家用計算機架構回顧與升級

潘建偉　劉福勝

Intel公司創始人之一的摩爾在主持產品研發過程中發現了一個很有規律的現象；相同面積硅片上的晶體管封裝數量每18個月左右就會增加一倍，價格則降低50%。這個重大發現就是后來主宰IT產業研發速度的摩爾定律。時至今日，IT產業新品研發的速度已經達到了另人瞠目的地步，大家昨天還在津津樂道的超頻大法，在今天不足兩百元錢的圖拉丁新賽揚面前卻顯得那樣的脆弱，超頻的神話將不再延續，而IT產業所演義的棄舊推新的競爭規則將鑄成另一個永恒的話題，那就是升級——一種少投入多產出的方法，讓你的愛機益壽延年繼續發揮余熱。

家用計算機架構綜述

從1997年5月筆者加入到電腦DIY行列中到目前為止，先后目睹了以下三次家用計算機架構的重大變革。

1997年初的奔騰586時代 這是一款讓今天成長起來的電腦人十分陌生的Socket 7架構，它采用0.35微米的硅工藝制造，集成約450萬只晶體管，工作電壓2.8伏，封裝引腳數為321針。代表性的兼容機配置為：Intel奔騰166MHz的CPU，AT結構的華碩P55T2P4主板、電源，72線16M EDO內存，2.1G西捷硬盤，1M的PCI顯卡加臥式機箱，14英寸的模擬顯示器。運行的操作系統是DOS6.22和WIN3.2。這款當時絕對主流的家用電腦會毫不留情地讓你傾盡囊中所有（至少7000余元）。而性能呢，鼠標一動，硬盤便唧唧嘎嘎的狂讀不止，每運行一個程序或打開一個窗口，你的臉上就會多一份急躁與無奈。由于當時Intel和AMD這兩大CPU供應商之間的競爭壁壘尚未完全建立。因此，他們的CPU架構一致，又由于主板上設計有VRM（電壓調整模塊）電路，所以，產品的電氣參數也能完全兼容。

隨著家用計算機市場需求的逐步旺盛，人們對高性能家用電腦的預期，促使Intel公司在推出MMX多能奔騰233MHz的CPU之后便決定放棄這一陣線，而另一個更重要的目的就是要甩開AMD和Cyrix/IBM等一切追隨者，讓自己研發的新一代Pentium Ⅱ體系的處理器成為唯我獨尊的市場新寵。而同一時期的AMD公司就像是一個極有耐力的長跑者，仍然精心耕耘著Socket 7架構的這塊自留地。讓老電腦DIY愛好者至今還時常回味、甚至現在還在超期服役的100MHz外頻、附加有3DNow（三維建模、坐標變換和效果渲染等）指令集的AMD K6-3 PR450和配套的MVP4主板便是AMD與VIA之間結成合作伙伴關系之后推出的經典之作。

1997年末至2000年的Pentium （奔騰）Ⅱ/Ⅲ體系時代新一代處理器的誕生，更奠定了Intel在CPU王國里霸主的地位。這一時代的新品輩出，就讓我們按照出場的順序先從 Pentium Ⅱ說起。

Pentium Ⅱ的研發代號Klamath，1997年5月發布。最初上市主頻233MHz（66MHz外頻），使用0.35微米硅工藝技術制造，晶片的核心中集成有750萬只晶體管及32KB的L1同步高速緩存，同時附加有動態執行技術和MMX（多媒體指令集）技術。在Pentium Ⅱ處理器中，Intel還首次引入了DIB（雙獨立總線）技術。這是一種為提高處理器性能和總線帶寬而增加的兩個獨立的I/O數據總線——L2高速緩存總線和處理器到主存儲器系統總線。而實現DIB技術的一個關鍵問題就是要將過去制做在主板上的L2高速緩存移植到處理器的封裝中。而當時0.35微米的制造工藝卻難以再將這512K的L2高速緩存封裝在同一硅片上，只有將其封裝成專用獨立的高速緩存芯片，再同處理器制作在同一電路板基上，并以1/2的核心速度運行，由此就構成了一個242引腳單邊接觸（SEC）封裝、與主板插槽連接結構的Slot 1形式的 Pentium Ⅱ處理器。隨著0.25微米制造工藝的成熟，處理器核心晶片的體積進一步縮小，100 MHz外頻的Pentium Ⅱ400MHz/450MHz的處理器又被投向市場。

