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CPU接口10年变迁  

2009-12-28 11:38:21|  分类: 大杂烩 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文转载于中关村在线
http://cpu.zol.com.cn/160/1602240.html


前言:

CPU接口一直是消费者又爱又恨的对象,爱是因为每一次接口的变迁都代表了一次技术上的进步,更高性能的处理器即将到来,恨的是每一次的接口变迁都要让消费者再掏一次钱来更换产品,因为原来的老产品已经不能继续使用。今天,我们就来说一说处理器接口从2000年到2009年这十年来的变迁。


  处理器在2000-2009这十年的发展历程中,能够称之为代表的也就只有IntelAMD两家了,虽然VIA也曾经在x86架构上耕耘过,但是从市场的表现来看就已经r让人们知道了结果。所以这10年的CPU接口变化的幕后操纵者实质上就只有Intel和AMD。因此我们的文章也将围绕Intel和AMD进行。


技术发展晴雨表 细数CPU接口10年变化

处理器最新接口的代表LGA1366与LGA1156

  笔者简单的数了一数,在这整整10年之中,Intel与AMD总共推出了多达10个新的处理器接口。平均下来每一年就要更换一次。为了方便大家了解每一次接口的更新历程。我们完全按照时间的顺序将这10次接口的更新历程展现给大家。

首先我们来看一看进入新千年的2000年。

  在2000年的中国处理器市场,突然间冒出了一个“全新”的处理器品牌——AMD,这在已经看惯了Intel与 奔腾的中国消费者来讲是非常新鲜的。而这个新的品牌也为DIY市场带来了一个全新的选择,速龙处理器。虽然当时的AMD还并没有能力与Intel直接抗 衡,但是正是因为Athlon XP处理器的到来,将昂贵的CPU价格拖入了百姓价位时代。此时的Athlon XP处理器使用的正是一代经典Socket A(462接口)接口。


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Socket A(462)接口的经典作品:Barton核心Athlon XP 2500+处理器

  Socket A接口,也就是Socket 462接口。2000年7月,AMD推出了基于K7架构设计的Duron和Athlon处理器,Socket A接口也随之被推广。Athlon处理器的到来不仅震动了整个处理器业界,同时也为Intel敲响了警钟,因为他昭示着属于Intel垄断的时代已经结束 了。

  在Socket A接口时代,一大批耳熟能详的处理器涌现在市场上,其中最为经典的就要算是Barton核心的Athlon XP 2500+处理器。从这时期,性价比也被广大的消费者记在了心中。

  Socket A接口是AMD成功的开始,这一接口也一直陪伴AMD长达5年的时间,随着新一代K8架构处理器Athlon 64的出现,Socket A接口也走到了尽头,终于在2005年5月正式宣告结束。

  2000年底,Intel推出了新世纪的第一个产品,Pentium 4处理器。由于之前的处理器已经出现了主频超过1GHz产品,因此如何提升主频进行主频大战就成为了Intel当时的主要目的。早期的Pentium 4处理器采用的是0.18微米制造的Willamette核心,为了能够提供足够的带宽,Intel设计了全新的Socket 423接口,此时的CPU前端总线已经到达了当时惊人的400MHz,不得不说Socket 423接口的奔腾4处理器是当时的典范。

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采用了Socket 423接口的奔腾4处理器

  在Socket 423接口时代,Intel的芯片组还是相对开放的,那时可支持奔腾4处理器的芯片组主要有SiS,VIA,ATihe ALi。不过随着主频的逐步提高Intel发现,采用了Socket 423接口的处理器主频受到了限制,一直无法超越2GHz。为了能够打造更高的主频,Intel将Socket 423接口淘汰了。

主频,这一当时代表了高性能的指标被广泛的传播,几乎所有购买电脑的消费者都会问一句:这台电脑的CPU是多少的?而销售人员也会毫不犹豫的告诉消费者这台电脑的CPU是多少GHz?就在主频越来越高的时候,主频概念的推广者Intel发现了问题,他们正在使用的Socket 423接口遇到了主频瓶颈,始终无法突破2GHz这个关口。为了能够打破这一限制,Intel果断作出决定,废除Socket 423接口,转而使用了针脚数更多的Socket 478接口。


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采用了Socket 478接口的奔腾4处理器

  第一批Socket 478接口的奔腾4处理器为了能够进一步提高主频,不仅在接口上进行了调整,还将原来的Willamette核心更换成为了Northwood核心,并且 采用了当时最为先进的0.13微米制程,并且内部集成了512KB二级缓存。可以说Socket 478接口奔腾4是当时最强CPU的代表。

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与Socket 423接口处理器相比,Socket 478接口处理器体积明显小了不少

