计算机系统基础知识点归纳

计算机系统基础知识点归纳,第1张

为什么显卡厂商有那么多,CPU厂商只有Intel和AMD呢?

关于这个问题估计很多人都没搞明白,为什么处理器只有英特尔和AMD,显卡却有一大堆品牌,难道说显卡比CPU更好生产不成咱们今天就以最通俗易懂的话来谈谈这个问题。

先来说说CPU,这个CPU也就是电脑的中央处理器,这个处理器关系着整台电脑的性能,CPU越好那么处理速度也就越快,也就是说一台电脑的好坏基本上是由CPU性能来决定,与此同时这个CPU的设计与生产工艺也是非常复杂,不是说随随便便一个工厂就可以设计生产CPU,CPU要成为一个成品要先后经过原料分解其实这个原料特简单就是沙子,但是他不是直接用沙子而是从沙子中提炼的硅,然后再经过硅锭、晶圆、光刻、蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、晶圆测试、切割、封装、最终测试、成品包装一系列程序才能出真正的成品,而其中光刻这一部分全世界没几家能做出来,不光电脑CPU如此手机CPU同样如此,能研发出CPU和能生产出CPU是两个概念,否则华为也不至于这么被动,目前真正有设计和生产能力的也就只有英特尔和AMD两家,其他厂家基本上近几年是不可能突破的,换句话说这相当于是AMD和英特尔的独家羹别人想分也分不了,自然市面上也只能看到英特尔和AMD了。

对于显卡来说为什么会有这么多厂家,我们经常看到有华硕,微星,技嘉,七彩虹,影驰,索泰,难道这些厂家都能自己独立设计生产显卡不成是不是显卡的生产工艺很简单以至于谁都可以生产呢?其实不然显卡的研发和生产其难道并不亚于CPU,只不过显卡注重的是图像处理性能,而在显卡中有一个非常重要的芯片叫做GPU,也就是所谓的显卡图像处理器,而这个处理器同样非常难,目前能独立研发生产的只有AMD(以前ati被AMD收购),然后就是英伟达(NVIDIA),这两家就是专门研发显卡芯片的,对于显卡来说决定显卡性能的就是这个GPU,所以GPU就成了一张显卡的重要标准,而大家所看到有不同品牌那是因为各个板卡厂商从AMD和英伟达那里购买GPU然后自己在生产成最终成品并加上自己的品牌,但是骨子里显卡芯片还是AMD或者英伟达的,只不过最终完成成品的显卡厂商会在显卡中加入自己的bios信息而这部分显卡又被称为非公版显卡,另外AMD和英伟达也自己生产成品显卡还有一部分显卡厂商沿用了AMD的显卡生产方案和bios方案最终显示在电脑上的显卡同样是英伟达或者AMD这部分也叫着公版显卡。


所以对于显卡来说他就相当于是一个没有完全加工好的半成品,是无法直接拿到用户手中使用,还需要板卡厂商对其进行最终组装及优化,不同板卡厂商他们的设计不一样,实力不一样,用料不一样,那么同一个GPU芯片他们的性能都会有所差距,同样在价格上面也会有非常大的差距,所以这也是为什么市面上显卡厂商一大堆而CPU厂商就只有两家,CPU算是一个独立的成品了他可以直接面对消费者,只需要搭配对应针脚的主板就可以发挥他的作用,而显卡GPU则是无法直接面对消费者,还需要进行第二次板卡设计生产包装及挂牌上市销售这部分就需要最终生产厂商来完成这道工序,谁完成了这道工序那么这个显卡品牌就是谁的,举个例子这就好比华硕从英伟达拿到了显卡芯片然后自己设计板卡,供电,用料然后在设计bios内置信息,最终包装以华硕的品牌在市面上发售,这就是为什么显卡厂商都有很多品牌的主要原因了。

说实话就目前来说不管是CPU还是GPU全部高端技术都掌握在米国手中,而我们自主研发的基本上属于一个盲区,只有极少数厂家能掌握这部分技术即便如此还是和米国的差距非常之大,就设计这块来说或许可以突破但是生产这块真的是一个非常大的鸿沟,如果光刻技术突破不了不管是电脑CPU还是手机CPU我们都只能眼巴巴看着别个赚钱而又没有其他办法,现在只希望国内的 科技 大佬们多动动你们那宝贵的大脑来改善一下目前的现状,否则未来的十年半年市面上电脑CPU还是会以AMD和英特尔为主,显卡还是会以AMD和英伟达为主,大家看看目前显卡由于芯片供应不足都涨成什么样了,但是你又不得不买这就是核心技术受控带来的效果,如果说我们有自己的CPU和GPU估计也不是现在这个状态了,我个人觉得真应该给科学家们多加点鸡腿,别一天天老是去捧什么小白脸大白腿大家说我说的是不是这个理。

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其实显卡的厂商真的不多,就是三家:AMD、Intel、NVIDIA三家的。当然我说的是我们普通买到的消费级的。

目前CPU的,我们买到的消费级的用在PC端的当然只有Intel和AMD两家。

为什么看起来显卡好像很多厂商一样的呢?其实是这样的,我们买到的CPU是一颗已经封装好的部件了,我们只需要把芯片按照针脚放到主板上,固定好,装上散热器就能用了。这一款芯片甚至里面还有初步的散热导体(我会告诉你i9也是用硅脂?)这是一个完整的产品了。

(国外大神冒死开核)

但是我们买到的华硕,微星,技嘉,蓝宝石的显卡都是一个成品来的,我们买过来插入主板,就可以用了。

但是这些牌子的的厂商做出来的成品的核心还是从AMD和NVIDIA两家给的GPU来的。他们就是根据这些芯片来加工,做出成品。那么意味着他们拿到的半成品了。所以实际上,只有两家的显卡,只不过下游厂商不一样。

当然,这些厂商给出的显卡即使是同系列的也不可能一模一样的哦。因为其他用料可能不一样,例如散热器、输出接口。PCB等部件用料不一样;同时频率也有可能不一样哦,即使是同一个系列。所以不同厂商的同一个系列的显卡能够相差几百块甚至1000块的。

好了,应该说Intel的了。大家可能奇怪,为什么Intel还有显卡啊?其实是这样的,很多电脑都是没有独显的,我们用的都是核显。这就是Intel的核显呢。核显的性能也很强的,看看视频,玩来LOL都没有问题。

当然,未来的市场,还是会有AMD的APU出现的,整合了GPU和CPU的(其实早就出现了,只不过锐龙出来了,CPU功耗和性能翻身了才能大规模被采用)。

显卡厂商并不多,独立显卡厂商主要是AMD和英伟达两家,很多小伙伴都认为,华硕、技嘉、微星、蓝宝石、七彩虹这些都是显卡厂商,其实它们是显卡厂商但是也可以说不是,事实上称呼它们是AMD和英伟达的装配厂更加合适。

AMD和英伟达最主要的就是负责设计芯片,然后代工生产,再把核心芯片交给各大厂商,让它们负责装配,安装PCB板、安装电容、加装风扇散热等等,当今世界是合作的时代,一款显卡需要经过很多厂商共同努力才能当成成品,但是显卡最主要的核心技术只有英伟达和AMD具有。

而CPU的厂商非常多,但是说到X86架构的处理器主要就是intel和AMD,这里不得不佩服AMD,一A战双英,显卡和CPU都能造。

CPU技术和GPU技术可以说是世界最最最尖端的技术,甚至没有之一,把x86架构的CPU放大一百万倍都可以看的非常清晰的电路排线,这是非常伟大的,甚至之前蜗牛怀疑CPU和GPU是不是外星人帮忙设计的,这样的尖端技术,目前主要还是美国掌握,当然我们国家也有自己的X86处理器不过真正的技术还是国外的,而且性能不说了。

