英特尔服务器处理器技术编年史组图.docx

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英特尔服务器处理器技术编年史组图

1995年:

首款服务器CPU-PentiumPro

　　提起计算机，就不能不提CPU；说起CPU，就不能不说英特尔。

英特尔不仅是IT产业的推动者，更是全球信息技术的领跑者。

自从1971年英特尔公司推出全球第一款微处理器，时值四十载，正值“四十不惑”之年。

　　英特尔推出的首款微处理器4004，是一款定位于商用领域的处理器芯片，是人类历史上最具创新性的产品之一。

后来在服务器领域，英特尔持续发力。

目前广为人知的至强处理器，在服务器市场领域占绝大份额。

基于此认识，在迎来英特尔微处理发展四十周年之际，我们将为广大读者全方位扫描英特尔在服务器领域的CPU发展史。

　　1995年：

第一款专为服务器设计的处理器-PentiumPro

PentiumPro产品真图

PentiumPro内核

　　1995年11月1日，英特尔发布了PentiumPro处理器。

PentiumPRO是英特尔首个专门为32位服务器、工作站设计的处理器，可以应用在高速辅助设计、机械引擎、科学计算等领域。

PentiumPro处理器背面

英特尔在PentiumPRO的设计与制造上达到了历史性新的高度，它总共集成了550万个晶体管，并且整合了高速二级缓存芯片，它采用了socket8方形多针脚插座（专为PentiumProCPU而设计）。

Socket针脚

PentiumPro

PentiumPro200（1MB）外观

　　根据国外维基百科介绍，英特尔在1995年和1997年，陆续推出了166MHz、180MHz、200MHz的PentiumPro多个版本。

其中1997年8月18日推出的PentiumPro，制程工艺0.35微米，二级缓存1MB。

官方披露的PentiumPro信息

PentiumPro200（1MB）参数

　　点评：

专门针对服务器、工作站应用领域，为运行32位程序而优化设计，但在16位程序上运行效果不佳。

PentiumPro不支持当时很流行的MMX指令集。

专门针对服务器、工作站应用领域，为运行32位程序而优化设计，但在16位程序上运行效果不佳。

PentiumPro不支持当时很流行的MMX指令集。

值得一提的是，PentiumPro是首个支持4GB容量PAE物理地址扩展内存（36位物理寻址）的x86处理器。

1998年:

跨入至强时代-PentiumIIXeon

　　时隔三年，也就是在1998年6月29日，英特尔在PentiumPro的基础上进行了升级，推出了PentiumIIXeon（至强）处理器。

Xeon是英特尔推出的一个新品牌，它取代了之前所使用的PentiumPro。

这预示着英特尔开启了服务器市场领域的新篇章。

PentiumIIXeon

PentiumIIXeon侧面（被动散热方式，没有采用风扇主动散热）

PentiumIIXeon内核

　　PentiumIIXeon集成有750万个晶体管，它采用了Slot2插槽技术，被安装一个金属外壳中，然后通过边缘连接触点插在主板上，类似于常见的PCI或ISA扩展卡插槽。

每个Slot2处理器使用330个连接触点，相比每个Slot1CPU使用242个连接触点，封装PentiumIIXeon的金属外壳会比Slot1所用的略大。

PentiumIIXeon450512

Slot1和Slot2对比

双插槽Slot1和Slot对比

Slot1（SC242）插槽规格

Slot2（SC330）插槽规格

　　PentiumIIXeon拥有3个主要版本，分别对应512KB、1MB和2MBL2高速缓存。

其中1999年1月推出的PentiumIIXeon主要针对4路服务器和工作站。

官方公布的PentiumIIXeon各版本信息

　　PentiumIIXeon是英特尔公司细分市场的重要步骤，Xeon系列处理器主要设计运行商业软件、Web服务、数据储存、数据归类、数据库、自动化设计等。

它不仅改变了服务器市场，也改变了工作站市场。

借助PentiumIIXeon，可以使用工作站进行汽车、房屋、桥梁等设计工作，也可以帮助人们进行CAD、计算机动画设计、3d游戏开发和数据库管理。

PentiumIIXeon外盒分解图

　　点评：

　　相比前代和Pentium系列产品，PentiumIIXeon最大的改进在于其二级高速缓存。

PentiumII提供512KB，而Xeon最大可达2MB，而L2散热要求较高，这就是PentiumIIXeon采用了比PentiumII还大的塑料外盒的主要原因。

