前言

　　CPU是Central Processing Unit－－中央處理器的縮寫，它是計算機中最重要的一個部分，由運算器和控 制器組成，如果把計算機比作一個人，那么CPU就是他的心臟，其重要作用由此可見一斑。不管什么樣的CPU， 其內部結構歸納起來可以分為控制單元、邏輯單元和存儲單元三大部分，這三個部分相互協調，便可以進行分 析，判斷、運算并控制計算機各部分協調工作。那么到底CPU是怎么回事，它的過去、現在和將來會是什么樣子 的呢？下面就讓各位隨我一起去看看吧！

　　第一章 歷史篇

　　CPU從最初發展至今已經有二十多年的歷史了，這期間，按照其處理信息的字長，CPU可以分為：四位微處 理器、八位微處理器、十六位微處理器、三十二位微處理器以及六十四位微處理器等等。

　　1971年，早期的Intel公司推出了世界上第一臺微處理器4004，這便是第一個用于計算機的四位微處理器， 它包含2300個晶體管，由于性能很差，其市場反應十分不理想。

　　隨后，Intel公司又研制出了8080處理器、8085處理器，加上當時Motorola公司的MC6800微處理器和Zilog 公司的Z80微處理器，一起組成了八位微處理器的家族。

　　十六位微處理器的典型產品是Intel公司的8086微處理器，以及同時生產出的數學協處理器，即8087。這兩 種芯片使用互相兼容的指令集，但在8087指令集中增加了一些專門用于對數、指數和三角函數等數學計算指令 ，由于這些指令應用與8086和8087，因此被人們統稱為X86指令集。此后Intel推出的新一代的CPU產品，均兼容 原來的X86指令。

　　1979年Intel推出了8088芯片，它仍是十六位微處理器，內含29000個晶體管，時鐘頻率為4.77MHz，地址總 線為20位，可以使用1MB內存。8088的內部數據總線是16位，外部數據總線是8位。1981年，8088芯片被首次用 于IBM PC機當中，如果說8080處理器還不為各位所熟知的話，那么8088則可以說是家喻戶曉了，個人電腦―― PC機的第一代CPU便是從它開始的。1982年的80286芯片雖然是16位芯片，但是其內部已包含13.4萬個晶體管，時鐘頻率也達到了前所未有的20MHz。其內、外部數據總線均為16位，地址總線為24位，可以使用16MB內存，可使用的工作方式包括實模式和保護模式兩種。

　　三十二位微處理器的代表產品首推Intel公司1985年推出的80386，這是一種全三十二位微處理器芯片，也是X86家族中第一款三十二位芯片，其內部包含27.5萬個晶體管，時鐘頻率為12.5MHz，后逐步提高到33MHz。8 0386的內部和外部數據總線都是32位，地址總線也是32位，可以尋址到4GB內存。它除了具有實模式和保護模式 以外，還增加了一種虛擬86的工作方式，可以通過同時模擬多個8086處理器來提供多任務能力。1989年Intel公 司又推出準三十二位處理器芯片80386SX。它的內部數據總線為三十二位，與80386相同，外部數據總線為十六 位。也就是說，80386SX的內部處理速度與80386接近，也支持真正的多任務操作，而它又可以接受為80286開發 輸入/輸出接口芯片。80386SX的性能優于80286，而價格只是80386的三分之一。386處理器沒有內置協處理器，因此不能執行浮點運算指令，如果您需要進行浮點運算時，必須額外購買昂貴的80387協處理器芯片。

　　八十年代末九十年代初，80486處理器面市，它集成了120萬個晶體管，時鐘頻率由25MHz逐步提升到50MHz 。80486是將80386和數學協處理器80387以及一個8KB的高速緩存集成在一個芯片內，并在X86系列中首次使用了 RISC（精簡指令集）技術，可以在一個時鐘周期內執行一條指令。它還采用了突發總線方式，大大提高了與內 存的數據交換速度，由于這些改進，80486的性能比帶有80387協處理器的80386提高了4倍。早期的486分為有協 處理器的486DX和無協處理器的486SX兩種，其價格也相差許多。隨著芯片技術的不斷發展，CPU的頻率越來越快 ，而PC機外部設備受工藝限制，能夠承受的工作頻率有限，這就阻礙了CPU主頻的進一步提高，在這種情況下， 出現了CPU倍頻技術，該技術使CPU內部工作頻率為處理器外頻的2－3倍，486DX2、486DX4的名字便是由此而來 。

