“芯”光灿烂
主流CPU的八个热点
毛一丁
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。