可能有人觉得蜗牛吹美国技术了,不分国界来看,美国的高新技术真的让人叹为观止,甚至蜗牛觉得蜗牛我们国家再有50年都不一定能达到现在美国的CPU和GPU技术。

2017 年对于 CPU 行业来说,可以说是非常精彩的一年,以往死气沉沉的情形不复存在,反而是 Intel 与 AMD 两家打得如火如荼,至于原因,那自然还是要从 CPU 说起。

CPU 处理器,全称 Central Processing Unit 中央处理器,一般来说都是设备的运算核心和控制核心,主要起到处理指令、执行 *** 作、控制时间、处理数据这四个作用,其地位犹如大脑之于人类。在这里,我们主要讨论的是电脑上的 CPU。

影响 CPU 性能的包括它的工作频率、缓存容量、指令集、制造工艺等等,其中工作频率、缓存容量及制造工艺这三项对性能的影响较大,而在多核心的趋势下,有时候核心数越多,CPU 的性能也相应地越强。目前市面上消费级的 CPU 主要来自于 Intel 及 AMD。截止至 2017 年,Intel 的 CPU 已经发展至第八代,主要包括酷睿处理器、至强处理器、凌动处理器、奔腾处理器及赛扬处理器。作为常年挤牙膏(每代更新只提升很少性能)的知名厂商,这次第八代酷睿处理器难得有非常大的提升,不管是 i3、i5 还是 i7 都将核心数进行了增加,这也是自 2008 年酷睿处理器诞生以来,第一次核心数提升。 而这样的变化,很明显是受到了来自竞争对手 AMD 的压力。AMD 在 2017 年第一季度强势推出了基于 Zen 架构的 Ryzen 处理器,包括 Ryzen 7、Ryzen 5 及 Ryzen 3,直接对标 Intel 的 i7、i5 及 i3。Ryzen 处理器最大的特点便是核心数及线程数多(甚至比增加了核心数的 Intel 第八代酷睿处理器还多),这使得它在性价比上优于 Intel 的第八代酷睿处理器。虽然目前 Intel 依旧是 CPU 领域的龙头老大,但随着 AMD 的崛起,新一轮的争霸战又将打响,而最终受益的,当然是广大的消费者们啦!

生产显卡我知道的也就两个公司,一个是英伟达咱们中国台湾的,另一个是ATI AMD公司的产品,英特尔也有但是并不普及,所以生产显卡GPU的也就两家公司,英伟达与ATI ,

你说华硕,微星,等等就像品牌电脑,电脑的牌子是华硕或者微星,而里面的芯片才是主角。就像cpu只有两家公司,英特尔与AMD,同样显卡的GPU也是只有两家,英伟达与AMD两家。

显卡核心是GPU,但是光有GPU还是不够的,还需要其他元器件闪存等等,叫他们组合设计到一起然后生产出一个好的性能优越的产品,不知道说到这里大家是否明白。显卡的核心技术是GPU而GPU与cpu一样,能够独立设计生产的也就英伟达与AMD两家公司。

任何行业都会经历萌芽、群雄逐鹿、野蛮生长,再到大鱼吃小鱼的洗牌。CPU厂商和显卡厂商也是一样的。

首先需要更正一下做显卡的厂商确实有很多,比如华硕、微星、技嘉、蓝宝石、七彩虹等等,但显卡芯片(图像处理芯片GPU)目前仅AMD、NVIDIA、INTEL(俗称RGB)在相互竞争,准确来说是AMD和NVIDIA在相互竞争,这就是为什么很多人卖独立显卡总是在A卡和N卡之间徘徊。INTEL一直想闯入GPU的尖端赛道,无奈一直徘徊在核显脆弱的竞争力上。

稍微细心一点的小伙伴们就会发现,不管是华硕、微星、技嘉、蓝宝石、七彩虹等厂商做的显卡芯片组并不是他们自己的,而是采用了AMD和NVIDIA成熟的GPU解决方案,说白了就是AMD和NVIDIA的下游组装厂商。就跟INTEL和AMD同样有华硕、微星、技嘉、蓝宝石、七彩虹等主板厂商一样。

显卡市场也曾是百花争艳

在90年代显卡市场是一个风雨迭起、百花争艳、逐鹿江湖的时代,有许多人熟知的sis、3dfx、Matrox、Nvidia、S3、ATI、Trident、Intel、XGI等等。比如3dfx的Voodoo显卡也曾经是万人空巷,占有率高达85%,但很快就在NVIDIA的相互激烈竞争中败下阵来,最终退出了显卡行业,对于处于哪个年代的人来说,好像就是放了一场迭代起伏的。

显卡其实是一个竞争白热化的市场,所以才会有那么多的显卡芯片厂商消失在一场又一场的洪流当中。比如90年代3dfx的显卡Voodoo卡称霸显卡界,1997年的Voodoo2更是将3dfx推向了巅峰,但3dfx在于NVIDIA竞争的3年后就挂了,而NVIDIA在1999年凭借着搭载T&L的Gefore 256成功地拿下了显卡的头把交椅。

A卡的代表曾经是ATI而不是AMD,只是在2006年被AMD以54亿美元收购了。AMD有了A卡的加入之后更是如虎添翼,凭借着A卡的成熟技术更是把自家的APU打造的珠圆玉润,反观INTEL却是悔不当初。

ATI其实早在1987年就进入了显卡行业,早于NVIDIA许多年,但一直不愠不火。很多显卡企业都在2000年互联网泡沫破裂,显卡行业遭遇洗牌的时期要么退出显卡行业,要么倒闭了。但视频、OEM、电视卡之类的业务让ATI撑过了这段艰难的岁月。在经历了数次失败后,ATI决心重新设计一款全新的芯片来追赶NVIDIA,R100就这样出现了,在T&L表现上不输同期登场的NVIDIA二代技术,甚至还带来了Hyper Z、三重纹理等NVIDIA所不具备的技术。ATI从泥坑里爬起来,从此开启了ATI和NVIDIA的两强之争。

起初AMD一直保留ATI品牌作为旗下GPU业务的子品牌,直到Redeon HD 6000系列发布后,才宣布放弃ATI显卡,Radeon也是ATI收购后一直沿用的品牌名称。收购了ATI的AMD可谓是如虎添翼,这才有了后续的GPU拳打INTEL,CPU脚踢NVIDIA。

CPU厂商并不只有INTEL和AMD

只能说X86架构的CPU目前仅有INTEL和AMD,很大一部原因在于X86已经封闭不再对外授权。80年代初的IBM兼容机成就了微软、英特尔这样的世界巨头,更加成就了兼容的软件、硬件生态系统,所以至今都还有很多普通人认为CPU只有INTEL和AMD。

当时的IBM制定Intel的8086处理器作为IBM个人电脑的CPU芯片,但IBM要求同一个芯片至少要拥有两家供应商。于是还是小公司的INTEL找到了同是仙童半导体出生的AMD作为第二供应商,AMD顺理成章得到了AMD的授权,后来还有如Cyrixi(被威盛电子收购)得到了x86的授权。后来intel打算一家独大撤销各种授权,但经过很长时间的官司,AMD获得了x86的长期授权。

