超能课堂(290)：处理器是如何从单核演化到64核的（1）

自Intel在1978年推出第一颗x86处理器8086之后，CPU的发展方向一直都是更宽，整合更多的指令集与外部控制器，以及更高的主频，但这些东西都会受到当时的制程工艺限制，CPU内核架构没个三五年其实是没法弄个全新的出来的，而频率这东西则得同时看CPU架构与制程工艺，当CPU的单核效能与频率都到瓶颈之后，Intel与AMD都得出了一个答案，向多核发展，到了2005年，双核时代到来，就此之后CPU的内核数量越堆越多，直到现在16核能出现在主流平台上，而HEDT平台甚至能达到64核之多。

今天我们就来回顾一下多核处理器是如何发展到现在这个样子的。

首个双核处理器：Intel Pentium D

其实Intel与AMD的双核处理器发布时间都在2005年5月，但Intel的Pentium D要早一点，所以它就成了第一个双核处理器了，首发的包括Pentium D 820/830/840，采用90nm工艺核心代号Smithfield，每核心拥有1MB L2缓存，均是800MHz的FSB，随后还推出了带超线程技术的Pentium Extreme Edition 840处理器，双核四线程，FSB也提升到了1066MHz，频率也更高。

在次年一月份Intel推出了升级65nm工艺的Presler，也就是Pentium D 900系列，更先进的工艺带来了更高的频率以及更好的功耗控制，L2缓存也升级到每核心2MB，但FSB没变，至尊版则包括955和965两个型号，他们均解除了倍频锁，同时他们还推出了Pentium D 805处理器，频率比Pentium D 820更低，而且FSB降低到533MHz，但价格低得多，它的存在确实为普及双核处理器有不少贡献。

当然了Pentium D也是一款争议很大的产品，毕竟他里面是两颗以高频低能著称的Pentium 4处理器，而且不是两个Pentium 4内核，而是真的是两颗Pentium 4处理器（Smithfield是两个Prescott，而Presler则是两个Cedar Mill），他们被封装到一块PCB上，而且他们之间是没有直接互联的，数据交换需要通过FSB，但FSB本来就不够用，这导致双核效能季度低下，性能完全不是AMD Athlon 64 X2的对手，再加上Pentium 4本来就热，把两个封在一齐只会更热，在很长一段时间里Pentium D都被人叫作大火炉。

现在来看Pentium D系列处理器只是Intel的一个缓兵之计，要第一款双核处理器的头衔，还得找产品对抗AMD的双核，但自己的真双核Core 2 Due要等新工艺，所以就把Pentium D搬了出来。

首款原生双核：AMD Athlon 64 X2

AMD的双核处理器Athlon 64 X2也是在2005年5月份出的，但比Intel要晚，没抢到首款双核的头衔，但与Pentium D不同，AMD的Athlon 64 X2是在同一块芯片内整合了两个K8核心，两个核心之间可透过System Request Queue实现数据互通，执行效率比Pentium D好多了，所以有了当年声势浩大的真假双核讨论。

最初Athlon 64 X2只出在Socket 939平台上，采用90nm工艺，型号从3600+到4600+，频率从2GHz到2.4GHz，L2缓存有256KB*2、512KB*2以及1MB*2三种。在2006年5月推出AM2平台后就转移到了那边，这次频率范围是2GHz到3.2GHz，型号则是从3600+到6400+，L2缓存依然是那三种容量。

在2006年12月，AMD推出了升级65nm工艺的Athlon 64 X2处理器，L2缓存统一成512KB*2，频率从1.9GHz到3.1GHz，型号是3600+到6000+，此外还有45W的低功耗衍生版本Athlon X2 BE 45w系列。

K8时代可以说是AMD当年的顶峰，基本上K8架构是要远优于对手Intel Pentium 4所用的NetBusrt架构的，与后来这Core 2 Due相比虽然说处于劣势但至少还可打得有来有回，而K8之后的K10以及推土机架构的表现就真的一言难尽。

