要面临的困难，双核心处理器同样避免不了，例如主频的提升以及在提升性能的同时降低功耗就是无论单核心还是双核心处理器都要面对的问题。总的来说多核心处理器肯定是未来的发展方向，但是就目前的情况来看双核心的实际价值并不能完全的体现出来。前一段有消息称AMD将会在明年的第一季度推出其四核心的处理器，届时关于多核心平台的发展方向一定会更加明朗。光似流水，破GHZ级别的P4处理器和AMD 64位处理器这些似乎还在我们眼前，转眼间策划了不足一年的双核心处理器已经来到了我们眼前。虽然由于时间仓促第一次推出的双核心处理器存在诸多的问题，并不完美，但相信随着技术的逐渐成熟，高性价比的完美的双核心处理器将很快来到我们眼前！