硬件工程师培训教程(四)
硬件工程师培训教程（四）
二、AMD 阵营
在CPU 市场的多年较量中，与Intel 始终相执不下的就是 CPU 芯片的另一霸主——同是美国公司的AMD 了。从K5 起，AMD 就一 直致力于与Intel 争夺在低端应用领域的市场份额。
1 .A M D K5
代号:5K86
发布时间:1996 年
核心频率:75 ～133MHz
总线频率:50 ～66MHz
CPU 核心电压:3.52V
制造工艺:0.35 μm
晶体管数目:430 万个
芯片面积:181mm 2
缓存容量:24KB L1 Cache(16KB 数据Cache 、8KB 指令Cache)
接口类型:Socket 7
K5 是AMD 公司第一块自行设计的处理器，时钟频率有90MHz 、100MHz 、120MHz 等几款。AMD 也采用
P-Rating 系统，该系统本身就是与Cyrix 协作开发出来的。尽管K5 的浮点运算能力比6x86 稍强一些，
但也好不到哪里去。同时由于K5 的时钟频率比不上Cyrix ，所以它在CPU 市场并不成功。但是1 年以后，
分别比90 、100 和116.66MHz 更快的120 、133 和166MHz AMD P-Rating 处理器又杀了回来。由于推出
的时间较晚，因此刚一推出就面临着被Intel 公司淘汰出局的悲惨命运。
2 .A M D K6
发布时间:1997 年
核心频率:166 ～300MHz
总线频率:66MHz
CPU 核心电压:2.9 ～3.2V
I/O 电压:3.3V
制造工艺:0.35 ～0.25 μm
晶体管数目:880 万个
芯片面积:68/162mm 2
缓存容量:64KB L1 Cache
指令内置:MMX 多媒体指令集
接口类型:Socket 7
这是AMD 公司并购NexGen 公司之后制造的第一代
K6 处理器， 性能基本达到了低频P Ⅱ处理器的水平，缺点是发热量较大。K6 和Cyrix 6x86/MX 性能相当。第一代1 6 6 M Hz 和200MHz K6 处理器的内核电压是2 .9V，输入/输出电压为3.3V ，而第二代2 33 、2 66 和3 0 0 M Hz 的K6 都为3 .2V 。A MD K6 和C y r i x 6 x 8 6 MX 的整数运算能力接近3 年前的P e n t i u m P ro，但它们的浮点运算速度仍然不快。
3 .A M D K 6 -2
代号:Chomper
发布时间:1998 年
核心频率:266 ～550MHz
总线频率:66 ～100MHz
CPU 核心电压:2.2V
制造工艺:0.25 μm
晶体管数目:930 万个
芯片面积:68mm 2
缓存容量:64KB L1 Cache
指令内置:3 D N o w!指令集、M MX 多媒体指令集 接口类型:Socket 7
K6-2/3DNow!采用了和K6 一样的内核，支持MMX 指
令和 3DNow!指令。随着DirectX 和 OpenGl 等应用程序接口提供对 3DNow!的支持，K6-2 处理器在游戏和图形应用领域的表现比其上一代产品有了质的提高。
4 .A M D K 6 -3
代号:Sharptooth(利齿)
发布时间:1999 年
核心频率:350 ～550MHz
总线频率:66/100MHz
CPU 核心电压:2.2V/2.4V
CPU I/O 电压:3.3V
制造工艺:0.25 μm
晶体管数目:2130 万个
芯片面积:135mm 2
缓存容量:64KB L1 Cache 、256KB L2 Cache
指令内置:3 D N o w!指令集、MMX 多媒体指令集 接口类型:Socket 7
K6-3 是AMD 公司最后一款支持Super 7 架构的CPU ，其特 点是内置了256KB 全速L2 Cache(超过新赛扬的128KB) ，并持主板上的512KB ～2MB 三级Cache ，支持
MMX 和3DNow! 指 令集，性能不错，但成品率较低，与上一代产品相比价格 偏贵。
5 .A M D A t h l on
代号:K7
发布时间:1999 年
核心频率:500MHz 以上
总线频率:200MHz
CPU 核心电压:1.6(K7 核心) 或1.7V/1.8V(K75 核心) 制造工艺:0.18/0.25 μm
晶体管数目:2130 万个
芯片面积:120mm 2
缓存容量:128KB L1 Cache 、512KB ～8MB L2 Cache 指令内置:3DNow!指令集、MMX 多媒体指令集、部分SSE 指令
接口类型:Slot A
AMD Athlon 采用了E V6 总线架构，可以上到2 0 0 M Hz 的 外频，同样支持M MX 指令集和3 D N o w!指令集。为了在C PU 上集成更多的缓存，A MD 不得不从Socket 架构转变到S l ot 架构。集成在CPU 电路板上的L 2 C a c he 最大可达到8 MB 。
Athlon 有两种规格，一种采用0.25 μm 工艺制造，使用K7 核心，工作电压为1 .6V，缓存速度为内核速度的一半。另 一种采用0 .18 μm 工艺制造，使用K75 核心，缓存速度为 内核速度的1/3 或2/5，工作电压为1 .7V 或1 .8V 。AMD 的 Slot A 架构与Intel 的Slot 1 架构在物理上完全兼容，但
电气性能不兼容，因此，用户不能在P e n t i u m Ⅱ主板上安装A t h l on，反之亦然。
Athlon 处理器还采用大容量缓存提高性能，在CPU 核心中集成了128KB 一级缓存，其容量为Pentium
Ⅱ处理器的4 倍，而二级缓存则采用类似Intel Xeon 的配置，标准版本的二级缓存为512KB ，工作在处
理器主频速度一半的状态下。A t h l on 还具备3 个并行的超标量结构，在一个时钟周期中可以处理比
Pentium Ⅲ更多的指令。
