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奔腾 4——Intel 2000年最后的希望
陈潇恺　2000-11-27 13:59:47

　　自从个人处理器推出到1998年，Intel始终是电脑界的中流砥柱，几乎所有的标准都要向它看齐，可谓是无限风光。在途中杀出的Cyrix、Idt等试图从Intel手中分一片天地的CPU制造厂商也统统地被Intel摧毁掉。那时的Intel简直就像个人电脑之神。

　　可是到了1999年，2000年，Intel不败的神话被打破了。首先Intel试图大范围推广的Rambus内存不被电脑界所接受，至今仍然是SDRAM占了大半边天。接着Intel自己研发的820芯片组出现问题，为了维护全球最大的CPU制造厂商的声誉，Intel不得不全面回收有问题的820芯片组的主板，与此同时威盛公司毫不客气地在Intel后院放火，威盛公司推出的Apollo pro133/133a 以及其他的专门针对Intel CPU推出的各种芯片组将Intel的后院烧得一塌糊涂。接着曾一度被Intel打败的对手AMD推出了K7系列CPU,这一系列的CPU彻底地把Intel目前生产的CPU全部放翻了，速度最快的CPU是AMD的雷鸟系列，性价比最高的CPU也是AMD的钻龙系列！在这种危机的时候Intel急了，立即生产了奔腾III 1.13G的处理器希望能扭转局势，但生产的奔腾III 1.13G的处理器出现了严重的缺陷，不得不再一次花费大量的资金把有问题的CPU全部回收.

　　Intel真正的危急时刻到了，电脑界曾经一度传言Intel将改行作网络的生意，而放弃CPU市场，然而Intel毕竟统一了电脑界这么多年，它是不会这么轻易地让出CPU市场的。针对AMD的现状，Intel加快了研究的步伐，把预计要明年才生产的开发代号为，Willamette的Pentium 4提前开发了，目前Pentium 4处理器的工程样品已经生产出来了，预计今年年底就会批量生产，现在我们来看看关于Pentium 4处理器的一些技术方面的细节。

　　Pentium 4处理器仍然是采用技术发展非常成熟的IA-32体系，这也是Intel公司IA-32体系的最后一款CPU。这些就是Pentium 4处理器唯一没有改变的部分，至于其余的细节部分Intel公司对其进行了全面的改造，这是在Pentium II处理器的Slot 1架构改造之后的最全面的改进。

　　首先从宏观上来看Pentium 4处理器使用的是Socket 423架构，并且采用FC-PGA封装。不过这只是工程样品的参数，毕竟还没有批量投产，并且据有关消息称Inter最终有可能使用Socket478架构。谜底将在今年年底Pentium 4处理器批量投产时揭晓。

　　从制作工艺上来说，Pentium 4处理器目前仍然采用的是0.18微米铝制程，但随着技术的发展，Pentium 4处理器最终会采用0.13微米铜制程。

　　第一批Pentium 4处理器的频率是1.3G，这就是Pentium 4处理器的最低频率。目前Pentium 4处理器使用的是Intel公司自己的Tehama芯片组， Intel公司自己的Tehama芯片组是使用Rambus架构的内存，显然昂贵的Rambus是不利于Pentium 4处理器的推广。不过等Pentium 4处理器正式上市以后威盛公司肯定会推出相应的芯片组，说不定能够使用SDRAM架构的内存，到时又有好戏看了。

　　上面的这些技术参数就Pentium 4处理器的一些外部细节，下面我们来看看Pentium 4处理器内部的改变。

　　外频是决定CPU速度比较关键的一项指标。大家应该知道AMD的K7系列CPU速度快的一个巨大的原因就是因为它采用了200MHz外频的EV6总线，而Pentium 4处理器通过使用全新的Quad Date Rate(QDR)技术（4倍频100MHz的总线技术）达到了400MHz的外频。在Rambus架构的内存下16位的800MHz的RDRAM可以提供1.6GB的内存带宽，然而Tehama芯片组提供双管道的RDRAM那么理论上Pentium 4的总线带宽可以达到3.2GB! 这种超高速的外频以及3.2GB的总线带宽会给Pentium 4处理器带来多大的性能提升呢？答案还是要等今年年底Pentium 4处理器批量投产时才会知道。

