intel AMD服务器CPU发展简史Word文档格式.docx

1、（IA: Intel Architecture，Intel架构），现在流行的X86-64 （AMD64 / EM64T）位则是在IA-32体系上发展而来，向下兼容。RISC是英文“Reduced Instruction Set Computing ” 的缩写，中文意思是“精简指令集”RISC架构的CPU主要有：SUN的 SPARC（UltraSPARC）处理器、HP的Alpha处理器、IBM的Power系列处理器。由于这种处理器指令简单，采用硬布线控制逻辑、处理能力强、速度快一般都应用于UNIX系统的工作站和服务器，市场上也很少见到他们的的踪影（关于更多详细的RISC处理器的信息，我看到一个网

2、页上有详细的总结，在此笔者不在累述，而intel和AMD方面，少有综合的比较，所以，下面花一些时间整理出来，供从业者或者有兴趣的朋友参考）。SUN 的SPARC处理器我们就先以intel 的XEON来进入正题， 作为IT业界的老大、英特尔公司于1995年秋天，在Pentium（中文名：奔腾） MMX的基础上，发布了Pentium Pro处理器，它只是为了区别于普通的CPU，形状也不同于PentiumMMX ，也采用了不同于P MMX的架构的SLOT 2。Pentium PRO照片Pentium PRO是英特尔第一个应用于位32位（当时还是以16位程序为主）服务器、工作站设计的处理器，不过当时的

3、名称并不是XEON，算得上是XEON的前生，它可以应用在高速辅助设计、机械引擎、科学计算等领域。不过英特尔在Pentium PRO的设计与制造工艺上又达到了新的高度，总共集成了550万个晶体管，并且整合了更高速二级缓存，更均衡的体系架构，更可以通过多路并行计算来提升整体计算性能。Pentium Pro的核心照片Pentium Pro透露出英特尔对服务器市场的高瞻远瞩，不过作为服务器和工作站CPU的开路先锋，还是有很多值得商榷和改进的地方。最有趣的一件事情是，Pentium Pro运行16位程序的效果还不及同频率Pentium的水平；当然这也不能怪intel，这跟我们现在运行winXP和VIST

4、A是一样的道理，软件的兼容性也很重要。只是在当时16位程序数量还很多，32位软件还为形成当时的主流。时隔三年，也就是1998年，当时在中关村属于IT行业的黄金时代。Intel在奔腾pro的基础上，升级到了奔腾IIXEON，这是一个全新的开端，XEON是一个intel全新的名词也是一个全新的开端，当然它是由奔腾II 处理器而来，Pentium II XEOn主要面对中高端企业级服务器、工作站市场；这是英特尔公司进一步区格市场的重要步骤。Xeon主要设计来运行商业软件、因特网服务、公司数据储存、数据归类、数据库、电子，机械的自动化设计等。Pentium II Xeon处理器不但有更快的速度，更大的

5、缓存，更重要的是可以支持多达4路或者8路的SMP对称多CPU处理功能。也就是说，在一个主板上，可以同时并行运算48个的CPU，到此，intel完成了桌面CPU和服务器CPU格局的划分，为日后服务器的发展，奠定了基础当时PII采用的是SLOT 1 架构，而至强平台则采用了SLOT 2 架构，两者并不兼容。进入PentiumIII时代后，服务器的概念更加深入人心，人们为了增强其服务器CPU的强大性能，可以轻松地选择Intel BX芯片组的主板，配合两颗PIII处理器来获得性能的大幅度提升。那时的处理器和芯片组都是支持双路并行处理，也就是SMP（对称多处理器）系统。从这个时候，SMP架构就成了逐渐成

6、为服务器的基本指导思想，不过后来我们通常使用的都是基于双路CPU的服务器体统，多路的由于价格原因，并不常见。1999年，英特尔发布了Pentium III Xeon处理器。奔腾3代的时候，核心基本上采用铜矿或者图拉丁，他们的频率一样 ，二级缓存大小也一样，图拉丁P3和铜矿P3外频一样，二级缓存大小相同（都是256K，512K的是P3-S），但是图拉丁P3不支持双路处理器并行工作模式而铜矿P3支持；图拉丁P3的二级缓存延迟时间为1而铜矿P3为0；虽然图拉丁P3在某些方面仍然不如铜矿P3，因此虽然带有先进的数据预读取技术，在主频相近的情况下，也不过是个平手。 P3-S虽然也是采用了图拉丁的核心，但