也正是L2的改进使得其性能得到提升，不过在单处理器和单线程系统下性能效果并不明显。

PentiumIIXeon也是当时能与数据中心产品相竞争的一大力作。

1999年:

增强互联网应用-PentiumIIIXeon

　　1999年，PentiumIIXeon被PentiumIIIXeon取代。

它体现了从PentiumII“Deschutes”到PentiumIII“Katmai”所增加的改进。

PentiumIIIXeon的第一个核心版本命名为Tanner，它与同系列的PentiumIII核心没有区别，具备SSE及一少部份内存控制优化。

第二个核心版本名称为Cascades，第一代的PentiumIIIXeon处理器的外频为133MHz，二级缓存为256KB；第二代的PentiumIIIXeon将L2升级到1MB、2MB。

PentiumIIIXeon

PentiumIIIXeon内核

　　除早期的几款型号采用0.25微米技术外，PentiumIIIXeon均采用0.18微米工艺制造，集成了950万个晶体管，采用Slot2架构和SECC封装形式，内置32KB一级缓存及256KB/512KB/1MB/2MB二级缓存。

PentiumIIIXeon550MHzSlot2

　　PentiumIIIXeon处理器继承了PentiumIII处理器新增的70条指令集，以更好执行流式音视频、三维成像和语音识别等应用。

其目的主要是着力提升互联网使用体验，为用户提供网上冲浪浏览高品质多媒体提供增强型功能。

PentiumIIIXeon

PentiumIIIXeon外盒顶部

PentiumIIIXeon背面（被动散热）

PentiumIIIXeon550/100/512BX80525KY550512

　　高端PentiumIIIXeon处理器基本上与低端的PentiumIII处理器一样，不同的是它支持高达2MB的L2缓存以及36位虚拟内存系统，这使得高端系统拥有最高64GB的内存。

PentiumIIIXeon外盒结构图解

　　此外，PentiumIIIXeon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。

官方个公布的PentiumIIIXeon处理器规格

　　点评：

　　PentiumIIIXeon处理器在服务器处理器领域，第一次获得了性能的全面提升，优化了网络应用体验，并且加入了消费级处理器不具有的多种纠错功能，加速了服务器处理器的发展步伐。

2001年:

两种架构共生-Xeon和Itanium

　　2001年9月25日，英特尔发布Pentium4Xeon处理器，也就是Xeon——预示着至强系列处理器正式以崭新面貌登上历史舞台。

Pentium4Xeon

Pentium4Xeon

IntelXeon内核

　　Xeon处理器基于英特尔的NetBurst架构，最早的Xeon（Foster）采用0.18微米工艺，采用了和奔腾4相同的Willamette核心，具备256KB二级缓存，主频有1.4GHz、1.5Ghz、1.7GHz这几种，前端总线为400MHz。

　　2002年，又推出了Prestonia核心的Xeon处理器，它采用0.13微米工艺制造，Prestonia核心最大的优势就是增加了对Hyper-Threading（超线程）的支持，二级缓存增加到512KB，主频从1.8GHz起跳，前端总线为533Mhz。

　　Xeon处理器拥有更高级的网络功能，及更复杂更卓越的3D图形性能。

另一方面，在并行运算、高性能I/O子系统、支持PCI总线分段等方面能更好地支持服务器端的运算。

官方公布的Xeon处理器规格（点击查看官网详情）

　　其实在推出Xeon处理器之前，英特尔早在同一年5月29日就发布了不同于X86架构的Itanium处理器。

IntelItanium

代号为Merced的Itanium（点击查看超大图）

IntelItanium内核

Itanium处理器代号为Merced，是英特尔第一款专门应用在高端企业级64位技术环境中的产品（IntelArchitecture64，简称IA-64架构）。

这是为顶级、企业级服务器及工作站设计的，在Itanium处理器中体现了一种全新的设计思想，完全是基于平行并发计算而设计（EPIC）。

对于最苛求性能的企业或者需要高性能运算功能支持的应用（包括电子交易安全处理、超大型数据库、电脑辅助机械引擎、尖端科学运算等）而言，Itanium处理器正是大展身手的好舞台。

