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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 Pro，自此之后的11年中，处理器从16位到32位再到6
2、4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Pen
3、timu 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
4、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 Xe
5、on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：Pen
6、tium 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
7、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。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
8、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、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。
9、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(Coppermine)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6
10、4GB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900MHz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P
11、entium 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
12、用当时最新的NetBurst架构，名为Foster。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 DP和
13、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处理器拥有更高的工作频率、内部整合的三级缓存、对未来超
14、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%。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
15、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Enhan
16、ced 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新至强处理器是一款32、64位计算的混合模式计算平台。它最显著特性就是在支持32位应用程序的同时，也能运行64位应用程序。因此Nocona新至强处理器能够兼容当前市场上所有的基于16位和32位软件，同时对64位架构下开发的应用软件也能够完全兼容。从内存寻址来说，打破了以往纯32位架构最大232字节寻址能力的极限，最高可实现近4.5TB的寻址能力，如此大量的内存足以满足当前高端工作站、网络服务器、数据服务器的处理需求以及未来软件应用的需求；从技术角度来看，Nocona新至强处理器比传统的32位增加了8组寄存器，可减少CPU对L1、L2缓存以及内存的访问次数，从而提高CPU的工作速度；再加上英特尔处理器既有的耗电低、体积小、辐射少、兼容性强等特点，促成了Nocona新至强处理器在计算平台上无可比拟的
