家用计算机架构回顾与升级

潘建伟　刘福胜

Intel公司创始人之一的摩尔在主持产品研发过程中发现了一个很有规律的现象；相同面积硅片上的晶体管封装数量每18个月左右就会增加一倍，价格则降低50%。这个重大发现就是后来主宰IT产业研发速度的摩尔定律。时至今日，IT产业新品研发的速度已经达到了另人瞠目的地步，大家昨天还在津津乐道的超频大法，在今天不足两百元钱的图拉丁新赛扬面前却显得那样的脆弱，超频的神话将不再延续，而IT产业所演义的弃旧推新的竞争规则将铸成另一个永恒的话题，那就是升级——一种少投入多产出的方法，让你的爱机益寿延年继续发挥余热。

家用计算机架构综述

从1997年5月笔者加入到电脑DIY行列中到目前为止，先后目睹了以下三次家用计算机架构的重大变革。

1997年初的奔腾586时代 这是一款让今天成长起来的电脑人十分陌生的Socket 7架构，它采用0.35微米的硅工艺制造，集成约450万只晶体管，工作电压2.8伏，封装引脚数为321针。代表性的兼容机配置为：Intel奔腾166MHz的CPU，AT结构的华硕P55T2P4主板、电源，72线16M EDO内存，2.1G西捷硬盘，1M的PCI显卡加卧式机箱，14英寸的模拟显示器。运行的操作系统是DOS6.22和WIN3.2。这款当时绝对主流的家用电脑会毫不留情地让你倾尽囊中所有（至少7000余元）。而性能呢，鼠标一动，硬盘便唧唧嘎嘎的狂读不止，每运行一个程序或打开一个窗口，你的脸上就会多一份急躁与无奈。由于当时Intel和AMD这两大CPU供应商之间的竞争壁垒尚未完全建立。因此，他们的CPU架构一致，又由于主板上设计有VRM（电压调整模块）电路，所以，产品的电气参数也能完全兼容。

随着家用计算机市场需求的逐步旺盛，人们对高性能家用电脑的预期，促使Intel公司在推出MMX多能奔腾233MHz的CPU之后便决定放弃这一阵线，而另一个更重要的目的就是要甩开AMD和Cyrix/IBM等一切追随者，让自己研发的新一代Pentium Ⅱ体系的处理器成为唯我独尊的市场新宠。而同一时期的AMD公司就像是一个极有耐力的长跑者，仍然精心耕耘着Socket 7架构的这块自留地。让老电脑DIY爱好者至今还时常回味、甚至现在还在超期服役的100MHz外频、附加有3DNow（三维建模、坐标变换和效果渲染等）指令集的AMD K6-3 PR450和配套的MVP4主板便是AMD与VIA之间结成合作伙伴关系之后推出的经典之作。

1997年末至2000年的Pentium （奔腾）Ⅱ/Ⅲ体系时代新一代处理器的诞生，更奠定了Intel在CPU王国里霸主的地位。这一时代的新品辈出，就让我们按照出场的顺序先从 Pentium Ⅱ说起。

Pentium Ⅱ的研发代号Klamath，1997年5月发布。最初上市主频233MHz（66MHz外频），使用0.35微米硅工艺技术制造，晶片的核心中集成有750万只晶体管及32KB的L1同步高速缓存，同时附加有动态执行技术和MMX（多媒体指令集）技术。在Pentium Ⅱ处理器中，Intel还首次引入了DIB（双独立总线）技术。这是一种为提高处理器性能和总线带宽而增加的两个独立的I/O数据总线——L2高速缓存总线和处理器到主存储器系统总线。而实现DIB技术的一个关键问题就是要将过去制做在主板上的L2高速缓存移植到处理器的封装中。而当时0.35微米的制造工艺却难以再将这512K的L2高速缓存封装在同一硅片上，只有将其封装成专用独立的高速缓存芯片，再同处理器制作在同一电路板基上，并以1/2的核心速度运行，由此就构成了一个242引脚单边接触（SEC）封装、与主板插槽连接结构的Slot 1形式的 Pentium Ⅱ处理器。随着0.25微米制造工艺的成熟，处理器核心晶片的体积进一步缩小，100 MHz外频的Pentium Ⅱ400MHz/450MHz的处理器又被投向市场。