从CPU发展至今可不仅仅只有Intel和AMD,架构不仅仅只有x86,还有我们熟知的ARM、MIPS、RISC-V、POWER、ALPHA、SPARC等等。比如苹果的MAC电脑曾经就采用PowerPC的芯片,只是后来转向了Intel。

IBM的POWER系列CPU也用在不少IBM伺服机、超级电脑、小型电脑以及工作站中。

而我国的龙芯则采用了MIPS授权的指令集,成品也被用于桌面、服务器、超算、工控等领域。

这样的案例还有很多,所以别再说CPU产商只有AMD和INTEL了,这样会显得你有些孤陋寡闻。

事实上AMD和INTEL也面临着转型的困局

如今芯片制造最先进的工艺制程首先被应用在手机芯片上,而手机芯片普遍采用ARM架构。AMD、INTEL,包括微软都想闯入移动互联网领域,但最终都失败了。如今ARM阵营已经覆盖了几乎90%的消费电子。

这些都预示着传统的桌面市场从一个高速发展的阶段转到了一个逐步衰退的阶段,而市场的导向从来都不以人的意志为转移,所以AMD、INTEL不得不寻求战略上的转移,比如INTEL之前布局ATOM处理器,如今提前布局IOT(物联网)。小伙伴别再说CPU只有AMD和INTEL了。

其实显卡也就两家,nv和AMD,所谓的显卡厂商其实都是授权厂,nv和AMD卖显卡芯片给这些厂商,这些厂商自己生产成显卡成品,以前有实力的厂还会自己重新设计电路,做出超公版的卡和缩水卡,现在基本都是根据公版电路图做,最多就是增强一下供电模块。

这个问题本身有点问题,显卡厂商虽多,但生产独立GPU的也只有两家(NVIDIA和AMD),那些显卡厂商(华硕、微星、技嘉、蓝宝石、影驰、索泰等)都是AIB或AIC,也就是NVIDIA或AMD的亲密合作伙伴,它们都是由NVIDIA或AMD提供GPU和相关解决方案,然后再生产出具有一定特色的自我品牌产品。

显卡厂商对应的例子应该是主板厂商,主板厂商也很多(以前很多,现在也只有几家了),主板厂商们也是由Intel和AMD提供解决方案来生产自己品牌特色的产品。

CPU厂商只有Intel或AMD?这个说法也是有问题的,可能题主是想说,基于x86指令集的CPU为什么只有英特尔或AMD吧。

准确地说,目前电脑上用的x86处理器主要的品牌只有两家,即英特尔和AMD,这是因为它们完全垄断了x86指令集中的所有专利,其它人是无从下手。

英特尔是x86技术的先行者,在8086计算机的时候就拥有16位的x86专利,然后在又有了32位的x86专利(1985年的i386),在随后的几十年,陆续增加了很多特殊指令集,如MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSE41等,还有针对64位处理器的EM-64T等,而AMD拥用64位的x86专利,称为AMD64或x86-64,一般简称为x64,AMD也有一些其它的如3D-Now!专利。

英特尔和AMD相互授权,垄断了x86中的所有专利,早前还有一家Cyrix公司,也生产x86处理器,但被英特尔和AMD就专利问题告来告去,后来不得不卖给了VIA公司,不过现在VIA公司也没怎么生产桌面处理器,其实国内的兆芯公司生产的x86处理器,就是VIA的马甲。

所以, 因为专利问题,x86处理器主要生产厂商就只能是英特尔和AMD 。没有英特尔的授权,其它公司不能生产x86处理器,没有AMD的许可,其它公司不能生产64位的x86处理器,有人会问,怎么中国的海光可以生产x86处理器啊,因为那是从AMD买来的授权,又会有人问,那中国龙芯是怎么回事呢?龙芯其实是MIPS处理器,不是x86架构的。

问的什么吊问题!显卡的核心是什么?图形处理器,GPU能做这个的现在就是Nvdia和AMD(以前的ATI),显卡厂只是按着芯片厂给的公版的显卡回来拿零件组装下,贴个牌就变了自己的显卡了,当然有独立研发能力的牌子够大的,可以适当把料用的更好点,卖得更贵点!

华硕、微星、技嘉、蓝宝石这些只是板卡厂商!就是他妈的和联想、戴尔、惠普这些做整机厂的一回事!

CPU处理器厂:intel AMD

GPU图形处理器厂:Nvdia AMD(以前的ATI)

首先要告诉你的是,平常我们所说的CPU和显卡其实概念有所区别,我们买到的CPU本身就是一枚已经封装好的芯片,我们称它为“CPU”;而显卡是说的由图形处理器(GPU)、PCB板、显存芯片、散热器、输出接口等零部件组装起来的成品板卡,里面的关键芯片就是GPU。

先拿CPU和GPU这两者来对比一下

由于X86架构的垄断,桌面CPU市场近几十年来基本就是intel和amd的天下,不过也还不能忘了IBM的power处理器,同样很强大,不过主要用于服务器和超级计算机,只是我们很少能接触到。图形处理器(GPU)在上世纪90年代可谓是百花齐放,有众多厂商参与其中,nvidia和ati当时也不过是个刚起步的孩子,经过多年的市场竞争,凭借优秀的设计理念和产品,nvidia和ati杀出重围,相互竞争,后来amd收购了ati,两者几乎垄断了独立显示芯片市场。

所以就目前来说,桌面CPU厂商只有intel和amd,而目前GPU厂商目前也只有nvidia和amd(这里就不说intel的核显了)。

CPU与GPU

显卡的生产模式和电脑主板类似

楼主所说的显卡厂商多,是指的显卡成品的生产厂商,因为nvidia和amd都没有工厂,只负责设计芯片,其实他们的芯片也是找台积电等代工厂生产出来的,然后把芯片卖给合作的显卡生产厂商,比如华硕、技嘉等,然后经过一系列加工组装,形成了可以使用的显卡,这时候的显卡就会带有华硕、微星、技嘉等厂商的牌子,但里面最核心技术的GPU自然还是nvidia或amd出品的。所以说显卡的生产和电脑主板类似,像主板也是这些厂商向intel和amd采购南桥芯片和CPU插槽等关键部件然后进行设计组装的,另外一点,不管是显卡还是主板,生产厂商都要严格按照芯片厂商的要求来做,其他的部分就可以自由发挥,做出自己品牌的特色。

nvidia和amd一般都会提供公版显卡作为生产厂商们的参考,当然这块卡也是某个厂子代工的。

目前的CPU都是intel的LGA触点式插槽和amd的针脚式插槽,CPU也有PCB板,也需要电路设计和封装,像intel几乎能从设计到制造全自己搞定,而amd则需要交给代工厂生产,这一点就有点和GPU的生产类似,当然能代工生产CPU和GPU的全球就那么两三家,一般人们也不需要了解,像华硕、技嘉等大厂只能是干干生产主板、显卡之类“简单”的活。

首先介绍嵌入式Internet技术的发展和广阔的应用前景以及嵌入式Internet技术的基本概念和原理,然后重点阐述了嵌入式系统接入Internet的几种方式,包括各种接入方式的工作原理,对TCP/IP的处理方法及所需的其他协议、软硬件等,并对它们各自的优缺点进行了比较,指出了新的发展方向。

关键词:嵌入式系统;嵌入式Internet;TCP/IP协议

0 引 言

嵌入式Internet技术是一种将嵌入式设备接入Internet的技术,利用该技术可将Internet从PC机延伸到8位、16位、32位单片机,并实现基于Inter-net的远程数据采集、远程控制、自动报警、上传/下载数据文件、自动发送E-mail等功能,大大扩展In-ternet的应用范围。