　　高速缓存是决定CPU速度的另一个因素。AMD的钻龙系列CPU只有64K的二级高速缓存，但它的速度却大大超过同频率的拥有几倍二级高速缓存的赛扬2代系列，有些性能甚至超过了Pentium 3处理器，这些根本原因就是AMD的CPU的高速缓存采用了更先进的更有效率的运行方法。同样Pentium 4处理器的一级高速缓存也采用了一种全新的技术：回溯式高速执行缓存（Execution Trace Cache）这种缓存的运行机制，以及它的原理大家没有必要过多地关心，大家只要了解这是Pentium 4处理器所采用的一种高效率的新技术，它能够给Pentium 4处理器的速度带来巨大的提高！

　　整数处理能力是CPU运算速度的体现。Pentium 4处理器整数处理单元不多只有2个，但可别小看了这两个整数处理单元，Pentium 4处理器整数处理单元运行的速度是他主频速度的2倍！也就是说1.3GHz的Pentium 4处理器的整数处理单元运行速度为2.6GHz！因为有两个整数处理单元那么它的整数处理能力就相当于普通的1个整数处理单元，处理器运行在2*2.6=5.2GHz！从技术上来说每个时钟周期就可以完成4次整数运算。

　　浮点运算能力是关系到CPU的多媒体、3D图形处理的一个重要指标。AMD的K7系列CPU浮点运算能力之所以能够超过Intel的CPU，就是因为它没有采用传统的X87浮点处理单元而使用了自己研发的新型浮点处理机制。现在的Pentium 4处理器彻底摒弃了传统的X87浮点处理架构，改而使用最新的Single Instruction Multiple Data(SIMD，单指令多重数据)指令单元作为浮点处理器，并且这个SIMD单元是64位的。Pentium 4处理器配备了2个SIMD指令单元，一个用来处理寄存器操作，一个用来处理算法操作。从理论上来说如果每次（每个时钟周期）浮点处理的命令由4个操作构成，那么1.3GHz的Pentium 4处理器浮点运算能力相当于现在普通CPU运算在4*1.3=5.2GHz频率下面的处理能力！目前AMD的浮点运算能力是相当于两倍同频率的普通CPU，整整比Pentium 4处理器低了一半。

　　最后Pentium 4处理器在技术上的优点是可以看得见的，但随着新技术的出现，就一定会有新的问题产生，这点从Pentium 4处理器的工程样品上面就可以看出来。首先核心(Die)的面积大大增加，发热量也大大增加。接着就是处理器的功率问题，这种高速处理器功率达到60或者70瓦也不奇怪，随着功率增大带来的就是电源功率也必须加大，说不定到时候微机要使用400—500瓦的大功率电源。GeForce 2GTS、Voodoo5以及Pentium 4个个都是耗电大户，并且每个的发热量都相当惊人，到时候的微机供电、散热的解决方案是什么呢？

　　不得不提的就是Pentium 4处理器的工程样品的测试结果非常的不尽人意，它的测试结果还没有同频率的AMD的雷鸟快，分析其原因可能是因为它所采用的回溯式高速缓存新技术。简单地说Pentium 4处理器在运行中如果分支预测准确，它的运行速度会非常地快，如果分支预测不准确，那么Pentium 4处理器将比现在的处理器花费更多的时间去处理。样品始终是样品离最终的产品还是有很大的差别的。我想在Pentium 4处理器上市前这些问题都会得到解决的。

　　虽然从技术上讲，Pentium 4处理器是非常的先进了，是可以彻底地把AMD击败，但最终Pentium 4处理器能给Intel带来胜利吗？这还是个未知数。AMD公司也不甘落后，正加快着它的研究速度，等Pentium 4处理器上市的时候，谁知道AMD公司会不会生产个什么K8出来呢。Intel与AMD的战争看来还是会继续打下去，不过我希望Intel的Pentium 4处理器能够为这场战争取得一个小小的战役的胜利，毕竟这是Intel在2000年最后的希望了！

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