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回顾：处理器架构演化史
Microarchitecture微架构的概念
在计算机领域中，架构的概念非常重要。硬件的架构往往决定了硬件的运作方式和组织构成。而在微处理器领域内，CPU的架构体系就被称作是微架构。它决定了一台计算机中处理器的组成，处理器的运作方式等等。通常在学术界，处理器内部的结构体系和指令体系（ISA）被统称为处理器的微架构。小熊在线www.beareyes.com.cn
在现代处理器的设计中，看待一款处理器的微架构设计是否先进，我们可以从几个方面着手：指令处理流水线、高速缓存层级架构、分支预测机制、超标量处理、乱序执行单元、推理执行单元、多重处理机制和多线程机制等。小熊在线www.beareyes.com.cn
x86处理器微架构的进化
在x86处理器架构中，微架构经历了许多代进化。小熊在线www.beareyes.com.cn
1、8086：最初的x86处理器。
2、i186
3、i286
4、i386：第一款32bit位宽的x86处理器。
5、i486：Intel的第二代32bit位宽的x86处理器。
6、P5：最初的奔腾处理器。
7、P6：包括Pentium Pro，Pentium II，Pentium II Xeon，Pentium III和Pentium III Xeon处理器。
8、NetBurst：通常也被叫做P7，包含Pentium 4，Pentium D和Xeon处理器家族。
9、Pentium M：它是在以前Pentium III的P6微架构升级而来。专门针对移动领域处理器所设计的产品。
10、增强型Pentium M：它可以算作是双核心版本的Pentium M。
11、Core：Intel全新一代微架构，基于P6微架构的升级型。目前主流的Core2和Xeon处理器都采用这种微架构体系。
12、Penryn：45nm制造工艺技术，具有更大容量的高速缓存和更快的FSB前端总线，并且包括了新的SSE4.1多媒体扩展指令集。
13、Atom：针对便携移动领域的低功耗处理器。
14、Larrabee：支持多核心的x86-64处理器，支持SIMD矢量执行单元和材质采样单元的图形处理器。采用45nm制造工艺技术，集成有32个处理核心，预计2009年问世。
15、Westmere：32nm制造工艺技术，是目前Nehalem架构的升级扩展型，预计在2009年问世。
16、Sandy Bridge：Intel下一代微架构处理器，预计在2010年问世，采用32nm制造工艺技术。在2007年的时候，它的研发代号也曾被称作Gesher。
17、Ivy Bridge：它可以看作是Sandy Bridge的升级扩展型，采用22nm制造工艺技术，预计在2011年问世。
18、Haswell：它是已知的Intel最新的一代微架构，预计在2012年问世，依旧采用22nm制造工艺技术。小熊在线www.beareyes.com.cn
上述罗列了很多x86处理器微架构发展历程。而对于当代的Intel处理器来说，其微架构发展，经历了5个大时代。即：P5、P6、NetBurst、Core和Nehalem。小熊在线www.beareyes.com.cn
P5微架构
Pentium是英特尔的第五代x86架构之微处理器，于1993年3月22日开始出货。他是486产品线的后代。Pentium本应命名为80586或 i586，后来命名为“Pentium”（通常认为“pentium”是希腊文“五（penta）”加拉丁文中代表名词的接尾语“ium”的造词）是因为阿拉伯数字无法被用作注册商标。i586被使用在英特尔竞争对手所制造的类80586的微处理器。小熊在线www.beareyes.com.cn
Pentium架构的芯片最多每个时钟周期提供约为486处理器的两倍效能。最快的Intel i486部分几乎与第一代的Pentium有相等的速度，少部分后期的AMD 486型号只大约等于Pentium 75MHz。小熊在线www.beareyes.com.cn
最早期推出的Pentium时脉速度为 60MHz(60*1) 和 66MHz(66*1)。后来75MHz(50*1.5)，90MHz(60*1.5)，100MHz(66*1.5 或 50*2)，120MHz(60*2)，133MHz(66*2)，150MHz(60*2.5 或 50*3)，166MHz(66*2.5)，200MHz(50*4 或 66*3)，和 233MHz(66*3.5) 的版本才逐渐地出现。Pentium OverDrive 处理器以63和83MHz的频率推出，当作老旧486等级电脑的升级选项。小熊在线www.beareyes.com.cn
原本的Pentium微处理器有内部的代码称为P5，是管线化(pipelined)的循序(in-order)超标量(superscalar)微处理器，以0.8微米制程技术制造。接着推出的是P54，是把P5缩小到0.6μm制程，已经是可以作为双处理器以及拥有与前端总线不同的内部时脉速度 (要增加总线的速度要比增加内部时脉来得更困难)。P54之后接着是P54C，使用0.35μm制程 - 纯粹CMOS制程，相对于在早期的Pentium是使用 Bipolar CMOS制程。小熊在线www.beareyes.com.cn