賽揚橫空出世，緣于Pentium Ⅱ昂貴的市場價格，迫使裝機的人們再次把目光和錢袋投向了AMD的K6-3處理器。面對可能被蠶食的低端市場，Intel倉促應戰，用已經剔除L2高速緩存的Pentium Ⅱ處理器去回應AMD。這就是370針腳FC-PG2封裝、被命名為賽揚（美國一條河流的名字）的Socket 370架構的處理器。不佳的性能表現讓Intel再次對其優化，核心中被加入了128KB全速L2高速緩存，這便是快炙人口的超頻王賽揚300A處理器。繼一代賽揚466MHz之后，Intel于2000年初又發布了基于0.18微米工藝Coppermine（銅礦）內核的賽揚2處理器。這種核心集成有1900萬個晶體管、128KB的L2同步高速緩存，起跳頻率533MHz的處理器，仍然采用66MHz外頻和FC-PGA封裝，因此并沒有給賽揚2帶來多少性能的提升。所以，從賽揚800MHz開始，處理器的外頻都被提高到100MHz，主頻也推到了1GHz。為進一步擴大市場份額，Intel在2002年又向市場投放了0.13微米制造、采用Tualatin（圖拉丁）內核、起始主頻1GHz的賽揚3處理器。帶ECC糾錯功能、256KB的L2同步高速緩存和HIS頂蓋設計以及1.45伏的超低工作電壓讓賽揚3的性能直逼Pentium Ⅲ處理器。

Pentium Ⅲ處理器于1999年初發表，早期產品仍然采用Slot 1封裝，且制造工藝和L2同步緩存的容量等技術參數均與 PentiumⅡ無太大差異。而后期Pentium Ⅲ處理器應用了改進流式SIMD擴展指令集，70條新增指令的引入大幅縮減了執行特定程序的時間。尤其是采用Coppermine核心、133MHz外頻和全速256KB二級緩存、后綴編號為EB的Pentium Ⅲ處理器的推出，更加重了它在視頻編輯處理、3D渲染等動感領域里擂主的地位。受低端賽揚3和AMD雷鳥、阿斯龍的侵襲，以及同族門宗奔騰4的排擠，曾經盤踞高端處理器之首的“大哥大”終于在發布主頻1.13GHz的處理器之后，裹住了前行的腳步。

而同一時期Intel的老對手AMD也憑借自己多年處理器研發能力和制造工藝來對抗Intel。Slot A架構的K7系列Athlon（阿斯龍）處理器便是這一時期的后起之秀。它同樣采用0.25微米的工藝制造，L1、L2高速緩存分別做到了128KB和256KB。EV6總線技術的運用將處理器的外頻提高了一倍，達到了200MHz。2000年中期AMD又推出了Slot A和Socket A兩種不同版本（前者封裝同K7，后者為462針腳FC-PGA封裝），采用0.18微米制程，集成3700萬個晶體管，起始主頻750MHz，代號為Thunderbird（雷鳥）的Athlon處理器。其優異的性價比一度賽過了Pentium Ⅲ處理器，而后繼1.2GHz處理器的成功推出更令Intel汗顏。

2000年末至今的奔騰4時代P4時代的快速來到完全是AMD雷鳥處理器催生的結果，用來過渡的Willamette核心的 Socket 423架構處理器的表現就是最佳的佐證。P4處理器采用全新的NetBurst(網絡突發)架構，使P4處理器具有更快速的系統總線、高級傳輸緩存、快速執行引擎和第二代高級浮點運算等諸多新特點。同時，與AGP 4X原理相同的“4X”技術的應用，使處理器的外頻時鐘也達到了空前的400MHz，系統總線的數據帶寬在新一代RDRAM或DDR內存的支持下也驟然提升到了3.2GB/s。受制造工藝和穩定性因素的影響，Willamette核心的P4處理器主頻只能升至2GHz。2002年初，Intel又推出采用了0.13微米銅互連技術、核心面積146平方毫米、集成有5500萬只晶體管、采用Northwood核心的P4處理器。533MHz外頻、1.5V超低工作電壓、超線程技術以及目前那只聞其聲不見其影的800MHz外頻技術，所有這些都在向我們展示著奔騰4時代的輝煌。

面對Intel奔騰4處理器凌厲的攻勢，AMD于2001年末又推出了核心面積僅128平方毫米、采用0.18微米銅互連技術、集成有3750萬個晶體管基于Palomino內核、并依據性能標稱的Athlon XP處理器予以反擊。3DNow（ESS2）加強版指令集、128KB（P4只有20KB）大容量L1高速緩存、TLB（地址翻譯寄存器）的數目也增加到40個。全新的DPGA（有機材料）封裝工藝，既降低了制造成本更有利于散熱。同時，在Athlon XP的核心中，還設計有由熱敏元件構成的溫度監控電路與相應的主板配合，可徹底地遏制Athlon XP處理器因散熱不良易燒毀的弊病。

升級指南

市場酣戰不止的結果便是主頻的快速提升和架構的頻繁變遷，現在擁有超線程技術的Intel P4 3.06GHz處理器又將步下神壇。所以，升級的目的并不是追足市場的主流，而是要調配出一款能滿足你目前需求的計算機。

