中央處理器是一塊超大規模的集成電路,是一臺計算機的運算核心和控制核心。主要包括運算器和控制器兩大部件,此外,還包括若干個寄存器和高速緩沖存儲器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態的總線。它與內部存儲器和輸入/輸出設備合稱為電子計算機三大核心部件。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。
為我們日常工作默默奉獻的CPU也有“神經病”的時候?今天聊的缺陷大多并非CPU“智商”上的缺陷,而是“健康“上的缺陷。即使是這種缺陷,也成為IT新聞的頭條。因為,中央處理器依然成為我們工作生活中的大腦。小編又一次帶大家走進歷史,回味那些影響深遠的,讓大家扼腕的CPU!
一:CPU竟不會算數?
時間:1994年
主角:Pentium
缺陷:FDIV Bug
1994年6月,英特爾公司剛剛推出其劃時代產品一一奔騰處理器。在芯片推出的前幾天,英特爾公司的技術人員在做測試的時候發現,奔騰芯片的除法運算會發生某種偏差,這個問題是在90億次除法運算中才可能出現1次錯誤。
懷著僥幸心理的Intel測試人員,認為會被這種運算錯誤的人影響會很少,決定按原計劃推出奔騰芯片。但是嚴謹的學術人員還是在這個幾億分之一幾率中找到這個除法BUG。
如果你閑得無聊,那么用你電腦計算器會算出取十位小數的結果962306957033÷11010046=87402.6282027341
這就是FDIV缺陷。奔騰CPU的FPU單元有嚴重缺陷的產品,影響到FDIV(浮點除法運算)指令。雖然這個缺陷出現幾率極低,但發現這個Bug的科學家還是將它公布世界。讓當時使用這一批奔騰CPU的用戶慌了起來,Intel的電話被打爆。因為連最基本運算的正確都不能百分百保證,這個底線被打破導致了人們對CPU這三個字母的不信任。
感受到壓力的Intel,只好對外宣布自身CPU有缺陷并且進行了回收等補救措施。直到現在,雖然Intel后續的CPU雖然還有各種各樣的缺陷,但是沒再出現最基本的運算錯誤,畢竟這是一條最基本的底線。
二:“礦渣”,發售不到一個月后便召回了所有?
時間:2000年
主角:Coppermine Pentium III 1.13GHz
缺陷:又要馬兒跑,又要馬兒不吃草
在千年之交的頻率至上時代,歷史上第一款1GHz CPU并非Intel帝國,而是曾經寄人籬下的AMD。這讓財大氣粗,自尊心爆棚的Intel顏面無光,于是短期內發布1GHz的奔騰III來回應。當然了,等號并不是Intel想看到的,大于號才是目的。于是Pentium III 1.13GHz宣告了Intel的“王者歸來”。
慕名而來的眾多Intel用戶,第一時間裝備了當年的夢幻神器Pentium III 1.13GHz。卻發現處理器在使用中發生了執行部分軟件時死機、不穩定等情況。即使是搭配Intel特制的并且更新了BIOS的VC820主板也無法正常運行很多的測試軟件。
有趣的是,把它的FSB從133MHz降為100MHz(此時的工作主頻是850MHz)時,處理器的運行情況就變得十分良好,一切奇怪的癥狀都消失了!消息一出,CPU業界立即瞬間爆炸,Intel撥苗助長的行為讓市場討伐之聲不絕于耳,AMD笑而不語。
Intel引以為傲的“銅礦”Coppermine架構奔騰III CPU,為了所謂的面子而草率推出Pentium III 1.13GHz。為什么叫草率呢?因為這種1GHz以上奔騰III是通過提升了0.05V核心電壓來實現的,和超頻沒什么兩樣。我們知道超頻有風險,結果可想而知。結果在發售不到一個月后便召回了所有的1.13GHz銅礦奔騰III,因此人們都稱1.13GHz的銅礦奔騰III為“礦渣”。很長時間里,Intel對于1.13Ghz決口不提。Coppermine Pentium III 1.13GHz,說明了一個欲速則不達的道理。