Pentium MMX -背面
接着，P55C也以Pentium with MMX Technology推出(通常只称为PentiumMMX)；他是以P5核心为基础，0.35μm制程也在这个系列中使用，但是拥有新的57个"MMX"指令集来增进多媒体工作的效率，像是媒体的编码跟解压缩。然而，软件必须明确地对于使用 MMX 做最佳化，以及P55C显示出速度增加的幻象主要是来自于内部一级缓存(L1 Cache)的容量变成两倍为32KB。小熊在线www.beareyes.com.cn
早期的60-100MHz P5版本Pentium在浮点运算单元有一个问题，在极少数情况下，会导致除法运算的精确度降低。这个缺陷于1994年 被发现，变成如今广为人知的PentiumFDIV bug ，同时这一事件导致 Intel陷入巨大的窘态，建立召回计划来回收有问题的处理器。60和66MHz0.8μm版本的Pentium处理器也由于其功能上的脆弱以及产生高热量而被指责。小熊在线www.beareyes.com.cn
P6微架构
P6微架构是Intel在 1995年推出的第六代x86架构微处理器。它的后继者是2000年的NetBurst微架构，但是最后在PentiumM 之间又出现P6的踪影。而PentiumM的P6的后继者则是Intel Core微架构。小熊在线www.beareyes.com.cn
P6核心是Intel第六代x86架构的处理器核心。最先采用P6实做的CPU是在1995年推出的Pentium Pro，而P6的上一代则是第一代Pentium的P5核心。小熊在线www.beareyes.com.cn
下面列出一些在x86第一次使用的技术，实作在P6核心上的功能，包括：
·预测执行与乱序执行（Intel 称之为“动态执行”），这些功能需要在执行核心上新增“退休”（retire）单位。这样的设计可以降低管线延迟，而能够使Pentium Pro与后来的CPU拥有不错的性能。
·超级管线，能够从原本第一代Pentium的5阶管线增加到Pentium Pro的14阶管线，而Pentium III的10阶管线、12阶到 14阶管线的Pentium M是远大于第一代Pentium的数量。小熊在线www.beareyes.com.cn
·与处理器核心同速的内建L2快取，取代原先较慢的、且设计于外部（位于主板上）的快取。小熊在线www.beareyes.com.cn
·达36bit宽的实体内存总线，能够支持大于4GB的主内存。(不过制程的位址空间还是限制在4GB容量)
·暂存器更名，该技术能够在管线上更有效率的执行多重指令。小熊在线www.beareyes.com.cn
而P6架构最为人称道的是电源需求量低、优越的整数运算性能，还有不错的指令周期率（Instructions per cycle，IPC）。当最先应用于Willamette核心的NetBurst架构出现时，该架构的指令周期率较P6差，而且在电源需求与输出效率上都比原先的架构还要差，不过由于NetBurst的时脉较易提升，在桌上型市场P6的处理器核心还是被NetBurst取代。小熊在线www.beareyes.com.cn
Netburst微架构
Netburst微处理器架构，又称P68，为英特尔的X86微处理器架构，P6微处理器制程的后继者。第一个使用这架构的是Willamette核心，于2000年推出。Willamette是第一代Pentium 4所用的核心，而全部的Pentium 4都是使用Netburst微架构。2001年推出的Foster〔Xeon核心〕亦是使用本架构；同时基于Pentium 4的Celeron、Celeron D，以及双核心的Pentium D、Pentium Extreme Edition，都是使用本架构。小熊在线www.beareyes.com.cn
部份群组将Netburst称作Intel P7或Intel 80786，但都不是官方名称。事实上，P7是Itanium处理器微架构的代号。小熊在线www.beareyes.com.cn
Netburst微架构先后经历了几次重大的技术变革，也出现了许多不同的核心产品。小熊在线www.beareyes.com.cn
Willamette：第一代使用NetBurst架构的核心，180纳米制程，在2000年推出，采用20层级处理管线。小熊在线www.beareyes.com.cn
Northwood：第二代使用NetBurst架构的核心。2002年1月推出。130纳米制程，采用20层级处理管线。共有三个不同前置总线的版本。最低端的是400MHz FSB。在533MHz FSB的产品中，3.06GHz的处理器加入超线程技术，型号中一律加入B以分别。在800MHz FSB的产品中，全部加入超线程，型号中一律加入C以分别。小熊在线www.beareyes.com.cn