嵌入式Internet技术的出现时间并不很长,但是发展速度却非常之快,新思想不断涌现,新概念连续推出,新技术层出不穷,新产品不断产生,从底层硬件技术所提供的解决方案到顶层软件所开拓的想像空间,都在不断地推陈出新。随着PC机时代的到来,21世纪将是嵌入式Internet的时代。美国贝尔实验室总裁Arun Netravali的一批科学家对此做出了预测:嵌入式Internet“将会产生比PC机时代多成百上千倍的瘦服务器和超级嵌入式瘦服务器。这些瘦服务器将与我们所能想到的各种物理信息、生物信息相联接,通过Internet网自动地、实时地、方便地、简单地提供给需要这些信息的对象”更多内容可以在闯客技术论坛查看。

网络专家预测,将来在Internet上传输的信息中,将有70%的信息来自小型嵌入式系统[2]。嵌入式Internet将有很好的发展前景和广阔的市场,未来的Internet技术将是嵌入式Internet占主导地位,因此嵌入式系统与Internet的接入方式已成为人们研究的热点。

1 嵌入式Internet的基础

嵌入式Internet是嵌入式系统与Internet的结合。嵌入式系统中包含嵌入式处理机、嵌入式 *** 作系统和应用电路部分,与Internet的接入则必须有对应的接入协议,如通用的TCP/IP协议。因此,实现嵌入式Internet的基础是嵌入式处理机、嵌入式 *** 作系统和接入Internet的通信协议。

(1)嵌入式处理机

单片机就是典型的嵌入式处理机,如常见的In-tel的8051系列、Atmel的AVR、MicroChip的PIC、Motorola的Dragonball、Cygnal的C8051F等,以及一些高端的单片机如ARM、SH3、MIPS等,嵌入式处理机的种类有几百种。处理机是嵌入式系统的核心,其性能直接影响整个系统的性能高低,影响接入Internet的方式和成本。

(2)嵌入式 *** 作系统

嵌入式系统要完成复杂的功能,已经不可能像普通单片机一样,直接从底层开始编写所有程序,必须采用底层的 *** 作系统,在此基础上来完成复杂的应用软件设计。但由于嵌入式系统自身资源的限制,嵌入式 *** 作不可能像PC机的 *** 作系统一样庞大,Windows98/2000有几百兆字节,而嵌入 *** 作系统一般只有100-200半字节。同时嵌入 *** 作系统还必须是实时多任务 *** 作系统,而Windows98/2000不是实时 *** 作系统。另一方面,嵌入式处理机的种类繁多,嵌入 *** 作系统还必须支持多种不同处理器体系结构的众多处理机。

目前国际上嵌入式系统的主流是实时多任务 *** 作系统(RTOS:Real-Time Operating System)。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台,是一段嵌入在目标代码中的软件,用户的其它应用程序都建立在RTOS之上。不但如此,RTOS还是一个标准的内核,将CPU时间、中断、I/O、定时器等资源都包装起来,留给用户一个标准的API,并根据各个任务的优先级,合理地在不同任务之间分配CPU时开发基础。这样一来,基于RTOS上的C语言程序具有极大的可移植性。同时,在RTOS基础上可以编写出各种硬件驱动程序、专家库函数、行业库函数、产品库函数和通用性的应用程序一起,可以作为产品销售,促进行业内的知识产权交流。

虽然商品化的嵌入式 *** 作系统在20世纪70年代后期才出现,但到20世纪末,成熟的商品化 *** 作系统已经十分丰富了,如Palm OS,VxWorks,pSOS,Nuclear,VelOSity,QNX,VRTX,WindowsCE(现改名为Windows Powered)以及目前炒得很热的嵌入式Linux等。

(3)接入Internet的通信协议

嵌入式系统接入Internet同PC机接入Internet一样,必须通过相应的通信协议。目前的Internet采用TCP/IP协议,因此嵌入式系统接入Internet最终必须通过TCP/IP接入,嵌入式系统对信息进行TCP/IP协议处理,使其变成可以在Internet上传输的IP数据包。若采用网关方式,在网关前端可以采用适合嵌入处理机和起控制作用的新协议,通过网关转换后变成标准IP包接入Internet。

由于嵌入式系统自身资源的限制,处理能力不如台式机强,以及从PC机上来的TCP/IP的复杂性,使得处理通信协议成为嵌入式系统接入Internet的关键,也是嵌入式系统接入Internet的难点之一。因此下面着重分析当前的几种接入方式以及对协议的不同处理方法。

2 嵌入Internet的几种接入方式

2.1 处理机加TCP/IP协议方式

采用处理机加TCP/IP协议方式,MCU处理机像PC机一样直接处理TCP/IP协议,一般需要高档的处理机,如32位的ARM,SH3,MIPS等MCU和一些单周期指令速度较高的8位MCU,如AVR、SX等,其结构见图1。

对TCP/IP协议的具体处理又有2种方法。一种方法是采用实时 *** 作系统RTOS,用软件方式直接处理TCP/IP协议。实时 *** 作系统的功能越来越强大,许多都具有对图像界面和TCP/IP的支持能力。采用这种方式最灵活,能按用户需求实现很多复杂的功能,当然灵活的同时带来的是开发复杂度的增加,对开发人员的要求高,对 *** 作系统和TCP/IP协议都要有一定的熟悉程度,因此开发周期也较长,高档MCU和RTOS的价格也很高。

另一种是采用固化了TCP/IP协议的硬件芯片,如Seiko Instruments公司的S7600A等,它支持>

这两种方式类似于在MCU上实现PC机加网卡的功能,MCU直接处理TCP/IP协议,复杂度较高,且每个MCU也需要一个IP地址,而IP地址需要付费使用。它需要高档的MCU处理机和较高的开发成本,因此一般只会在一些高档产品(如汽车)中使用。它有一个好处是不需要PC机做网关。

2.2 Webit方式

Webit是沈阳东大新业信息技术股份有限公司研制开发的嵌入式系统接入Internet的一个实用产品,它将MCU和以太网控制器集成到一块小板卡上,将它装入到嵌入系统中就可以完成嵌入系统与Internet网的联接。Webit有自己的IP地址,与前面提到的第一种方式相似,但它有更高的集成度,将协议处理部分独立出来,开发人员省去了网络部分的设计,可将主要精力放在应用系统本身。

Webit总体上是一个基于AVR单片机的系统,在单片机内有用来存储系统服务程序的8千字节的FLASH空间、512字节的RAM空间以及用来存放

系统参数(IP地址、MAC地址、串口波特率等)的EEPROM。在单片机的外围,有用来存放Web页面的EEPROM。系统中包含一个10 M以太网控制器,用来提供网络的联接。系统提供的应用系统接口为TTL电平的UART口及14位I/O口,通过它与应用系统相连,其应用方式见图2。

Webit方式实际上与第一种方式类似,只是将协议处理部分分离出来由Webit单独完成,开发人员可以不必考虑网络协议和相关接口,但也需要独立的IP地址。该方式也不需要网关,无需PC机,软、硬件结构可以独立设计,其开发成本相对较低。