　　九十年代中期，全面超越486的新一代586處理器問世，為了擺脫486時代處理器名稱混亂的困擾，最大的C PU制造商Intel公司把自己的新一代產品命名為Pentium（奔騰）以區別AMD和Cyrix的產品。AMD和Cyrix也分別 推出了K5和6x86處理器來對付Intel，但是由于奔騰處理器的性能最佳，Intel逐漸占據了大部分市場。

　　此后CPU的發展情況不用我說想必大家都已經很了解了，97年初Pentium MMX上市，年中Pentium II和AMD K6上市，年末Cyrix 6x86MX面市，98年更是“三足”鼎立，PII、賽揚、K6-2、MII殺得你死我活。自從推出Pentium II后，Intel便放棄了逐漸老化的Socket 7市場轉而力推先進的Slot 1架構，但是這一次Intel卻打錯了主意，隨著全球低于1000美元低價PC需求量的增長，AMD的K6-2處理器填補了Intel在這個低端領域的空白，AG P總線技術、100MHz外頻，這些原先只有在Slot 1上才能實現的技術在AMD首先倡導的Super 7時代也實現了，雖然K6-2和Super 7的性能比起同主頻的PII來說還有差距，但是低廉的價格還是讓AMD搶得了將近30％的CPU零售 市場份額。AMD更是以一副不畏強者的姿態，博得了眾多消費者的好感。

　　可惜到了99年，面對Intel猛烈反撲，AMD開始走下坡路，市場銷量很糟。Cyrix更是在這場處理器大戰中一 敗涂地，本想依靠NS（美國國家半導體公司）東山再起，無奈時機已晚，最終在六月份被芯片組廠商VIA（威盛 ）收購。

　　隨后的IDT和Rise兩家新殺入處理器市場的公司在技術的創新上以及市場定位上均有自己的獨到之處，IDT 的Winchip C6、Winchip C6-2主要面向低端家用市場，Rise的處理器則主要進軍移動電腦領域。無奈生不逢時，在Intel產品的擠壓下，它們的日子也是舉步為堅，99年年中，也正是Cyrix被收購一個月以后，威盛又收購了IDT公司，同時，Rise也被另一家芯片組廠商SIS（矽統科技）收購，隨后傳出Rise退出PC處理器市場，主攻家電處理芯片市場的消息，這樣，經過重新調整之后，PC處理器市場呈現新三足鼎立的局面：Intel憑借自己優秀的產品以及良好的市場運作繼續占領大部分市場份額；AMD則通過8月份發布的Athlon—K7打了個漂亮的翻身仗，K7成為歷史上首次性能全面超越Intel同類產品的最快處理器，其市場占有率有進一步擴大的趨勢；威盛在 收購Cyrix和IDT之后，集成兩家公司的最新技術，計劃在2000年初推出Socket　370兼容的Joshua—約書亞處理器 ，主攻低端市場。總之，隨著競爭的激烈，各家公司都在盡全力研制最新、最快、最好的處理器產品獻給廣大消費者，展望CPU未來，前景一片光明！

　　第二章 技術篇

　　在詳細介紹每一種CPU之前，我們有必要了解一些有關處理器技術方面的概念。

　　CPU封裝方式

　　1. Socket

　　PC機從386時代開始普遍使用Socket插座來安裝CPU，從Socket 4、Socket 5、Socket 7到現在的Socket 370。

　　以我們最常見的Socket 7為例，它是方形多針角零插拔力插座，插座上有一根拉桿，在安裝和更換CPU時只 要將拉桿向上拉出，就可以輕易地插進或取出CPU芯片了。Socket 7插座適用范圍很廣，不但可以安裝Intel P entium、Pentium MMX，還可以安裝AMD K5、K6、K6-2、K6-III、Cyrix MII等等處理器。

　　與Socket 7搭配的主板芯片組主要有Intel VX、HX、TX，VIA VP2、VP3等，它們支持的CPU外部頻率一般為 66、75以及83MHz，其中VX、TX和VP3除了支持普通的SIMM（72線內存）外，還支持DIMM（168線內存），VIA的 VP3芯片組更是支持AGP圖形接口標準。

　　隨后出現的Super 7標準是在Socket 7基礎上發展起來的，與后者相比，Super 7結構增加了對處理器100M Hz外頻、AGP的支持，其代表產品為VIA的MVP3芯片組，Super 7架構可以支持AMD K6-2、K6-III處理器。

　　2. Slot

　　我們先來看看Slot 1，這種接口方式是由Intel提出的，它是一個狹長的242引腳的插槽，可以支持采用SE C（單邊接觸）封裝技術的Pentium II、Pentium III和Celeron處理器，除了接口方式不同外，Slot 1所支持的 特性與Super 7系統沒有什么太大的差別。Intel LX、EX和Intel BX、VIA Apollo Pro芯片組是其中的代表，前 兩種最高只能達到83MHz外頻，而后兩者可以支持最高到150MHz的外頻。