除了上述C PU 市场的两大霸主外，几年来，由于众多的厂商都看好C PU 芯片这个市场，于是便
有了以下的内容。
三、非I ntel 、AMD “I nsi de ”一派
1 .C y r i x 6 x 8 6 /6 x 8 6L
发布时间:1995 年
核心频率:100 ～150MHz
总线频率:50 ～75MHz
CPU 核心电压:3.3V/3.52V(6x86)/2.8V(6x86L)
I/O 电压:3.3V/3.52V(6x86)/3.3V(6x86L)
制造工艺:0.65 μm(6x86)/0.35 μm(6x86L)
晶体管数目:300 万个
缓存容量:16KB L1 Cache
接口类型:Socket 7
美国Cyrix 公司是第一家胆敢与P e n t i u m P ro 一较高低的公司，就像其将CPU 命名为6 x 86 一样， 多少有点瞒天过海的味道，这是试图超越I n t el 高性能处理器的第一次尝试。不幸的是，6 x 86 并没 有击败P e n t i u m P ro 。汲取了以前的教训，C y r ix 决定改变它的市场策略，转而用6x86 与P e n t i um 竞争。6x86 的运行速度比同频率的P e n t i um 要快一个级别，如时钟频率为1 3 3 M Hz 的6x86 与166MHz 的P e n t i um 相当。也因为这个成就，
C y r ix 和A MD 让用户们明白了在较慢的时钟频率下，处理器的 速度可以更快。于是，一种名为“P -R a t i ng ”(性能评级) 的处理器评级系统出现了(也是后来AMD 公 司所采用的方式) 。
“P-Rating ”简单衡量了6 x 86 处理器相对于Pentium 的性能。133MHz 的6x86 之所以叫做“Cyrix
6x86 P166+”，是因为它的速度和Pentium 166 相差无几。但6x86 的浮点运算能力很差，6x86 P166+
的浮点能力仅与Pentium 90 相当。
由于6 x 86 的发热量很大，所以C y r ix推出了一款采用双电压设计的6 x 8 6L，核心电压为2 .8V， 大大降低了发热量。不过6x86 和6 x 8 6L 都存在一定的兼容性问题，有些软件需要安装特定的补丁程序才能正常运行。在 I n t el 推出P e n t i um MMX 以后，Cyrix 也推 出了6x86MX ，其整数 性能在当时是最高 的，但浮点运算能力 依然没有多大改观。
2.Cyri x M Ⅱ 发布时间:1998 年
核心频率:225 ～300MHz
总线频率:66 ～100MHz
CPU 核心电压:2.8V
I/O 电压:3.3V
制造工艺:0.35 ～0.25 μm
晶体管数目:650 万个
缓存容量:64KB L1 Cache
接口类型:Socket 7
在推出6x86后，为了进一步与Pentium MMX 争夺市场，Cyrix 沿用C y r i x 6 x 8 6 MX 的设计模式，生产出了名
叫 C y r i x M Ⅱ的新型处理芯片。从6 x 86 到M Ⅱ的变化，不仅在于其M MX 指令集的改变，整个处理器 的设计工艺也有所变化。如果配合Cyrix 专用的散 热芯片和风扇，M Ⅱ不再烫得可怕，同时F PU (F l o a t P o i n t U n it，浮点运算单元) 的性能也大 幅提高了。但它的总体性能仍比P e n t i u m M MX 低， 甚至在A M D K6 之下。
3.Cyri x Medi aGX 发布时间:1997 年
核心频率:120 ～233MHz
总线频率:60 ～66MHz
晶体管数目:240 万个
缓存容量:16KB L1 Cache
C y r i x M e d i a GX处理器由于将声音、PCI 控制、I/O和图像处理整合于一体，直接焊在主板上， 使得成本相当低廉。虽然C y r i x M e d i a GX 开了整合处理器的先河，但市场反响平淡。
4.Wi nChi p C6
发布时间:1997 年
核心频率:180 ～240MHz
总线频率:60 ～75MHz
电压:3.3V/3.52V(单电压)
制造工艺:0.35 μm
晶体管数目:540 万个
缓存容量:64KB L1 Cache
指令内置:MMX 多媒体指令集
接口类型:Socket 7
IDT(Integrated Device Technology，集成设备技术) 公司开发了一款名为WinChip C6 的处理 器。这款处理器体积小、售价低、耗电量少，却能完成当时典型处理器所能完成的工作。I DT W i n C h i p C6 瞄准了1000 美元以下台式机市场和2000 美元以下笔记本市场 。W i n C h ip 的工作频率在 1 8 0 M Hz 以上，当然也包括了新的M MX 指令集。W i n C h ip 采用了R I S C (精简指令集计算) 设计。尽管指 令简单，性能却不差。通过使用大容量片内缓存和缓存及转换索引表(T L B)算法，提高了内存的使
用效率，缓解了系统总线的瓶颈问题。W i n C h i p C6 最大的缺点就是浮点运算能力不强。
在相同时钟频率下进行浮点运算时，WinChip C6 的FPU 远不及P e n t i um 的速度快。由于MMX 性
能取决于F PU 性能，所以它仍然落后于P e n t i um 。1998 年5 月，I DT 又发布了W i n C h i p 2 和WinChip 2 -3D，在W i n C h ip 的基础上改进了MMX 单元并加强了浮点运算
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能力，两者的区别是后者带有3 D N o w!指令集。I DT 处理器的一大特点是发热量很小。
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