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终极硬件第四期 游戏机界新手AMD家底大揭秘

  上次我们讨论了AMD出品的这颗定制版“美洲豹”APU之后很对玩家对AMD这家传统CPU厂家产生了浓厚的兴趣,为什么一家之前从来没参与过主机制造厂家会得到次世代两大家的同时青睐?这次我们就来讲讲那个当今唯一一个还能与英特尔在CPU上对抗的公司。

  这次将分为上下部分来讲述AMD的故事,上部讲述的是上个世纪AMD成长的故事。下部将会讲述本世纪仅有的两家的CPU巨头之间战争。

  首先是AMD这个名字我们一直AMDAMDAMD的叫着但好像从来不知道到底是啥意思!AMD的全称是Advanced Micro Device(先进微系统公司),说起这个公司其实它和Intel还颇有渊源,当年有8人从仙童公司辞职,其中的3人创办了Intel公司,还有一人创建了AMD,他就是Jerry Sanders。虽然同出于一家公司,两家公司又都在硅谷里,但境遇却大不相同,在很长的一段时间内,AMD都处在Intel的阴影之下,然而现在它从阴影中崛起了,成为了当今唯一能在CPU上与Intel抗衡的公司。它可以说是一个奇迹,在无数的战役中战败,但很快又重新站了起来。

  着名的K62处理器

  在286、386时代,AMD还没有独立设计CPU的能力,它那时制造的处理器其实都是由Intel提供设计图纸的,这种情况一直持续到K5的出现。虽然说这并不是一个成功的作品,但毕竟是AMD第一次设计并生产了处理器,这是一个新的开端。由于AMD公司低估了独立设计处理器的困难,使这款产品错过了最好的发布时期,导致了失败(虽然它的性能并不比同级别的Pentium处理器差)。第一次的失败给了韧劲十足AMD公司更多的经验和教训,在收购了NexGen公司后,它适时的推出了新一代的K6处理器,K6与K5相比含有了MMX指令以及更多的片内L1 Cache(32KB指令+32KB数据),能够并行处理多个数据,并且比K5运行在更高的时钟频率上。在综合性能方面,K6有着非常出色的成绩,与Pentium MMX不分上下,在商用方面仅比PentiumⅡ略逊一筹。

  K6稍微落后的地方是在运行需要使用到MMX或FP(浮点指令)的应用程序方面,比起同样频率的Pentium MMX,甚至没有MMX的奔腾都要差许多,这样就使K6在某些3D游戏方面的表现远不如INTEL的出色了。另外,AMD的MMX单元一次只能处理一条指令,而Intel的MMX单元能够处理两条指令。因此K6 在执行MMX指令和浮点指令时性能要差一些。可惜的是由于当时Intel的锋芒太盛,如果没有一款异常出色处理器是很难撼动Intel的霸主地位的。K6就这样带着些许遗憾煺出了历史的舞台,然而它的出现的确给不少人带来了惊喜,人们也不愿看到Intel在一块没有竞争力的土地上称王称霸。 之后的K6-2处理器,AMD公司在它上面倾注了更多的心血,它在K6的基础上进行了几项重要的改进。最重要的一项就是采用了3DNow!技术。此技术拥有21条新的指令,支持微软的DirectX 6,能迅速地对3D图形进行辅助处理,从而使K6-2的性能大大的提高了。此外,K6-2也支持MMX技术,融入了MMX和3DNow!技术的K6-2为多媒体的应用提供了强大的动能。

  K6-2处理器也是第一款公开支持100MHz外频的Socket 7架构处理器。它采用了全新的硅晶体制造技术(学名叫CS44E IC,并用C4倒装),将硅晶精度提高到了0.25微米,硬是将塬来K6晶体面积(Die size)的168mm2降到了现在的68mm2,同时晶体数量也增加了50万个(成为930万个),其余结构基本同K6相同,L1 CACHE仍是64KB,但它的面积也比以前的小了,仅有塬来的1/2大。此外它的工作电压也从2.9/3.2伏降到了2.2伏,据推测,它的耗电量有可能还不到10瓦。在某些方面,就连PentiumⅡ也不是它的对手。这款处理器首次公开发布是在1998年3月28日,首批处理器规格有266和300MHz两种规格,之后又陆续推出了更高频率的规格。由于这款处理器的出现弥补了以前K6处理器在浮点运算方面的不足,进一步缩短了与PentiumⅡ处理器之间的差距,再加上价格十分低廉,一时间在低端市场上也出尽了风头,想必现在还有不少朋友在用着这款比较经典的CPU呢。

 