三:“火爐”,90nm工藝漏電缺陷,不及130nm
時間:2004年
主角:Prescott Pentium 4
缺陷:90nm工藝漏電缺陷
Northwood奔騰4是公認的一代經典,皆因它實現了高頻率帶來的高收益,也讓大家對Northwood的繼任者Prescott抱有很大期待。但是希望越大失望越大,90nm的Prescott成為了不折不扣的失敗品。它繼承并發揚了NetBurst奔騰4的一切缺點,流水線更是加長到31級!而最讓人不能接受的是90nm CPU竟然比130nm更熱的反人類現象。
當年90nm制程發展初期就是出現了過熱的現象,這是因為晶體管更小,電路設計更加復雜,技術沒跟上的情況下就出現了漏電的情況。以至于它每個時鐘周期比Northwood多產生大約60%的熱量,同時功率消耗也增加大約10%!Prescott處理器很容易過熱,過熱的結果就是降頻運行。
最后的結果大家也都知道,英特爾終于承認自己錯了,不得不全部放棄Prescott架構,止步3.8GHz,不要忘記當初英特爾發布奔騰4時吹噓說奔騰4是為10GHz的運算速度設計的,這肯定是英特爾歷史上最重要的或許也是最廣為人知的工程失敗事件。從此以后,CPU開始走多核的道路。
可憐當年購買了Prescott CPU的消費者,從奔騰D到賽揚D。不僅僅經受高頻低能的痛苦,更要忍耐高熱的環境。即使當年的賽揚D成為了超頻明星,也只是頻率的數字把戲。
更加諷刺的是,單核時代最后的主角,Cedar Mill奔騰4,卻讓人們重新認識奔騰4真正的能力。皆因65nm制程解決了發熱問題,玩家使用這架構的奔騰4CPU后,發現GHz幅度的超頻是多么簡單。多年的頻率世界紀錄就是Cedar Mill保持的。可惜的是,2006年的CPU市場早就好事成雙了。
每一次芯片工藝制程的更迭,都出現陣痛。成熟與創新,各有各的好處,但是如果新工藝出現重大缺陷,反而讓市場更易接受傳統,比如顯卡的28nm制程為何屹立多年還活躍著就是這個原因。
四:折翼的肥龍,大名鼎鼎的TLB Bug
時間:2007年
主角:B2步進的Phenom
缺陷:TLB Bug
Phenom,也就是羿龍,而網友們也給了它一個親切的昵稱——“肥龍”。它是AMD在后Athlon時代迎擊Intel Core家族的有力武器。K8時代的輝煌讓AMD收獲無數鮮花與掌聲,K10架構自然讓人期待。
首創L3緩存設計的它,加上一直以來的性價比務求繼續成為DIY玩家的神器,卻被這個L3緩存設計成為了阿喀琉斯之踵,那就是大名鼎鼎的TLB Bug。
TLB,簡單來說就是一個指揮官,用于快速定位以及指引數據去哪個內存地址。但是由于設計缺陷,B2或者更前步進的Phenom,由于存放在二級緩存TLB中的映射關系表,被錯誤的放到三級緩存TLB中,導致CPU讀取錯誤,也就是說找不到需要的虛擬內存數據和物理內存的映射關系,無法進行計算而掛起,具體描述就是無反應、或者說死機。
盡管AMD堅持說TLB Bug發生的概率相當少,在一般的應用中根本不會出現。但是追求百分百完美的CPU豈能容忍影響使用的Bug?所以AMD在那個時候的信譽一落千丈,加上Intel的Core 2性能的落井下石,使得AMD一下子跌落谷底。
出問題自然就要補救,對于出現Bug的CPU,AMD通過一個BIOS的修復來告訴TLB不要在緩存中查找頁表。然而明顯地,這種做法會讓內存延遲大幅提升,因為這樣內存對頁表通道的要求會有額外的增加。顯然地,DIY玩家肯定不買賬。最后等到B3步進的Phenom推出后,改名為9X50,這個問題才能得到解決。
B3步進的CPU終于解決了這一問題,但是讓AMD大大落后于競爭,就是這個Bug,讓AMD在CPU市場由盛轉衰。加上CPU與GPU的雙線作戰,AMD在Phenom就開始表現得有心無力,后期FX系列CPU的推出,就是AMD在CPU市場畏首畏腳的縮影。
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