7、是却具备了铜矿和图拉丁几乎所有优点，并且二级从256M升级到了512M倍，很大的提升了性能，其此性能当然是P3时代的佼佼者，理所当然，做服务器CPU的核心，落在P3S 的肩上。这就是我们所说的奔腾III XEON，它借用了Pentium III处理器新增的70条指令集，以便更好的执行多媒体、流媒体应用软件，提高了电子商务应用与高阶商务计算的能力。除此之外，奔腾III XEON 开始向多元发展，分为高端和底端，并重新为多CPU协同计算进行了设计。不过底端XEOn只用了256M的二级缓存，所以在实际使用的的效果并不理想，也不支持SMP，而高端Xeon还是具有以前的特征，支持更大的缓存和多处理器。P

8、entium III Xeon作为笔者，我也曾经能力的想找一个奔腾III XEOn核心的照片，但是很遗憾。2001年5月，intel发布了Xeon处理器。Intel为了将Xeon的品牌概念更加明确话，市场定位更加精准，去掉了一贯使用的的Pentium的名号。 Xeon处理器的市场定位也更加瞄准高性能、均衡负载、高强度科学计算、多路对称处理等特性，而这些是都是台式电脑的Pentium品牌系列所不具备的。虽然Xeon处理器还是采用和Pentium 4处理器的一样的Willamette核心（但是在服务器领域，我们却称之为Foster），而且同样是64位的数据带宽，但由于XEON利用了与显卡AGP 4

9、X相同的原理“四倍速”技术，因此XEOn FSB有了巨大的提升，和Pentium III Xeon处理器相比较，有了30%到90%左右的性能提升。这为服务器和工作站提供了强劲的动力，最初发布的Foster核心处理器具有三款：1.4GHz、1.5GHz 和 1.7GHz，都是内置256KB 二级缓存，采用Socket 603接口，支持400MHz总线，而新款的Foster处理器并不是支持多CPU版本，它只能支持单CPU或者双CPU工作。同年第四季度，Intel共推出了4款Xeon处理器：列表如下4款Xeon处理器分别是2 GHz/2.4/02.66/2.80，前端总线也将从400MHz过渡到53

10、3MHz。新推出的Xeon处理器使用的都是0.13微米的制造技术，512KB的L2缓存，并支持双处理器并行操作。这个时期，XEON的产品线还是比较单一的，只有4个提供给我们XEON 照片Foster核心照片英特尔开发了全新的NetBurst架构，具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，支持至强的芯片组也在并行运算、支持高性能I/O子系统（如SCSI磁盘阵列、双千兆网络接口）、PCI总线分段等方面更好地支持服务器端的运算。在Intel大力推动P4架构后，更加的细分了CPU市场定位，INTEL在其桌面平台CPU中去掉了SMP的支持，使得Pentium 4在整个系统中只能安装一

11、个物理CPU， 而Xeon的接口也与台式P4完全不同，两者不能混用，并依照支持并行的数量分为支持两路的Xeon DP和支持4路以上的Xeon MP，MP比DP拥有更大的缓存，处理能力也更强。Prestonia是Xeon处理器的第二代核心，采用和上一代同样的架构，它同第一代的Foster核心之间的最主要的区别就是增加了对Hyper- Threading（超线程）的支持。二级缓存同为前者为512KB。Prestonia核心处理器也采用了先进的0.13微机制造工艺。Hyperthreading早先称为Jackson技术。Jackson技术能够将同时多线程技术（SMT）加入到CPU核心内部当中来。实际

12、上，单CPU的限制之处在于它只能在同一时刻处理一条单线程指令，而SMT技术能够使得CPU在同一时刻能处理更多的指令。如果能够在硬件范围上实现单周期处理多线程数据的话，将大大增加CPU的工作效率（每块处理器可以同时进行多个进程以上的处理）。2004年6月30日，Intel发布了最先支持IA-32E的处理器代号为“Nocona”的64位Xeon处理器（即Prescott核心的 Xeon DP ），这是第一个64位至强处理器核心，采用90nm工艺制程，具有800MHz前端总线技术，（比较以前的FSB 533MHz大幅提升），16KB L1缓存、1MB L2缓存和12KB uOps Trace，支持超