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  然而就在1998年底,AMD宣布准备发布K6-3,可是接下来由于准备不足,K6-3仓促上阵。这时,Intel出现了一个新型的CPU,赛扬A,其实就是加了二级缓存的赛扬,此CPU用的是SOLT1接口和370接口,主攻低端市场,要抢回被K6-2夺取的市场份额。这下K6-2处于腹背受敌的境地,可是因为有PII的降价和加上K6-2没超大频的能力,于是一直是处于下风,而这时Intel又宣布了PIII新型CPU,这样就让K6-2非常窘迫,可以说是孤军奋战。在这关键时刻,由于AMD的生产能力有限,供不应求,K6-2出现了严重缺货。虽然在性能和价格上AMD的K6-2和赛扬A几乎打成了平手,可是INTEL却降价了PII,使PII又和K6-2相抗衡。AMD在这时侯,终于推出K6-3,K6-3可以说是受命于危难之间。K6-3拥有比K6-2更强的性能,可以说是硬把PIII拖住,好让K6-2能有更大的生存空间,可是K6-2早在以前就有严重缺货的现象,自身生产能力的缺陷使很多实力雄厚的大厂家不敢下更大的订单,因为这个99年第一季度芯片的装运量就降低了120万,白白损失了1.3个亿,而且在很长一段时间里这种现象一直没有得到改观,再加上在能力方面又与PII有些差距,至于在价格上与赛扬A相比又没有太大的优势,所以,K6-2一直处于很被动的局面。而新推出的K6-3也是四面楚歌,BX+PII的勐攻,加上PIII降价,K6-3似乎已无还手之力。1999上半年,AMD一直都是被动者。Intel又一次取得了胜利,只是代价是相当大的。不但被AMD弄得团团转,而且不停的降价,再降价,只是最是靠了Intel的英雄--赛扬A才不至于在这场惨烈的竞争中失败。而顽强的AMD到此还在和PII和赛扬A你争我夺,但是已是一天不如一天……

  在以上的篇幅中我已经介绍了一些AMD过去推出的一些处理器,也说到了它们的致命伤都在于糟糕的FPU性能和L2 Cache的低速度,那就让我们先来看看这款面对低端市场的Duron有何改进之处: 此款处理器采用0.18微米的铝制造技术,为462针脚封装,采用Socket A插槽,工作电压为1.5V,总功率为41W,处理器内核为K7EV6架构,与先前推出的老Athlon一样,同样采用了"On Die Cache"技术,将一级缓存和二级缓存全部集成在处理器内核中,L2 Cache也没有速龙大,只有64KB,与CPU核心保持同频率运行。在AMD公司内部,它的开发代号为Spitfire(烈火),只是在正式推出时才改成了Duron。它将仍然支持MMX和3D Now!技术,支持200MHz的前端总线。

 

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  Duron采用的是Athlon的核心,沿用了两路联合的128KB L1 Cache,与其它处理器不同的只在于L2 Cache部分。我们都知道,生产核心集成L2 Cache的CPU需要很高的工艺水平,这些L2 Cache电路需要数量庞大的晶体管,而且非常容易损坏。因此,在生产过程中,逻辑电路正常而L2 Cache部分损毁的芯片也是很常见的。AMD在此上也下了非常大的心思,特意在核心上加了一层电路,以保证Duron在制造工艺没有发生太大变化的情况下,能够在更小的核心里面容纳更多的L2 Cache。像Thunderbird一样,Duron的L2 Cache与传统意义的二级缓存并不完全相同。Intel公司制造的PentiumⅢ和Celeron都是包含类型的缓存,也就是说L1 Cache(32KB)的内容一定也在L2 Cache(256KB和128KB)内。但AMD新设计的L2 Cache与此有些区别,L1 Cache的数据并不会写入L2 Cache,L2 Cache仅仅包含回写缓存块,也就是需要被回写到主存系统的数据。

  在制造方面,AMD也吸取了不少教训,它的L2 Cache的每一个存储单元都有一个备用单元,这样的制造方式虽然会使芯片的面积增大,但会避免由于L2 Cache损坏而导致整个芯片的报废,看来比起当日的AMD,现在的它确实稳健了不少。同时,由于没有多生产更多的L2 Cache,所以Duron的生产成本会比Celeron降低不少。在测试当中,这款Duron处理器也表现出了极其优异的成绩,不用说把具有Coppermine核心的新赛扬甩在了后面(竟仅有66MhzF的系统瓶颈导致了新Celeron不尽如人意的表现),甚至达到了接近同频率PentiumⅢ的效果。当然这款处理器也并非十分完美,由于Duron的L2 Cache并没有像PentiumⅢ和Celeron那样采用256位的缓存数据总线,依然维持在64位上。这就意味着在数据传输方面,Duron尚不是PentiumⅢ和Celeron的对手,但对于这款主要面对低端市场的CPU来说,它的表现已经很令我们满意了。

