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1、英特尔服务器级别 CPU 发展历程全解析CNET 中国ZOL 06 年 11 月 14 日 【原创】 作者： 中关村在线 蔺晓峰成立于 1968 年的英特尔公司，在 1971 年发布了世界上第一款商用微处理器 4004，经过几十年的磨练逐渐成为全球最大的芯片制造商，同时也是计算机、网络和通信产品的领先制造商。英特尔公司在 1993 年推出了全新一代的高性能处理器 Pentium，由于 CPU 市场的竞争越来越趋向于激烈化，英特尔公司提出了 Pentium 商标注册，英特尔公司还替它起了一个相当好听的中文名字“奔腾” 。1995 年推出第一款 PC 服务器和工作站专用处理器 Pentium Pr
2、o，自此之后的 11年中，处理器从 16 位到 32 位再到 64 位，从单核到双核、四核乃至未来的多核，从 150MHz 到 3GHz 以上主频，从 X86 架构到 IA64 架构，从奔腾时代到崭新的酷睿时代，从 intel inside 到 Leap ahead，我们领略到了英特尔领导服务器处理器发展潮流的雄姿与伟略，在英特尔“偏执”推动下，全球计算技术也在不断进步着。1995 年秋天 Pentium Pro 处理器1995 年秋天，英特尔发布了 Pentium Pro 处理器。已经初步占据了一部分CPU 市场的英特尔并没有停下自己的脚步，在其他公司还在不断追赶自己的奔腾之际，又推出了最新
3、一代的第六代 X86 系列 CPU P6。P6 只是它的核心架构代号，上市后 P6 有了一个非常响亮的名字 Pentimu Pro。此款处理器的内部含有高达 550 万个的晶体管，内部时钟频率为 133MHZ，处理速度几乎是PENTIUM 的 2 倍。Pentium Pro 等于是介于 Pentium 跟 Pentium II 之间的中央处理器芯片（CPU ） ，其架构等于是没有 MMX 的 Pentium II。Pentium Pro 除了内建 L2 Cache 以外，也支持多处理器架构，唯一缺点就是必须要用同一制程的 Pentium Pro 才能使用多处理器架构。从这一代开始（P6） ，英
4、特尔也开始将为处理器的核心加入 Reduced Instruction Set Computer （RISC，精简指令集）的架构设计，所以以后的英特尔 x86 处理器虽然是使用复杂指令集（CISC） ，但是核心部分开始逐渐采用 RISC 的架构。Pentium PRO 是 PC 服务器用处理器的开端，是英特尔首个专门为 32 位服务器、工作站设计的处理器，Pentium Pro 针对 32 位程序做了最佳化，所以运行 16 位程序效果反而不佳。后来是 Pentium MMX 的出现使它黯然失色 ，而且Pentium Pro 不支持当时很流行的 MMX 指令集，但仍然是 32 位处理器的赢家。以
5、应用在高速辅助设计、机械引擎、科学计算等领域。1998 年英特尔发布了 Pentium II Xeon(至强)处理器， Xeon 是英特尔引入的新品牌，用作取代 Pentium Pro。Pentium II Xeon 基于 P6 架构，使用440GX（双处理器芯片组）或 450NX（四处理器芯片组） 。与 Pentium II 不同，它有一个全速，不在芯片上的 L2 内存。它使用一个比 Slot 1 更长的插槽 Slot 2，分别有 512KB、1MB、2MB L2，及使用 100MHz 前端总线。Pentium II Xeon 的内部结构包括了：兼容前几代英特尔微处理器结构；奔腾 II 处理
6、器具有的 P6 微结构中的双独立总线结构和动态指令执行技术；它的一系列先进的特性加强了服务器平台对其环境的监测和保护能力。这些特性能帮助顾客建立一个健壮的信息技术环境，最大限度地增加系统正常运转时间，并保证服务器获得优化的设置及运行。1998 年：Pentium Xeon 处理器Pentium Xeon 处理器的功能还得到加强，能在具有可扩展性和可维护性的结构中为执行大量计算任务提供更高的性能。为此加入了 512K 或 1M 字节的二级高速缓冲存储器，其运行速度与处理器内核相同(450 兆赫兹)。这使得向处理器内核传送的数据量达到了前所未有的程度。通过高容量的 100 兆赫兹的多事务处理系统总
7、线，实现了与系统其它部分的数据共享；而多任务处理系统总线是一项突破性的技术，使系统的其余部分也有可能实现较高的处理速度。Pentium II Xeon 处理器不但有更快的速度，更大的缓存，更重要的是可以支持多达 4 路或者 8 路的 SMP 对称多 CPU 处理功能。这个产品线面向中高端企业级服务器、工作站市场；是英特尔公司进一步区格市场的重要步骤。Xeon 主要设计来运行商业软件、因特网服务、公司数据储存、数据归类、数据库、电子，机械的自动化设计等。Pentium II Xeon 处理器不但有更快的速度，更大的缓存，更重要的是可以支持多达 4 路或者 8 路的SMP 对称多 CPU 处理功能
8、。在 Pentium III 发布后不久，英特尔在 1999 年推出了面向服务器和工作站Pentium III Xeon 处理器，用作取代 Pentium II Xeon。除早期的几款型号采用0.25 微米技术外，Pentium III Xeon 均采用 0.18 微米工艺制造，Slot 2 架构和SECC 封装形式，内置 32KB 一级缓存及 256KB/512KB/1MB/2MB 二级缓存。Pentium III Xeon 处理器作为 Pentium II Xeon 的后继者，除了在内核架构上采纳全新设计以外，也继承了 Pentium III 处理器新增的 70 条指令集，以更好执行多媒体
