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Golden Member
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[轉載]信不信由你，對於程式師來說，Pentium 4和處理器的「老祖父」相比，並沒有太大的區別。
32位元的80386處理器可以說是現今1GHz和2GHz 處理器的「祖父」。信不信由你，對於一個程式師而言，PIII和Pentium 4與這個「老祖父」相比，並沒有太大的區別。隨著時間的演進，處理器裏增加了新的指令和擴展指令集，但核心的指令集仍舊十分相似。
286是第一個支援保護模式的英特爾 x86晶片，它具有現今常用的各種計算技巧。但是286在許多方面卻很死板：例如，儘管你可以把286從實模式轉換成安全模式，但切換回實模式的唯一辦法是重新啟動處理器——這一操作過程會花費很多時間。於是，英特爾推出了386。
386是第一款32位的x86 處理器，也是第一個具備真正意義保護模式的處理器。保護模式使程式師突破了640K記憶體的限制，並且通過386的32位元匯流排，達到前所未有的4G的記憶體位址。保護模式也支援虛擬記憶體，它將高速（但極其昂貴的）RAM中不需要的內容扔到（非常便宜的）硬碟的一個區域，從而釋放記憶體供其他工作使用，今天許多人稱之為SWAP檔。在當時，這一概念在微處理器的世界裏是革命性的。英特爾80386最高可達33MHz，而AMD所生產的386相容晶片可達到40MHz。
隨著80486的到來，晶片處理速度有了巨大的飛躍。80486是第一個能在一個時脈週期內執行一條簡單指令的英特爾處理器。這一過程，往往都是通過使用晶片內部一個8K的快取記憶體來實現的（比之前處理器的速度高出了32倍），它同時還包括保證晶片很少處於等待新資料的閒置狀態的程式。從386到486，核心指令集幾乎沒有改變，除此之外其他部分都有變化：多媒體延伸被添加到隨後的晶片內。但這些僅僅加快了資料處理速度的指令集，通常用於3D計算、2D圖形和串流媒體編碼及重播等，大多通用的程式很少用到。即使今日，在486上標準商業應用系統和DOS、大多數 Linux、Windows 95、Windows 98、 Windows Me、 和Windows NT等都運行得很好，儘管速度有些慢。
因此，與英特爾相容的關鍵在於能夠模仿486的運行方式。在這一方面，AMD證明了自身的能力：甚至連IBM都曾經使用AMD的486晶片。事實上，AMD擁有英特爾 286、386晶片的生產授權，但是當AMD開發自己的微代碼版本的486晶片時，這種微代碼版權出現了非常激烈的法律之爭。不久，AMD贏得了這場官司，很快轉入生產486晶片。
486的時脈最高約為100MHz，晶片的設計者清楚知道如果要獲得更快的速度，需要一種新的方法。這時出現了Pentium晶片（法庭判定英特爾不可以用數字做商標，所以英特爾放棄了數位編號的方案）。理論上，Pentium的處理速度是時脈相近的486晶片速度的2倍，因為這種新的處理器有兩個並行的指令管路，通過這些管路，命令和資料就可以通過並被處理。實際上，因為管路是連起來的，並且有時第二條管路不得不等待來自第一條管路的結果。整體速度幾乎提高了50％。前一個管路把任務分解，後一個的管路再將任務重組。此外，Pentium晶片具有比486更大的晶片內記憶體，這保證了資料流程的穩定傳輸。
如前所述，新晶片的核心指令集沒有大的變化，每一條管路都可運行486的指令集。從軟體的角度來看，整個處理器簡單的看上去像一個更快的486。Windows 2000和Windows XP在第一代Pentium上也可以良好地運行，如果486被做得足夠快，他們甚至可以在486上運行。AMD的K5處理器使用類似的管路，但它在不同的管路間有效地分配工作。只要AMD的晶片運行得能夠像英特爾的一樣快，那麼K5處理器就會取得和最初Pentium一樣巨大的成功。然而當Pentium（以及隨後的Pentium MMX）的時脈已經達到了233MHz時，AMD晶片的最大頻率僅為166MHz。
英特爾和AMD使用了相似的策略，以使它們的下一代處理器具有更快的速度。英特爾的Pentium Pro、Pentium II、Pentium III和Celeron本質上是相同的處理器。它們的核心是將解釋邏輯與執行邏輯分開。晶片的結構也包括多種功能/執行單元，以及一個能夠允許不按照程式的順序處理指令的排序緩衝器。
在這些晶片中，分支預測方法是非常聰明的，它包含一個電路，能在指令實際執行之前，非常精確地預測分支指令的方向。把這些改進與128K到2M的晶片內緩衝記憶體、更高的時脈速率、更快的支援週邊（像RAM和AGP插槽）以及更高的總線速度等結合起來，你將獲得更強大的PC。
在這一點上，英特爾和AMD在怎樣使Pentium III和Athlon晶片運行得更快上產生了微小的分歧。英特爾在管路中使用了更多的階段，每一階段執行較以前少的工作，這樣這種晶片的時脈可以更快。儘管Athlon的晶片有更短的管路和更慢的核心頻率，但它運行得很快，甚至在許多的商業應用中運行得更快，因為較短的管路可以減少錯誤預測分支的代價。
Pentium 4目前是英特爾推出的最強大的32位的處理器，它代表了一種處理器的新思考方式。 Pentium 4的重點是時脈的脈衝速度，它的核心結構是被設計成理論上按比例增加到10GHz左右，儘管在處理器幾乎達到極限速度之前，我們或許將不斷看到顯著不同的新微結構的出現。將Pentium III核心管路中大約10個內部步驟擴展到新晶片中的大約20步，開發者能加速時脈頻率，同時在任意時間內能夠高速執行更多的指令。這意味著早期速度較慢的Pentium 4也許實際上在某些情況下比PIII還慢，這是因為PIII的管路在時脈週期內更為有效。可是 Pentium 4的時脈速度越來越快，而PIII的時脈速度不再增加，最終Pentium 4在各個方面將超過PIII。最新的處理器的前管路和後管路的技巧比PIII更令人驚奇，但是這種新型晶片仍然使用486的基本指令集來運行絕大多數的應用程式。
毋庸置疑，386和486的核心結構仍然影響著現代PC。自從486開始，儘管處理器通過使用全新的微架構提高了整體的速度，而且大量x86的處理器不斷推出，但它們仍舊使用與386和486相同的核心指令集（當然會有新的擴展），所以本質上說，最新的處理器仍是486；並且你很容易理解，相容能力不再是晶片製造商最關心的問題了。今天，人們的焦點全部集中在速度上。
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