 

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  曾几何时,Celeron以秋风扫落叶之势,将K6系列的处理器驱逐出了市场。然而时至今日,Celeron已经无法低档Duron的进攻了。同频率之间的比较Celeron已经是溃不成军,更不用说Duron推出的频率又比它领先了不少,如果不是由于主板配合的不利,相信Duron将会更加风行。看完了低端市场AMD的表现,让我们再来关注一下它在高端市场上的动作吧。 AMD为了在高端市场上也能与Intel一较高下,适时的推出了基于Socket A架构的新Athlon处理器,它的内部开发代号为Thunderbird(雷鸟)。它和Duron一样,支持200MHz的前端总线,支持MMX和3D Now!指令集。让我们来看一看它的具体结构: 3个并行的X86指令解码器; 9个为高频率优化的超标量微结构; 动态推测时序,乱序执行; 2048个入口分支预测表和12个入口返回堆栈; 3个超标量乱序整数管道,每个包含:整数执行单元和地址产生单元 3个超标量乱序多媒体管道; 64K指令一级CACHE+64K数据一级CACHE,每两路相关; 2个通用64位数据CACHE装载/存储端口; 高速64位后方2级CACHE控制器:支持512K到8MB二级CACHE、可编程接口速度 高速64位系统接口200MHz系统总线。

  在制造工艺方面,Thunderbird也和Duron差不多,采用0.18微米的铝制程或者铜制程技术,462针脚封装,核心工作电压为1.7V。采用了"On Die Cache"的技术, 其中L1 Cache的大小为128KB,L2 Cache的大小为256KB。其中L2 Cache与CPU核心同频率运行,使整体性能大为提高。另外值得一提的是,它的结构中有叁条并行的x86指令译码器,用于将X86指令翻译成定长的微指令,每条微指令可以执行1到2个操作。这使得它有两种不同的译码流水线做这个工作,直接路径译码器快速地译码通用指令,而辅助路径译码器在微代码ROM中检索复杂的X86指令。Thunderbird有72个指令控制单元指令,控制单元分配微指令到乱序整数管道和乱序多媒体管道中去。乱序整数管道可以支持15个微指令,最大可同时进行30个操作,它的工作是分配3个独立的操作到3个并行的整数执行单元中去,每个执行单元都带有一个地址发生单元。地址发生单元能够通过优化L1和L2缓存数据的存取来保证最快的操作速度。从一些对Thunderbird的测试数据中我们发现,可以看出雷鸟的表现丝毫不逊于,甚至还超过了Intel引以自傲的新PentiumⅢ。从此AMD可以走出Intel的阴影,走上了一条属于自己的发展之路。

 

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  AMD重大历史事件回顾

  1969年5月1日--AMD公司以10万美元的启动资金正式成立。

  1969年9月--AMD公司迁往位于901 Thompson Place,Sunnyvale 的新总部。

  1969年11月--Fab 1产出第一个优良芯片--Am9300,这是一款4位MSI移位寄存器。

  1970年5月--AMD成立一周年。这时AMD已经拥有53名员工和18种产品,但是还没有销售额。

  1970--推出一个自行开发的产品--Am2501。

  1972年11月--开始在新落成的902 Thompson Place 厂房中生产晶圆。

  1972年9月--AMD上市,以每股15美元的价格发行了52.5万股。

  1973年1月--AMD在马来西亚槟榔屿设立了第一个海外生产基地,以进行大批量生产。

  1973--进行利润分红。

  1974--AMD以2650万美元的销售额结束第五个财年。

  1974-79 - 定义未来

  1974年5月--为了庆祝公司创建五周年,AMD举办了一次员工游园会,向员工赠送了一台电视、多辆10速自行车和丰盛的烧烤野餐。

  1974--位于森尼韦尔的915 DeGuigne建成。

  1974-75--经济衰煺迫使AMD规定专业人员每周工作44小时。

  1975--AMD通过AM9102进入RAM市场。

  1975--Jerry Sanders提出:"以人为本,产品和利润将会随之而来。"