2.3 采用专用嵌入式网络协议

利用emWare公司开发的嵌入式微Internet网络技术(EMIT:Embedded Micro InternetworkingTechnology)。EMIT由emNet和emGateway两部分组成,emNet协议运行在MCU内部,是为嵌入式系统和其他网络(如RS485、IR、RF和电力线等)进行联接的网络协议。同时,emNet使得集成emMicro的嵌入式系统能够和嵌入式微控制器网关emGate-way进行有效的通信。嵌入式微控制器网关(即em-Gateway)运行在计算机、TV机顶盒或专用的家用电器服务器中,它是设备网络和Internet之间联接的桥梁。应用系统运行MCU内的emNet,通过em-Gateway与Internet联接,见图3。

具体来讲,EMIT采用桌面计算机或高性能嵌入式处理器作为网关emGateway,支持TCP/IP协议并运行Internet服务程序,形成一个用户可通过网络浏览器进行远程访问的服务器,emGateway通过RS232、RS485、CAN、红外、射频等总线将多个嵌入式设备联系起来,每个嵌入式设备的应用程序中包含一个独立的通信任务,称为emMicro,监测嵌入式设备中预先定义的各个变量,并将结果反馈到emGateway中;同时emMicro还可以解释emGate-way的命令,修改设备中的变量,或进行某种控制。

这种方式要求设计工程师必须熟悉emNet协议和相关的接口,并且软硬件设计的工作量仍然较大。应用系统的MCU处理emNet协议要占用一定的系统资源,对MCU的要求也较高,同时需要微机做网关。优点是网关中的一个IP地址可以联接多个嵌入式应用系统。

2.4 使用专用芯片Webchip

Webchip是武汉力源公司于2000年4月开发出使嵌入式电子设备和家用电器与网络方便联接的实用解决方案。Webchip是独立于各种微控制器的专用网络接口芯片,它通过标准的输入、输出口与各种MCU相连。MCU通过Webchip与网关联接即可接收并执行经由Internet远程传来的命令或将数据交给Webchip发送出去。MCU应用系统通过Webchip网络芯片与Gateway联接,再进入Internet网,如图4所示。

Webchip内部固化了MCUNet协议,它与em-Gateway和OSGi协议兼容,是MCU电子设备与计算机平台上的Gateway建立联系的一种软件协议,可以处理MCU与Gateway之间的通信。MCUNet协议结构简单,但功能很强。Webchip作用就是解释通信协议,控制数据传输,使MCU应用系统不用去管理协议的具体内容,只需要解释和执行Webchip送来的命令(Webchip与MCU之间共有17条命令)。Webchip将来自MCU的数据编译成符合协议规定的格式,然后传给Gateway,而由Gateway下传的命令和数据由Webchip负责解释,然后通过命令方式送给MCU。图4中的网关服务器用于协议的解释、转换、执行等,通常由一台普通PC机来实现。

Webchip的简要工作过程是:Webchip通过SPI三线串行接口与MCU应用系统联接。它与MCU应用系统交换信息是由17条简单的指令进行控制。Webchip的另一端以RS-232、RS-485或Modem等接口电路与基于PC机平台的网关接口。Webchip在MCU应用系统接入Internet的过程中实际上是起

了底层协议的编译、解释和转换作用,将MCU应用系统与网关再与Internet联接起来。这是由于PC机网关能提供>

这种方案相对更简单,对MCU要求较低,无论是运行速度、硬件配置和存储器容量等方面均无特殊要求;软件设计也只需在原应用系统的基础上增加一小段接口程序,其它无需作大的改动。对设计工程师,不需要熟悉复杂的网络协议和相关接口,完全不必考虑任何网络协议,只需要解释并执行We-bchip传送过来的指令和数据就可以实现与Internet网络联接。其开发周期更短,也较灵活。同采用专用嵌入式网络协议方案一样,需要微机做网关,网关中的一个IP地址可以联接多个嵌入式应用系统。

目前还买不到PS2000的芯片,只是最近在力源网站上有了PS2000的详细芯片资料。其开发套件也较便宜,包含带有通信接口的PSM2000模块板和PSE2000 EVKIT演示套件等。

3 结束语

随着芯片技术的发展,嵌入Internet还会有更多更新的接入方式出现。针对目前的情况,最主要的问题是需要解决成本问题,以上几种接入方式虽然有成本较低的方案,但与众多嵌入系统中便宜的MCU系统相比,其接入成本在整个系统中还是占有相当大的比重。只有接入成本进一步降低才能使嵌入式Internet真正进入寻常百姓家庭,真正在嵌入系统和智能家庭的大市场中发挥重要作用,因此还需要进一步开发单芯片的最低成本的解决方案,以适应市场的需要。

上海交通大学是教育部直属、教育部与上海市共建的著名高等学府,也是国家重点建设、全国首批7所“211工程”和首批9所“985工程”建设的高校之一。该校在信息化建设方面始终走在前列,率先建成了采用WDM技术的跨城域校园网,为数万名师生提供高质量的网络接入和信息服务。随着学校规模的不断扩大,上海交通大学在徐汇、闵行、七宝三个校区之间部署了带宽达10Gbps的校园网主干环路;三个主要校区和其他校区间也采用了1Gbps链路构成网状拓扑结构,使每个校区与其他校区之间存在两条以上的冗余链路,保证了各个校区间互连互通;闵行校区内主要汇聚点之间也分别实现了10G环状连接,保障了校园网运行的稳定、可靠。
作为中国教育和科研计算机网络(Cernet)华东南地区网、上海教育与科研计算机网(Shernet)和校园网(SJTUnet)的建设、管理单位,上海交通大学网络信息中心拥有很强的科研实力,长期担负着三大网络运营维护的艰巨任务。在此过程中,该中心充分发挥科研能力上的优势,独立自主地解决了许多难度较大的运维问题。我们在连载中就曾经提到,该校两年前在对校园网出口入侵检测系统的选型中,遇到了市售产品难以满足需求的窘况。在充分分析了业务需求的前提下,网络信息中心的老师带领团队自行研发,以多组x86服务器分布式处理的方式实现了对万兆链路的实时监测。这样的方式不仅构建了一个开放的、可以承载多业务的科研平台,更将科研成果转化为实际的安全服务,为校园网的稳定运行提供了保障。
虽然上海交通大学校园网目前拥有多条出口链路、总计超过10Gbps的链路带宽,但在愈发丰富、模式愈发复杂的网络应用面前,也不是永不拥塞的高速路。目前,流量的可视化与可控性已成为老师们重点关注的问题,他们需要一个强大的应用流量分析管理系统,为运营维护乃至下一步网络建设规划提供准确的参考依据。经过细致地评估,老师们初步选定了连续两年获得计算机世界年度产品奖的Panabit应用层流量管理系统。不过,与大多数同级别通信、安全产品不同,该系统运行在x86而非MultiCore-MIPS或NP平台上,而老师们(或者说是大多数人)对于x86平台在万兆环境中稳定工作都没有太多信心。
来吧,就让测试去证明一切。

