酷睿神话，“龙”的进化 20年处理器技术变迁

　　PC发展20年，CPU的性能大踏步前进，从低频到高频，从单核到多核，从在这20年间，CPU带来了最令人瞩目的性能增长，也让一代又一代PC不断前行。自1997年《微型计算机》改版至今，我们见证了这20年来处理器性能的巨大变化，下面，我们就回顾一下这20年来处理器技术的变迁。

　　1997~2002：32位时代的战争

　　Celeron 300A奠定超频神话

　　1997年，英特尔发布了全新的Pentium Ⅱ处理器，加入了当时颇受关注的MMX指令集，大大提升了CPU在处理多媒体任务时的效能。不过Pentium Ⅱ价格较为昂贵，整体性价比不是特别突出。为了覆盖更多的市场和用户，1998年4月，英特尔推出了Celeron处理器。同年8月，英特尔发布了型号为Celeron 300A的产品，为处理器的可超频性奠定了基础。

　　Celeron 300A的独特之处在于，一方面它集成了全速的128KB二级缓存，性能大幅度提升；另一方面用户在安装好PC后，只需要在BIOS内强制将Celeron 300A工作在100MHz外频下，处理器的主频就可以瞬间从300MHz飙升至450MHz，超频幅度高达50%。凭借Celeron 300A，PC DIY市场从此进入了真正意义上的超频时代。

　　Athlon 1GHz载入史册

　　Celeron 300A的旋风还没停滞，英特尔就带来了更新的产品。1999年2月26日，英特尔发布了Pentium Ⅲ。Pentium Ⅲ加入了全新的SSE指令集，架构改进自英特尔经典的P6架构，配合新的250nm工艺，Pentium Ⅲ的起跳频率就高达450MHz。这个时候摆在AMD面前的问题是：应该怎么办？

　　1999年6月23日，AMD发布了全新的K7架构，其技术来源是AMD购买的DEC Alpha 21264。AMD通过重新调整和补全，基于K7架构打造了名为Athlon的处理器。

　　Athlon的出现，使得AMD第一次在CPU架构设计上站到了和英特尔几乎相同的高度。在这种情况下，英特尔的做法是凭借自家制程优势，不断推高处理器频率。1999年12月24日，180nm、新“铜矿”核心、主频高达800MHz的PentiumⅢ上市了，距离1000MHz只有一步之遥。

　　AMD也不甘示弱，在1999年11月29日发布了180nm工艺、代号为Orion的Athlon处理器，频率从550MHz起跳，到2000年1月6日，Athlon 800也上市了。紧接着，AMD在2月11日推出Athlon 850，在3月6日又发布了Athlon 1000，成功夺走1GHz处理器王座。

　　英特尔在AMD发布1GHz处理器之后的两天，也就是3月8日，就发布了Pentium Ⅲ@1GHz和PentiumⅢ@1.13GHz两款产品。不过后者一经推出，就被曝出重大bug，英特尔不得不回收了事，而1GHz争夺战以AMD大获全胜告终。

　　英特尔痛定思痛，计划继续在主频的道路上狂奔。半年后，英特尔发布了Pentium 4处理器，采用Net burst架构，其特点是超长流水线，有望达到极高的频率。但高频率并不等于高性能，初代的Pentium 4处理器性能甚至不如Pentium Ⅲ。对此情况，AMD为了强调“主频不等于性能”，再次拿出了尘封多年的“PR”大法，将处理器的频率从商品代号中去除，取而代之的是PR值，处理器名称也变更为Athlon XP。比如同样采用130nm、1.83GHz的处理器，商品名就是Athlon XP 2500+。

　　不过英特尔的频率提升计划显然更为顺畅一些，在Pentium 4拿下首个2GHz处理器后，英特尔再次夺得了3GHz处理器的名号，堪称当时最强。

　　2003~2006：64位+双核，PC处理器大跃进

　　划时代的Athlon 64横空出世

　　英特尔在频率大战中彻底获得了胜利，为了进一步加强性能并给AMD施加更大压力，英特尔还将之前使用在Xeon处理器中的超线程技术下放至桌面处理器，为Pentium 4@3.06GHz以及后期的Pentium 4C系列处理器全部加入了超线程技术。

　　AMD在Pentium4的打压下显得有点招架不住。2003年9月，AMD发布了划时代的AMD 64位架构。通过兼容x86并扩展至64位，AMD将桎梏了个人电脑多年的32位架构彻底抛在身后，全面进入了64位时代。与此相应的产品就是Athlon 64。Athlon 64是个人电脑历史上首个支持64位计算的产品，它的架构代号是K8，采用了多项先进技术，包括全新的HyperTransport总线、首个内置内存控制器的民用CPU、采用了全新的SOI 工艺生产等。在实际测试中，Athlon 6 42800+能够以1.8GHz的频率在性能上和2.8GHz的英特尔Pentium 4基本打平，再度给英特尔施加压力。

