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从CPU接口变更看个人PC二十年发展史

作者:小熊在线-老鸟


2000告别焊接 Socket接口的战国时代

前不久英特尔发布了最新的LGA 1055(H2)规范,并表示未来用于支持Sandy Bridge处理器高端型号的“Patsbutg”(X68)平台将采用多达2011个针脚的LGA 2011规范。关于更换CPU时必须升级主板的问题再次被I饭们所关注。今天我们就来重温一下CPU接口的成长历史,并以此为参照,回顾一下个人电脑性能的提升过程。


CPU家族日益壮大,接口也不停的更新换代


从第一颗8086诞生到386问世,CPU都是被直接焊接在主板上,用户要升级电脑就必须同时更换主板与CPU。到了386末期,部分CPU被压固在主板上,借助工具可以插拔。1989年,英特尔发布了第一块Socket 1接口的486DX,采用了ZIF(Zero Insertion Force,零插拔力)设计,使得用户可以很方便的拆装处理器。(本文的时间也是从此开始,直到现今)至此,CPU更新换代的潘多拉魔盒被打开,简单的升级方法与不菲的升级代价同时降临到DIY玩家面前。


当年英特尔的Socket系列接口规格图


英特尔推出的Socket 1到Socket 8系列都是方形多针脚ZIF插座,通过拉杆固定CPU。其中最为著名的,就是方Socket 7插座,不仅Intel Pentium/Pentium MMX可以使用,当时跟风而上的AMD K5、K6、K6-2,Cyrix公司的6x86、6x86MMX和6x86 MⅡ和IDT公司的Winchip C6,都可以兼容此插座。且AMD处理器当时在超频能力上要远远超出英特尔的奔腾系列,导致很多英特尔用户转向AMD阵营,第一代AMD粉丝也从此诞生。


Socket 7插座同时被英特尔、AMD、Cyrix 和IDT公司采用


改朝换代 Pentium Ⅱ携SLOT 1参战

采用Socket 7接口的英特尔Pentium MMX和AMD的K6-2


大量采用Socket 7插座的的兼容CPU出现,冲击了Pentium系列的销售,英特尔公司恼羞成怒,后来的PentiumⅡCPU采用全新的SLOT 1接口,英特尔公司为SLOT 1接口申请了专利,这样一来其他公司就无法生产英特尔接口的CPU,这种模式一直持续到今天。SLOT 1是专为Pentium Ⅱ系列CPU设计的,采用了金手指/插槽的接口形式而非插针/底座,并将CPU与相关的控制电路、二级缓存等集成为CPU子卡。后来英特尔公司对SLOT 1插槽进行升级,推出了330个触点的SLOT 2插槽,用于支持PⅢ Xeon系列等新产品,由于本文仅涉及个人电脑平台,暂不涉及。


SLOT 1接口的Pentium ⅡCPU


与此同时,AMD公司不甘寂寞,也推出了自己的插槽型CPU插座,命名为SLOT A,用于支持自己的K7 Athlon处理器。他摒弃Intel的P6 GTL+总线协议,转而采用Digital公司的Alpha总线协议EV6。EV6架构采用多线程处理的点到点拓扑结构,支持200MHz的总线频率,在性能上要比英特尔公司的同期产品高不少。


采用SLOT A接口的AMD Athlon处理器


巴顿的坐骑 长寿的Socket A接口

早期的Pentium Ⅲ处理器仍采用SLOT插槽


而再看英特尔这边,SLOT插槽终于成为了CPU性能的瓶颈,英特尔不得不回归了插座式接口,被命名为Socket 370的新接口方案不负众望,辅助当年的明星产品“铜矿”和“图拉丁”一举成为当年的热销产品,“奔三”电脑成为电子城里最响亮的招牌。


Socket 370转接卡成为当时措手不及的SLOT主板用户的选择


紧跟其后的AMD公司迅速作出反映,发布了Socket A,也就是著名的Socket 462接口。强大的K7架构Duron和Athlon处理器,就是基于此接口的产品。被誉为平民超频产品的Athlon 2500+,就是当时最为经典的产品,并持续销售到03年。一大批囊中羞涩的玩家成为25变32的受益者,伴随着CS、魔兽3等游戏的火爆,电脑城生意大好,17纯平显示器和Ti4200显卡也被带动,销售量大增,这都是后话。


经典的AMD 2500+与升技升技KT7-Raid主板,如今都已离我们而去


奔4时代 Socket 478的幸福生活

2000年底英特尔抛出了其具有划时代意义的Pentium 4处理器,0.18微米的Willamette核心,400MHz的前端总线,以及全新的Socket 423接口,配合Rambus内存规范,试图打造个人电脑的全新局面。但是,Socket 423接口始终无法突破2GHz的瓶颈,且英特尔力推的Rambus内存由于成本过高也败于后来大行其道的DDR内存,Socket 423接口也从此销声匿迹,眼睁睁的被后来的Socket 478接口所取代。


早期的423接口的Pentium 4处理器与i850芯片组主板


Socket 478接口是英特尔在接口方式上颇为浓墨重彩的一笔,基于此接口的新Pentium 4处理器也成为当年性能至上和主频论的佼佼者。0.13微米制程的全新Northwood核心,集成512KB二级缓存,PGA-ZIF封装工艺的改进提高了集成度,在提升针脚数的同时还缩小了CPU的体积,CPU主频更是被提高到前所未有的3.0Ghz。并且在新的i865主板推出后,双通道内存以及HT超线程技术的加入,这些提升都得益于颇具前瞻性的Socket 478接口设计,同时也把当时英特尔的竞争对手AMD被远远的甩在后面。


