【正文】 GHz/128 KB Cache/400 MHz FSB/Socket 478。 圖 29所示為 PentiumⅡ Xeon(至強(qiáng) )處理器 ， 用于服務(wù)器與高級(jí)工作站 。 Intel將這種靈活性稱為“ 適時(shí)擴(kuò)展 ” ， 即根據(jù)企業(yè)具體需求進(jìn)行縱向擴(kuò)充或橫向擴(kuò)展 。 第 2章 中央處理器 CPU 圖 28 單邊接觸卡匣接口封裝的 Intel Pentium Ⅱ 正、反面 第 2章 中央處理器 CPU PentiumⅡ Xeon(至強(qiáng) )處理器結(jié)合了前幾代 Intel處理器的特點(diǎn) 。 1/2時(shí)鐘速度的后端總線 BSB(Back Side Bus)把處理器和 L2 Cache連接在一起 。 該處理器采用單 邊 接 觸 卡 匣 接 口 SECC(Single Edge Contact Cartridge)封裝技術(shù) ， 圖 28為單邊接觸卡匣接口封裝的 Intel Pentium?Ⅱ 正 、 反面 。除了有 Pentium L1 Cache外 ， Intel Pentium Pro還內(nèi)建有 256 KB L2 Cache。 平均起來的話 ， 每個(gè)時(shí)鐘周期處理器能處理三條指令的解碼 、 分配 、 完成執(zhí)行的工作 。P6處理器家族成員包括： 第 2章 中央處理器 CPU ● Intel Pentium Pro處理器 ● Intel Pentium Ⅱ 處理器 ● Intel Pentium Ⅱ Xeon(至強(qiáng) )處理器 ● Intel Celeron(賽揚(yáng) )處理器 ● Intel Pentium Ⅲ 處理器 ● Intel Pentium Ⅲ Xeon(至強(qiáng) )處理器 第 2章 中央處理器 CPU Intel Pentium Pro處理器是 3路超標(biāo)量 (ThreeWay Superscalar)微處理器 ， 采用并行處理技術(shù) 。 其設(shè)計(jì)目標(biāo)之一：使用相同的 μ m、 四層 、 金屬雙極 CMOS制作流程技術(shù) 。Intel MMX 技 術(shù) 采 用 SIMD(SingleInstruction Multiple Data)運(yùn)行模式 ， 把寄存器中打包的整型數(shù)據(jù)進(jìn)行并行計(jì)算 。 (4) 支持無縫 (Glueless)雙處理機(jī)模式 。 (2) 外部數(shù)據(jù)總線增加到 64位 。 圖 26所示為 PGA封裝的 Intel Pentium(右圖為 AMD K5)。 數(shù)據(jù) Cache采用更有效的回寫 (Write Back)技術(shù) ， 而 Intel 486采用寫透 (WriteThrough)技術(shù) 。 這兩條流水線被稱作 U線和 V線 ， 兩線一起能在每個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行兩條指令 。 (3) 電源節(jié)能和系統(tǒng)管理能力 。 該處理器增加的功能有： (1) 內(nèi)建一個(gè) 8 KB L1 Cache(一級(jí)緩沖存儲(chǔ)器 )。 第 2章 中央處理器 CPU 圖 24 PGA封裝 386DX和 PQFP封裝的 386SX 第 2章 中央處理器 CPU Intel 486處理器 (1989) Intel 486處理器增加了并行的執(zhí)行能力 ， 主要擴(kuò)充 Intel 386處理器的指令譯碼和執(zhí)行單元為五個(gè)流水線進(jìn)程 ， 五條指令的不同執(zhí)行階段可同時(shí)運(yùn)行 。 (3) 內(nèi)存分頁 ， 為虛擬存儲(chǔ)管理提供固定 4 KB的頁面 。 第 2章 中央處理器 CPU 圖 23 PGA封裝的 387 第 2章 中央處理器 CPU 此外 ， Intel 386處理器還有如下特點(diǎn)： (1) 32位地址總線支持高達(dá) 4 GB物理存儲(chǔ)空間 。 圖23是 PGA封裝的浮點(diǎn)運(yùn)算單元 387。 32位 Intel 386寄存器低 16位仍保留了早期 CPU 16位寄存器的特性 ， 以便向后兼容 。 第 2章 中央處理器 CPU 圖 22 PLCC和 PGA封裝的 286 CPU 第 2章 中央處理器 CPU Intel 386處理器 (1985) 在 IA32體系家族中 ， Intel 386處理器是第一個(gè)32位處理器 。 (2) 只讀 、 只 運(yùn) 行 段 選 項(xiàng) (ReadOnly and ExecuteOnly Segment Options)。 描述符表提供 24位地址 ， 具有 16 MB的物理存儲(chǔ)空間 。 Intel 286處理器引入了保護(hù)模式到 IA32體系結(jié)構(gòu) 。 