　　在这种情况下，英特尔继续在频率上狂奔，推出更换了90nm工艺和Prescott架构的Pentium 4处理器，在规划中甚至能运行在4GHz以上。但是，由于高频率带来的高功耗，英特尔Pentium 4一直也没有达到4GHz主频率。这次失败使英特尔彻底取消继续攀升主频的后续计划，并导致英特尔CEO贝瑞特在2009年10月的产业会议上下跪“道歉”，此后英特尔全面转向多核心产品。

　　双核时代来袭

　　AMD在64位上抢得先机，下一个风口是什么呢？AMD很快用产品给出了答案，双核心的Athlon 64 X2。2005年5月初，AMD推出了全新的Athlon 64 X2双核心处理器，两个处理器内核使用System Request Queue在片上沟通，大大降低了核心通讯延迟并提高了效率。双核心处理器的诞生，是PC诞生之后最重要的一次性能跃进，其意义和6 4位处理器的出现可以并列第一，对未来处理器的发展产生了深远影响。

　　在AMD发布双核处理器后没多久，2005年5月下旬英特尔也发布了新的双核心Pentium D处理器。不过英特尔推出的Pentium D处理器在设计上存在显著的缺陷：在一个CPU基板上的两个CPU核心之间互相通讯需要绕道主板的北桥，再加上高频率核心带来的高功耗，英特尔在双核心处理器的开场战役上表现不佳。

　　2006~2017：酷睿时代降临

　　如果将时间定格在2006年7月27日英特尔发布了Core 2处理器那一刻，并宣称一个全新时代的到来，想必DIY玩家应该不会有太多的反对声。Core 2处理器的出现，标志着英特尔在CPU发展思路上的彻底转变，不再以频率论英雄，而是引入了更多衡量处理器性能的参数。

　　Core 2：横空出世

　　英特尔在Pentium 4还在销售时，实际上就已经意识到了高频率高功耗带来的问题。此时英特尔带来了一款性能功耗比非常卓越的处理器：Pentium M，让英特尔在频率之外开始考虑更多的因素。在此情形下，它重新设计了一款名为“Core”的微架构，并加强了指令处理效率，引入了宏融合，大大提升分支预测效率并高度重视性能功耗比。

　　在Core之后，桌面处理器Pentium D的换代也提上了日程。终于，2006年7月27日，英特尔推出了全新的Core 2处理器家族，包括双核心的Core 2 Duo和面向顶级用户的Core 2 Extreme系列。Core 2系列诞生后，无论是评测数据还是用户实际体验都显示，其性能表现和功耗情况都出乎意料，迅速得到了用户的青睐。随后，英特尔采用片上封装两个双核心芯片的方式，推出了Core 2 Quad处理器，拿下了四核心处理器的首发。

　　AMD：羿龙Phenom上线

　　在Core 2上市后很长一段时间，AMD都没有新产品予以回应，而是不断为Athlon 64 X2提升频率和PR值来和英特尔的竞争。此时，AMD正在研发继K8架构之后的全新架构—K10。在不断的延期后，AMD终于在2007年11月发布了K10架构的桌面版本处理器：羿龙Phenom处理器。

　　然而羿龙Phenom处理器出师不利，上市就被发现有TLB bug。随后AMD更新了处理器步进，羿龙Phenom与后来的羿龙PhenomⅡX4系列处理器还是得到了消费者的认可，特别是羿龙PhenomⅡ X4955四核处理器以突出的性价比，以及超频能力得到消费者的厚爱。

　　Core i系列：英特尔开启雄霸之路

　　在Core 2时代之后，英特尔决定重新规划产品型号命名和路线方针，并加入了“Tick-Tock”的产品发展方式，也就是架构更新和制程更新交替进行，驱动产品不断更替。

　　2008年11月，英特尔发布了全新的Core i7处理器，首发产品包含顶级的Core i7 Extreme以及普通的Core i7、Core i5和Core i3家族。全新的处理器采用了全新的Nehalem架构，重新设计了缓存、加入了Tubro Boost等功能。Nehalem的横空出世，再次大幅提升了桌面处理器的性能水平。其中最受欢迎的Core i7-920，这款处理器默认频率为2.66GHz，轻松超频就能得到更高频率，性价比出众。

　　与此同时，AMD也在积极准备全新的Phenom II系列处理器。相比前代产品，2009年推出的PhenomII处理器改用45nm工艺制造，L3缓存增大到6MB，整体性能相比上代产品提升了30%之多，轻松战胜桌面Core 2 Quad系列处理器。不过相比英特尔的Core i7，Phenom II还是难以匹敌，只有依靠错位竞争来争取用户了。

