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Intel P4处理器全面评析 (1)
晶合实验室　2001-01-02 14:09:23

　　The Past——过去

　　微处理器被誉为20世纪最伟大的发明之一。在20世纪的终点，微处理器的发展速度更是达到了前所未有的程度。Intel坚信，广泛的软件支持是硬件厂商得以生存的基础；而良好的硬件兼容性提供了广阔的选择软件的空间。没有人能够否认Intel的处理器架构是当今主流PC的标准。那么就让我们追溯Intel的脚印，回到16位甚至更早的处理器时代，看看这个巨人的历程。
　　也许很少有人知道，我们现在处理器的鼻祖只是一个小小计算器的“大脑”。早在1971年，Intel公司推出了第一款微处理器——4004。这一创举开始了人类将智能内嵌于电脑和无生命设备的历程。续4004芯片之后Intel于1972年推出了8008芯片，顾名思义8008的性能达到了4004的2倍。但是，第一块真正的处理器是诞生在1974年的8080，采用8080的电脑很快流行开来，也为Intel日后的发展打下了基础。几年之内比8080更新一代的产品8086处理器和8088处理器相继面市。8086采用16位通用目标寄存器、16位数据总线以及20位地址总线，支持1MB系统内存，内含29 000个晶体管。8088处理器和8086大同小异，只不过地址数据总线宽度小一半。
　　1982年，Intel推出了我们现在无比熟悉的x86体系结构，直到今天，x86体系结构仍然是大多数Intel处理器的基础部分。80286是第一款基于x86体系结构的处理器。工程师们引入了“保护模式”这一充满活力的概念。在这一模式下，分段寄存器的内容指向描述符表，提供24bit地址总线，即16MB寻址能力。3年之后，80386微处理器再度将人们的目光聚焦在Intel身上。它是第一块32位IA-32处理器，其架构包含32位通用目标寄存器，为地址存储与操作共用。在32bit地址总线的支持下，80386可以对高达4GB容量的内存进行寻址。自此开始，32位指令系统的硬件基础也已逐渐确立起来。80486最初出现在1989年，80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内。并且在80X86系列中首次采用了RISC（精简指令集）技术，可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式，大大提高了与内存的数据交换速度。
　　1993年是令人难忘的一年，Intel的第一款Pentium（奔腾）处理器上市。Pentium是Intel家族中最早采用超标量结构的处理器。Pentium带有2条独立的处理管线，每周期执行2条指令。与80486相比，奔腾的一级缓存大了一倍，指令、数据缓存各占一半；其数据缓存因为采用了回写方式，大大提高了数据调度效率。从奔腾75开始，CPU的插座技术也正式从以前的Socket4转换到同时支持Socket 5和Socket7，其中Socket 7还一直沿用至今。1996年面市的Pentium MMX（多能奔腾）是Pentium的升级版本。MMX技术是Intel一项多媒体增强指令集技术，可以翻译成“多媒体扩展指令集”。MMX是Intel公司在1996年为增强Pentium在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术，增加了57条MMX指令。因此MMX CPU比普通CPU在运行含有MMX指令的程序时，处理多媒体的能力提高了60％左右。MMX技术开创了CPU开发的新纪元。
　　1995年，带有3条独立管线的P6系列正式发布。最早面世的是Pentium Pro（高能奔腾）系列。P6系列与原有芯片最大的区别在于：它不是直接处理x86指令，而是将x86指令转换成类似RISC指令的内部指令再执行。该内部指令叫做“微码”。这种方式解除了一些长久桎梏x86处理器的问题，比如乱序编码、整数传输“注册内存”、以及直接操作数长短不一的问题。地址总线拓宽到36位，支持64GB内存寻址。Pentium Pro最引人注目的地方是它具有一项称为“动态执行”的创新技术，这是继Pentium在超标量体系结构上实现实破之后的又一次飞跃。
　　1997年5月，Intel又推出了PentiumⅡ处理器。Intel将750万个晶体管压缩到一个203平方毫米的印模上。在接口技术方面，为了击垮Intel的竞争对手，以及获得更大的内部总线带宽，PentiumⅡ首次采用了最新的slot1接口标准，它不再用陶瓷封装，而是采用了一块带塑料外壳的印刷电路板，该印刷电路板不但集成了处理器部件，而且还包括32KB的一级缓存。Celeron可以说是Intel为抢占低端市场而专门推出的。Intel把Pentium Ⅱ的二级缓存和相关电路抽离出来，再把塑料盒子也去掉，再改一个名字，这就是Celeron，中文名称为“赛扬”。Celeron还有一个“变形”的兄弟——Socket 370 Celeron，Socket 370 CPU插槽外观上和Socket 7差不多，只不过Socket 7有321个Pin脚，而Socket 370有370个Pin脚。一年半以前Pentium Ⅲ作为Intel的旗舰产品重拳出击，接口结构为Slot1和Socket 370。Pentium Ⅲ依然沿用了P6的系统架构，这年P6已经4岁了。Pentium Ⅲ最大的技术创新就是增加了互联网SSE指令集，芯片增加了70条SSE指令，极大地提高了电脑在高级图形、三维动画、视频、音频等方面的性能。
　　下面要说到的就是我们的主人公了。2000年11月21日，Intel 在全球同步发布了其最新一代的微处理器——Pentium4（奔腾4）。Pentium4处理器原始代号为 Willamette，采用0.18微米铝导线工艺，配合低温半导体介质（Low-Kdiclcctric）技术制成，是一颗具有超级深层次管线化架构的处理器。它是目前Intel公司技术最先进功能最强大的CPU，它基于Intel的NetBurst微型架构。强大的性能足以应付各种应用领域。这些应用领域包括网络广播、网络视频流、图片处理、视频剪辑、语音、3D、CSD、游戏、多媒体、多任务环境。但是P4的性能究竟如何？还是看我们这次的测试吧。

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