硬件工程师培训教程（四）

二、AMD 阵营

在CPU 市场的多年较量中，与Intel 始终相执不下的就是　CPU 芯片的另一霸主——同是美国公司的AMD 了。从K5 起，AMD 就一 直致力于与Intel 争夺在低端应用领域的市场份额。

　　1 .A M D K5

　　代号:5K86

　　发布时间:1996 年

　　核心频率:75 ～133MHz

　　总线频率:50 ～66MHz

　　CPU 核心电压:3.52V

　　制造工艺:0.35 μm

　　晶体管数目:430 万个

　　芯片面积:181mm 2

　　缓存容量:24KB L1 Cache(16KB 数据Cache 、8KB 指令Cache)

　　接口类型:Socket 7

K5 是AMD 公司第一块自行设计的处理器，时钟频率有90MHz 、100MHz 、120MHz 等几款。AMD 也采用

P-Rating 系统，该系统本身就是与Cyrix 协作开发出来的。尽管K5 的浮点运算能力比6x86 稍强一些，但也好不到哪里去。同时由于K5 的时钟频率比不上Cyrix，所以它在CPU 市场并不成功。但是1 年以后，分别比90 、100 和116.66MHz 更快的120 、133 和166MHz AMD P-Rating 处理器又杀了回来。由于推出的时间较晚，因此刚一推出就面临着被Intel 公司淘汰出局的悲惨命运。

2 .A M D K6

　　发布时间:1997 年

　　核心频率:166 ～300MHz

　　总线频率:66MHz

　　CPU 核心电压:2.9 ～3.2V

　　I/O 电压:3.3V

　　制造工艺:0.35 ～0.25 μm

　　晶体管数目:880 万个

　　芯片面积:68/162mm 2

　　缓存容量:64KB L1 Cache

　　指令内置:MMX 多媒体指令集

　　接口类型:Socket 7

这是AMD 公司并购NexGen 公司之后制造的第一代K6 处理器，性能基本达到了低频P Ⅱ处理器的水平，缺点是发热量较大。K6 和Cyrix 6x86/MX 性能相当。第一代1 6 6 M Hz 和200MHz K6 处理器的内核电压是2 .9V，输入/输出电压为3.3V，而第二代2 33 、2 66 和3 0 0 M Hz 的K6 都为3 .2V 。A MD K6 和C y r i x 6 x 8 6 MX 的整数运算能力接近3 年前的P e n t i u m P ro，但它们的浮点运算速度仍然不快。

3 .A M D K 6 -2

　　代号:Chomper

　　发布时间:1998 年

　　核心频率:266 ～550MHz

　　总线频率:66 ～100MHz

　　CPU 核心电压:2.2V

　　制造工艺:0.25 μm

　　晶体管数目:930 万个

　　芯片面积:68mm 2

　　缓存容量:64KB L1 Cache

　　指令内置:3 D N o w!指令集、M MX 多媒体指令集

　　接口类型:Socket 7

K6-2/3DNow!采用了和K6 一样的内核，支持MMX 指令和 3DNow!指令。随着DirectX 和 OpenGl 等应用程序接口提供对 3DNow!的支持，K6-2 处理器在游戏和图形应用领域的表现比其上一代产品有了质的提高。

4 .A M D K 6 -3

　　代号:Sharptooth(利齿)

　　发布时间:1999 年

　　核心频率:350 ～550MHz

　　总线频率:66/100MHz

　　CPU 核心电压:2.2V/2.4V

　　CPU I/O 电压:3.3V

　　制造工艺:0.25 μm

　　晶体管数目:2130 万个

　　芯片面积:135mm 2

　　缓存容量:64KB L1 Cache 、256KB L2 Cache

　　指令内置:3 D N o w!指令集、MMX 多媒体指令集

　　接口类型:Socket 7

K6-3 是AMD 公司最后一款支持Super 7 架构的CPU，其特点是内置了256KB 全速L2 Cache(超过新赛扬的128KB)，并持主板上的512KB ～2MB 三级Cache，支持MMX 和3DNow!指 令集，性能不错，但成品率较低，与上一代产品相比价格 偏贵。