　　Slot 2接口標準與Slot 1類似，不過它是面向高端服務器市場的，與其搭配的主板芯片組為Intel GX、NX ，處理器為Xeon至強。

　　與Slot 1、Slot 2不同，Slot A接口標準是由Intel的競爭對手AMD提出的，它支持AMD K7處理器，與其搭 配的芯片組為AMD自己的AMD 751芯片，VIA作為非Intel陣營的戰士之一，屆時也會有支持K7的芯片組問世。雖 然從外觀上看Slot A與Slot 1十分相像，但是由于它們的電氣性能不同，兩者并不兼容。

　　CPU制造工藝

　　早期的處理器都是使用0.5微米工藝制造出來的，隨著CPU頻率的增加，原有的工藝無法滿足產品的要求， 這樣便出現了0.35微米以及現在普遍使用的0.25微米工藝，不久以后，0.18微米和0.13微米制造的處理器產品 也將面世。另外一方面，現在的芯片內部都是使用鋁作為導體，但是由于芯片速度的提高，芯片面積的縮小， 鋁線已經接近其性能極限，所以芯片制造廠商必須找出更好的能夠代替鋁導線的新的技術，這便是我們常說的 銅導線技術。銅導線與鋁導線相比，有很大的優勢，具體表現在其導電性要優于鋁，電阻小，所以發熱量也要 小于現在所使用的鋁，從而可以有效地提高芯片的穩定性，此外，采用0.18或0.13微米制造工藝以后，處理器 的頻率可以得到進一步的提高，處理器面積則可以進一步減小，因此，銅導線技術全面取代鋁導線技術是必然 的趨勢。

　　緩存技術

　　緩存就是指可以進行高速數據交換的存儲器，它先于內存與CPU交換數據，因此速度極快，所以又被稱之為 高速緩存。與處理器相關的緩存一般分為兩種，L1緩存，也稱片內緩存，和L2緩存，Pentium時代的處理器把L 1緩存集成在CPU內部，而L2緩存則在主板上以與CPU外頻相同的頻率下工作。

　　第三章 市場篇

　　下面就讓我們一起到市場中，去認識認識各種CPU吧！

　　Intel系列

　　Intel Pentium處理器

　　Intel Pentium也稱為經典奔騰（Intel Pentium Classic），它是真正的第五代處理器。早期的Pentium 60和66分別工作在與系統總線頻率相同的60和66MHz兩種頻率下，沒有我們現在所說的倍頻設置，而且最初的部 分產品還有浮點運算錯誤，因此它并沒有受到人們的歡迎。后來的Pentium處理器采用了現在一直使用的“外頻 ×倍頻＝CPU工作頻率”設置，工作頻率有75、90、100、120、133、150、166、200幾種規格。

　　早期的奔騰75－120使用0.6微米的半導體制造工藝，后期120MHz頻率以上的奔騰則改用0.35微米工藝，這 就有助于CPU頻率的進一步提高。經典奔騰的供電電壓均為3.3V。

　　評價： 性能：經典奔騰的性能相當平均，整數運算和浮點運算都不錯。當然，這僅僅是在當時來說，隨著計算機技術 的飛速發展，在CPU頻率日新月異的今天，傳統奔騰的速度已經不能跟上應用的需要。 可升級性：由于經典奔騰采用的是單電壓供電，如果你的主板不支持雙電壓，而你又想把它升級到200MHz頻率 以上，那么你只有考慮IDT公司的C6 CPU，從這方面來看，Pentium系列的可升級性一般。 超頻性：Intel向來是超頻愛好者們熱衷的對象，Intel保持高品質的作風使得其產品極其好超，一般來說，未 鎖頻的Intel CPU超一級甚至兩級都不會有什么問題。如果你碰巧遇到鎖頻，那就只好超75或者83MHz外頻了。

　　價格：Intel一貫代表高品質，這種高品質是與其高價格緊密相聯系的。即使是在已經過時了的今天，經典奔騰 的價格也要比同級的AMD、Cyrix貴上不少。 建議：除非你沒有多少錢且正在用486系統，否則不要考慮經典奔騰系列。即便如此，同級的Cyrix或AMD CPU也 比奔騰的性價比要高出不少，總之，現在再買傳統奔騰，不是一個明智的做法。