Prescott：第三代使用NetBurst架构的核心，2004年2月推出，31级管线。90纳米制程。分别使用两种接口。Socket 478 - 型号一律加上E（800MH外频）或A（533MHz外频）。LGA775 - 一律以新命名法命名（5XX系列及6XX系列）。L2加大至1MB，随后2MB支线预测器有重大的更新。加入了SSE3多媒体扩展指令集。部份型号加入EM64T、xD技术。虽然有大量新的特色，但只有Northwood相近的时脉（当时由2.8GHz起跳），同时热量不断上升。小熊在线www.beareyes.com.cn
Smithfield：为两枚Prescott合并而成的双核心版本，大部份跟Prescott 5X1系列处理器一样。Smithfield为Pentium D 8XX系列。
Cedar Mill/Presler：为65纳米(65nm)制程，Cedar Mill为单核心(Pentium 6X1系列)，Presler为双核心(Pentium D 9XX系列) 为最后使用NetBurst的核心。小熊在线www.beareyes.com.cn
Core微架构
Intel Core微处理器架构（Intel Core Microarchitecture）是英特尔最新的处理器架构，前称“Intel's Next Generation Microarchitecture”。以本架构制作的处理器将不会称为Pentium。于2006年宣布，并取代旧有的NetBurst及Pentium M架构。小熊在线www.beareyes.com.cn
本架构的特色为低功耗、多核心、Virtualization Technology、EM64T及SSSE3。小熊在线www.beareyes.com.cn
首先推出的处理为用本架构的Merom、Conroe及Woodcrest核心处理器。Merom为流动核心、Conroe为桌面核心、而Woodcrest为服务器用核心。小熊在线www.beareyes.com.cn
Intel Core微处理器架构是一个由零设计起的架构，但其有类似Pentium M的设计。它有14级流水线（Pipeline），相比NetBurst架构Prescott的31级，足足少了超过一半。另外，它的执行核心亦由P6、P6-M、及Netburst的一次可处理3个指令，增加至4个。本架构亦是一个双核心的设计，两个核心的L1快取互相连接，分享的L2快取。使用以上设计以达到最高效能功耗比（Performance per watt）。小熊在线www.beareyes.com.cn
其中一个新的设计为Macro-Ops Fusion，将两个x86指令合并成为一个，以达到优化。另外，本架构亦将一个128位元的SSE指令的思考时间由两个周期缩短为一个周期，及一个全新的省电设计。所有核心将会以最低速度运行，当有需要时则自动增速，以减低芯片的发热量，及其耗电量。本架构的外频（FSB）为Woodcrest核心的1333MHz（MT/s），Merom核心的667MHz（MT/s），及Conroe核心的1066MHz（MT/s，E6X00/Q6X00/QX6X00/X6X00）或1333MHz（MT/s，E6X50/E6X40/QX6X50）。不幸地，外频亦是本架构的弱点，因为其仍使用Pentium 4核心的设计，故仍未能完全控制双通道的DDR2内存，又或者新的FB-DIMM。小熊在线www.beareyes.com.cn
Conroe内核的Core 2 Duo处理器的核心
Core 2（中文名称: 酷睿2 和"酷睿2极致版"）是英特尔推出的第8代X86架构微处理器，它采用全新的Intel Core微架构，取代由2000年起大多数英特尔处理器采用的NetBurst架构。Core 2亦同时显示出英特尔自2003年起出现Pentium M以来，于行动处理器及台式机处理器两个品牌的重集成。小熊在线www.beareyes.com.cn
首批Core 2处理器已于2006年7月27日开始发售，与Intel Core处理器一样，Core 2也分为Duo（双核）、Quad（四核）及Extreme（极致版）型号，日后或会出现Solo（单核）型号。Core 2 Duo 在中文世界昵称为 "烤土豆"，而 Core 2 Quad 昵称为 "烤土瓜"。首批推出的 Core 2 属双核版本，四核版本亦已有售。Intel 计划会在未来推出单核版本（Solo）。小熊在线www.beareyes.com.cn
与其他诸如Pentium 4、Pentium D等基于NetBurst处理器不同，Core 2不会单单注重处理器时钟频率的提升，它同时就其他处理器的特色，例如高速缓存效率、内核数量等作出优化。这些新处理器的功耗比以往的Pentium 4/D处理器低很多，TDP最高值为65 W。小熊在线www.beareyes.com.cn
Nehalem微架构
公元2008年11月，Intel即将发布全新一代基于Nehalem微架构的Core i7处理器。本篇文章就为大家详细介绍……
| Intel(英特尔) 酷睿i7 920 |
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