  值得注意的是,Socket 478接口处理器虽然在针脚数目上增加了不少,但是其封装面积却比Socket 423接口处理器的封装面积小了不少。这主要是在PGA-ZIF封装工艺上进行了改进,集成度更高。而且在进入865P/PE/G芯片组时代后,双通道内存和超线程技术也被引入,可以说Socket 478接口还是一个比较具有前瞻性的设计。

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Socket 478接口插座

  在进入Socket 478接口时代后,Intel终于可以放下心来将处理器的主频进行提高了,随着技术的进步,奔腾4处理器的主频越来越高,终于在后来达到了一个更高的默认主频,3.0GHz。当然,功耗也已经成为了让Intel头疼的事情。

时间进入2003年,一个全新的处理器概念被引入了进来,这就是64bit。其实当时提出将桌面级处理器带进64bit时代的并不是AMD而是Intel,但是Intel所提出的IA-64架构概念并不能与现有的x86架构兼容,所以我们也几乎见不到这一新的架构。真正将桌面级引入64bit时代的是AMD在2003年推出的采用了Socket 754接口的Athlon 64以及Sempron 64处理器。


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Socket 754接口插座

  在Socket 754接口的Athlon 64时代,由于采用了更新的K8架构设计,不仅引入了吸引人的64bit技术,同时还带来了一个全新的概念,这就是每瓦效能。与Intel的奔腾处理器不 同,AMD的Athlon 64处理器主频并不高,以主频仅1.8GHz的Athlon 64 2800+为例,其所带来的性能体验却与主频高达2.5GHz以上甚至3GHz的奔腾4处理器相近。可见主频在当时并非是绝对代表处理器性能的。

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Socket 754接口代表作品Athlon 64 2800+

  Socket 754接口的Athlon 64处理器性能毋庸置疑,但是他也并非完全没有问题。在此时,Intel已经将双通道内存概念全面引入,而当时代表了最佳性能的Socket 754接口Athlon 64处理器却并不支持这一概念。为了改变Socket 754接口不支持双通道内存的劣势,全新的Socket 939接口浮出了水面。

AMD在64bit上的成功让芯片巨人Intel有些坐不住了,他完全想不到一家名不见经传的公司竟然能够带来这样大的市场反响。而在此时的Intel也清醒了过来,着手开始针对AMD展开新一轮的竞争,这其中就包括了双核概念。不过面对AMD咄咄逼人的态势,尽快的将自己带入64bit才是当务之急。为此全新的LGA775接口在2004年6月诞生了。谁也想不到,这LGA775接口未来一用就是7年。(Intel公布LGA775接口到2011年才会淘汰)


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LGA775接口插座

  相信您已经看到了,LGA775接口与之前的接口相比已经将Socket更换成了LGA,这主要是Intel已经将 原来的PGA-ZIF封装模式更换成了LGA封装模式。LGA封装模式的全称为Land Grid Array即平面网格阵列封装,他与PGA封装最大的不同在于将针脚从CPU上转移到了主板CPU插座上。CPU上仅留下的是相应数目的触点。这样做的好处是显而易见的。用户再也不用担心一不小心将处理器的触点弄断而无法使用CPU的问题了。此外,LGA封装可以有效提升处理器的信号强度、提升处理器频率,同时也可以提高处理器生产的良品率、降低生产成本。

  LGA775封装对处理器生产厂商而言确实是降低了生产成本,但是对于主板厂商而言就不同了,如果用户不慎将插座上的触点弄断,就会完全报废一块主板,维修起来的成本也不言而喻。

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LGA775接口处理器背面已经见不到针脚

  LGA775接口的到来可以说是革命性的。在早期,LGA775接口的主板率先将PCIe插槽引入桌面平台,并且支持双通道内存技术。在进入945P芯片组后,LGA775平台还将DDR2内存进行了推广。而后的65nm工艺,双核心/四核心设计,以及45nm工艺都率先在LGA775平台得到了广泛应用。最值得让LGA775平台骄傲的就要数当前的CPU超频世界纪录了。当年奔腾4 631处理器创下的8GHz的主频记录至今都没有被打破,可见LGA775接口的成功性。

前边我们已经说过Socket 754接口处理器的推出虽然很成功,但是不支持双通道内存成了AMD处理器的软肋,于是AMD迅速的做出了决定,停止对Socket 754接口处理器的研发,开始了支持双通道内存的Socket 939接口产品的普及,这也是为何我们至今能够找到的Socket 754接口最高端的型号也不过到Athlon 64 3400+的原因。


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Socket 939插座

  Socket 939接口处理器依然为PGA-ZIF封装,他几乎将PGA-ZIF的针脚数目做到了极限,达到了939个。从插座布满了针脚插孔就可以见得。由于在处理 器中增加了双通道内存控制器,Socket 939接口处理器具备了支持双通道内存的能力,这也进一步提高了AMD处理器的性能。将K8架构的性能发挥到了极致。