  1975--AMD的产品线加入8080A标准处理器和AM2900系列。

  1976--AMD在位于帕洛阿尔托的Rickey's Hyatt House 举办了第一次盛大的圣诞节聚会。

  1976--AMD和Intel签署专利相互授权协议。

  1977--西门子和AMD创建Advanced Micro Computers (AMC) 公司。

  1978--AMD在马尼拉设立一个组装生产基地。

  1978--AMD的销售额达到了一个重要的里程碑:年度总营业额达到1亿美元。

  1978--奥斯丁生产基地开始动工。

  1979--奥斯丁生产基地投入使用。

  1979--AMD在纽约股票交易所上市。

  1980 - 1983 - 寻求卓越

  1980--Josie Lleno在AMD在圣何塞会议中心举办的"五月圣诞节"聚会中赢得了连续20年、每月1000美元的奖励。

  1981--AMD的芯片被用于建造哥伦比亚号航天飞机。

  1981--圣安东尼奥生产基地建成。

  1981--AMD和Intel决定延续并扩大他们塬先的专利相互授权协议。

  1982--奥斯丁的第一条只需4名员工的生产线(MMP)开始投入使用。

  1982--AMD和Intel签署围绕iAPX86微处理器和周边设备的技术交换协议。

  1983--AMD推出当时业内最高的质量标准INT.STD.1000。

  1983--AMD新加坡分公司成立。

  1984-1989 --经受严峻考验

  1989年5月--AMD设立高层领导办公室,其中包括公司的叁位高层主管。

  1990年5月--Rich Previte成为公司的总裁兼首席执行官。Tony Holbrook继续担任首席技术官,并成为董事会主席。

  1990年9月--SDC开始使用硅技术。

  1991年3月--AMD推出AM386微处理器系列,成功打破了Intel对市场的垄断。

  1991年10月--AMD售出它的第一百万个Am386。

  1992年2月--AMD对Intel的长达五年的法律诉讼结束,AMD获得了制造和销售全部Am386系列处理器的权力。

  1993年4月--AMD和富士建立合资公司,共同生产闪存产品。

  1993年4月--AMD推出Am486微处理器系列的第一批成员。

  1993年7月--Fab 25在奥斯丁开始动工。

  1993--AMD宣布AMD-K5项目开发计划。

  1994年1月--康柏计算机公司和AMD建立长期合作关系。根据合作协议,康柏计算机将采用Am485微处理器。

  1994年2月--AMD员工开始迁往AMD在森尼韦尔的另外一个办公地点。

  1994年2月--Digital Equipment 公司成为Am486微处理器的组装合作伙伴。

  1994年3月10日--联邦法院陪审团裁决AMD拥有对287数学协处理器中的Intel微码的所有权。

  1994年5月1日--AMD庆祝创立25周年,并在森尼韦尔和奥斯丁分别邀请了Rod Stewart和Bruce Horny献艺。

  1995-1999 --从变革到超越

  1995--富士-AMD半导体有限公司(FASL)的联合生产基地开始动工。

  1995--Fab 25建成。

  1996--AMD收购NexGen。

  1996--AMD在德累斯顿动工修建Fab 30。

  1997--AMD推出AMD-K6处理器。

  1998--AMD在微处理器论坛上发布AMD速龙处理器(以前的代号为K7)。

  1998--AMD和Motorola宣布就开发铜互连技术的开发建立长期的伙伴关系。

  1999--AMD庆祝创立30周年。

  1999--AMD推出AMD速龙处理器,它是业界第一款支持Microsoft Windows计算的第七代处理器。

  2000---

  2000--AMD宣布Hector Ruiz被任命为公司总裁兼COO。

  2000--AMD日本分公司庆祝成立25周年。

  2000--AMD在第一季度的销售额首次超过了10亿美元,打破了公司的销售记录。

  2000--AMD的Dresden Fab 30开始首次供货。

  2001--AMD推出AMD 速龙? XP处理器。

  2001--AMD推出面向服务器和工作站的AMD 速龙 MP 双处理器。

  2002--AMD 和 UMC宣布建立全面的伙伴关系,共同拥有和管理一个位于新加坡的300-mm晶圆制造中心,并合作开发先进的处理技术设备。

  2002--AMD收购Alchemy Semiconductor,建立个人连接解决方案业务部门。

  2002--Hector Ruiz接替Jerry Sanders,担任AMD的首席执行官。

  2002--AMD推出第一款基于MirrorBit? 架构的闪存设备。

  2003-AMD 推出面向服务器和工作站的AMD Opteron?(皓龙) 处理器.

  2003-AMD 推出面向台式电脑 和笔记簿电脑的AMD 速龙? 64处理器.

  2003-AMD推出 AMD 速龙? 64 FX处理器. 使基于AMD 速龙? 64 FX处理器的系统能提供影院级计算性能.

(编辑: Kazuya.S )

终极硬件第三期 次世代心脏Jaguar火力全开

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