　　Tick-Tock：英特尔持续向前

　　在AMD产品持续不济之后，随着竞争减弱，英特尔就开始维持自己的发展速度了。通过Tick-Tock的步伐，英特尔一代改进架构、一代改进工艺，不断前行。其间英特尔还发布了首款桌面六核心处理器Corei7-980X，高昂的性能配上高昂的售价，充分展示了性能之王的“身价”。2011年1月，架构全新改版的SandyBridge架构上市，Core i系列处理器的型号开始由四位数组成。

　　其中最强者就是Core i7-2600K，这款四核处理器频率高达3.4GHz，采用32nm工艺，完全没有给对手任何机会。AMD处理器单核性能一般的情况一直没有得到改善，后续的Phenom II X6也没给英特尔在性能上带来明显威胁。

　　2011年11月，英特尔又发布了面向顶级玩家的Core i7-3960X，再次将顶级处理器的性能大大向前推了一步。2012年4月，面向普通用户的Core i7-3770、Core i5-3550等处理器也粉墨登场。

　　AMD FX：首款八核心CPU问世

　　此时AMD正忙于全新架构的研发。业内盛传AMD的全新“推土机”架构将带来桌面首个八核心产品。不过由于研发困难，AMD的新品一推再推，直到2011年10月，AMD终于发布了“推土机”架构的“FX”处理器。虽然首发型号AMD FX-8510、FX-6100等产品性能、功耗还是难以同英特尔顶级产品匹敌。但它们的性价比非常突出，特别是消费者可以用仅千元出头的代价，就买到8核心处理器，还是非常诱人。

　　FX处理器无法称霸的问题在于浮点性能表现一般，指令预取部分性能，分支预测性能也不够出色，缓存的带宽和延迟表现一般。此时的AMD，更大的亮点在APU。APU是AMD并购ATI后，结合CPU和GPU的优势，推出的“融合”系列产品。

　　APU中包含了CPU核心和GPU核心，AMD的设想是CPU和GPU合理搭配，实现异构计算，大幅度提升计算效能。不过异构计算需要整个产业生态和软硬件的良好支持，因此它只是向前走了一步而已，未来还需要更多努力。而在消费级市场，APU则凭借可与低端独立显卡匹敌的显示核心，多核心CPU配置，以及突出的性价比，APU拥有很高的销量，一直是市场上的热门。此外APU高集成度的设计也使它得到了索尼、微软游戏主机厂商的采用。

　　AMD高端产品威胁不大，导致英特尔在产品升级上就不那么用心了。从2012年4月发布Core i7-3770等第三代酷睿处理器后，英特尔就走上了“挤牙膏”之路，随后的Corei7-4770系列、Core i7-6770系列以及比较新的Core i7-7770，以及相应的Core i5、Core i3，除了在工艺和核芯显卡上有所改进外，整体单核心性能和同频率性能改进微乎其微，绝大部分性能提升还是来自于逐渐增高的频率。英特尔“牙膏厂”的名号就由此而来。

　　AMD：锐龙，崛起的标志

　　从2011年10月发布“推土机”架构和相应的产品开始，整整6年时间，蛰伏了很久的AMD需要一款产品来证明自己的实力。于是，从2015年开始，AMD开始频繁曝光正在研发中的Zen架构，并在2016年中期向业内预告了Zen架构的实力。

　　终于，2017年3月，AMD发布了全新的锐龙（Ryzen）系列处理器，首发锐龙7 1800X以8核心、16线程的姿态出现。由于全新的内核、全新的SMT设计、全新的缓存设计、全新的工艺，AMD锐龙性能相比前代FX大幅度提升，旗舰锐龙7 1800X综合性能可战胜英特尔售价高出接近一倍的六核心Core i7-6850K，性价比堪称极致。随后AMD又接连发布了锐龙5、锐龙3等多款产品，迅速补齐了产品线。英特尔此时还在按部就班的发布第七代酷睿处理器，没想到2017年8月，AMD再接再厉，发布了16核心的锐龙Threadripper1950X，凭借超多核心带来的强悍多线程性能，一举反超英特尔，拿下了桌面处理器综合性能的王座。

　　英特尔的应对也比较迅速，先是将Core i系列的商标延伸到Core i9，迅速发布了10核心的Core i9-7900X。随后迅速推出了第八代Core i系列处理器，并首次将桌面普通级别产品的核心数量提升到6个，人们终于看到6核的Core i7和Corei5，以及四核心的Core i3。英特尔本次堪称全力以赴，新产品的规格、频率、性能都非常令人满意，重整了和AMD的竞争态势。

　　写在最后：未知的未来

　　CPU 20年的回顾，带来的是一端波澜壮阔的历史，其间既有AMD在Athlon上的春风得意，也有英特尔Core家族横扫天下的王霸之气，带给所有玩家的，却是那一段段激烈的竞争和精彩的回忆。说到未来，究竟是现在火爆的人工智能领衔，还是PC进一步进化形态、融入生活、甚至就此消失？谁也不知道那个未知的未来，还有多少精彩的故事等待我们去体验、去发掘。

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