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Socket 939接口的代表Athlon 64 3000+

  Socket 939接口可以看做是AMD处理器性能提高的强心剂,但是AMD的动作还是晚了一步,就在Socket 939接口推出不久,DDR2内存开始发力进入了普及阶段,因此不能支持DDR2内存就成为了Socket 939接口的诟病。不过好在AMD在CPU的性能方面表现优秀并且也推出了双核的Athlon 64 X2处理器,因此并没有输给Intel

产品在时间上输了,但是不能在性能上输给对手,为了迎合DDR2内存时代的到来,AMD着手对旗下的产品进行了升级,将旗下的全线单核,双核产品的针脚数目提高到了940个,这就是Socket AM2接口,AMD第一代可支持DDR2内存的标准接口。Socket AM2接口处理器在2006年5月成功上市。


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Socket AM2接口插座

  Socket AM2接口与Socket 939接口相比仅提高了一个针脚,但是却增加了支持DDR2内存的能力,也正是多出的这一个针脚,让原本的Socket 939接口主板失去了升级的能力,一时间也成为了众多Socket 939接口主板用户批评的对象。

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Socket AM2接口的巅峰之作黑盒速龙双核5000+

  批评归批评,但这始终无法掩盖Socket AM2接口带来的成功,它不仅将AMD引入了DDR2内存时代,还让K8架构处理器在此时出现了巅峰之作。其中最具影响力的就要数黑盒版速龙双核5000+了。该处理器凭借着出色的性能以及超频能力,成功占领了市场长达2年之久。

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AM2+接口出现了奇数核心处理器

  AM2接口虽然成功了,但并不代表AMD在未来的竞争就可以一帆风顺。此时的Intel已经推出了基于酷睿架 构的酷睿2处理器,该产品打破了奔腾4时代的长流水线高主频的陈规,而是转而走上了注重每瓦效能的低主频高性能之路上。酷睿2也大获成功,市场占有率对 AMD构成了巨大的威胁。为了能够应对竞争对手咄咄逼人的态势,AMD推出了基于65nm工艺K10架构的Phenom处理器。

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65nm工艺K10架构Phenom处理器核心示意图

  Phenom处理器与之前的Athlon相比主要是推出了原生四核产品,引入了三级缓存以及HT3.0总线。传统的AM2接口虽然支持DDR2内存,但是并不能支持HT3.0总线,为此AMD对AM2接口进行了改进,推出了可支持HT3.0总线的AM2+接口。

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AM2+接口与AM2接口并无区别

  AM2+接口与AM2接口其实并没有发生本质上的区别,这也给无缝式升级带来了便利,值得注意的是。当时很多AMD芯片组主板仅需要通过刷新主 板BIOS就可以升级成支持AM2+接口的Phenom处理器,即使是进入了45nm工艺时代的Phenom II处理器,也可以提供很好的支持。这一点设计大受消费者欢迎。

时间进入2008年11月,随着Intel的tick-tock战略的施行,新一代Nehalem架构处理器进入了用户的视线。从这一架构开始,Intel放弃了已经使用了10年之久的FSB概念,转为使用更为先进的,带宽更高的QPI总线,并且正式将属于北桥功能的内存控制器整合进了CPU当中,可支持三通道DDR3内存。为了能够支持QPI总线所带来的超高带宽,LGA775接口被放弃,新的LGA1366接口诞生了。


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LGA1366接口排列的触点

  新推出的LGA1366接口与QPI总线的搭配带来了当前最为极致的性能,即使是采用了这一接口的最低端型号,与同价位的产品相比都拥有绝对优势。这主要是与新的QPI总线的引入以及整合内存控制器的架构设计有关。

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LGA1366接口处理器比LGA775接口处理器明显要大许多

  与以往的升级芯片组而不升级接口的做法不同,Intel本次不仅将芯片组进行了全新设计,连接口也进行了更换。像965P这样的老芯片组通过刷新BIOS来支持新处理器的做法已经彻底完结。

  LGA1366接口带来强大的性能不言而喻,但是他的出现并没有对LGA775接口构成直接的威胁,毕竟这是一款面向高端人士的产品。不过 LGA1366接口可以支持6核32nm处理器的能力确实比较前卫。但笔者还是劝各位不要太过关注他,因为说不准Intel就会推出一个LGA1156接 口的六核。

