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 在 x86 处理器广为流行的今日,1GHz 的 CPU 也不鲜见了。在这种达环境下,似乎也应该是时候对市面上各种不同的 1GHz 处理器进行一次对比测试,以评价一下它们的实际性能及相对表现了。基于这一目的,同时也为了简单起见,这里对 Intel 1GHz 处理器、"Classic" Athlon 1GHz 和 Athlon "Thunderbird" 1GHz 作了一些对比测试,并给出了简单的总结。

Intel Pentium III Coppermine FC-PGA 1GHz

  抛开时钟频率及轻微抬高了少许的核心电压不谈,1GHz 的 PIII "Coppermine" 在它的同族产品中并不显得特别出众。使用了 0.18 微米的制造工艺,1GHz 铜矿 的核心电压比其同族产品的 1.60v 要来得高,抬高到了 1.70v----当然,933MHz 处理器是一个例外,它的核心电压设定为 1.65v,不提也罢。另外,需要强调的是,1GHz 铜矿 的外频为 133MHz,而不是很多人认为的 100MHz。

  事实上,Intel 根本就没有想过要把这款芯片设计成仅适用于 100MHz 总线。通过集合 Intel 的 ATC 和 ASB 工艺,1GHz 铜矿 可谓从 Intel 过去几年中对内核的微细改进中获益良多。鉴于上述两个字母缩写并不能暗示些什么,似乎很有必要先解释一下这到底是怎么一回事。

ATC(高级传输缓存)

  L2 ATC 是集成在 CPU 内部的 L2 cache 模块的一小部分,同样运行在与处理器内核频率相同的速度上。它的一些有趣的特性包括:

  * 非阻塞、全速、集成于处理器模块内

  * 8 路组相联

  * 256 位数据总线

  * 比大多数传统 cache 更小的延迟

  通过把 L2 cache 集成到处理器模块的方式,Intel 减少了从内存读取常用的或最近用过的指令和数据的数量。同时,集成的 cache 还允许使用专门的 64 位存取方式。

ASB(高级系统缓冲)

  ASB 包括了一系列对系统缓冲区及等待序列性能的优化,从而在总体上提升了系统在使用 100MHz 和 133MHz 总线时的性能。其特性包括:

  * 4 个回写缓冲区

  * 6 个填充缓冲区

  * 8 个总线队列入口

  概括地说,Pentium III FC-PGA 1GHz 使用 0.18 微米的制造工艺,包括 256K 的全速 L2 cache,使用 1.70v 的核心电压,总计有大约 3 千万个晶体管。

AMD classic Athlon 1GHz

  与以往的 Athlon 有所不同,Athlon 1GHz 使用 1.80v 的电压,而不是 850MHz/900MHz/950MHz Athlon 的 1.70v 或者其他 Athlon 系列的 1.60v。除此之外,只有 1GHz 的 L2 cache 是工作在 1/3 分频上的,这样,尽管 700Mhz 处理器使用 1/2 分频获得了高达 350Mhz 的工作频率,1GHz Athlon 的 L2 cache 通过 1/3 分频之后也只能工作在 333Mhz 上了。事实上,700Mhz Atlon 可以说是使用 350Mhz cache 的最后一款 Athlon 了。

  与 Athlon 750MHz 及其后继产品一样,Athlon 1GHz 使用了 K75 处理器内核及 0.18 微米制造工艺。因此,Athlon 1GHz 应该算是线宽为 0.18 微米的第五代 AMD CPU。实际上,除了尺寸明显不同之外,K75 内核其实就是 K7 内核的翻版,它最早应用在 750MHhz Athlon 处理器上。简单地说,缩小了的内核尺寸带来的最大好处是 CPU 发热量的大大减少。

  Athlon 1GHz 的其中一个特别之处是双出入口的 128KB L1 cache,作为 CPU 模块的一部分,它以全速运行。需要强调的是,Athlon 的 L1 cache 是被分割成两部分的,其中 64KB 用来存放指令,而另外 64KB 则用来存放数据。

  Athlon 使用的同样是 Digital Alpha 的 EV6 总线,运行在 100MHz 的速度上,不过它在每个时钟周期的上升沿和下降沿都可以传输数据(DDR, 即双数据率),因此实际的操作频率应该是 200MHz。最后,值得一提的是 1GHz Athlon 有一对直接装在散热片上的风扇。如同你所能猜到的,1GHz Athlon 的发热量相当惊人,强有力的冷却手段和广阔的散热空间实在是必不可少......

