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*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。