5 .A M D A t h l on

　　代号:K7

　　发布时间:1999 年

　　核心频率:500MHz 以上

　　总线频率:200MHz

　　CPU 核心电压:1.6(K7 核心)或1.7V/1.8V(K75 核心)

　　制造工艺:0.18/0.25 μm

　　晶体管数目:2130 万个

　　芯片面积:120mm 2

　　缓存容量:128KB L1 Cache 、512KB ～8MB L2 Cache

　　指令内置:3DNow!指令集、MMX 多媒体指令集、部分SSE 指令

　　接口类型:Slot A

AMD Athlon 采用了E V6 总线架构，可以上到2 0 0 M Hz 的 外频，同样支持M MX 指令集和3 D N o w!指令集。为了在C PU 上集成更多的缓存，A MD 不得不从Socket 架构转变到S l ot 架构。集成在CPU 电路板上的L 2 C a c he 最大可达到8 MB 。

Athlon 有两种规格，一种采用0.25 μm 工艺制造，使用K7 核心，工作电压为1 .6V，缓存速度为内核速度的一半。另 一种采用0 .18 μm 工艺制造，使用K75 核心，缓存速度为 内核速度的1/3 或2/5，工作电压为1 .7V 或1 .8V 。AMD 的 Slot A 架构与Intel 的Slot 1 架构在物理上完全兼容，但电气性能不兼容，因此，用户不能在P e n t i u m Ⅱ主板上安装A t h l on，反之亦然。

Athlon 处理器还采用大容量缓存提高性能，在CPU 核心中集成了128KB 一级缓存，其容量为Pentium

Ⅱ处理器的4 倍，而二级缓存则采用类似Intel Xeon 的配置，标准版本的二级缓存为512KB，工作在处理器主频速度一半的状态下。A t h l on 还具备3 个并行的超标量结构，在一个时钟周期中可以处理比Pentium Ⅲ更多的指令。

除了上述C PU 市场的两大霸主外，几年来，由于众多的厂商都看好C PU 芯片这个市场，于是便有了以下的内容。

三、非I ntel 、AMD “I nsi de ”一派

1 .C y r i x 6 x 8 6 /6 x 8 6L

　　发布时间:1995 年

　　核心频率:100 ～150MHz

　　总线频率:50 ～75MHz

　　CPU 核心电压:3.3V/3.52V(6x86)/2.8V(6x86L)

　　I/O 电压:3.3V/3.52V(6x86)/3.3V(6x86L)

　　制造工艺:0.65 μm(6x86)/0.35 μm(6x86L)

　　晶体管数目:300 万个

　　缓存容量:16KB L1 Cache

　　接口类型:Socket 7

美国Cyrix 公司是第一家胆敢与P e n t i u m P ro 一较高低的公司，就像其将CPU 命名为6 x 86 一样， 多少有点瞒天过海的味道，这是试图超越I n t el 高性能处理器的第一次尝试。不幸的是，6 x 86 并没 有击败P e n t i u m P ro 。汲取了以前的教训，C y r ix 决定改变它的市场策略，转而用6x86 与P e n t i um 竞争。6x86 的运行速度比同频率的P e n t i um 要快一个级别，如时钟频率为1 3 3 M Hz 的6x86 与166MHz 的P e n t i um 相当。也因为这个成就，C y r ix 和A MD 让用户们明白了在较慢的时钟频率下，处理器的 速度可以更快。于是，一种名为“P -R a t i ng ”(性能评级)的处理器评级系统出现了(也是后来AMD 公 司所采用的方式)。

