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（必看系列）CPU家族史－首部曲

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（必看系列）CPU家族史－首部曲

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主楼^# 大中小发表于 2006-10-19 18:36:41

（必看系列）CPU家族史－首部曲

1995至2005：111颗由100MHz至3800MHz之CPU

各位先生女士们，请系好阁下的安全带，CPU回顾之旅即将展开！经过维期12周的马拉松式测试，最长一份的CPU报告总算完成了。彻夜的监控、系统不稳、当机及超乎想象的物流规划等，都让我们一群人早已被咖啡因贯满脑袋的测试中心工作人员疲惫不已。这次的测试报告不单只是汇整所有CPU的测试数据，它更引证了过去11年来驱动我们进行无间断测试的CPU技术演进「魔力」之强，在此测试报告的首部曲内，我们会先回顾英特尔CPU的历史，其后将会有超微CPU的发展史及相关的测试结果。
回想1994年，计算机还要卖3,000美元时，相信很多读者们仍然记得配上16MB 的Pentium 100系统是多么「酷」的一件事，而很多玩家们也以此视为「终极」系统。现在这些玩家要不身在IT行业，要不开了自己的公司…看！时间的确改变了许多事情。
打从1995年算起，111款不同的CPU通过一系列既统一又复杂的测试。这次CPU的回顾旅程足证在如此短的时间内，芯片技术及PC系统的改变是如此的大。除了理所当然的效能提升外，使用者所没察觉到的，乃是系统组件及标准经历的技术演进，而我们这次的报告也会为大家探讨此议题。
回看CPU平台，从1995年的Socket 5至现在的Socket 775，大家可以看到，单是英特尔就已经推出超过7款平台。而超微同期也推出了Socket 7至Socket 939五款平台。
我们可以毫不畏惧的向大家保证，这报告准是网络上最巨细靡遗的CPU比较报告。读者们可以阅读共111颗CPU的比较报告，依据3,330项就不同测试范围内作出的检测基准来进行分析。除此以外，若你打算更换计算机，你更可以看到到底新计算机可为你带来怎样的效能提升。可不要以为我们在开「空头支票」啊！这可是绝对有可能的！尽管PC架构中的内存、芯片组及平台不断演进，可因为我们都以Windows XP作为测试用的操作系统；因此，大家就可以看到CPU效能的历史。

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1^# 大中小发表于 2006-10-19 18:36:55

1995至2005：111颗由100MHz至3800MHz之CPU（续）

从1995至今，CPU时脉速度已从100MHz大幅增加至现在的3800MHz（以英特尔CPU为基准），整整快了40倍。高速缓存的速度也大增，而频宽也从110MB/s的超微K6-III/450（1997年）大增至Athlon64的6000MB/s。对照检测的数字，我们可以看到CPU在处理3D游戏时的每秒平均页框（Frame Rate Per Second；FPS）从超微Duron 650中的17.1提升至Athlon64中惊人的171.7（虽然我们忽略掉设定或显示上的细节）－整整是1000 %的增加！

更惹人注目的效能提升，可说是为1GB DV文件进行MPEG 2译码：Pentinum 233 MMX需要将近2个小时才可以完成一段短片的编码工作，可是目前的3.8GHz的P4不用两分钟就搞定了！3.8GHz的P4 CPU比起1997年的CPU快上65倍！再看看MP3的解碼工作。回想1995年时，MP3译码对计算机来说可是一个难题：Pentium 100要花77分钟才可以处理17分钟长的影片，而现在的超微Athlon64 FX-55只要1.5分钟就可以了！

更让人赞叹的就是CPU的晶体管数目！1994年时的Pentium 100晶体管数是330万个，而现在最高阶的Pentium 4白金版（Pentium 4 Extreme Edition）的晶体管已多达1亿7,800万个。比起11年前，现在同面积的晶体管数目增加了54倍；晶体管的面积却锐减了六倍！不过，耗电量及热消耗的增加也不可忽视。目前3.8GHz的英特尔Pentium 570 CPU在全负载的情况下，所需的电力足足是9个Pentium 100 CPU所需的量！当然，大增的电量及热消耗换来的就是体积变大的散热器，同时可以提供超过400W电压的散热器以保证系统的稳定性。而我们目前也看不到此方便的终点呢！与此同时，主机板的电流规格也设为100 Amps。看起来往更高电量的路会持续的走下去…

超微方面，我们会从1996年推出，以Socket 7为基础的K6-III/450开始说起。目前2600MHz的超微Athlon64 FX55是超微最新、最高阶的CPU。