规格全面提升的5520平台

上海交通大学网络信息中心的老师们为这次测试准备了一台戴尔PowerEdge R710服务器,它是戴尔为第一代Nehalem-EP处理器平台及其后续Westmere-EP处理器平台设计的2U机架式产品。PowerEdge R710基于英特尔5520 IOH芯片(代号Tylersburg-36D)设计,提供了36个PCIe20信道,最多支持两颗英特尔Xeon 5500/5600系列处理器,可以搭配英特尔ICH9或者ICH10使用。在英特尔尚未明确推出Sandy Bridge嵌入式解决方案的今天,基于5520芯片组的产品仍然是目前设备制造商与用户能够获取到的最高端x86平台。
得益于戴尔灵活的定制化销售模式,测试使用的这台PowerEdge R710配置了一颗英特尔Xeon X5690处理器。它支持SMT超线程技术(测试中关闭),具有6个核心、12个硬件线程,主频达到346GHz,最大的Turbo Boost频率高达373GHz,属于英特尔32nm Westmere-EP处理器家族中的最高端产品。这颗处理器中的每个核心都具有32KB的L1指令缓存和L1数据缓存及256KB的L2缓存,所有核心共享一个12MB的L3缓存。此外,Xeon X5690还通过两个64GT/s的QPI总线和另一颗处理器以及5520/5500 IOH芯片通信,QPI总线是一个双向的并行总线,在X5690上,其单向带宽为128GB/s。
由于集成了较高规格的内存控制器,单颗Xeon X5690可以支持3通道R-ECC DDR3内存,每通道又支持最多3个R-ECC DDR3 DIMM。在使用能够支持的最高规格的16GB内存条的时候,每颗处理器可拥有144GB的总内存容量,整个系统(双路配置)则可达到288GB的最大容量。X5690支持的最大内存频率规格为DDR3-1333,不过当所有DIMM插槽都插满内存的时候,运行频率将会降低至1066。而本次测试使用的这台PowerEdge R710服务器配置了3条4GB容量的内存,运行在3通道模式。
英特尔Xeon X5690处理器通过64GT/s的QPI总线连接到5520 IOH上,而IOH目前主要的功能就是提供更多的PCIe总线连接,这正是网络通信产品所需要的。英特尔5520 IOH提供了36个PCIe 20信道和一个连接ICH芯片的ESI总线接口,这个ESI总线就是桌面级IOH芯片常用的DMI总线,其实质是一个x4的PCIe 10界面。而36个PCIe 20信道则以10个端口的形式提供,分别为8个x4的端口以及两个x2的端口。其中8个x4的端口可以聚合为4个x8或者两个x16端口,另外两个x2的端口则可以聚合为一个x4端口,但是不能与其余8个x4端口进一步聚合。我们知道,PCIe 20的每个信道可以提供50GT/s的单向传输速率(500MB/s),因此5520 IOH提供了巨大的IO带宽。在不需要这么多带宽的场合,英特尔也推出了一个简化版的5500 IOH产品,将PCIe信道数量减为24个。它的代号是Tylersburg-24,这一命名就体现出了PCIe信道的数目。

与时俱进的网络子系统

和桌面级与嵌入式产品不同,在服务器上,所有的高速设备都直接连接到IOH芯片上,而不是相对低速的ICH芯片,理论上减少了性能瓶颈。测试使用的PowerEdge R710服务器上提供了1条PCIe v20 x16插槽和两条PCIe v20 x4插槽,分别连接到3组顶级网络控制器。其中一组是一块基于英特尔82599EB芯片的英特尔X520双口万兆网卡,另两组是基于英特尔82576EB芯片的双口千兆网卡,一共提供了两个万兆接口和4个千兆接口。实际上,戴尔PowerEdge R710还板载了4个基于Broadcom网络控制器的千兆接口,但在测试中并未用做业务处理。
英特尔X520双口万兆网卡使用的82599EB是一个强大的网络控制器,是目前英特尔在万兆级产品中最顶级的型号。该芯片原生两个万兆接口,每个接口都可以支持128个TX/RX队列,并可以根据情况最多划分为64个RSS(Receive Side Scaling,接收方扩展)队列。此外,82599EB还支持MSI和MSI-X(Extended Message Signaled Interrupt,扩展消息告知中断)特性和一些与数据中心应用密切相关的高级功能。由于万兆环境下的数据传输需要巨大的带宽,82599EB推荐使用PCIe v20 x8或以上规格接口进行连接,否则可能会出现瓶颈。
英特尔82576EB也是比较强大的网络控制器,使用PCIe v20 x4接口进行连接,是82580出现前千兆级产品中的顶级型号。该芯片原生两个千兆接口,每个接口支持16个TX/RX队列,最多可划分16个RSS队列。和82599EB一样,82576EB也支持MSI和MSI-X,并支持VMDq、VMDc等虚拟化功能。在与英特尔服务器级Tylersburg IOH芯片搭配时,82576EB和82599EB可以通过I/O AT技术加速其DMA传输性能。

