潘多拉魔盒揭秘：笔记本处理器简史篇(多图)

bobwu

潘多拉魔盒揭秘：笔记本处理器简史篇(多图)
--------------------------------------------------------------------------------

http://www.sina.com.cn 2004年09月06日 14:28 IT.COM.CN

[笔记本报价] [笔记本新品] [笔记本行情] [笔记本论坛] [笔记本大全] [笔记本频道]

　　文/梦幻流星
　　 第1页:潘多拉魔盒揭秘：笔记本处理器简史篇第2页:潘多拉魔盒揭秘：笔记本处理器简史篇(2)
    这是一个诞生的年代，这是个怀念的年代。笔记本电脑自1985年诞生起，即将走过风雨20年。在这20年间，无数的诞生和怀念缠绕产业的每一根神经。浮华如烟，风景变幻，只有每一个脚印在述说着往事。回顾笔记本的风雨20年，有多少时刻值得铭记？这是一个追逐利益的年代，有哪里有利益哪里就有竞争，而cpu的发展史也就是一步不断竞争的历史。
一支独秀
    无可置疑，作为全球头号的微处理器制造商，Intel公司在移动CPU发展史上的地位是难以撼动的。
    小知识：笔记本电脑专用的CPU英文称Mobile CPU（移动CPU），它除了追求性能，也追求低热量和低耗电，最早的笔记本电脑直接使用台式机的CPU，但是随CPU主频的提高, 笔记本电脑内部狭窄的空间开始无法迅速的散发热量，笔记本电脑小得可怜的电池也无法负担台式CPU庞大的耗电量， Mobile CPU的制造工艺往往比同时代的台式机CPU更加先进，因为Mobile CPU中会集成台式机CPU中不具备的电源管理技术，而且往往比台式机CPU先采用更高的制造工艺。笔记本电脑的刚面世时直接使用台式机的CPU。
    1985年，世界上第一台真正意义上的笔记本电脑T1100诞生，由日本东芝公司设计，采用的是不到1MHz的Intel8086处理器，而第一块笔记本电脑专用CPU由Intel在1989年推出的80386SL/80386DL开始。它们的频率从16MHz起跳。从比较严格的意义上来说，它们可以算做是首批专门针对笔记本电脑所设计的移动版处理器，其工作电压为3.3V，芯片集成内部切断电路，可以在处理器不工作的时候自动切换到休眠状态，以减低笔记本电脑电池的消耗从而达到延长电池工作时间的目的，在80386SL/80386DL后不久，Intel公司又随之发布了80486SL，Mobile Pentium、Mobile Pentium MMX级处理器。Mobile Pentium(MMX) CPU采用了有别于台式机CPU的封装，主要有两种，分别是MMC和TCP，这两种全新的封装方式有助于笔记本主板设计简化和超薄化发展。

http://image2.sina.com.cn/IT/upload/20040906/56/1094452186/f/notebook/049/2/040902_nb_nbdg_cpu_01.jpg
1985年，世界上第一台真正意义上的笔记本电脑T1100诞生
    小知识：Intel Mobile CPU的Pentium系列从一开始推出就包括75/90/100/120/133/150/166/200/233/266/300Hz几种主频，其中120及以后的Mobile CPU带有MMX技术，Mobile Pentium CPU还有台式机MMX CPU中没有的300MHz规格。
    1998年初，随着桌面Pentium II处理器系列的诞生，Intel公司在其核心的基础上研发推出了Mobile Pentium II和Mobile CELERON II两款移动CPU。Mobile Pentium II主频包括233/266/300/333/366/400Hz六种，并首次采用了0.25微米的制造工艺(而当时相应的台式机CPU仍然在采用0.35微米工艺制造)，66MHz外频和512K半速L2 Cache使得这款CPU在当时成了高端产品。
INTEL CPU详细列表  

INTEL CPU详细列表
使用年份 1989 1992  1993 1994
CPU型号
386SL16MHZ
386SL20MHZ
386SX16MHZ
386SX25MHZ
386SL25MHZ
386SX20MHZ
386SL20MHZ
486DX25MHZ
486DX33MHZ  486DX4
75MHZ
100MHZ
Mobilc Pentium 75

使用年份 1995 1996 1997 1998
CPU型号
486DX2/50MHZ
486DX2/75MHZ
486DX4/75MHZ
486DX4/75MHZ
Mobilc Pentium
100/133/150MHZ
Mobilc
Pentium MMX
120/133/150/
166/200MHZ
Mobilc Pentium MMX 233/266/300
Mobilc PentiumII 233/266MHZ

