微处理器性能诠释

微处理器（CPU）学号：2009216003 姓名：武显学CPU型号大全注：由于CPU的版本及型号比较多，在这里只详细介绍奔腾、酷睿i3、酷睿i5、酷睿i7等常见的每代版本的技术、性能指标及寄存器。

CPU技术、性能指标及寄存器一、Pentium Pro1995年11月1日，Intel推出了Pentium Pro处理器。

Pentium Pro微处理器，采用了一种新的总线接口Socket 8 ，工作频率有150/166/180和200MHz四种，都具有16KB的一级缓存和256KB的二级缓存。

它是基于Pentium 完全相同的指令集和兼容性，达到了440 MIPs 的处理能力和5.5 M个晶体管。

这几乎相当于比4004处理器的晶体管提升了2400倍。

值得一提的是Pentium Pro采用了“PPGA” 封装技术。

即一个256KB的二级缓存芯片与Pentium Pro芯片封装在一起，两个芯片之间用高频宽的内部总线互连，处理器与高速缓存的连接线路也被安置在该封装中，这样就使高速缓存能更容易地运行在更高的频率上。

Pentium PrO是英特尔首个专门为32位服务器、工作站设计的处理器，可以应用在高速辅助设计、机械引擎、科学计算等领域。

英特尔在Pentium PRO的设计与制造上又达到了新的高度，总共集成了550万个晶体管，并且整合了高速二级缓存芯片。

Pentium Pro(高能奔腾，686级的CPU)的核心架构代号为P6（也是未来PⅡ、PⅢ所使用的核心架构），这是第一代产品，二级Cache有256KB或512KB，最大有1MB的二级Cache。

工作频率有:133/66MHz(工程样品)，150/60MHz、166/66MHz、180/60MHz、200/66MHz。

在Pentium Pro的一个封装中除Pentium Pro芯片外还包括有一个256KB的二级缓存芯片，两个芯片之间用高频宽的内部通讯总线互连，处理器与高速缓存的连接线路也被安置在该封装中，这样就使高速缓存能更容易地运行在更高的频率上。

奔腾 Pro 200MHZCPU的L2 CACHE就是运行在200MHZ，也就是工作在与处理器相同的频率上。

这样的设计领奔腾 Pro达到了最高的性能。

而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，这是继奔腾在超标量体系结构上实现突破之后的又一次飞跃。

Pentium Pro系列的工作频率是150/166/180/200，一级缓存都是16KB，而前三者都有256KB的二级缓存，至于频率为200的CPU还分为三种版本，不同就在于他们的内置的缓存分别是256KB，512KB，1MB。

不过由于当时缓存技术还没有成熟，加上当时缓存芯片还非常昂贵，因此尽管 Pentium Pro性能不错，但远没有达到抛离对手的程度，加上价格十分昂贵，一次Pentium Pro实际上出售的数目非常至少，市场生命也非常的短，Pentium Pro可以说是Intel第一个失败的产品。

二、Pentium II奔腾II〔Pentium II〕为英特尔于1997年5月7日推出的微处理器。

它基于Pentium Pro使用的P6架构，但加强了16位元的效能，以及加入MMX指令集。

Pentium II为英特尔推出的一枚X86架构的处理器，基于Pentium Pro使用的P6微处理架构，但另一方面它的16位元处理能力获得优化，并加入MMX指令集：第一代Pentium II核心代号为Klamath，使用350纳米制程，以及，就当时而言，制造出一个非常高的热量。

推出时，时脉只有233及266MHz，使用66MHz前端总线，后期另推出时脉300MHz 的版本，第二代Pentium II核心代号为Deschutes，运行时脉为333MHz，于1998年1月推出，使用250纳米制程，而且温度亦有效的减低。