第1阶段
第1阶段(1971——1973年)是4位和8位低档微处理器时代,通常称为第1代,其典型产品是Intel4004和Intel8008微处理器和分别由它们组成的MCS-4和MCS-8微机。基本特点是采用PMOS工艺,集成度低(4000个晶体管/片),系统结构和指令系统都比较简单,主要采用机器语言或简单的汇编语言,指令数目较少(20多条指令),基本指令周期为20~50μs,用于简单的控制场合。
Intel在1969年为日本计算机制造商Busicom的一项专案,着手开发第一款微处理器,为一系列可程式化计算机研发多款晶片。最终,英特尔在1971年11月15日向全球市场推出4004微处理器,当年Intel 4004处理器每颗售价为200美元。4004 是英特尔第一款微处理器,为日后开发系统智能功能以及个人电脑奠定发展基础,其晶体管数目约为2300颗。
第2阶段
第2阶段(1974——1977年)是8位中高档微处理器时代,通常称为第2代,其典型产品是Intel8080/8085、Motorola公司、Zilog公司的Z80等。它们的特点是采用NMOS工艺,集成度提高约4倍,运算速度提高约10~15倍(基本指令执行时间1~2μs)。指令系统比较完善,具有典型的计算机体系结构和中断、DMA等控制功能。软件方面除了汇编语言外,还有BASIC、FORTRAN等高级语言和相应的解释程序和编译程序,在后期还出现了 *** 作系统。
1974年,Intel推出8080处理器,并作为Altair个人电脑的运算核心,Altair在《星舰奇航》电视影集中是企业号太空船的目的地。电脑迷当时可用395美元买到一组Altair的套件。它在数个月内卖出数万套,成为史上第一款下订单后制造的机种。Intel 8080晶体管数目约为6千颗。
第3阶段
第3阶段(1978——1984年)是16位微处理器时代,通常称为第3代,其典型产品是Intel公司的8086/8088,Motorola公司的M68000,Zilog公司的Z8000等微处理器。其特点是采用HMOS工艺,集成度(20000~70000晶体管/片)和运算速度(基本指令执行时间是05μs)都比第2代提高了一个数量级。指令系统更加丰富、完善,采用多级中断、多种寻址方式、段式存储机构、硬件乘除部件,并配置了软件系统。这一时期著名微机产品有IBM公司的个人计算机。1981年IBM公司推出的个人计算机采用8088CPU。紧接着1982年又推出了扩展型的个人计算机IBM PC/XT,它对内存进行了扩充,并增加了一个硬磁盘驱动器。
80286(也被称为286)是英特尔首款能执行所有旧款处理器专属软件的处理器,这种软件相容性之后成为英特尔全系列微处理器的注册商标,在6年的销售期中,估计全球各地共安装了1500万部286个人电脑。Intel 80286处理器晶体管数目为13万4千颗。1984年,IBM公司推出了以80286处理器为核心组成的16位增强型个人计算机IBM PC/AT。由于IBM公司在发展个人计算机时采用 了技术开放的策略,使个人计算机风靡世界。
第4阶段
第4阶段(1985——1992年)是32位微处理器时代,又称为第4代。其典型产品是Intel公司的80386/80486,Motorola公司的M69030/68040等。其特点是采用HMOS或CMOS工艺,集成度高达100万个晶体管/片,具有32位地址线和32位数据总线。每秒钟可完成600万条指令(Million Instructions Per Second,MIPS)。微型计算机的功能已经达到甚至超过超级小型计算机,完全可以胜任多任务、多用户的作业。同期,其他一些微处理器生产厂商(如AMD、TEXAS等)也推出了80386/80486系列的芯片。
80386DX的内部和外部数据总线是32位,地址总线也是32位,可以寻址到4GB内存,并可以管理64TB的虚拟存储空间。它的运算模式除了具有实模式和保护模式以外,还增加了一种“虚拟86”的工作方式,可以通过同时模拟多个8086微处理器来提供多任务能力。80386SX是Intel为了扩大市场份额而推出的一种较便宜的普及型CPU,它的内部数据总线为32位,外部数据总线为16位,它可以接受为80286开发的16位输入/输出接口芯片,降低整机成本。80386SX推出后,受到市场的广泛的欢迎,因为80386SX的性能大大优于80286,而价格只是80386的三分之一。Intel 80386 微处理器内含275,000 个晶体管—比当初的4004多了100倍以上,这款32位元处理器首次支持多工任务设计,能同时执行多个程序。Intel 80386晶体管数目约为27万5千颗。
1989年,我们大家耳熟能详的80486芯片由英特尔推出。这款经过四年开发和3亿美元资金投入的芯片的伟大之处在于它首次实破了100万个晶体管的界限,集成了120万个晶体管,使用1微米的制造工艺。80486的时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz。
80486是将80386和数学协微处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内。80486中集成的80487的数字运算速度是以前80387的两倍,内部缓存缩短了微处理器与慢速DRAM的等待时间。并且,在80x86系列中首次采用了RISC(精简指令集)技术,可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式,大大提高了与内存的数据交换速度。由于这些改进,80486的性能比带有80387数学协微处理器的80386 DX性能提高了4倍。
第5阶段
第5阶段(1993-2005年)是奔腾(pentium)系列微处理器时代,通常称为第5代。典型产品是Intel公司的奔腾系列芯片及与之兼容的AMD的K6、K7系列微处理器芯片。内部采用了超标量指令流水线结构,并具有相互独立的指令和数据高速缓存。随着MMX(Multi Media eXtended)微处理器的出现,使微机的发展在网络化、多媒体化和智能化等方面跨上了更高的台阶。
处理器芯片
1997年推出的Pentium II处理器结合了Intel MMX技术,能以极高的效率处理影片、音效、以及绘图资料,首次采用Single Edge Contact (SEC) 匣型封装,内建了高速快取记忆体。这款晶片让电脑使用者撷取、编辑、以及透过网络和亲友分享数位相片、编辑与新增文字、音乐或制作家庭**的转场效果、使用可视电话以及透过标准电话线与网际网络传送影片,Intel Pentium II处理器晶体管数目为750万颗。
1999年推出的Pentium III处理器加入70个新指令,加入网际网络串流SIMD延伸集称为MMX,能大幅提升先进影像、3D、串流音乐、影片、语音辨识等应用的性能,它能大幅提升网际网络的使用经验,让使用者能浏览逼真的线上博物馆与商店,以及下载高品质影片,Intel首次导入025微米技术,Intel Pentium III晶体管数目约为950万颗。
与此同年,英特尔还发布了Pentium IIIXeon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。
2000年英特尔发布了Pentium 4处理器。用户使用基于Pentium 4处理器的个人电脑,可以创建专业品质的影片,透过因特网传递电视品质的影像,实时进行语音、影像通讯,实时3D渲染,快速进行MP3编码解码运算,在连接因特网时运行多个多媒体软件。
Pentium 4处理器集成了4200万个晶体管,到了改进版的Pentium 4(Northwood)更是集成了5千5百万个晶体管;并且开始采用018微米进行制造,初始速度就达到了15GHz。
Pentium 4还提供的SSE2指令集,这套指令集增加144个全新的指令,在128bit压缩的数据,在SSE时,仅能以4个单精度浮点值的形式来处理,而在SSE2指令集,该资料能采用多种数据结构来处理:
4个单精度浮点数(SSE)对应2个双精度浮点数(SSE2);对应16字节数(SSE2);对应8个字数(word);对应4个双字数(SSE2);对应2个四字数(SSE2);对应1个128位长的整数(SSE2) 。
2003年英特尔发布了Pentium M(mobile)处理器。以往虽然有移动版本的Pentium II、III,甚至是Pentium 4-M产品,但是这些产品仍然是基于台式电脑处理器的设计,再增加一些节能,管理的新特性而已。即便如此,Pentium III-M和Pentium 4-M的能耗远高于专门为移动运算设计的CPU,例如全美达的处理器。
英特尔Pentium M处理器结合了855芯片组家族与Intel PRO/Wireless2100网络联机技术,成为英特尔Centrino(迅驰)移动运算技术的最重要组成部分。Pentium M处理器可提供高达160GHz的主频速度,并包含各种效能增强功能,如:最佳化电源的400MHz系统总线、微处理作业的融合(Micro-OpsFusion)和专门的堆栈管理器(Dedicated Stack Manager),这些工具可以快速执行指令集并节省电力。
2005年Intel推出的双核心处理器有Pentium D和Pentium Extreme Edition,同时推出945/955/965/975芯片组来支持新推出的双核心处理器,采用90nm工艺生产的这两款新推出的双核心处理器使用是没有针脚的LGA 775接口,但处理器底部的贴片电容数目有所增加,排列方式也有所不同。
桌面平台的核心代号Smithfield的处理器,正式命名为Pentium D处理器,除了摆脱阿拉伯数字改用英文字母来表示这次双核心处理器的世代交替外,D的字母也更容易让人联想起Dual-Core双核心的涵义。