赛扬横空出世，缘于Pentium Ⅱ昂贵的市场价格，迫使装机的人们再次把目光和钱袋投向了AMD的K6-3处理器。面对可能被蚕食的低端市场，Intel仓促应战，用已经剔除L2高速缓存的Pentium Ⅱ处理器去回应AMD。这就是370针脚FC-PG2封装、被命名为赛扬（美国一条河流的名字）的Socket 370架构的处理器。不佳的性能表现让Intel再次对其优化，核心中被加入了128KB全速L2高速缓存，这便是快炙人口的超频王赛扬300A处理器。继一代赛扬466MHz之后，Intel于2000年初又发布了基于0.18微米工艺Coppermine（铜矿）内核的赛扬2处理器。这种核心集成有1900万个晶体管、128KB的L2同步高速缓存，起跳频率533MHz的处理器，仍然采用66MHz外频和FC-PGA封装，因此并没有给赛扬2带来多少性能的提升。所以，从赛扬800MHz开始，处理器的外频都被提高到100MHz，主频也推到了1GHz。为进一步扩大市场份额，Intel在2002年又向市场投放了0.13微米制造、采用Tualatin（图拉丁）内核、起始主频1GHz的赛扬3处理器。带ECC纠错功能、256KB的L2同步高速缓存和HIS顶盖设计以及1.45伏的超低工作电压让赛扬3的性能直逼Pentium Ⅲ处理器。

Pentium Ⅲ处理器于1999年初发表，早期产品仍然采用Slot 1封装，且制造工艺和L2同步缓存的容量等技术参数均与 PentiumⅡ无太大差异。而后期Pentium Ⅲ处理器应用了改进流式SIMD扩展指令集，70条新增指令的引入大幅缩减了执行特定程序的时间。尤其是采用Coppermine核心、133MHz外频和全速256KB二级缓存、后缀编号为EB的Pentium Ⅲ处理器的推出，更加重了它在视频编辑处理、3D渲染等动感领域里擂主的地位。受低端赛扬3和AMD雷鸟、阿斯龙的侵袭，以及同族门宗奔腾4的排挤，曾经盘踞高端处理器之首的“大哥大”终于在发布主频1.13GHz的处理器之后，裹住了前行的脚步。

而同一时期Intel的老对手AMD也凭借自己多年处理器研发能力和制造工艺来对抗Intel。Slot A架构的K7系列Athlon（阿斯龙）处理器便是这一时期的后起之秀。它同样采用0.25微米的工艺制造，L1、L2高速缓存分别做到了128KB和256KB。EV6总线技术的运用将处理器的外频提高了一倍，达到了200MHz。2000年中期AMD又推出了Slot A和Socket A两种不同版本（前者封装同K7，后者为462针脚FC-PGA封装），采用0.18微米制程，集成3700万个晶体管，起始主频750MHz，代号为Thunderbird（雷鸟）的Athlon处理器。其优异的性价比一度赛过了Pentium Ⅲ处理器，而后继1.2GHz处理器的成功推出更令Intel汗颜。

2000年末至今的奔腾4时代P4时代的快速来到完全是AMD雷鸟处理器催生的结果，用来过渡的Willamette核心的 Socket 423架构处理器的表现就是最佳的佐证。P4处理器采用全新的NetBurst(网络突发)架构，使P4处理器具有更快速的系统总线、高级传输缓存、快速执行引擎和第二代高级浮点运算等诸多新特点。同时，与AGP 4X原理相同的“4X”技术的应用，使处理器的外频时钟也达到了空前的400MHz，系统总线的数据带宽在新一代RDRAM或DDR内存的支持下也骤然提升到了3.2GB/s。受制造工艺和稳定性因素的影响，Willamette核心的P4处理器主频只能升至2GHz。2002年初，Intel又推出采用了0.13微米铜互连技术、核心面积146平方毫米、集成有5500万只晶体管、采用Northwood核心的P4处理器。533MHz外频、1.5V超低工作电压、超线程技术以及目前那只闻其声不见其影的800MHz外频技术，所有这些都在向我们展示着奔腾4时代的辉煌。

面对Intel奔腾4处理器凌厉的攻势，AMD于2001年末又推出了核心面积仅128平方毫米、采用0.18微米铜互连技术、集成有3750万个晶体管基于Palomino内核、并依据性能标称的Athlon XP处理器予以反击。3DNow（ESS2）加强版指令集、128KB（P4只有20KB）大容量L1高速缓存、TLB（地址翻译寄存器）的数目也增加到40个。全新的DPGA（有机材料）封装工艺，既降低了制造成本更有利于散热。同时，在Athlon XP的核心中，还设计有由热敏元件构成的温度监控电路与相应的主板配合，可彻底地遏制Athlon XP处理器因散热不良易烧毁的弊病。

升级指南

市场酣战不止的结果便是主频的快速提升和架构的频繁变迁，现在拥有超线程技术的Intel P4 3.06GHz处理器又将步下神坛。所以，升级的目的并不是追足市场的主流，而是要调配出一款能满足你目前需求的计算机。