首款四核处理器：Core 2 Quad

Intel的Pentium D处理器的继任者是非常经典的Core 2 Due处理器，而且他们还用当年炮制首款双核处理器的手法造出了首款四核处理器Core 2 Quad。

首款桌面级的四核处理器诞生于2006年11月2日，首发的只有Core 2 Extreme Edition QX6700，最后陆续推出了Core 2 Quad Q6600、Core 2 Extreme Edition QX6800、Core 2 Quad Q6700、Core 2 Extreme Edition QX6850。

这些处理器的核心代号是Kentsfield，其实就是由两个Conroe的Core 2 Due封装而成，跨芯片通信同样需要通过FSB，不过FSB频率和Core 2 Due一同提升到了1066MHz，至尊版的QX6850则直接提到1333MHz的FSB，主频则是从2.4GHz到3GHz，均配备4MB*2的L2缓存。

这次Intel比AMD足足早了一年拿出了四核处理器，也就是说Core 2 Quad在一年的时间内根本没有对手，即使AMD在一年后拿出了K10这个原生四核，并再一次挑起了真假四核之争，但K10早期存在TLB bug大幅影响性能，再加上Core架构实在太强了，即使是胶水四核也能把AMD的原生四核打趴下。

更重要的是，AMD在推出K10的时候，Intel这边已经拿出了45nm制程升级版的Yorkfield，更先进的工艺带来了更高的频率，FSB也全部提升到1333MHz，而且产品线也进行了细分，根据L2的容量来进行划分，有2MB*2的Q8x00系列，3MB*2的Q9x00系列，还有6MB*2的Q9x50系列，最高端的当然还是至尊版，Core 2 Extreme QX9770可以说LGA 775平台的绝唱，FSB达到了1600MHz，频率3.2GHz，不过呢，实际上Core 2处理器的超频能力都非常好，很多45nm的Core 2 Quad动手超下都能达到它的水平。

首款三核处理器：AMD Phenom X3

AMD的K10架构四核是2007年11月11日发布的，它确实是首款的原生四核处理器，并且首次把L3缓存引入到消费级市场，但它上来就碰到TLB bug，虽然可以通过bios升级修复问题，但会导致5%到20%的性能损失，直到次年4月推出的B3步进产品才修复了问题，但整体效能还是不如对手的Core 2 Quad。

不过原生四核倒是能比Intel的胶水四核玩出更多的花样，比如屏蔽一个核心就可以当成三核处理器拿去卖了，这就有了Phenom X3，在市场上销售的盒装Phenom X3其实都是B3步进的，第一代产品由于还是采用65nm工艺，所以频率较低，从1.9GHz起步，最高2.5GHz，每个核心独享512KB L2缓存，所有核心共享2MB L3缓存。

Phenom X3的目标对手自然不会是对手的四核，而是他们的双核处理器，想凭借多一个核心来战胜对手，但当时系统与软件对多线程优化远没有现在那么好，再加上到了2007年Intel的产品已经升级到了45nm工艺，频率以及超频能力都要比AMD好不少，多一个核心其实没给AMD带来多大优势，而且较低的频率让Phenom X3在当时的游戏表现还不如自己的高频K8双核。

但这些三核处理器带来了开核玩法，就是把原本屏蔽了的残缺核心通过BIOS里面的ACC选项重新开启，这就让当时AMD的处理器充满话题性，当然开出来的是原本残缺核心，多少有些问题，所以频率可能要降一点，电压也要加一点，但这对玩家来说不算什么，开核的玩法后来也扩展到后来的Athlon II和Phenom II处理器上。

在45nm版K10处理器推出后AMD还推出了Phenom II X3以及屏蔽L3缓存的Athlon II X3处理器，后续的第一代采用K10内核的APU也有A6-3500这个三核的型号，基本上三核处理器伴随了K10架构的整个生命周期。