9、、流媒体应用软件。除了面对企业级的市场以外，Pentium III Xeon 加强了电子商务应用与高阶商务计算的能力。在缓存速度与系统总线结构上，也有很多进步，很大程度提升了性能，并为更好的多处理器协同工作进行了设计。1999 年：Pentium III Xeon 处理器Pentium III Xeon 处理器共有两个核心版本：Tanner 及 Cascades。Tanner 与同系列的 Pentium III 核心(Katmai)没有分别，同有 SSE 及一少部份内存控制优化。第一代 Casades 核心的 Pentium III Xeon 处理器与同系列的 Pentium III(Copp
10、ermine)同有 133MHz 的前置总线（外频） 、 256KB 的 L2。第二代Casades（或称 Casades 2MB 以分别二者） ，有 1MB 或 2MB 的 L2 但只有100MHz 的外频。高端的 Pentium III Xeon 处理器基本上与低端的 Pentium III 处理器一样，不一样的地方就是高端的处理器支持 2M on-die L2 cache 以及 36 位虚拟内存系统，这使得高端系统拥有最高 64GB 的内存。在采用 0.18 微米工艺的时候，die 尺寸是 386mm 2（几乎是普通 Pentium III 处理器的 4 倍大小） ，他们最高能在900M
11、Hz 的时钟频率下运行，而典型/最大能耗是 27W41W 。虽然它们的 2M cache 的确增加成本，但高端的 Xeon 处理器的确很需要这些 cache，因为可用的内存带宽仅为最高 1.6GB/秒。然而， 4-way x86 系统上服务器应用程序看起来的确性能有了很大提高，特别是对于那些固定于 x86 平台上的客户。在 4-way 以及 8-way Pentium III Xeon 系统的时代，它们是非常受客户欢迎的，因为在大多数时间里比任何 RISC 类型的替代品都要便宜，高端的Pentium III 产品线或多或少地走到了尽头。在 2002 年期间，整个 Pentium 服务器的生产线
12、基本已转向采用基于 Pentium 4 处理器的设计。在 Xeon 处理器中采用了先进的管理特性：处理器内部采用错误监测和纠正（ECC ）机制，可以自动更正单位 bit 错误，对双位 bit 错误进行报警，有效地保护重要数据。提供了功能性冗余检测（FRC）以提高关键应用程序的完整性。在同一个系统中可以使用 4 个 Pentium II/III/Xeon 处理器进行 SMP 处理。2001 年英特尔公司将 Xeon 的前面去掉了 Pentium 的名，发布了 Xeon 处理器，当然这并不是和 x86 脱离了关系，而是更加明晰品牌概念。第一代核心使用当时最新的 NetBurst 架构，名为 Fos
13、ter。跟 Pentium 4 不同，它的主要市场为工作站。2002 年，130 纳米的 Xeon 发布本版本核心为 Prestonia 。它支援英特尔的超线程技术，拥有 512KB 的 L2。同时，新的芯片组 E7500支援双管道DDR 亦配合此 Xeon 发布。不久，它的前置总线亦由 100MHz400MHz QDR 提升至 133MHz533MHz 。因为本版本的 Xeon 在效能上非常不错，另一方面，E75XX 芯片组又有更大的优势，故顿时成为高销量的服务器及工作站处理器。Intel Xeon DP 处理器在整个 Intel Xeon 处理器家族中，我们可以见到诸如 Xeon、Xeon
14、 DP 和Xeon MP 这三种叫法，其实这三种叫法仅代表两种不同的至强处理器子系列，Xeon 与 Xeon DP 是同一系列，其中的“DP”就是“dual processor” （双处理） ，即支持双处理的处理器的意思，在处理器上标注的仅“Xeon”字样；而 Xeon MP 中的 “MP”是 multiprocessor（多处理） ，也即支持多处理的处理器意思，在处理器上标注的是完整的“Xeon processor MP”字样。Intel Xeon MP 处理器Xeon 处理器基于英特尔的 NetBurst 架构，有更高级的网络功能，及更复杂更卓越的 3D 图形性能。Xeon MP 处理器拥
15、有更高的工作频率、内部整合的三级缓存、对未来超线程技术支持。这些使得 Intel Xeon MP 处理器成为目前为止最为强大的服务器“动力核心” 。和较早前的 Xeon 处理器不同的是，Xeon MP处理器拥有更高的工作频率（其时钟频率是一年前发布的 900MHz PIII Xeon 芯片的两倍） 、内部整合的三级缓存、还有对未来 Hyper-Threading（超线程）技术的支持。这些都使得 Intel Xeon MP 处理器成为目前为止最为强大的服务器“动力核心” 。Xeon MP 与带 2MB Level 2 缓存的 Pentium III Xeon 相比，可将系统运行性能提高 40%。
16、自从 AMD 公司在 2003 年 4 月率先推出了 Opteron 芯片，打破了低端 32位和高端 64 位之间互不兼容的尴尬局面后，在业内引起了一定轰动。一方面，促使了一些厂商与 AMD 的合作，以便及时推出相关产品；另一方面，大家把眼睛盯在了英特尔的身上，静观势态发展。而此时的英特尔公司却像姜太公钓鱼一样，不紧不慢，稳坐钓鱼台，也许他胸中自有成竹，不害怕这场 IT 革命风暴的到来，也许他想在吊吊大家的胃口的同时，也关注一下究竟这个产品是否真正有它的市场所在。直至一年之后的 2005 年，英特尔公司的 32 位和 64 位兼容的 Nocona 新至强处理器才展露头脚，让大家看到了它的面目。Nocona 处理器采用 90 纳米制程技术，主频高达 3.60GHz，它整合 Demand Based Switching 以及 Enhanced Intel SpeedStep 技术，能机动调整功率并降低处理器的耗电需求。2005 年：Nocona 至强处理器Nocona 新