“P-Rating ”简单衡量了6 x 86 处理器相对于Pentium 的性能。133MHz 的6x86 之所以叫做“Cyrix

6x86 P166 ”，是因为它的速度和Pentium 166 相差无几。但6x86 的浮点运算能力很差，6x86 P166

的浮点能力仅与Pentium 90 相当。

由于6 x 86 的发热量很大，所以C y r ix推出了一款采用双电压设计的6 x 8 6L，核心电压为2 .8V， 大大降低了发热量。不过6x86 和6 x 8 6L 都存在一定的兼容性问题，有些软件需要安装特定的补丁程序才能正常运行。在 I n t el 推出P e n t i um MMX 以后，Cyrix 也推 出了6x86MX，其整数 性能在当时是最高 的，但浮点运算能力 依然没有多大改观。

2.Cyri x M Ⅱ 发布时间:1998 年

　　核心频率:225 ～300MHz

　　总线频率:66 ～100MHz

　　CPU 核心电压:2.8V

　　I/O 电压:3.3V

　　制造工艺:0.35 ～0.25 μm

　　晶体管数目:650 万个

　　缓存容量:64KB L1 Cache

　　接口类型:Socket 7

在推出6x86后，为了进一步与Pentium MMX 争夺市场，Cyrix沿用C y r i x 6 x 8 6 MX 的设计模式，生产出了名叫 C y r i x M Ⅱ的新型处理芯片。从6 x 86 到M Ⅱ的变化，不仅在于其M MX 指令集的改变，整个处理器 的设计工艺也有所变化。如果配合Cyrix 专用的散 热芯片和风扇，M Ⅱ不再烫得可怕，同时F PU (F l o a t P o i n t U n it，浮点运算单元)的性能也大 幅提高了。但它的总体性能仍比P e n t i u m M MX 低， 甚至在A M D K6 之下。

3.Cyri x Medi aGX 发布时间:1997 年

核心频率:120 ～233MHz

　　总线频率:60 ～66MHz

　　晶体管数目:240 万个

　　缓存容量:16KB L1 Cache

C y r i x M e d i a GX处理器由于将声音、PCI 控制、I/O和图像处理整合于一体，直接焊在主板上， 使得成本相当低廉。虽然C y r i x M e d i a GX 开了整合处理器的先河，但市场反响平淡。

4.Wi nChi p C6

　　发布时间:1997 年

　　核心频率:180 ～240MHz

　　总线频率:60 ～75MHz

　　电压:3.3V/3.52V(单电压)

　　制造工艺:0.35 μm

　　晶体管数目:540 万个

　　缓存容量:64KB L1 Cache

　　指令内置:MMX 多媒体指令集

　　接口类型:Socket 7

IDT(Integrated Device Technology，集成设备技术)公司开发了一款名为WinChip C6 的处理器。这款处理器体积小、售价低、耗电量少，却能完成当时典型处理器所能完成的工作。I DT W i n C h i p C6 瞄准了1000 美元以下台式机市场和2000 美元以下笔记本市场　。W i n C h ip 的工作频率在 1 8 0 M Hz 以上，当然也包括了新的M MX 指令集。W i n C h ip 采用了R I S C　(精简指令集计算)设计。尽管指令简单，性能却不差。通过使用大容量片内缓存和缓存及转换索引表(T L B)算法，提高了内存的使用效率，缓解了系统总线的瓶颈问题。W i n C h i p C6 最大的缺点就是浮点运算能力不强。

在相同时钟频率下进行浮点运算时，WinChip C6 的FPU 远不及P e n t i um 的速度快。由于MMX性能取决于F PU 性能，所以它仍然落后于P e n t i um 。1998 年5 月，I DT 又发布了W i n C h i p 2 和WinChip 2 -3D，在W i n C h ip 的基础上改进了MMX 单元并加强了浮点运算能力，两者的区别是后者带有3 D N o w!指令集。I DT 处理器的一大特点是发热量很小。

最后

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