眾所周知，直接影響計算機運行速度和性能的部件依次是主板、處理器、內存、硬盤和顯卡。升級應該換掉哪些硬件，筆者不想就硬件知識與選購技巧在此高談闊論，而是通過簡單對比了解瓶頸所在，并因地制宜合理搭配。

主板 對家用計算機而言，每一次處理器架構的變遷都將導致主板芯片組的一場革命，而性能也會有質的飛躍。對主板的選擇要的是速度，求的是穩定。筆者不太贊同繼續使用Slot 1主板以及通過圖拉丁轉換座支持圖拉丁新賽揚，因插槽內彈性金屬片年久易出現接觸不良，而導致不能開機的故障屢見不鮮。應該以Socket 370架構主板為主，主板芯片組自然要Intel 815EP/T或者VIA694X/T。且優先采用名廠經典產品。目前，名廠新品主板已不多見，盡是些雜牌主板充斥柜臺，雖然價廉，但穩定性實在不敢恭維，一年過后，個別主板中不是濾波電解電容爆裂，就是無法點亮，死機更是常見事。

處理器 本文已就處理器內核發展過程、架構和外頻的變化做出綜述。主頻固然重要，而更重要的則是處理器外頻的拓展。實驗得知100MHz外頻的設置比照66MHz外頻設置，可獲得30%的性能提升。因此，選擇兼容性能好的賽揚Ⅱ800MHz以上主頻和圖拉丁新賽揚1.0GHz/1.3GHz處理器將是我們升級的首選品種。而133MHz外頻的 Pentium Ⅲ處理器雖然性能上乘，但目前（二手）價格仍然不菲。

內存也許是制造工藝相對簡單，市場中內存條的質量良莠不齊，性能差距極大。下列實踐便可證明。

筆者計算機中使用的是著名品牌KingMax PC150內存條，配合碩泰克65KV2-T主板。內存條工作時鐘上到133MHz、設置CL=2時，系統啟動時間縮短、性能提升十分明顯并且運行穩定。而現代原廠出品的盒裝PC133內存條，工作時鐘可以上到133MHz，但設置CL=2時，計算機不能啟動，必須進行CMOS放電，才可恢復。

現在柜臺個別散裝PC133規格128MB內存條，工作時鐘上到133MHz時性能不穩定，降至100MHz，CL（CAS 延遲時間）設置2或3時，計算機均可正常啟動，但系統性能無任何明顯的變化。可以肯定內存條PCB板上的SPD（連續偵測芯片）內部數據已被瑣死。

硬盤和顯卡 在體驗了市場中知名硬盤廠商的大部分5400轉和7200轉的產品之后，筆者認為就硬盤的質量、使用壽命與數據安全方面，邁拓、西捷、西部數據和IBM等產品均可放心購買，值得信賴，且彼此差距不大，而讀盤噪聲與發熱量稍有差異。但就筆者十分關心的平均尋道時間與實際速度性能表現，IBM的騰龍系列產品性能的確不俗。也許是筆者幸運，2001年8月購買的騰龍三代40GB的硬盤使用至今仍然良好，并且磁盤傳輸性能很是值得炫耀。只是，該產品返修率奇高讓人心痛，IBM也因此而沒落。

顯卡 如果你只是用于制表排版、看VCD、把玩一些屏幕類游戲，那么，任意知名品牌中TNT2系列32MB顯存的顯卡絕對夠用。喜玩3D渲染、動畫制作、打反恐開飛車的游戲狂徒可一定要精心挑選一款名廠的GF2 MX400或GF4 MX440等物美價廉兼容性能好（顯卡絕對是一分錢一分貨）的顯卡，顯存在64MB以上。否則，屏幕游戲畫面暗淡，激烈的場景不流暢，甚至是貼圖錯誤會掃了你的興致。

其實，升級不僅僅是DIY愛好者的專利。如果冷落游戲，那么賽揚Ⅱ600+128MB+TNT2+20G硬盤的配置運行Windows XP操縱系統是完全可以的，但對于圖形設計和游戲迷來說上述配置的確過于殘酷，大刀闊斧也合情理。另外，筆者十分贊同以舊換舊的升級方式，這也是筆者慣用的手段。常涉足二手市場就會發現，二手市場中不乏有精品出現。圖拉丁新賽揚1.1GHz收購價僅210元。升技VH6、微星6309、梅捷7VCA和臺灣的紅狐主板（以上均VIA 694X芯片組），技嘉的815EP、Intel原廠主板，以上哪一塊都是名門貴族之身。尤其是815EP的板子，通過刷新BIOS，并做一番優化設置之后，是可以支持圖拉丁新賽揚的。