13、线程和SEE-3技术。CPU起跳频率为2.8GHz，同时还有3GHz、3.2GHz、3.4GHz和3.6GHz型号的产品问世。 Nocona使用604针PPGA封装，与533MHz主频Xeon处理器所用的处理器插座一样，它支持Intel Speedstep技术、Hyperthreading以及Extended Memory 64技术。Nocona引入了一项称为DBS的节电技术。通过DBS，CPU能够在空闲时自动降低处理器的倍频、前端总线频率和电压，这样就降低了机器空闲时浪费的功耗。与AMD的Opteron不同，Nocona内部仍然没有集成内存控制器，其MCH仍集成在北桥芯片E7525上，这就意

14、味着Nocona在多 路处理时，两颗并行处理器必须共享内存带宽。2005年2月，intel正式推出了Irwindale 核心的Xeon产品，前端总线、HyperThreadingII、增强型Speedstep、EDB以及EM64T都和Nocona完全一致。该核心与 Nocona核心最大的不同就是二级缓存进升级到2MB，频率由3.0G开始起跳。不过由于二级缓存的加大，工艺也没得得到改进，导致该处理器的功率和发热量均大大高于Nocona。同年10月，英特尔凭借自己长久以来在封装技术上的优势，发布了其首枚双核心Xeon DP（Paxville DP）。这款全新的处理器将可以帮助提高多线程服务器应用的

15、性能并缩短响应时间。 Paxville DP是将两颗2MB二级缓存的“Irwindale”至强DP处理器，封装在一颗CPU中。这款全新双核至强处理器拥有2.80 GHz的运行速度和800 MHz系统总线，每个内核独享2 MB二级高速缓存。由于每个内核都配置了高速缓存，所以系统总线上的数据量将大为减少，并使每个内核都可以更快地存取数据。此外，它还采用了英特尔64位内存扩展技术、超线程（HT）技术。在2006年以前的服务器和工作站平台处理器，无论是Xeon、Xeon MP还是DP，都是直接采用频率标注的方法。问题是在处理器的核心类型、前端总线频率、二级缓存和三级缓存容量、所支持的特性等等方面都不相

16、同的情况下，只凭借标注的频率根本就无法区分不同型号的处理器。例如Xeon 2.0GHz就有Foster和Prestonia两种核心类型，基于此，intel抛弃了传统的对XEON以频率来命名的方式，采取了对服务器和工作站平台上采用处理器使用数字编号。还记得笔者以intel经销商的身份参加了intel在2006年5月23日在深圳五洲宾馆举行春季英特尔深圳信息技术峰会（深圳IDF）。在这次双核至强服务器平台发布会上，INTEL一口气发布了2款不同核心的双核至强处理器：除了使用上一代核心的EON5000系列之外、布了基于最新的“Woodcrest”核心的5100系列。会上INTEL详细阐述了INTEL

17、双核至强的技术规格。新的双核至强架构和老一代处理器的根本不同之处，使用了全新架构core，到此，intel彻底的放弃了使用多年的NetBurst架构，XEON5100系列立的FSB达到1066而老一代的是共享800MFSB，这样可以使得性能提高2倍到3倍。在CPU处理能力越来越强大的今天，共享前端总线越来越难满足CPU的需要，AMD在2年前，就甚至彻底放弃了传统的前端总线架构。INTEL这次，将前端总线的架构做了一次重大的改变，不再像以往那样，通过单纯的提高频率来提高带宽，而是将前端总线和CPU的数目挂钩，每个CPU都可以有自己独立的前端总线，彻底改良了共享前端总线的弊端。XEON 5000系

18、列系列均为双核心，也就是AMD所说的伪双核，主频从2.50GHz到3.73GHz，所有处理器采用 65 纳米制造工艺，均支持FB-DIMM内存，英特尔虚拟化技术、超线程（HT）技术、增强型英特尔SpeedStep动态节能技术（其中5063、5060 不支持）、英特尔64位内存扩展技术、英特尔病毒防护技术。这些处理器均配置了4MB L2缓存，其中每个核心独享2MB L2缓存，其前端总线为1066MHz或者667MHz，可以提供8.5GB/s或者5.3GB/s的传输带宽。采用65nm工艺的双核心Xeon Dempsey使用LGA771接口。XEON5110Woodcrest核心 照片Woodcre