AMD Athlon "Thunderbird" 1GHz

  早期的 AMD Athlon 与 Intel 产品的最大区别是 Intel 的 CPU 集成了 L2 cache,而 AMD 的则没有。所以,当 Pentium III "Coppermine" 的 L2 cache 在全速的前提下自由飞翔的时候,Athlon 的 L2 cache 还因为没有集成到 CPU 中而显得行动迟缓。在理想的情况下,"classic" Athlon 的 L2 cache 也仅能在 350MHz 的速度上运行,而这也只有 700MHz 的 Athlon 可以做得到。造成这种情况的原因仅仅是因为外置的 cache 是用昂贵的 SRAM 构成的。为了节约开支,生产商通常被迫使用比 CPU 速度慢得多的内存。因此,从 CPU 生产商的角度而言,最经济的情况是把 cache 集成到 CPU 中去,这样不但可以节省开支,还可以同时允许 cache 以 CPU 的内核速度全速运行。当然,芯片里可以集成的东西毕竟数量有限,因此,尽管 "classic" Athlon 已经有 512KB L2 cache,但为了集成到 CPU 中去,新一代产品----AMD Athlon "Thunderbird" 和 Duron 的 L2 cache 被迫减少为 256KB。

  简而言之,AMD 的 "Thunderbird" 和 Duron 处理器终于使用了集成的 L2 cache,尽管实现起来跟 Intel 的有所不同。

  与 "classic" 1GHz Athlon 非常相似的是,Athlon "Thunderbird" 1GHz 使用了 K75 内核和 0.18 微米的制造工艺。与内核相伴而行的是 256KB 的全速 L2 cache 和 128KB 的全速 L1 cache。通过把 L2 cache 集成到 CPU 里,AMD 设法减少了 L2 的存取时延,使其从 "classic" Athlon 的 21 个时钟周期缩短到 "Thunderbird" 的 11 个时钟周期。

  "Thunderbird" 的 L2 cache 和 Intel "Coppermine" 的 L2 cache 自然不尽相同,最主要的一些可以归纳如下:

  AMD 把其 cache 的大小确定为 384KB,其中包括 128KB 的 L1 cache 和 256KB 的 L2 cache。之所以这样做,其原因也非常简单:AMD 使用“独占”的 cache 架构,而Intel 的 cache 则是“非独占”的。

  在“非独占”的 cache 中,所有存储在 L1 cache 的数据都必须复制到 L2 cache 中去,也就是说,假设 "Coppermine" 的 L1 cache 中有 32KB 信息的话,这 32KB 数据必须原封不动地复制到 256KB 的 L2 cache 中去,使得 L2 cache 的剩余空间减少为 224KB。通过使用“独占”的 cache,Athlon "Thunderbird" 的 128KB L1 cache 中的内容不必再复制到 L2 cache 中去了,因此后者被设计成仅用于存储必须送回主存的数据。照此说来,"Thunderbird" 可以说是真正拥有高达 384KB 的内部缓存了。

  据称 "Thunderbird" 的 L2 cache 使用的仍然是与 "classic" Athlon 一样的 64 位总线,这与 铜矿的 L2 cache 形成了鲜明的对比,后者使用的是 256 位的总线,换句话说,也就是 "Thunderbird" 的 L2 cache 的带宽仅有 "Coppermine" 的 25%。

  而另一方面, "Thunderbird" 的 L2 cache 则得益于 16 路组相联结构,与之对比的 铜矿 就只有 8 路组相联。这一特性的直接作用是提高了 CPU 指令的命中率,缩短了执行时间,从而使 "Thunderbird" 总体性能有了极大的提升。

  最后,Athlon "Thunderbird" 还提供了两种不同的封装。一种是 Socket 462 结构,也就是众所周知的 Socket A 了。而另一种则是 Slot A 结构,这种封装的产品仅向 OEM 厂商供货。因此对于 DIY 用户来说,其实就只有一种 "T-Bird" 的封装是可供选择的:它就是 Socket A 封装了。尽管与 Intel 的 Socket 370 封装有点相似,AMD 的 Socket A 接口的管脚相对来说要少一点,当然,它也是设计成用于 Alpha EV6、100MHz DDR 总线的。

WanJuanShu