Slot 1和Slot A各自成就了Intel和AMD的目标。
我的收藏:

奔腾II-400MHz,可见板上L2芯片



奔腾III-1000MHz正反面和顶部,L2已集成片内


赛扬Celeron 400MHz

slot 1转接卡将Socket 370 的奔腾 III 500E用在老主板上
01.引脚封装和兼容的主板
—
从4004到8086都是双列直插封装DIP (Dual In-line Package)。随着CPU的访问存储的地址位数提升,针脚从16个一路涨到40个,针脚对称分布在芯片两侧。

4004的DIP-16的16针双列直插

8080到8086/8088都是40针双列直插 DIP-40
到了80186开始就逐渐有了少量插针网格阵列PGA (Pin Grid Array),从80386开始PGA成为32位架构的标准封装。386是PGA-132, 486是PGA-168,初代奔腾是PGA-273,奔腾MMX是PGA-296。

CPU看起来针脚数是固定的,可在486上Intel整出了各种DX,SX和不同的电压版本。于是主板厂商上面的插座Socket可倒了霉,为了某一种插座Socket兼容多种型号的CPU,socket上面的插孔会远大于针脚数,而且主板上还要弄上不少跳线,通过排列组合来实现支持不同CPU型号。

486 Socket3 主板上丝印支持CPU的跳线模式
到了奔腾后期,Socket的类型编号已经到了socket 7。

Pentium MMX 采用PGA-296使用Socket 7主板
这种主板插座孔数比针脚多的设计,大大减缓了主板因为CPU更新换代而更换的速度。对于DIY爱好者,也能通过少量投入只更换CPU而得到更好的性能。主板上的丝印的表格指示不同的跳线组合来配置主频,倍频,电压等。通过设置跳线的排列组合来支持不同的CPU,甚至可以将CPU的默认设置提高来超频。

Socket5 主板上的跳线表

Socket7主板上的跳线表
对于像AMD,Cyrix那样的x86兼容的CPU厂商来说,这是打开了一道低端喝汤的门。
短命的Pentium Pro采用引脚交错排列以增加密度,交错式栅格阵列 (Staggered Pin Grid Array) SPGA-387。

Pentium Pro 的 SPGA-387
而387针的Socket 8则是Pentium Pro专用,Intel第一个没有“兼容”CPU的接口。尽管接下来的Pentium II的slot 1是Intel故意为之要封杀“兼容”通道的接口类型。
所以从Pentium PRO之后再没有同时能兼容Intel和AMD的主板。
02.P6终于封神
—
Intel Pentium PRO由于过于“先进”win95也支持不好。而且没有MMX导致在消费市场翻车,只能屈居服务器市场。这一次翻车,与之前不同的是,消费市场已经成熟,眼看AMD K6成为性价比之“王”。
Pentium Pro太贵,那就得想办法降成本。必须快速推出一款能救场、能打、能走量的 P6 架构产品。
于是救场的项目又上马,技术优先让路给市场和效率。
Pentium II 这个紧急补救项目,干了几件事。
把L2从核心里拆出来,放到同一块 PCB 卡上称为SECC (Single Edge Contact Cartridge)封装,速度将为PRO的一半。降低了L2缓存MCM封装带来的高昂成本。
优化16位处理性能,让P6架构能流畅跑 Win95。
把MMX指令塞进P6架构,支持多媒体。
改用新的Slot 1接口,用专利封死“兼容”,垄断生态实现将来高中低市场通吃。
1996年底Pentium II项目立项,1997年5月发布。
Pentium II是Intel历史上最快最成功的补救项目。


补上MMX、优化 16 位的P6架构终于化茧成蝶,成为Intel在1997年的救命稻草。
03.不太利落的“牙膏厂”刀法
—
Pentium II出来后,高端市场是守住了。 可以低端市场,基于Socket 7的奔腾MMX233 已经被AMD按在地上摩擦。
于是Intel在Pentium II的基础上继续做减法推出赛扬系列主攻低端市场。
1998年4月第一代赛扬一刀砍掉了L2缓存,结果没有L2缓存导致游戏和办公性能极差,直接翻车。
初代Celeron超频能力太强266MHz能超频到500MHz,让Intel留意到主板上开放的跳线会打乱对CPU的定位。
于是赶快补位补救的第二款Celeron又把缓存加了回去,顺手把CPU倍频给锁定了,主板怎么调也不行。
这个时候,Intel的制程工艺从0.35微米升级到了0.25微米,顺手就把缓存做成了256KB全速片内L2 缓存。
坏就坏在这片内设计,速度比Pentium II的外置半速缓存更高效不少。
默认主频66MHz×4.5=300MHz,而且Celeron 300A售价只有130美元,是Pentium 450的四分之一。
这个0.25微米的制程太好了,几乎每颗300A都能稳超到100MHz外频100×4.5=450MHz。
虽然锁了倍频,四分之一的价钱就能达到Pentium 450的性能,有了这个自行车还要啥法拉利啊。
Intel刀法不稳,导致赛扬Celeron 300A直接一战封神,却开启了全民超频的文化,但凡买了新机总想着把外频调高一点点。
Intel吃一堑长一智,为了严格切割低端和高端,从此严格锁倍频。
04. AMD的首款自定义封装
—
Intel在Slot 1上部署了层层专利,无论从规避专利技术风险,还是市场独立上来看,到了建立自主生态,摆脱 Intel 控制的时候了。
AMD 于1999年6月Athlon K7首发,242针金手指插槽,外观与Intel Slot 1相似但电气定义完全独立、针脚定义不同、EV6总线协议源自DEC Alpha的团队。Jim Keller负责领导K7的系统总线设计团队。
Slot A 是AMD 第一款严格意义上的自定义封装。这也是标志着AMD独立生态的起点。



后记
Celeron 300A是第一个把 L2 放进核心里,做为Intel早期刀法不够成熟的作品。Intel的“刀法” 哲学日渐娴熟。
铜矿架构Coppermine将是Intel刀法成熟的标志。减缓存、砍指令集、降频、锁倍频,基于同架构精简,偶尔阶段性放开超频,让Celeron成为Intel死死守住低端的护城河。
对这类计算机体系架构的发展历史感兴趣的朋友,可以在云栈社区找到更多深入的讨论。而从Pentium到Celeron的产品策略,也体现了市场细分背后深刻的计算机基础逻辑。

本文全程在龙芯3B6000M NUC编辑上传完成