19、st采用英特尔先进的65纳米制程技术，加上最优化的Core微架构设计，与前代产品相比，不仅耗电量降低40%，性能则大幅提升135%，在 这个时候提出了一个新的名词：功耗比。所有Woodcrest皆内含4 MB共享型高速二级缓存，功耗方面除5160型号为80瓦以外，其余全部为65瓦；另外，在系统总线 （FSB）上，四款2 GHz及以上频率版本为1333 MHz，其余两款低频版本为1066 MHz。另有一款低功耗产品XEON 5148 LV，频率为2.33GHz/4MB L2 Cache/1333MHz FSB，但最高功耗只有40W，是正常型号的一半，并完全支持援Intel EM64T、Intel

20、 Execute Disable Bit、Intel Virtualization Technology功能及Demand-Based Switching功能。无论是XEON5000，还是XEON5100，都是使用了相同的主板平台，INTEL 5000系列芯片组提供了良好的兼容支持。由于上代Netburst架构的Xeon处理器无论性能和价格均不及对手AMD Opteron产品，令对手于服务器处理器市占不断上升，尤其是入门级服务器市场更为明显，因此Intel决定Intel为了打压其对手，也看到了底端服务器的巨大市场，9月，发布了单路服务器处理器，冠以全新的名称intelXEON 3000系列，取

21、代早期的intel7230芯片组所支持的一系列CPU。当然，XEON 3000需要一个全新的主板芯片组那支持，那就是intel3000芯片组，不过从成品的主板形状和规格来看，这和intel7230的主板基本上没有什么大的差异，intel3000主板也向上兼容。Intel XEON3000，采用 Conroe核心，最初发布的只有4个型号，包括Xeon 3040（1.86GHz/2MB L2/1066MHz FSB）、3050（2.13GHz/2MB L2/1066MHz FSB）、3060（2.4GHz/4MB L2/1066MHz FSB）及3070（2.67GHz/4MB L2/1066MH

22、z FSB），同样为1066MHz FSB， 65奈米制程，处理器接采用Socket 775，而非服务器常用的Socket 771，支持Intel Virtualization技术、EIST省电功能、Intel EM64T技术、Execute Disable Bit技术。次年1月 intel再次发布了同样以Conroe为核心的core架构的XEON3200系列，设频率分别为2.4 GHz （X3220）和2.13 GHz （X3210），具有1066 MHz前端总线（FSB）和8 MB二级高速缓存 （4MBx2）。 2007年04月9*，intel发布了XEON5300系列的XEON四核心CP

23、U，用一句简单的话来讲，这是XEON5100的升级版本，是由两颗“Woodcrest”Xeon 5100系列处理器的核心（DIE），封装到一个处理器基板（Socket）上，所以在除了两倍（8M）于后者的2级缓存之外的其他技术指标上也是建立在CORE架构上的。同样的1333MHz的前端总线，同样的65nm工艺，同样的处理器还支持英特尔宽位动态执行技术、英特尔高级智能高速缓存、英特尔智能内存访问、英特尔智能功率管理等一系列的新技术。其中包含4种不同的具体型号，它们是“2.66GHz的Xeon X5355、2.33GHz的Xeon E5345、1.86GHz的Xeon E5320、1.60GHz的X

24、eon E5310”。XEON5320同年11月，英特尔发布了代号为Harpertown（Penryn架构处理器衍生产品）的XEON 5400系列的处理器，这些产品采用了更先进的45纳米生产工艺，其中最复杂的一款拥有8.2亿个晶体管，频率从2GHz到3.2GHz不等，缓存达到12M，最高FSB是1600Mhz。英特尔上一代产品主要采用65纳米生产工艺，最复杂的一款处理器拥有5.82亿个晶体管。随着生产工艺的不断提升，英特尔可以在处理器上部署更多晶体管，从而提升处理器性能，并降低生产成本。这完全符合了摩尔定律：IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍.同时，又发布了