　　　Intel Pentium MMX處理器

　　這是繼Pentium后Intel又一個成功的產品，其生命力也相當頑強，至今仍占據著許多朋友的機子。Pentiu m MMX在原Pentium的基礎上進行了重大的改進，增加了片內16KB數據緩存和16KB指令緩存，4路寫緩存以及從P entium Pro、Cyrix而來的分支預測單元和返回堆棧技術，特別是新增加的57條MMX多媒體指令，使得Pentium MMX即使在運行非MMX優化的程序時也比同主頻的Pentium CPU要快的多。57條MMX指令專門用來處理音頻、視頻 等數據，這些指令可以大大縮短CPU在處理多媒體數據時的等待時間，使CPU擁有更強大的數據處理能力。

　　與經典奔騰不同，Pentium MMX采用了雙電壓設計，其內核電壓為2.8V，系統I/O電壓仍為原來的3.3V。如 果你的主板不支持雙電壓設計，那么你就無法升級到Pentium MMX。 評價： 性能：新增的57條MMX多媒體指令以及眾多改進的數據處理技術使得Pentium MMX的性能相當出色，特別是在運 行那些專門為MMX做過優化的應用軟件時，其速度優勢更加明顯。但遺憾的是，MMX指令只提高了CPU的整數運算 效能，Pentium MMX的浮點運算能力與傳統的Pentium相比，有提高，但不是很多。 可升級性：如果你用的是臺式PC，Pentium MMX的最高頻率是233MHz，這對于現今的大部分應用軟件來說已經足 夠用了。如果一定要升級的話，在主板支持相應電壓的情況下，你可以選擇AMD公司的K6、K6-2系列或者Cyrix (IBM) 6X86MX、MII。 超頻性：Intel對大部分的Pentium MMX進行了鎖頻，沒有鎖頻的少之又少。如果你想超頻的話，那么只能考慮 75、83或者100MHz外頻（前提是你得有一塊支持100外頻的主板）。調高CPU的核心電壓是提高超頻成功性的有 效方法之一，當然，良好的散熱也是必不可少的。

　　價格：Pentium MMX的價格相對于便宜的K6-2、MII和賽揚來說，顯然太高。

　　建議：Pentium MMX只適合于那些喜愛Intel并且正在使用486或早期奔騰系統的朋友。如果你一定要買的話，不 妨去二手市場逛逛，也許能有不小的收獲呢。

　　Intel Pentium II處理器

　　Pentium II是新一代的奔騰處理器，主要有233、266、300、333、350、400、450MHz七種規格。Pentium II的發展歷經了三個階段：第一階段的Pentium II代號“Klamath”，使用0.35微米工藝制造，CPU核心電壓為 2.8V，工作在66MHz外頻下，主要頻率有233、266、300三種；第二階段的Pentium II代號為 “Deschutes”， 采用0.25微米工藝制造，由于工藝的改進，新一代Pentium II的核心電壓大幅度下降，為2.0V，工作頻率也是 66MHz，主要頻率有300、333等幾種；第三階段的Pentium II代號仍為“Deschutes”，采用0.25微米制造工藝 ，核心電壓2.0V，工作在100MHz外頻下，主要頻率有350、400和450三種。

　　Pentium II與傳統的奔騰處理器有了很大的不同，最大的變化就是它采用了Slot 1架構，這從外表上就可 以很明顯的看出來。Pentium II處理器使用SEC（單邊插接）與主板相連，根據其特有的雙獨立總線結構（D.I .B.），Socket 7時代主板上的二級緩存被放進了CPU卡盒中并工作在處理器核心頻率的一半下，這就使得Pent ium II的性能與Pentium相比有了比較大的提高。此外，Pentium II系列也包含有MMX指令集。

　　評價： 性能：Pentium II的整體性能與Pentium和Pentium MMX相比有了較大的提高，這在其第三階段的產品身上表現 的更加明顯。此外，Intel CPU強勁的浮點運算能力也使AMD和Cyrix只能望其項背。 可升級性：這主要取決于你搭配PII的主板使用的芯片組，如果你用的是LX、EX芯片組，那么也許只有部分高主 頻的賽揚可以供選擇，如果你用的是BX芯片組，那么恭喜你，你還有機會升級到未來的Pentium III。總之，P II的可升級性還算不錯。

　　超頻性：Pentium II的可超頻性與Intel的品質一樣優秀，PII系列同樣受到了Intel的鎖頻處理，但是早期的P II可以采用降倍頻，超外頻的方法來取得最大的超頻空間。近期PII的倍頻被鎖死，無法調高，也不能降低，超外頻是唯一的方法。

　　價格：與AMD K6-2相比，PII的價格有些高，當前市場上主流的PII 350報價一般在1200元左右，而PII 450則要 1700元。 建議：如果你很關注CPU的性能又不是很在乎錢的話，Pentium II是不錯的選擇，況且，你還可以來個雙PII系 統體驗一下什么叫做真正的高速度。