跟英特尔相比，超微目前在热消耗方面的掌握比较好：就算在全负载的情况下，因为有「Cool and Quiet」的功能，被「降频」的800MHz Athlon 64只需要100MHz的K5 CPU四份之一的效能。

并非所有组件都可以在旧平台上运作，例如要在Socket 7平台上执行毁灭战士（Doom 3）已不可行。Duron 650已很难应付处理14.9个页框的工作，反观目前的Athlon 64则可以处理90个以上的页框。另外，要特别注明的是，两颗CPU的系统采用的显示卡均是NVIDIA的GeForce 6800 GT。

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2^# 大中小发表于 2006-10-19 18:37:23

1978：x86时代开始
单看时间，那也不是很遥远的事；可是在计算机时代，1978年的 x86时代则好像已经是永恒。英特尔在1978代则好像已经是永恒。英特尔在1978代则好像已经是永恒。英特尔在1978年推出了8086处理器，那也是所有x86兼容CPU的基础。回想那个时候，英特尔目前位于慕尼黑的欧洲总部都尚未规划。这个称为「XT」的PC系统时脉速度是4.77MHz，其后则增快至8MHz，内存最高容量是1MB。

所有x86 CPU之祖：英特尔4.77MHz时脉的8086 CPU。
这个时期的RAM内存，容量仍然只有kB；而在比较好的系统内，独立的内存芯片则有可达256KB容量的RAM内存。如果系统配上320KB的RAM，计算机甚至可以起动Windows 1.0。同期的硬盘仍然属于价高又量少的组件，只有那些能力较好的使用者才可以在计算机上安装两个硬盘。大概有好一些使用者们还记得那个大大的8吋软盘机，而这也是5.25吋产品的前驱。英特尔其后在1982年推出286计算机，同时也引入了16位工业标准架构总线（Industry Standard Architecture；ISA）插槽、SIMM内存最多可以扩充至1MB。三年后的1985年，英特尔推出了理论上可以支持4GB RAM的386计算机，可是当时却没有相对应的技术及主机板。

386是首颗建于x86架构的32位的CPU，同时它不需要任何散热器。

虽然386 CPU支持32位，可是却没有相对应的操作系统。
支持4MB内存的英特尔CPU，微软的Windows首次可以在386模式下使用硬盘作为虚拟内存之用。首颗386 CPU的时脉是16MHz，而四年后英特尔就推出了拥有一倍时脉速度的CPU。

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3^# 大中小发表于 2006-10-19 18:37:52

1989：大众市场的PC系统－Socket 1、2、3
英特尔在1989年推出了以Socket 1为架构的486 DX CPU，开始时的时脉速度是25MHz，而在后续数年，速度则加快至133MHz。以下的报告足见90年代初PC产业的荣景，而与此同时，很多计算机使用者一反潮流的转向诸如Commodore C64、Commodore Amiga或Atari ST等家庭计算机系统，虽然对普通PC系统做为家庭计算机而言，尽管那不是那么容易的事。

不可置信的贵：33MHz的英特尔486 DX CPU是配备了数学运算辅助处理器。

486 DX-33 处理器的总线速度跟时脉速度比例是1:1。

DX系列 (以上所示是66MHz的版本) 比起SX CPU的速度快许多，CPU上的「66」标志代表2x33MHz的总线时脉，而其使用的socket称为Socket 2。

Socket 2最后的效能提升及英特尔的overdrive处理器。

Socket 2需要更多的电力：为了提供稳定的分流电压，CPU的陶制封装机板一定要焊接上电压稳压器。

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4^# 大中小发表于 2006-10-19 18:38:19

1989：大众市场的PC系统－Socket 1、2、3（续）

Overdrive虽然只附一个散热器，可是绝对没有散热的问题。

建于Socket 3上的英特尔486DX 100时脉速度可说是个大突破－可达100MHz。

1994年推出的100MHz 486 DX4实在是贵得可以，其并非为了学生暑假作业而生。

超微提供的选择：时脉速度可达133MHz，而其120MHz版本特别受欢迎。

超微的486 DX 120可以很轻松的超频，超频的效能甚至比第一颗的Pentium CPU好。

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5^# 大中小发表于 2006-10-19 18:39:15

1993至1997：超微及英特尔的Socket 4、5、7平台
1993：第一颗Socket 4的Pentium CPU

英特尔 Pentium 60 - 66
1993年
1993至1994年间，英特尔不只售出了第一个486 PC系统（超微及英特尔），同时也是首个Pentium计算机推出之时。很多小公司打从那个时候开始如雨后春笋般的设立，开始为计算机进行组装及为其产品贴上各自的品牌名称。PC市场更是十分热络，只要有新品推出，不难看到数分钟内卖光光的情况出现。而整个PC市场更是以两位数的幅度成长。486bDX 100系统跟Pentium 60 CPU的价格差不多，而最吸引人的价位则在1,000至1,500美元间。