圖 21所示為 Intel和 AMD生產(chǎn)的 DIP(Dual Inline Package)封裝的 8086。 一次使用四個(gè)段寄存器 ， 8086/8088處理器能夠定位 256?KB， 且不用在段之間進(jìn)行切換 。 8088類似于 8086， 不過 8088只有 8位的外部數(shù)據(jù)總線 。第 2章 中央處理器 CPU 第 2章 中央處理器 CPU IA32體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡史 典型 CPU的技術(shù)特征 CPU的選購 CPU的安裝與保養(yǎng) CPU發(fā)展趨勢(shì) 思考與練習(xí)題 第 2章 中央處理器 CPU IA32體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡史 Intel 8086和 8088處理器及其段地址 (1978) IA32體系結(jié)構(gòu)家族中最早推出的是 16位微處理器 8086和8088。 8086有 16位的寄存器和 16位的外部數(shù)據(jù)總線 ， 可進(jìn)行20位的地址定位 ， 具有 1?MB尋址空間 。 8086/8088引入了段地址的概念 ， 通過分段 ， 16位段寄存器內(nèi)含有一個(gè)存儲(chǔ)器段指針 ，每個(gè)段可達(dá) 64?KB。 20位的地址能夠由一個(gè)段地址寄存器和附加的 16位指針構(gòu)成 ， 提供一個(gè) 1 MB地址空間 。 第 2章 中央處理器 CPU 圖 21 Intel和 AMD的 8086 第 2章 中央處理器 CPU Intel 286處理器 (1982) 圖 22所示為 PLCC和 PGA封裝的 286的 CPU。 保護(hù)模式使用段寄存器的內(nèi)容作為選擇器或指針進(jìn)入到描述符表 。 Intel 286處理器支持建立在段交換技術(shù)和一些保 護(hù) 機(jī) 制 上 的 虛 擬 存 儲(chǔ) 管 理 (Virtual Memory Management)， 這些機(jī)制包括： (1) 段界限檢查 (Segment Limit Checking)。 (3) 四級(jí)特權(quán) (Four Privilege Levels)。 它提供了 32位寄存器和 32位地址 、 數(shù)據(jù)總線 。 它也提供一種Virtual8086模式 ， 8086/8088的程序在這種模式下運(yùn)行將比原 8086/8088處理器下運(yùn)行時(shí)更快 、 更有效 。 圖 24是 PGA和 PQFP封裝的 386的 CPU。 (2) 分段存儲(chǔ)模式和線性存儲(chǔ)模式 。 (4) 支持并行處理。 圖 25所示為 PGA封裝的 Intel 486DX266(右圖為 AMD 486DX40， 便于讀者進(jìn)行對(duì)比 )。 (2) 內(nèi)建一個(gè) x87FPU。 第 2章 中央處理器 CPU 圖 25 PGA封裝的 Intel 486DX266(右圖為 AMD 486DX40) 第 2章 中央處理器 CPU Intel Pentium處理器 (1993) Intel Pentium處理器被稱為超標(biāo)量 (Superscalar)微處理器 ， 增加了第二條執(zhí)行流水線 。 內(nèi)建有 L1 Cache 16 KB， 其中 8 KB為程序代碼 ， 8 KB為數(shù)據(jù) 。 內(nèi)建分支表的分支預(yù)測(cè)技術(shù)能在循環(huán)結(jié)構(gòu)中增加系統(tǒng)性能 。 另外 ， 該處理器還具有如下特點(diǎn)： 第 2章 中央處理器 CPU (1) 128位和 256位內(nèi)部數(shù)據(jù)通道提高了內(nèi)部數(shù)據(jù)的傳輸速度 。 (3) 支持多處理器系統(tǒng) 。 第 2章 中央處理器 CPU 圖 26 PGA封裝的 Intel Pentium和 AMDK5 第 2章 中央處理器 CPU Pentium處理器的后續(xù)成員增加了 Intel MMX技術(shù)(The Pentium Processor with MMX Technology)。 P6處理器家族 (1995～ 1999) P6 處 理 器 家 族 建 立 在 超 標(biāo) 量 體 系 架 構(gòu)(Superscalar Microarchitecture)的基礎(chǔ)上 ， 超標(biāo)量體系架構(gòu)設(shè)置了一種新的性能標(biāo)準(zhǔn) 。 P6處理器的性能顯著地超出 Pentium處理器的性能 。 圖27所示為 PGA封裝的 Intel Pentium Pro。 