　　Intel Celeron處理器

　　雖然Pentium II的性能不錯，但是其昂貴的價格使不少人投向了Super 7陣營，為了搶回失去的低端市場， Intel推出了Celeron賽揚處理器。

　　到目前為止，賽揚的發展也經歷了三個階段：第一階段是代號為“Covington”的賽揚266和300，采用0.2 5微米工藝制造，Slot 1架構，沒有片內L2緩存。正因為如此，其整數運算能力很差，賽揚266的整數運算能力 甚至還不及奔騰MMX 233高，由于L2緩存對浮點運算影響不大，所以賽揚的浮點運算能力與PII一樣出色；第二 階段的賽揚代號為“Mendocino”，采用0.25微米工藝，Slot 1架構，它與Covington最大的不同便是增加了整 合在CPU內部的128K L2緩存，并以與CPU相同頻率工作。大家都知道，二級緩存對CPU整數運算速度的影響非常 大，新的賽揚盡管只有128K L2緩存（PII L2緩存的四分之一），但是由于它以CPU相同頻率工作，性能也不可 小藐。目前市場上的Mendocino有300、333兩種頻率規格，前者就是我們通常所說的賽揚300A（以區別第一代賽 揚），據說國外還有366以及400MHz的Mendocino，但在國內還沒有見過；第三階段的賽揚采用了Socket 370架 構，由于Mendocino的緩存集成在CPU內部，使得它所帶的大塊電路板變成了中看不中用的累贅，為了壓低成本 、降低售價，Intel便推出了與誰也不兼容的Socket 370接口賽揚333和366，屆時將有Intel ZX芯片組與其配合 ，與現在市場上流行的賽揚300A相比，這種Socket 370接口的賽揚只是改變了接口方式并提高了主頻（但還是 運行在66Mhz的外頻上），其它沒有任何變化。

　　賽揚系列的核心工作電壓為2.0V。

　　評價：

　　性能：賽揚系列有著與PII一樣優秀的浮點運算性能，盡管由于缺乏L2緩存的支持，早期賽揚的整數運算能力不 盡如人意，但是新賽揚片內集成的全速128K緩存使得其整數性能大幅度提高，已經接近同主頻的PII。 可升級性：這個要取決于主板，如果是BX或ZX芯片組的主板，那么你將有機會使用最新的高頻率賽揚或者PII和 PIII，而不管它們工作在66或100MHz的外頻下。如果你用的是LX和EX芯片組的主板，那么你很可能與PIII無緣 了，工作在66MHz外頻下的高頻率賽揚也許會是你最好的選擇。

　　　超頻性：賽揚的可超頻性非常出色，由于Intel鎖住了賽揚的倍頻設置，我們只好超外頻。早期的無Cache賽揚 沒有了緩存的限制，一般都可以工作在100MHz甚至是112Mhz的外頻下。新的賽揚300A和333超75和83外頻沒有任 何問題（前提是外設可以承受這么高的頻率），能否上100外頻就要看你的運氣了，相比較而言，300A上100外 頻要比333容易的多。這從近幾個月來300A的超頻狂潮就可以看出。

　　價格：賽揚系列的價格十分低廉，較高的性價比是其最吸引人的地方。市面上Socket 370的賽揚366價格為410 元，400為570元。

　　建議：賽揚無疑是低端PC最好的選擇，優秀的性能，低廉的價格，賽揚很快便紅遍大江南北，成為硬件愛好者 們最熱衷于討論的話題。如果你近期有裝機的打算，又為資金苦惱的話，賽揚366或400將是你最佳的選擇。

　　Intel Pentium III處理器

　　Pentium III處理器是Intel的新一代產品，它采用0.25微米制造工藝，使用的是Katmai內核，新的SECC2插 口。PIII擁有32K一級緩存和512K二級緩存（運行在芯片核心速度的一半下），包含MMX指令和Intel自己的“3 D”指令――SSE，Streaming SIMD Extensions。最初發行的PIII有450和500MHz兩種規格，其系統總線頻率為 100MHz。

　　從上面的介紹我們可以看到，除了SSE指令外，PIII與PII是那么的相象，事實上也正是如此，在運行沒有 為SSE指令優化過的應用軟件時，PIII與PII的速度幾乎一樣。

　　評價：

　　性能：PIII繼承了PII的優秀性能，無論是整數還是浮點運算，均十分出色，在運行沒有SSE優化的軟件時，速 度與同主頻PII相當，在運行專門為SSE指令優化過