    0.25微米的CPU制造工艺带来的是更低的工作电压，更小的核心面积和更低的发热量，这些优势使得笔记本电脑的CPU功耗更加小，在不牺牲性能的前提下电池寿命得以延长，CPU更加微型化，笔记本电脑可以变得更加轻巧。从Mobile Pentium MMX120起Mobile Pentium系列CPU加入了MMX指令集，和同期台式机CPU的MMX指令集完全相同，加强了对多媒体和网络方面的支持，对于笔记本电脑而言，MMX指令集还有减低CPU占用率从而减少发热的功效（当然这需要软件为MMX优化）。
    小知识：在过渡到1999年出品的Mobile Pentium III前，Intel推出了采用0.25微米工艺和256K全速L2 Cache的Mobile Pentium II 266PE/300PE/333/366，还有采用0.18微米工艺和256K全速L2 Cache的Mobile Pentium II，Mobile PentiumII产品线包括了266*/333*/400(带*的表示低电压版本)，至于Mobile CELERON的情况和Mobile Pentium II类似，只是到466MHz的Mobile CELERON都依然采用0.25微米工艺，但在L2 Cache上则很早就实现了全速，容量则只有128K。
两强争霸
    在1989年到1998年这漫长的9年中，可以说在移动cpu领域Intel是真正的一支独秀，AMD当时还在经历着从一家默默无闻的小公司发展成为业界有影响的企业的痛苦蜕变。而CYRIX经过种种磨难，才在INTEL的无情打压下顽强地生存了下来，而数家其他设计生产CPU的企业已经陆续淡出了处理器市场，没有哪家有精力和能力在移动cpu领域和Intel叫板。
    经过长期的技术积累，到1998年AMD不再是当年的无名小卒了，在桌面处理器领域取得一系列成功之后，AMD公司理所当然要向利润丰厚的移动CPU市场进军以图分一杯羹。AMD最初发布的Mobile CPU包括K6IIP;K6II+;K6IIIP;K6III+几种(K6不属于专用Mobile CPU)，也广泛采用了0.25的制造工艺，其频率与同期的INTEL主力移动CPU相差无几。
http://image2.sina.com.cn/IT/upload/20040906/56/1094452186/f/notebook/049/2/040902_nb_nbdg_cpu_03.jpg
AMD移动处理器

http://image2.sina.com.cn/IT/upload/20040906/56/1094452186/f/notebook/049/2/040902_nb_nbdg_cpu_04.jpg
AMD移动处理器

AMD CPU详细列表
AMD CPU详细列表

CPU规格
K6
K6 II
K6 IIP
K6II+
K6IIIP
K6III+

主频
233/266/300
266/300/333
350/366/380
/400/433/450
475/500
450/475/500
/533/550
350/366/380
/400/433/450
450/475/500