Intel的双核心构架更像是一个双CPU平台,Pentium D处理器继续沿用Prescott架构及90nm生产技术生产。Pentium D内核实际上由于两个独立的Prescott核心组成,每个核心拥有独立的1MB L2缓存及执行单元,两个核心加起来一共拥有2MB,但由于处理器中的两个核心都拥有独立的缓存,因此必须保证每个二级缓存当中的信息完全一致,否则就会出现运算错误。
为了解决这一问题,Intel将两个核心之间的协调工作交给了外部的MCH(北桥)芯片,虽然缓存之间的数据传输与存储并不巨大,但由于需要通过外部的MCH芯片进行协调处理,毫无疑问的会对整个的处理速度带来一定的延迟,从而影响到处理器整体性能的发挥。
由于采用Prescott内核,因此Pentium D也支持EM64T技术、XD bit安全技术。值得一提的是,Pentium D处理器将不支持Hyper-Threading技术。原因很明显:在多个物理处理器及多个逻辑处理器之间正确分配数据流、平衡运算任务并非易事。比如,如果应用程序需要两个运算线程,很明显每个线程对应一个物理内核,但如果有3个运算线程呢?因此为了减少双核心Pentium D架构复杂性,英特尔决定在针对主流市场的Pentium D中取消对Hyper-Threading技术的支持。
同出自Intel之手,而且Pentium D和Pentium Extreme Edition两款双核心处理器名字上的差别也预示着这两款处理器在规格上也不尽相同。其中它们之间最大的不同就是对于超线程(Hyper-Threading)技术的支持。Pentium D不支持超线程技术,而Pentium Extreme Edition则没有这方面的限制。在打开超线程技术的情况下,双核心Pentium Extreme Edition处理器能够模拟出另外两个逻辑处理器,可以被系统认成四核心系统。
Pentium EE系列都采用三位数字的方式来标注,形式是Pentium EE8xx或9xx,例如Pentium EE840等等,数字越大就表示规格越高或支持的特性越多。
Pentium EE 8x0:表示这是Smithfield核心、每核心1MB二级缓存、800MHzFSB的产品,其与Pentium D 8x0系列的唯一区别仅仅只是增加了对超线程技术的支持,除此之外其它的技术特性和参数都完全相同。
Pentium EE 9x5:表示这是Presler核心、每核心2MB二级缓存、1066MHzFSB的产品,其与Pentium D 9x0系列的区别只是增加了对超线程技术的支持以及将前端总线提高到1066MHzFSB,除此之外其它的技术特性和参数都完全相同。
单核心的Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D以及双核心的Pentium D和Pentium EE等CPU采用LGA775封装。与以前的Socket 478接口CPU不同,LGA 775接口CPU的底部没有传统的针脚,而代之以775个触点,即并非针脚式而是触点式,通过与对应的LGA 775插槽内的775根触针接触来传输信号。LGA 775接口不仅能够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。
第6阶段
第6阶段(2005年至今)是酷睿(core)系列微处理器时代,通常称为第6代。“酷睿”是一款领先节能的新型微架构,设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效,提高每瓦特性能,也就是所谓的能效比。早期的酷睿是基于笔记本处理器的。 酷睿2:英文名称为Core 2 Duo,是英特尔在2006年推出的新一代基于Core微架构的产品体系统称。于2006年7月27日发布。酷睿2是一个跨平台的构架体系,包括服务器版、桌面版、移动版三大领域。其中,服务器版的开发代号为Woodcrest,桌面版的开发代号为Conroe,移动版的开发代号为Merom。
酷睿2处理器的Core微架构是Intel的以色列设计团队在Yonah微架构基础之上改进而来的新一代英特尔架构。最显著的变化在于在各个关键部分进行强化。为了提高两个核心的内部数据交换效率采取共享式二级缓存设计,2个核心共享高达4MB的二级缓存。
继LGA775接口之后,Intel首先推出了LGA1366平台,定位高端旗舰系列。首颗采用LGA 1366接口的处理器代号为Bloomfield,采用经改良的Nehalem核心,基于45纳米制程及原生四核心设计,内建8-12MB三级缓存。LGA1366平台再次引入了Intel超线程技术,同时QPI总线技术取代了由Pentium 4时代沿用至今的前端总线设计。最重要的是LGA1366平台是支持三通道内存设计的平台,在实际的效能方面有了更大的提升,这也是LGA1366旗舰平台与其他平台定位上的一个主要区别。
作为高端旗舰的代表,早期LGA1366接口的处理器主要包括45nm Bloomfield核心酷睿i7四核处理器。随着Intel在2010年迈入32nm工艺制程,高端旗舰的代表被酷睿i7-980X处理器取代,全新的32nm工艺解决六核心技术,拥有最强大的性能表现。对于准备组建高端平台的用户而言,LGA1366依然占据着高端市场,酷睿i7-980X以及酷睿i7-950依旧是不错的选择。
Core i5是一款基于Nehalem架构的四核处理器,采用整合内存控制器,三级缓存模式,L3达到8MB,支持Turbo Boost等技术的新处理器电脑配置。它和Core i7(Bloomfield)的主要区别在于总线不采用QPI,采用的是成熟的DMI(Direct Media Interface),并且只支持双通道的DDR3内存。结构上它用的是LGA1156 接口,i5有睿频技术,可以在一定情况下超频。LGA1156接口的处理器涵盖了从入门到高端的不同用户,32nm工艺制程带来了更低的功耗和更出色的性能。主流级别的代表有酷睿i5-650/760,中高端的代表有酷睿i7-870/870K等。我们可以明显的看出Intel在产品命名上的定位区分。但是整体来看中高端LGA1156处理器比低端入门更值得选购,面对AMD的低价策略,Intel酷睿i3系列处理器完全无法在性价比上与之匹敌。而LGA1156中高端产品在性能上表现更加抢眼。
Core i3可看作是Core i5的进一步精简版(或阉割版),将有32nm工艺版本(研发代号为Clarkdale,基于Westmere架构)这种版本。Core i3最大的特点是整合GPU(图形处理器),也就是说Core i3将由CPU+GPU两个核心封装而成。由于整合的GPU性能有限,用户想获得更好的3D性能,可以外加显卡。值得注意的是,即使是Clarkdale,显示核心部分的制作工艺仍会是45nm。i3 i5 区别最大之处是 i3没有睿频技术。代表有酷睿i3-530/540。
2010年6月,Intel再次发布革命性的处理器——第二代Core i3/i5/i7。第二代Core i3/i5/i7隶属于第二代智能酷睿家族,全部基于全新的Sandy Bridge微架构,相比第一代产品主要带来五点重要革新:1、采用全新32nm的Sandy Bridge微架构,更低功耗、更强性能。2、内置高性能GPU(核芯显卡),视频编码、图形性能更强。 3、睿频加速技术20,更智能、更高效能。4、引入全新环形架构,带来更高带宽与更低延迟。5、全新的AVX、AES指令集,加强浮点运算与加密解密运算。
SNB(Sandy Bridge)是英特尔在2011年初发布的新一代处理器微架构,这一构架的最大意义莫过于重新定义了“整合平台”的概念,与处理器“无缝融合”的“核芯显卡”终结了“集成显卡”的时代。这一创举得益于全新的32nm制造工艺。由于Sandy Bridge 构架下的处理器采用了比之前的45nm工艺更加先进的32nm制造工艺,理论上实现了CPU功耗的进一步降低,及其电路尺寸和性能的显著优化,这就为将整合图形核心(核芯显卡)与CPU封装在同一块基板上创造了有利条件。此外,第二代酷睿还加入了全新的高清视频处理单元。视频转解码速度的高与低跟处理器是有直接关系的,由于高清视频处理单元的加入,新一代酷睿处理器的视频处理时间比老款处理器至少提升了30%。新一代Sandy Bridge处理器采用全新LGA1155接口设计,并且无法与LGA1156接口兼容。Sandy Bridge是将取代Nehalem的一种新的微架构,不过仍将采用32nm工艺制程。比较吸引人的一点是这次Intel不再是将CPU核心与GPU核心用“胶水”粘在一起,而是将两者真正做到了一个核心里。
在2012年4月24日下午北京天文馆,intel正式发布了Ivy Bridge(IVB)处理器。22nm Ivy Bridge会将执行单元的数量翻一番,达到最多24个,自然会带来性能上的进一步跃进。Ivy Bridge会加入对DX11的支持的集成显卡。另外新加入的XHCI USB 30控制器则共享其中四条通道,从而提供最多四个USB 30,从而支持原生USB30。cpu的制作采用3D晶体管技术,CPU耗电量会减少一半。采用22nm工艺制程的Ivy Bridge架构产品将延续LGA1155平台的寿命,因此对于打算购买LGA1155平台的用户来说,起码一年之内不用担心接口升级的问题了。

2013年6月4日intel 发表四代CPU“Haswell”,第四代CPU脚位(CPU接槽)称为Intel LGA1150,主机板名称为Z87、H87、Q87等8系列晶片组,Z87为超频玩家及高阶客群,H87为中低阶一般等级,Q87为企业用。Haswell CPU 将会用于笔记型电脑、桌上型CEO套装电脑以及 DIY零组件CPU,陆续替换现行的第三世代Ivy Bridge。
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