新的英特尔Pentium 60在某些情况下，计算浮点运算时会出现溢位（Fdiy）错误。
1993年推出的Socket 4支援英特尔的Pentium 60及Pentium 66 CPU。比起最快的486 CPU，30MHz时脉速度版本的CPU比起最快的486 CPU来说显然较慢。另一方面，Pentium 66的功能虽然已经蛮强的－可是很多使用者都花同样的钱去购买时脉速度较快的486 DX 100。

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6^# 大中小发表于 2006-10-19 18:39:39

1996-1998：Socket 5－超微及英特尔CPUs

K5-75 - K5-166
1996年3月－1997年1月
K6-166 - K6/III-500
1997年4月－1998年4月
新颖的CPU平台：Socket 5继Socket 4后，跟Pentium 75一并推出市场。使用者可以选购一个可跟主机板连接的管线同步触发高速缓存（pipelined burst cache）。如果钱对你来说不是什么大问题，你更可以选购256KB或512KB的模块。华硕就是首家提供COAST socket（COAST=cache on a stick）主机板的厂商，而那个时候各家厂商的产品价格分野并不大。

现在已经很难见到了：建于英特尔430FX芯片组上的Socket 5主机板及256KB的高速缓存模块。

英特尔Pentium 75的总线速度是50MHz，倍频器的速度是1.5。

英特尔Pentium 60/66外围尺寸是55x55mm，是直至现在为止最大的桌上型CPU。
1994-997：Socket 7－英特尔CPU　

英特尔 Pentium 75-00
1994年3月－1996年6月
英特尔Pentium 150-33 MMX
1996年10月－1997年6月

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1998-2000：Socket 7－超微CPU

K6-2/233-K6-2/550
1998年5月－2000年2月
K6-2+/400-K6-2+/550
2000年4月－2000年9月
K6-III/400-K6-III/500
1999年2月－2000年9月

英特尔在推出Pentium 166 MMX时引入了MMX多媒体扩充技术，此技术需要主机板可支持split voltage（2.8/3.3v）。所有Socket 5的主机板都只有依赖转接头作电压的分流处理。
Socket 5的电压分流插头。
Asus P/I-P55TP4XE上的Socket 5到 Socket 7插头。

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8^# 大中小发表于 2006-10-19 18:40:19

1998-2000（续）
在英特尔推出了Pentium MMX的同时，超微也推出了时脉速度高达166MHz的K6 CPU及MMX CPU。SDRAM首次被采用，为内存的传输速度大幅的提升。内存模块有60 ns（EDO）或70 ns（Fast Page），内存的传输速度已可达每秒90MB，而内存最高可达384MB，继而是768MB，同期，ATX的规格也开始采用，而且新的电源规格让计算机可以处于待机状态或是透过软件来开或关计算机。而AGP接口的推出，提供了比起一般的PCI接口更快的传输速度。这个时期的内存仍然十分昂贵，而且速度也十分慢。
Pentium 233 MMX的推出是Socket 7年代的终结，Pentium 233 MMX最大的热消耗是17w。英特尔在推出Pentium 266 MMX前，似乎只把Pentium 233当作是个过渡性的产品。英特尔仍然沿用Slot 1，而超微则多用了Socket 7两年。超微的K6-III 500或K6-2+ 550是那个时候最新的Socket 7 CPU。在效能上而言，超微的K6-III 500都比Pentium III优！为什么？因为超微的CPU支持内建256KB的L2高速缓存，再配上主机板的2MB L3高速缓存，K6-III 500绝对是「效能杀手」。此时期的英特尔可说无法抗衡，特别是超微CPU（K6-III 450）都比较便宜。

Pentium 100配上512MB的RAM，够浪费了吧！
很多现在的应用程序都一定要支持MMX。

另一方面，在500MHz的K6-III推出后，超微立刻把它取消－就连我们也要把那奇怪的设计退回给超微。另一个奇怪的特色：只有OEM厂收到的K6-2+ CPU才是产自180奈米制程。虽然你也可以在零售店中买K6-2+ CPU，可是却不是所有主机板都可以使用，而此CPU也可使用在笔记型计算机上。而超微及英特尔也打从此阶段开始分道而行，英特尔往Slot 1发展而超微则采用类似却不兼容于英特尔CPU的Slot A。