制造工艺
0.25微米
0.25微米
0.25微米
0.25微米
0.18微米
0.18微米

封装形式
321针CPGA/360针CBGA封装
321针CPGA
321针
CPGA
321针CPGA
321针
CPGA
321针
CPGA

内存
PC66
SDRAM
PC66
SDRAM
PC100
SDRAM
PC100
SDRAM
PC100
SDRAM
PC100
SDRAM

外频
66MHZ
66MHZ
100MHZ
100MHZ
100MHZ
100MHZ

内存总线
66MHZ
66MHZ
100MHZ  
100MHZ  
100MHZ  
100MHZ

    从表格中可以很清楚的看到，AMD的移动CPU产品线已经初具规模，频率也达到了500MHz，其中AMD的K6II+/K6III+ Mobile CPU内置PowerNow!技术，另外其还有其特有优势，在Intel的Mobile PentiumII/Celeron还采用着66MHz外频的时候，AMD的Mobile K6II+/K6III-P/K6III+就已经跑在100MHz的外频上，在各种测试中频频领先于Intel的Mobile PentiumII。
小知识：PowerNow!技术类似于Intel的Stepsleep技术，可以在交流电供电和电池供电时切换CPU的核心工作电压来调整CPU的工作频率，可以设置为自动模式，由CPU根据当前应用程序的需求自动调整工作频率，也可以设置为始终使用最高频率工作来获得最高性能或者始终使用最低频率工作以节省能耗。
    可惜好景不长，1999年初，为了压制AMD K6系列移动CPU，也为由已日显廉颇老矣的Mobile Pentium II和Mobile CELERON II担纲的移动CPU产品线减轻压力，Intel发布了Mobile PentiumIII/ CeleronII，除了在频率上继续领先外，移动版的Pentium II采用了内建的全速二级缓存系统，实现了100MHz的外频，并且全部采用0.18微米工艺制造，L2 Cache也全部采用了全速的256K，此外，它也支持台式机Pentium III的SSE指令集，性能得到飞速的提高。
    小知识：Mobile PentiumIII具有一系列的节能技术，例如可自动调整工作频率及电压的SpeedStep技术，Deep Sleep、Deep Sleeper休眠模式；除了SpeedStep技术以外，Intel还在移动版Pentium III上首次引入了QuickStart技术，它能够让笔记本电脑在不工作时立刻将处理器切换到低耗能水平(0.5W以下)，以达到有效管理电源以获得更长的电池寿命的目的。
三足鼎立
    就在Intel和AMD为移动帝国的霸主地位打的不可开交的时候，一匹黑马杀出，那就是全美达。全美达很聪明的避开了在处理器性能上相比Intel和AMD的不足，而在关系移动cpu命脉的功耗上下功夫，推出了功耗极低的Crusoe处理器，而由于耗电量低得到了大部分日系厂商的青睐。和其它的处理器不同，全美达处理器使用代码融合技术来执行x86指令，是一种软、硬结合的处理器，在低耗上有着先天的优势。除了处理器本身晶体管数目少带来的低发热量外，代码融合软件还可以通过硬件进一步及时调节处理器的功耗。这使本来就被AMD搞得焦头烂额的Intel陷入了恐慌。自此移动cpu领域形成了三足鼎立之势。虽然后来VIA收购了CYRIX也以C3处理器加入了移动cpu的竞争，但由于自身技术实力的不足，并没有对其它三强构成真正的威胁。
http://image2.sina.com.cn/IT/upload/20040906/56/1094452186/f/notebook/049/2/040902_nb_nbdg_cpu_05.jpg
全美达Crusoe处理器
兵刃相见
    进入三足鼎立时代后，各家为了使自己在移动市场多分一杯羹都使出了浑身的解数。
    2001年5月，AMD发布了基于palomino核心的新型移动Athlon 4处理器包括Mobile Athlon4和Druon。Mobile Athlon同样使用先进的0.18微米铜工艺制造，晶体管数目3750万个。核心面积128平方毫米，具有128K L1 cache和256K全速 On-die L2 Cache；和台式机的Athlon芯片一样，前端总线为200MHz，支持SDRAM和DDR内存。根据AMD自己的测试结果，Mobile Athlon 1GHz超越Intel Mobile PentiumIII 1GHz 42%之多。随着Mobile Athlon4的发布，由于其优秀的性能和相对低廉的价格，许多笔记本电脑生产厂商纷纷宣布将推出使用Mobile Athlon/Duron的机型，包括Compaq、FUJITSU、NEC、SONY等和国内的紫光笔记本电脑部分机型，大大丰富了采用AMD移动CPU的笔记本产品。
    小知识：AMD的Athlon/Duron Mobile CPU采用全新的3D now！Professional指令集，新的指令集不仅整合了原有的Enhanced 3Dnow！，并增加了52条新指令来对SSE 代码提供解释，当运行对SSE 指令进行优化的程序时，这52条指令能够识别并转化为功能相同的且Athlon 4可识别优化代码，以此来加速应用程序的执行性能。同时新发布的移动Athlon 4拥有AMD 第二代Power now！节能技术，Power now！类似于Intel 的speedstep 技术，两者都是针对不同场合下对处理器进行降频处理，以达到降低耗电量，延长笔记本电池的使用时间及寿命的目的。