Itanium采用PAC封装

官方公布的Itanium处理器规格（点击查看官网详情）

　　点评：

　　Xeon处理器实际上还是基于Pentium4的内核，而且同样是64位的数据带宽，但由于其利用了与AGP4X相同的原理，其前端总线有了巨大的提升，性能远超PentiumIIIXeon处理器。

Itanium处理器的推出，为英特尔对抗RISC提供了新舞台，也为后来ItaniumII的推出奠定了基础。

2002年:

高性能高可靠性的浓缩-Itanium2

　　2002年7月8日，英特尔发布了基于VLIW以及ExplicitlyParallelInstructionComputing的Itanium2，与第一代Itanium产品一样，它也是采用了IA-64架构。

在理论上，得益于其平行处理架构（ParallelComputingMicroarchitecture），在同样工作频率下其效能约为CISC与RISC的八倍。

Itanium2

Itanium2（点击查看超大图）

　　Itanium2处理器专为要求苛刻的企业和技术应用而设计。

基于Itanium2处理器的平台以较低的成本，提供了业界领先的性能，以及比专有RISC技术更广泛的选择空间，可帮助企业和机构最大地提高其投资回报。

Itanium2处理器得到了广泛生态系统的支持，包括由40多家领先硬件厂商的具有出色可扩充的开放标准64位解决方案，诸如WindowsServer2003、HP-UX和Linux等的超过5款操作系统，以及数百种应用和工具。

代号为McKinley的Itanium2

Itanium2内核

　　此外，Itanium2处理器还为现有的Itanium架构软件提供了出色的二进制兼容性，进而可使用户获得强大的投资保护。

Itanium2处理器家族支持32位Intel架构（IA-32）应用，并将随着32位Intel架构（IA-32）执行层技术的推出进一步增强。

Itanium2框架图

　　Itanium2在上一代产品基础上，提供了更高的性能，并以更低的成本为用户提供更多应用选择：

　　6MB、9MB三级高速缓存的Intel安腾2处理器具有出色的并行计算能力，可扩充和可靠性，全面支持数据库、企业资源规划、供应链管理、业务智能以及诸如高性能计算（HPC）等其他数据密集型应用。

通过采用兼容原有Intel安腾2处理器的插座设计，它可以为OEM和用户带来出色的投资保护。

此外，它还二进制兼容现有Intel安腾架构软件，并且还可以提供比原有Intel安腾2处理器高出30%-50%或更高的性能。

凭借大量执行资源、6.4GB/秒的系统总线带宽、6MB的集成三级高速缓存和1.5GHz的主频，新型Intel安腾2处理器能够以相当于同档RISC平台一半的交易成本，提供两倍的交易性能。

Itanium2与其他系列产品的优势

　　Itanium2还为用户提供了经济性的多种选择。

1.5MB三级高速缓存的Intel安腾2处理器主频1.5GHz，能为包括高性能和技术计算在内的计算密集型工作提供了领先的性价比，同时为网络前沿、安全性、和软件工程等应用提供了卓越的性能。

与可以提供业界领先的RISC平台相比，专为DP服务器和工作站优化的带有1.5MB三级高速缓存的Intel安腾2处理器可提供更出色的性价比优势。

Itanium2采用了更为紧密的PAC封装（PAC611）

安装了Itanium2的电源盒

　　采用低压Intel安腾2处理器的平台可以提供更低的功耗以支持与日俱增的计算密集型工作，这使得它成为数据中心内的高密度机架安装式和刀片式配置的理想选择；同时它也是运行网络前沿、安全应用和软件工程应用的入门级服务器和工作站的最佳选择。