支援100MHz前端总线，英特尔于1998年另外推出了时脉为266、330、350、400、450的Pentium II处理器。

基于Pentium II的电脑系统亦加入了新世代的内存标准——SDRAM〔替代EDO RAM〕，以及AGP显卡。

与Pentium及Pentium Pro处理器不同，Pentium II使用一种插槽式设计。

处理器芯片与其他相关芯片皆在一块类似子卡的电路板上，而电路板上有一块塑胶盖，有时亦有一风扇。

Pentium II亦把L2放到这电路板上，但只运行处理器时脉一半的速度。

此举增加处理器的良率，从而减低制作成本。

这个方法亦可更容易改变Pentium II处理器的L2，可以使英特尔用相同的芯片，但可制作廉价低效能处理器，也可制贵价高效能处理器。

Pentium II的入门级处理器，为减少了L2〔甚至取消L2〕的Celeron。

由于它低效能，所以一般的专业人士都不使用Celeron处理器，但因为它的可超性〔L2比处理器芯片对时脉敏感〕，它亦有一定的市场。

Pentium II的高阶处理器，为Pentium II Xeon。

它针对服务器设计，而且有一个全速的L2。

它分别有512KB、1MB、2MB的版本。

Xeon主要设计来运行商业软件、因特网服务、公司数据储存、数据归类、数据库、电子，机械的自动化设计等。

Pentium II Xeon 处理器不但有更快的速度，更大的缓存，更重要的是可以支持多达4路或者8路的SMP对称多CPU处理功能。

三、Pentium IIIPentium III是英特尔的x86（更准确地说是i686）架构之微处理器，于1999年2月26日推出。

刚推出的版本与早期的Pentium II非常相似，最值得注意的不同是SSE指令的扩充，以及在每个芯片制造的过程加入了有争议的序号。

与Pentium II相同，也有低阶的Celeron版本和高阶的Xeon版本。

Pentium III最后被Pentium 4所取代，Pentium III的改进设计就是现在的Pentium M。

原先的版本Katmai与Pentium II非常相似（均使用0.25μm制程），唯一的差别是加入了SSE，以及改进一级缓存控制器（导致比后来Pentium II好的稍微效能改进），依旧使用半速512K二级缓存。

首次推出的速度是450和500MHz。

两个更多的版本是：550 MHz于1999年5月17日推出；600MHz于1999年8月2日推出。

在1999年9月27日，Intel 推出533B和600B的版本，分别是533/600MHz，但是使用的是133MHz前端总线，而先前的其它是使用100MHz。

Katmai 使用与Pentium II相同的插槽设计（Slot1)。

从第二个版本Coppermine（铜矿）开始普遍采用了新的Socket 370（FC-PGA）接口，由于使用了0.18μm制程，INTEL能够在CPU芯片内集成了低延迟性全速256KB第二级缓存，在AMD Athlon处理器的竞争压力下，Intel重作芯片内部的设计，最后修正了广知的指令管线拖延问题。

这个结果是使处理指令的效能增加了卓越的30%，相比Katmai的效能有了极大的进步。

初期Pentium III Copermine执行速度为500、533、550、600、650、667、600和733MHz，于1999年10月25日推出。

从1999年12月到2000年5月，英特尔共推出了速度为750、800、850、866、900、933、1000MHz（1GHz）的Pentium III。

其中一些版本使用了性能更好的133MHz外频。

为了区别于外频100MHz的Pentium III，外频133MHz的版本后缀为EB。

在频率大战中首度落后的INTEL，于2000年中期推出1.13GHz的版本，但是被发现存在严重的设计缺陷，最终全部召回。

设计缺陷是由于整合到内部的缓存无法在1GHz以上的速度运作引起某些应用锁死。

这让英特尔花费了至少6个月来解决，于2001年推出1.1和1.13GHz的版本。

Pentium III Copermine 1.13G 也因此被人们戏称作“铜渣”。

最后一个版本Tualatin只是实际上英特尔的0.13μm 制程试验。

这时的INTEL已经树立起Pentium 4的主流市场地位。

这使得Tualatin成为了一现的昙花。

Pentium III Tualatin是在2001年至2002年早期推出，主频分别为1.0、1.13、1.2、1.26、1.33和1.4 GHz，同样采用了256K 二级缓存。

但由于使用FC-PGA2封装而无法与之前的主板兼容。

但INTEL随即发现Pentium III Tualatin拥有较同主频Pentium 4更为优秀的性能。

为了不重蹈先前低端的Celeron与主流的Pentium II 相抗衡的覆辙，因此Tualatin 的最高主频止步于1.4 GHz，也就是Pentium 4刚推出的频率。

但后来使用相同架构的Pentium M主频达到了1.7GHz。

四、Pentium 42000年英特尔发布了Pentium 4处理器。

用户使用基于Pentium 4处理器的个人电脑，可以创建专业品质的影片，透过因特网传递电视品质的影像，实时进行语音、影像通讯，实时3D渲染，快速进行MP3编码解码运算，在连接因特网时运行多个多媒体软件。

这是目前空前强大的个人电脑处理器产品，仍然在继续销售中。

Pentium 4处理器集成了4200万个晶体管，到了改进版的Pentium 4(Northwood)更是集成了5千5百万个晶体管；并且开始采用0.18微米进行制造，初始速度就达到了 1.5GHz(gigahertz))。

超长管道处理技术(Hyper Pipelined Technology)、快速执行引擎(Rapid Execution Engine)、高级浮点以及多媒体指令集(SSE2)等等。

当程序指令与数据一开始进入处理时，就会进入系统总线队列。

Pentium 3处理器外频FSB设定在133Mhz，每时钟周期传输64位数据，提供8字节*133Mhz=1066MB/s的数据带宽；而Pentium 4处理器的系统总线虽然仅为100Mhz，同样是64位数据带宽，但由于其利用了与AGP4X相同的原理“四倍速”(即FSB400)技术，因此可传输高达3200MB/秒的数据传输速度。

因此，Pentium 4处理器传输数据到系统的其他部分比目前所有的x86处理器都快，也打破了Pentium 3处理器受系统总线瓶颈的限制。

其后英特尔又不断改进系统总线技术，推出了FSB533、FSB800的新规格，将数据传输速度进一步提升。

并且在最新的Pentium 4处理器，英特尔已经支持双通道DDR技术，让内存与处理器传输速度也有很大的改进。