    从来都是掌握别人命运的Intel自然是不甘示弱，于2001年底推出其首颗采用0.13微米工艺处理器Tualatin核心的Pentium III-M，由于制造工艺的提升，其最高工作频率可以轻易达到1.2GHz以上；首次应用了效能更高的133MHz前端总线(针对移动版处理器而言)，另外还在核心上采用片上集成512KB全速二级缓存的设计，使得处理器的整数性能得到了大幅度提升。采用了移动版专用的Micro-FCPGA2/Micro-FCBGA2封装，增强型SpeedStep节能技术，Deeper Sleep休眠模式，并保留有包括QuickStart及动态执行技术在内的所有特性，同时提供部分频率的低电压版、超低电压版供超薄型笔记本电脑使用。为了不给对手以任何喘息的机会，2002年3月4日Intel公司推出了基于0.13微米铜互联工艺Northwood核心的Pentium 4-M处理器，同样采用NerBurst架构，运行于400MHz前端总线，核心集成512KB二级缓存，支援增强型SpeedStep、Deeper Sleep休眠模式，工作电压1.3V。
    AMD针锋相对，在2002年4月正式发布了最新的AMD Athlon XP笔记本处理器，这款处理器采用最新的0.13微米技术Thoroughbred核心，接口沿用了Socket A并和当时的Athlon笔记本主板兼容，其前端总线为266MHz，并同时推出低电压版本的AMD Athlon XP处理器（uPGA封装），它让AMD也挺进了超轻超薄型笔记本的广阔市场。
新品辈出
    正如战争刺激了科学技术的发展一样，在cpu领域的激烈竞争也促进了cpu制作技术的提高。
    2003年1月，Intel全新的移动处理器迅驰（Banias）问世，，与以往处理器不同，从Banias开始Intel将不再使用与桌面处理器核心来研发移动处理器，而是代以全新的架构，采用全新的指令执行技术，从而以更低能耗提供更优性能；与以前不同的是这次Intel实行的是捆绑销售，迅驰处理器其中包括Pentium-M处理器、855GM/PM芯片组以及支持IEEE 802.11b的Intel PRO/Wireless 2100无线网卡，将节能与无线结合，突出了移动计算的优势。到了2004年5月，Intel又发布了迅驰II代（Dothan），处理器的频率更高，进一步的体现了移动运算的优势。
http://image2.sina.com.cn/IT/upload/20040906/56/1094452186/f/notebook/049/2/040902_nb_nbdg_cpu_07.jpg
英特尔迅驰
    而一直与Intel在桌面市场打的火热的AMD也没闲着，他们更是推出了划时代的64位的处理器产品，AMD成功的把64位计算引入了移动产品中，它们不仅可以良好运行32位应用程序，也支持未来新一代的64位软件，为移动计算提供了更加强劲的动力。
http://image2.sina.com.cn/IT/upload/20040906/56/1094452186/f/notebook/049/2/040902_nb_nbdg_cpu_08.jpg
AMD Athlon FX
    备受Intel和AMD挤压的全美达并没有放弃自己在移动cpu领域好不容易打下的天下。其一改Crusoe系列性能低下的致命缺点，在2003年10月推出了功耗更小，性能强劲的Efficeon处理器。而在2004年初推出了Efficeon二代产品。据全美达官方宣称，与Crusoe处理器同频率的情况下，Efficeon处理常用软件的能力要高出50％，多媒体处理方面性能的提升甚至高出80%。在TM8600 1.1GHz与Intel超低电压版Pentium M 900MHz对比测评中，TM8600 表现不俗。在浮点运算方面TM8600 1.1GHz比Pentium M 900MHz领先30％，而待机时的耗电量仅仅是Pentium M 900MHz的1/8。
http://image2.sina.com.cn/IT/upload/20040906/56/1094452186/f/notebook/049/2/040902_nb_nbdg_cpu_09.jpg
全美达Efficeon处理器
    小知识：Efficeon处理器包括TM8600、TM8300、TM8620三款，其中Efficeon TM8600采用29毫米×29毫米的FC-OBFA 783封装，工作频率为1.1 GHz，内含128 KB一级指令缓存与64 KB一级数据缓存，以及1 MB的大容量二级缓存，内含北桥芯片功能及LPC(Low Pin Count)闪存技术，支持DDR400/333/266内存(包括ECC)，引入了AGP 4X/2X/1X图形加速，同时采用HyperTransport，提供1.6 GB的数据传输带宽，并开发了配套的增强型LongRun动态电源管理及增强型LongRun热量管理技术。TM8620为21毫米×21毫米微处理器(内含1 MB容量二级缓存)。Efficeon TM8300(内含512 KB容量二级缓存)，为29毫米×29毫米标准尺寸封装的精简型。
未来展望
    随着科技的发展与市场的成熟，笔记本电脑的定位已经在逐渐全面向高性能、轻薄化、便携化、高度整合化、多功能、低能耗等方向发展。在新策略下，笔记本电脑专用微处理器将不再跟在台式电脑微处理器之后提升速度，而是强调附加应用功能。因此，未来笔记本电脑专用微处理器执行速度很可能远不及台式电脑，但可以有更好的省电效率，而且更能有效执行无线通讯或者上网功能。
    科技是奇妙的，我们也许无法想象将来的移动cpu会变成什么样子，但有一点我们知道，它将会越变越好，让我们期待美好的未来快些到来吧！