Intel安腾2微体系结构的特性包括到集成高速缓存的快速访问，处理器与内存之间的出色带宽，以及可以显著高指令执行速度和吞吐率的大量执行资源。

官方公布的Itanium2系列规格

　　点评：

　　Itanium处理器家族的第二代产品，Itanium2带来出众的性能和无与伦比的经济性，在高密度数据运算、关键业务应用和科研计算等领域能大展身手，也能为数据库、CAD设计、在线安全交易等带来出色的可靠性和功能。

Itanium2的推出，再次点燃了人们对Itanium架构关注的热情。

2005年:

支持混合计算的处理器-Nocona至强

　　2005年，英特尔公司推出了90纳米Nocona至强处理器，支持EM64T技术的Nocona核心Xeon处理器，它采用Prescott核心，90nm工艺，配备1MBL2缓存。

本次发布的NoconaXeon频率包括2.8/3.0/3.2/3.4/3.6GHz等几款，能动态调整功率并降低处理器的耗电需求。

Nocona至强处理器

　　Nocona至强兼容32、64位运算模式，支持市场上所有的基于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。

Opteron与Nocona至强处理器

Opteron与Nocona至强处理器针脚

　　从内存寻址来说，它打破了以往纯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。

Nocona至强处理器框架

　　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优势，可为诸如媒体和游戏等应用带来出色的系统响应能力。

至强处理器（左侧为Nocona，右侧为Paxville）

同年，在2005年10月10日，英特尔还发布了其首枚双核心XeonDP（PaxvilleDP），这款全新的处理器将可以帮助提高多线程服务器应用的性能并缩短响应时间，同时它和50xx系列也是首个90nm的双核处理器。

PaxvilleDP

　　2005年11月2日，英特尔推出至强7000系列处理器（原代号“PaxvilleMP”）发布，其主频为3.0GHz，并带有667MHz双独立系统总线。

该全新处理器将适用于采用英特尔E8500芯片组的现有平台，此芯片组专为双内核而设计。

英特尔至强7000系列处理器将全新水平的双核企业级性能引入了4路及更多路服务器，每个内核带有2MB二级高速缓存。

双路和多路服务器应用平台

DP和MP面向不同应用

　　点评：

　　Nocona至强处理器提供了32和64位的混合计算模式，但起初这款处理器的软件兼容性并不太令人满意。

搭配微软64位WindowsXP和64位Windows2003都会出现一些不能识别的问题，相应的驱动也很不完善。

在使用64位版本的Linux系统时，也不能够识别其为64位处理器。

2006年:

L2提升至2MB的处理器-Irwindale至强

　　2005年2月，英特尔发布了“Irwindale”核心的至强处理器，这款产品与英特尔Pentium4600系列处理器的架构有些类似，IrwindaleXeon处理器采用了90nm制程，其时钟频率在3.0GHz至3.6GHz之间。

Irwindale至强处理器

　　Irwindale核心是Nocona核心的升级版本，2级缓存增大1倍，升级为2MB，比“Nocona"”核心的Xeon处理器多了1MB。

可以为用户带来至少18％的性能上的提升，Irwindale处理器能够兼容Nocona平台并支持DD2-400内存和PCIExpress接口。

　　Irwindale核心Xeon处理器支持SSE,SSE-2,SSE-3，采用了IntelEM64T技术，并且支持Hyper-Threading技术。

Irwindale核心Xeon处理器主频最高已经达到3.6GHz，这也创造了服务器处理器主频的新高峰。

采用Irwindale至强处理器的机架服务器

此外，在2006年3月14日，英特尔发布了全新的双核心XeonLV〔低电压版本，核心Sossaman〕。

Sossaman建基于CoreDuo处理器技术，支持当时Xeon的所有技术，支持虚拟化应用，667MHz前置总线，双核心处理器只有32位元。

2.00GHzXeonLV（Sossaman）

双核XeonLV处理器介绍

　　点评：

　　Irwindale至强在至强处理器发展历史中，其创新性可圈可点。

二级高速缓存上升到2MB，而且其支持的最高主频可以达到3.6GHz，成为当时服务器处理器主频的最高值。

不过，在当时Irwindale至强处理器的高热量和低下的执行效率，使得该处理器也成为人们热议的焦点之一。

2006年:

首款65nm至强处理器-5000系列

　　2006年5月23日，英特尔发布了首款65纳米的双核心Xeon（Dempsey核心）至强处理器，并命名为DualCoreXeon5000系列。

它除了制造工艺更为精细之外，与之前的至强处理器相比主要以下不同：

Xeon5000processzor（Dempsey）

至强5000处理器芯片组

　　●采用1066MHz前端总线，是先进的新一代服务器Bensley平台支持的第一款处理器。

这也是由于性能有赖于频率，功耗过高、散热困难的NetBurst架构的终结产品。

　　●除了支持多处理器外，其他跟其桌面版本（Presler）一样。

本系列主频由2.67至3.73GHz不等，二级高速缓存达到4MB（每核心2MB）。

　　●使用全新的接口Socket771（LGA771）。

使用Socket771插槽

　　Dempsey处理器的5000系列采用的是netburst架构，是90nm和65nm交替的过渡产品，也预示着双核、多核服务器产品逐渐成为市场主流。

英特尔以新低价位推出的基于Netburst微架构的5000系列，已经为高价值的服务器和工作站市场，带来了更高性能和更低功耗的创新表现。

Dempsey至强处理器系列规格

　　点评：

　　Dempsey处理器开启了65nm制程的新历程，也成为了英特尔将至强处理器以数字命名的重要分水岭。

得益于更为精细的制造工艺，至强5000系列较英特尔上一代双核至强产品（Paxville）性能有所提升。

不过，更高的3.73GHz主频和1066MHz前端总线，随之而来的是高达130W的功耗。

2006年:

首款酷睿微架构处理器-至强5100

同年，6月26日，英特尔发布了基于酷睿微体系架构的至强5100系列双核处理器。

至强5100系列双核处理器的研发代号是“Woodcrest”，是英特尔推出的革命性的“酷睿（Core）”微体系架构的第一款处理器。

至强5100系列（Woodcrest）

至强5100系列（Woodcrest）背面

　　该处理器与至强5000系列相同65nm制造工艺、双独立总线，LGA771接口。

但是采用了两个可以共享的4MB缓存，以及高达1333MHz的前端总线。

它除了具备酷睿微体系架构所具有的宽位动态执行、智能功率特性、先进缓存管理、智能内存访问和高级数字媒体增强功能以外，它也支持MMX,SSE,SSE2,SSE3,SSSE3。

Woodcrest（至强5160）vs.Dempsey（至强5080）

Woodcrest（至强5160）vs.Dempsey（至强5080）

从左至右:

XeonDempsey,Woodcrest和Clovertown

至强5100系列处理器规格

点评：

　　至强处理器5100系列作为基于英特尔酷睿微体系构架的第一款处理器，是英特尔未来服务器、移动和桌面产品构架统一的首发，它充分地体现了酷睿微体系构架在性能和能耗方面的优势。

2006年:

Netburst架构终结者-至强7100

　　发布至强5100系列的同一年，英特尔在8月29日推出了Netburst架构的最后一款处理器——TulsaXeonMP7100系列。

至强7100

Tulsa核心处理器晶圆（65nm,L316MB）

　　Tulsa核心XeonMP7100处理器是PaxvilleMP的升级版本，二者之间的主要差别在于完成了由90nm向65nm制造工艺的过渡，从而改善了产品的性能和功耗水平。

与PaxvilleMP相比，Tulsa的性能提升了1倍，每瓦性能比提升近2.8倍。

IntelXeon7100（Tulsa）

　　Tulsa完全兼容于至强MP其他系列（PotomacMP，PaxvilleMP），它适用于超级负载工作量的企业级服务器系统选择，创造了当前全球的最新效能基准测试成绩，在获得效能表现的同时也在最大限度上保护投资比例，提供足够可靠性。

　　在至强7100处理器系统中，英特尔推出有两条产品线：

N线使用667MT/sFSB，M线使用800MT/sFSB，N线时钟范围从2.5GHz到3.5GHz（型号7110N-7150N），M线时钟范围从2.6GHz到3.4GHz（型号7110M-7140M），不同型号三级缓存从4MB到16MB不等。

Tulsa系列处理器规格（点击查看大图）

　　根据英特尔官方的资料，采用Tulsa核心的Xeon7100系列处