当年的经典大众配置:P4 2.4G + 845D/E主板


AMD自然不甘心被英特尔击败的事实,2003年全新的64bit概念提出给了AMD一个翻身的机会。虽然英特尔先于AMD提出了IA-64架构概念,但是由于此架构无法兼容32bit的x86架构,并没有得到推广。AMD抓住机会推出的采用了Socket 754接口的Athlon 64、Sempron 64处理器和全新涉及的K8架构,率先将桌面带进64bit时代。由于无法在主频上与英特尔一较高下,AMD提出了每瓦效能的概念。通俗的讲,AMD的Athlon 64处理器并不强调主频,但是1.8GHz的Athlon 64 2800+却可以在使用体验上媲美2.5GHz甚至3GHz主频的P4处理器。一时间,A、I两大阵营的论战也频频爆发于各大DIY论坛。


AMD Athlon 64搭配nForce 3主板成为当年第一批64bit用户的尝鲜配置


风云再起 谁动了我的CPU针脚?

英特尔作为行业龙头,哪能容下AMD“放肆”?04年6月,一颗被命名为LGA 775的“炸弹”轰炸了全世界DIY玩家的神经,新的LGA封装模式淘汰了PGA-ZIF封装模式,CPU与主板连接的方式由针脚改为了触点。在降低了针脚之间信号干扰,同时提升信号强度,CPU的良品率也得到提高,从而降低了生产成本。同时率先引入的PCI-E插槽、i945平台时期的DDR2内存技术、以及日后的65nm工艺、双核心/四核心设计、45nm工艺,都显示了英特尔霸主地位的牢固程度。


LGA(Land Grid Array)意味处理器平滑的表面


与此同时AMD并没有就此止步,面对竞争对手在双通道DDR内存上的优势,AMD推出了64bit平台的新接口:Socket 939。939接口将PGA-ZIF封装的针脚数目提升到非常恐怖的程度,配合新的PCI-E总线,将K8架构的性能发挥到了极致。但DDR2内存的到来,让AMD再次败在了内存上。面对这种尴尬局面,AMD于2006年5月推出了新的Socket AM2接口,采用了940针脚设计,加入了DDR2内存的支持。同时AMD也推出了自己的双核产品Athlon 64 X2系列。而面对英特尔酷睿2处理器的大获成功,AMD又马不停蹄的发布了基于65nm的K10架构处理器:Phenom。


939接口的3000+与DFI的NF4 LanParty主板是当年超频玩家的追捧对象


Phenom处理器是原生四核CPU,引入了三级缓存和HT3.0总线规范,为了使其性能得到完全发挥,AMD又对接口进行了升级,推出了SocKet AM2+接口,依旧保持了940针脚,不少AM2接口主板通过刷新BIOS的方式升级来支持HT3.0总线,甚至可以完美支持45nm制程的Phenom II处理器,这一点一直被A饭们所津津乐道。


四核心的SocKet AM2+接口的Phenom II


“爱妻”到来 LGA 775让路

再次转向英特尔这边,2008年11月,英特尔抛出了tick-tock战略,发布了新一代的Nehalem架构处理器。有着十年历史的FSB(前端总线)概念完成了他的历史使命,被新的QPI总线接替。在提升总线带宽的同时带来了包括CPU整合内存控制器、三通道DDR3内存等新设计。此时LGA 755接口已经成为带宽的瓶颈,于是,新的LGA 1366接口也就诞生了,与其搭配的CPU就是现在大名鼎鼎的英特尔i7。


价格不菲的英特尔i7处理器


A9a9MD也没有就此止步,2009年,AMD终于发布了自己的新接口:Socket 938。以前由AMD自己提出45nm工艺,在对手使用了1年后才在自己的产品上实现,这确实有点悲哀的感觉。相对于早期的939接口,AM3并没有像AM2和AM2+一样增加一个针脚,而是减少了一个针脚。这样一来,虽然新的主板无法支持老CPU,但是老的主板却可以支持全新的内建内存控制器的CPU。而且这次发布的CPU几乎拥有了一个共同的特点:可以破解。


Socket 938(AM3)接口的新Phenom II处理器


除了Athlon II X2以外,几乎所有的AM3接口CPU都可以破解,包括双核、三核和四核。双核和三核有一定几率可以破解为四核使用,四核CPU通过破解来获得更高的性能,一时间破解AMD CPU成为DIY用户们最为关注的话题,大量为破解核心而专门优化的主板也从中大赚了一笔。


不少厂商已经把核心破解作为AMD主板必备功能之一


全新格局诞生 LGA 2011与AMD 6核

回到现在,LGA 1055和LGA 2011的发布表明,采用新规格的CPU在不久的将来即会成为现实。英特尔表示新的Sandy Bridge处理器将采用32nm第二代High-K金属门工艺,并会增加一系列新特性,如支持AVX、AES加速技术等。Sandy Bridge的首款型号处理器将于明年第一季度正式推出。而在这之前,AMD的6核处理器Phenom II X6却依旧延续AM3接口,与英特尔的6核i7-980X分庭抗礼。


最新传出的LGA 1155接口实物图


AMD和英特尔的接口之争仍将继续持续下去,用户除了在更新配置时那一点点的性能提升而兴奋,也要支付整个平台更新时带来的高昂费用。前段时间看到Red的摄像器材已经采用了模块化设计,统一的部件接口使用户可随意更换任何配件,不知道什么时候,电脑才能使用这种节约成本的升级方式。


模块化设计的摄影器材


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