众所周知，直接影响计算机运行速度和性能的部件依次是主板、处理器、内存、硬盘和显卡。升级应该换掉哪些硬件，笔者不想就硬件知识与选购技巧在此高谈阔论，而是通过简单对比了解瓶颈所在，并因地制宜合理搭配。

主板 对家用计算机而言，每一次处理器架构的变迁都将导致主板芯片组的一场革命，而性能也会有质的飞跃。对主板的选择要的是速度，求的是稳定。笔者不太赞同继续使用Slot 1主板以及通过图拉丁转换座支持图拉丁新赛扬，因插槽内弹性金属片年久易出现接触不良，而导致不能开机的故障屡见不鲜。应该以Socket 370架构主板为主，主板芯片组自然要Intel 815EP/T或者VIA694X/T。且优先采用名厂经典产品。目前，名厂新品主板已不多见，尽是些杂牌主板充斥柜台，虽然价廉，但稳定性实在不敢恭维，一年过后，个别主板中不是滤波电解电容爆裂，就是无法点亮，死机更是常见事。

处理器 本文已就处理器内核发展过程、架构和外频的变化做出综述。主频固然重要，而更重要的则是处理器外频的拓展。实验得知100MHz外频的设置比照66MHz外频设置，可获得30%的性能提升。因此，选择兼容性能好的赛扬Ⅱ800MHz以上主频和图拉丁新赛扬1.0GHz/1.3GHz处理器将是我们升级的首选品种。而133MHz外频的 Pentium Ⅲ处理器虽然性能上乘，但目前（二手）价格仍然不菲。

内存也许是制造工艺相对简单，市场中内存条的质量良莠不齐，性能差距极大。下列实践便可证明。

笔者计算机中使用的是著名品牌KingMax PC150内存条，配合硕泰克65KV2-T主板。内存条工作时钟上到133MHz、设置CL=2时，系统启动时间缩短、性能提升十分明显并且运行稳定。而现代原厂出品的盒装PC133内存条，工作时钟可以上到133MHz，但设置CL=2时，计算机不能启动，必须进行CMOS放电，才可恢复。

现在柜台个别散装PC133规格128MB内存条，工作时钟上到133MHz时性能不稳定，降至100MHz，CL（CAS 延迟时间）设置2或3时，计算机均可正常启动，但系统性能无任何明显的变化。可以肯定内存条PCB板上的SPD（连续侦测芯片）内部数据已被琐死。

硬盘和显卡 在体验了市场中知名硬盘厂商的大部分5400转和7200转的产品之后，笔者认为就硬盘的质量、使用寿命与数据安全方面，迈拓、西捷、西部数据和IBM等产品均可放心购买，值得信赖，且彼此差距不大，而读盘噪声与发热量稍有差异。但就笔者十分关心的平均寻道时间与实际速度性能表现，IBM的腾龙系列产品性能的确不俗。也许是笔者幸运，2001年8月购买的腾龙三代40GB的硬盘使用至今仍然良好，并且磁盘传输性能很是值得炫耀。只是，该产品返修率奇高让人心痛，IBM也因此而没落。

显卡 如果你只是用于制表排版、看VCD、把玩一些屏幕类游戏，那么，任意知名品牌中TNT2系列32MB显存的显卡绝对够用。喜玩3D渲染、动画制作、打反恐开飞车的游戏狂徒可一定要精心挑选一款名厂的GF2 MX400或GF4 MX440等物美价廉兼容性能好（显卡绝对是一分钱一分货）的显卡，显存在64MB以上。否则，屏幕游戏画面暗淡，激烈的场景不流畅，甚至是贴图错误会扫了你的兴致。

其实，升级不仅仅是DIY爱好者的专利。如果冷落游戏，那么赛扬Ⅱ600+128MB+TNT2+20G硬盘的配置运行Windows XP操纵系统是完全可以的，但对于图形设计和游戏迷来说上述配置的确过于残酷，大刀阔斧也合情理。另外，笔者十分赞同以旧换旧的升级方式，这也是笔者惯用的手段。常涉足二手市场就会发现，二手市场中不乏有精品出现。图拉丁新赛扬1.1GHz收购价仅210元。升技VH6、微星6309、梅捷7VCA和台湾的红狐主板（以上均VIA 694X芯片组），技嘉的815EP、Intel原厂主板，以上哪一块都是名门贵族之身。尤其是815EP的板子，通过刷新BIOS，并做一番优化设置之后，是可以支持图拉丁新赛扬的。