25、intelXEON3000系列的高频处理器 Xeon 3085、Xeon 3075和Xeon 3065三种，其前端总线频率由1066MHz提升至1333MHz，处理器配备了4MB二级缓存，功耗TDP 65W。到此，intel完成了对AMD从入门级的底端到高端市场的全面围剿。2008年即将过去，作为IT业界的老大，intel，会在明年有什么样的动作呢。笔者刚刚去了intel深圳办事处，根据消息来源，intel将会在2009年的3月春季发布会上，推出XEON5500 系列的服务器处理器，也会有L、E、X三个版本，当然L是底功耗版，在XEON 5500的CPU中，intel也集成了内存控制器，CPU

26、将直接和内存进行数据的交换，大大的节省了时间，不过这样做，导致了CPU将不再会灵活的支持内存的更替。至于会不会象以前一样底至于40W呢？而最高功耗，将到达130W。在机箱方面，现在使用的机箱不再适合，将会有个较大的变化。单路服务器方面，intel将会9月发布采用I7核心，再加上一些新技术的或者是XEON3300系列吧，作为现在单路XEON3200的延续，我们拭目以待。如果只有intel一家生产CPU，那么我们是不是还停留在奔腾IV的年代呢，这个不成立的假设，没有人知道结果。作为CPU的后期之秀AMD，看到了服务器的巨大市场，于是对服务器市场发出了强大的进攻。以至于我们用到了越来越具有性价比的处

27、理器，这方面，我们得感谢AMD作出的突出共享，呵呵。在服务器领域，AMD起步较晚，在二十一世纪的第二个年头，AMD计划向服务器市场进军，抡起了砸向其对手的钉锤（Sledgehammer ）,经过2年的研发，于2003年上半年发布了皓龙 Opteron 处理器，SledgeHammer是AMD第一个应用于服务器CPU的核心，基于0.13微米制造工艺，具有128KB一级缓存和1MB二级缓存，接口为Socket940形式，HyperTransport总线为800MHz，提供了对双通道DDR内存（必须为ECC Registered DDR内存）的支持，支持SMP多处理器并行工作模式，这个时候的处理器包

28、括双路的opteron 244 .、opteron246、opteron248，多路的opteron848等单核心处理器。Opteron2482004年，AMD发布了第一个使用90nm制造工艺的Troy（特洛伊）核心、它是在Sledgehammer基础上增添了多项新技术而来的，通常为940针脚，拥有128K一级缓存和1MB （1,024 KB）二级缓存。同样使用200MHz外频，支持1GHyperTransprot总线，集成了内存控制器，支持双通道DDR400内存，并且可以支持ECC 内存。此外，Troy核心还提供了对SSE-3的支持，产品有opteron245254。同时，还有 支持4路以上

29、的800系列核心叫做Athens（雅典）。作为Sledgehammer 接班人，代号为Venus（ 威纳斯和）SanDi（圣地亚哥）核心都是在上一代Manchester 的基础上演变而来，而后者主要针对高端桌面市场，他们同为同为0.09微米工艺制造，外频为200MHz，一级缓存为128KB，二级缓存为1MB，支持SSE、SSE2、SSE3多媒体指令集和X86-64运算指令集。单路opteron 处理器采用了Socket 939接口，包括了opteron144，opteron146，opteron150，opteron154.和最高频单路的opteron154作为早期的AMD进军服务器市场的皓龙

30、产品，由于生产工艺的影响，在频率上远不及intel同时期的，但是AMD凭借先进的设立理念，采用了直连架构，也就是在opteron处理器上集成了内存控制器，减少CPU访问内存数据的时间，从而在处理性能上和intel不分伯仲。从而挖掘到了服务器市场的一桶金。次年下半年，AMD发布了代号为Denmark（丹麦，采用Socket 939）支持AMD64位技术，依支持的串接处理器颗数，有支持单颗架构、的Opteron 165（1.8GHz）、170（2GHz）、175（2.2GHz）以及180（2.4GHz）；支持双颗架构代号为Italy（意大利 、940接口）的Opteron 260（1.6GHz）、265（1.8GHz）、270（2GHz）、275（2.2GHz）以及280（2.4GHz）；以及支持8颗串接、代号为Egypt（埃及、940接口）的Opt