45nm工艺,支持DDR3内存,这些最先进的工艺技术放在2006年也许就是AMD最先推出的了。但是在2006年AMD与ATi的合并案让手头本来就不富裕的AMD变得更为拮据,经费的不足严重拖累了45nm工艺处理器的进展,在竞争对手Intel推出45nm工艺产品1年之后,AMD的45nm工艺处理器才正式推出。而当时不支持DDR3内存的问题又成为了很多消费者批评的对象。为了弥补不支持DDR3内存的不足,AMD在2009年推出了全新的AM3接口。


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原生Socket AM3插座

  原生Socket AM3接口与AM2/AM2+接口相比并不是将针脚数量增加,而是减少了一个,总数为938个。因此原生Socket AM3插座已经无法在向下兼容Socket AM2接口的处理器。不过现在采用AM3接口的处理器都同时整合了DDR2和DDR3/内存控制器,因此相反的采用了Socket AM2接口的插座反而可以支持Socket AM3接口处理器。可见AMD在无缝升级方面还是下了一番功夫的。

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AM2+接口处理器(左)与AM3接口处理器对比

  目前推出的AM3接口处理器已经涵盖了从低端到高端的全部产品线,其中包括双核,三核和四核处理器。由于AMD在45nm工艺产品中解决了之前的cold bug,因此采用AM3接口的处理器在超频能力上得到了质的飞跃。全球限量的TWKR处理器更是突破了7GHz大关,可见AMD在超频方面还是下了不少功夫的。

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破解是AM3接口处理器必谈的话题

  对于广大的消费者来说,超频毕竟还是一个比较小众的话题,如何才能得到性能更强而花费更少的处理器才是他们讨论的对象。AM3接口就为消费者给 出了答案。这个答案就是破解。几乎所有的采用了AM3接口的双核(速龙II双核除外),三核甚至四核处理器都具备了破解成为四核的能力。也让最低端消费者 过足了四核瘾。

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主频超过7GHz也不能掩盖AMD在绝对性能上败北的事实

  如此受欢迎的AM3接口在百姓心中获得了非常大的成功,但是AM3在处理器的性能大战中却败下阵来。虽然AMD在不断的推出主频更高的四核产 品,但是始终无法与Intel的LGA1366接口高端Nehalem架构处理器相抗衡。反而还因为主频的一味提高带来了高功耗的弊病。前不久,AMD的 高层放出话来,AMD已经打算放弃在绝对性能方面的竞争,转而投入针对市场需求的产品策略。从这位高管的话中可以看出,AMD也带着些许无奈。但不能不 说,AM3接口虽然在性能比拼中败下阵来,但依然可以算作是成功的一代产品。

 LGA1366接口Nehalem架构在性能上已经成为了绝对的王者,但是这性能王者的价格也让普通消费者听起来不寒而栗,如何对Nehalem架构进行推广就成为了Intel继续抢占市场的动力。

  在2009年,整合的概念经过长期的推广已经深入人心,但是整合技术仅仅停留在纸面发布,吊足了消费者的胃口。为了能够抢先竞争对手,Intel在整合技术方面也投入了相当大的力量。最终诞生了面向大众消费者的LGA1156接口及相关产品。


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LGA1156接口是一款具有革命性的设计

  LGA1156接口与之前的LGA775/1366如出一辙,同样是将处理器的针脚转移到了主板插座上,总共拥有1156个针脚/触点。不过不同的是,LGA1156接口底座的卡锁方式发生了一些变化,由原来的拉杆式卡锁变成了现在的牟钉式卡锁,但总体来讲本质上并没有发生变化。

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LGA1156接口处理器与LGA775处理器大小相当

  由于在针脚数量上发生了明显变化,LGA1156接口与LGA775接口处理器已经不能兼容,因此消费者不得不在升 级的时候进行额外的开销。相对于老的LGA775接口升级BIOS即可升级,LGA1156稍显不足。当然全新的双芯片设计即使不更换接口也需要更换主板 才能够升级。

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从LGA1156接口开始,双芯片取代了三芯片设计(图为PCH芯片)

  LGA1156接口可以视作未来处理器发展的方向。虽然接口本身并没有什么可圈可点之处,但从LGA1156接口开始,整合技术(北桥以及IGP),超线程技术,睿频(智能超频)技术,虚拟化技术以及未来的32nm工艺都被集成在一起,不能不说LGA1156开创了一个新时代。


  处理器接口的10年变迁已经成为了技术进步的真实写照,虽然每一次的接口升级都被消费者批为厂商圈钱的手段,但可以 肯定的是芯片巨头们在新技术上的努力与付出确实提高了每一代产品的性能,而用户也或多或少的得到了更为畅快的性能体验。当然了,笔者在此也仅代表全体消费 者,希望芯片巨头们在未来的产品更新中,能为广大的用户们多加考虑一下,尽量降低消费者的升级成本,这样才能让消费者迅速接受新技术,同时也乐意去花钱购 买。


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