Intel Pentium Pro處理器采用了 動(dòng)態(tài)執(zhí)行 (Dynamic Execution)技術(shù) ——微數(shù)據(jù)流分析 (Microdata Flow Analysis)、 亂序執(zhí)行 (OutofOrder Execution)、 高級(jí)分支預(yù)測(cè) (Superior Branch Prediction)和推測(cè)執(zhí)行 (Speculative Execution)。 第 2章 中央處理器 CPU 圖 27 PGA封裝的 Intel Pentium Pro的正面和反面 第 2章 中央處理器 CPU 實(shí)際上 ， Pentium?Ⅱ ?=?Intel MMX技術(shù) +P6處理器+新的封裝技術(shù) +幾個(gè)硬件功能的加強(qiáng) 。 L1 Cache程序代碼和數(shù)據(jù)各增加到 16 KB， L2 Cache有 256 KB、 512 KB、 1 MB等不同規(guī)格 。 空閑時(shí) ，支持多種節(jié)能方式 ， 如自動(dòng)暫停 (Auto HALT)、 停止時(shí)鐘 (StopGrant) 、 睡眠 (Sleep) 和深度 睡眠 (Deep Sleep)。 Intel至強(qiáng)處理器 MP (多處理器 ， 可同時(shí)協(xié)調(diào)工作 ， 多用于服務(wù)器 )為企業(yè)提供了多種選擇：可將服務(wù)器縱向擴(kuò)充至特性豐富的 4路 、 8路甚至更高配置 ， 或通過部署強(qiáng)大的 4路服務(wù)器集群來進(jìn)行橫向擴(kuò)展 。 L2的 2 MB以全速運(yùn)行在后端總線 。 第 2章 中央處理器 CPU Intel Celeron(賽揚(yáng) )處理器家族使用 IA32架構(gòu)著眼于個(gè)人電腦 (PC)市場(chǎng) ， L2 Cache 128 KB， 早期Celeron處理器多為 PPGA(Plastic Pin Grid Array)封裝 ， 針對(duì)較低價(jià)格市場(chǎng) 。 第 2章 中央處理器 CPU 圖 29 Pentium?Ⅱ ?Xeon(至強(qiáng) )處理器 第 2章 中央處理器 CPU 圖 210 Celeron GHz處理器 第 2章 中央處理器 CPU Intel Pentium?Ⅲ 處理器將流式單指令多數(shù)據(jù)擴(kuò)展指令集 SSE(Streaming SIMD Extensions)應(yīng)用于 IA32體系結(jié)構(gòu) 。 圖 211所示為 FCPGA2封裝的 Intel Pentium Ⅲ 1000/256/133處理器 。 Pentium 4(2022)和 Pentium 4(HyperThreading)(2022) 強(qiáng)大的 Pentium 4處理器建立在 NetBurst微體系架構(gòu) (NetBurst Micro Architecture)， 圖 212所示為FCPGA2封裝的 Pentium 4處理器 。 (2) 支持流式單指令多數(shù)據(jù)擴(kuò)展 (Streaming SIMD Extensions)指令集 SSE3。 超線程技術(shù)使臺(tái)式電腦可以并行執(zhí)行兩組線程 (軟件程序的一部分 )， 因此可以更加高效地運(yùn)行軟件和進(jìn)行多任務(wù)處理 。 Intel Pentium 4處理器的品種較多 ， 它們可能具有同樣的主頻但卻有不同的技術(shù)性能 。 Pentium 4處理器主頻速度后 A、 B、 C、 E的意義如下： A表示具有 512 KB全速 L2高級(jí)傳輸高速緩沖 (512 KB Full Speed L2 Advanced Transfer Cache)Pentium 4處理器 。 第 2章 中央處理器 CPU B表示支持 533 MHz前端總線 (FSB Front Side Bus)。 C表示支持 800 MHz前端總線和超線程技術(shù)。 E表示采用 90 nm制程且具有 1 MB L2高級(jí)傳輸高速緩沖。 例如：所有 GHz Pentium 4處理器均采用 μ m制程技術(shù)和支持 533 MHz前端總線 ， 因此不用字母加以區(qū)分 。 Pentium 4目前的品種見表 21。 第 2章 中央處理器 CPU 表 22 Pentium 4的技術(shù)特點(diǎn) 特 性 優(yōu) 勢(shì) 超線程 (H T ) 技術(shù) 支持處理器并行處理多條指令，從而改進(jìn)在當(dāng)今多任務(wù)環(huán)境中的性能和系統(tǒng)響應(yīng)速度 3 μ m 制程 實(shí)現(xiàn)了高主頻和低功耗 下一代 90 nm 制程 實(shí)現(xiàn)了高主頻和低功耗，并提供了更多特性 1 M B L 2 高速緩存 (3 .40 E 、 、 3E 、 0 E和 0A ) 、 512 K B L 2 高速緩存 (2 A G H z 及更高 ) 和 256 K B 高速緩存 (2 G H z 及 以