不积跬步无以至千里　读懂CPU步进

2009-12-11天一

现代计算机 2009年4期

关键词：晶体管制程处理器

天　一

步进的概念

相信很多DIYer会经常听到“步进”这个词，例如去年热炒的G0步进Intel Pentium Dual-Core E2140处理器，很多DIYer轻易地把这款新步进CPU超频到了3.88GHz的高频率。那么，步进到底是怎么回事呢?

严格的定义：步进(Stepping)是CPU的一个重要参数，也叫“分级鉴别产品数据转换规范”，是用来标识CPU的一系列设计或生产制造版本数据的编号。

通俗的说法：生产工艺总是不断进步的，不断地应用新的工艺，就像学步的幼童迈出新的一步，因此就称为“步进”。步进积小成多，就会促进新的革命性变化。

步进采用字母加数字的方式来表示，例如A0，B1，C2等等，字母或数字越靠后的步进也就是越新的产品。步进编号中数字的变化，例如A0到A1，表示生产工艺较小的改进；而字母的变化，例如A0到B1，则表示生产工艺较大的改进。

正确区分步进和修订版本

鲜为人知的是，所谓“CPU的步进是G0”这种说法并不十分准确。我们先来看一张CPU-Z软件的截图，可以看到通常我们所说的M0，G0等“步进”实际上正确的说法应该是“修订版本”，以M0步进的PentiumDual－Core E2140为例，真正的步进应为“D”，而“M0”是修订版本号。

小知识：步进和修订版本的区别

形象地说，一台主机就好比我们做的一顿饭，中央处理器就好比这顿饭中的饮品，如果小的调整把百年威士忌换成人头马XO的话就相当于做了Revision(修订版本)的改动，但如果饭后还要开车就只能把美酒换成其它无酒精饮料了，这就相当于做了更大的Stepping(步进)调整。

很多人都把“修订版本”和“步进”混淆了。经常有人讨论Pentium Dual-core E2140是L2步进，M0步进还是G0步进，其实这里应该称其为“修订版本”。但为了遵循“约定俗成”的习惯，以下仍然称这些M0，G0等“修订版本”为“步进”。

步进升级的理由

CPU的步进一次次地改变，那么背后的变化又是什么呢?其实，CPU从投产到寿命的终结，制造工艺遵循着日益成熟的路径，品质也会因为制造工艺的逐步成熟而越来越好，步进也就随之升级。

1功能的变化

在功能上进行简化是Intel调整处理器产品线的重要手段。去掉对某些功能的支持就能诞生一个新型号的处理器。比如Pentium D 945和Pentium D950，它们的主频，外频都是一致的，但是前者不支持VT(虚拟化)技术，也就是说在功能上存在着缩水，在这种情况下，它们的步进必然是不同的。

2晶圆的重新划分

CPU厂商会依据晶圆的品质来决定这片晶圆给哪款处理器使用。但也存在着不同规格的晶圆相互替换使用的情况。酷睿CPU中最典型的例子就是G0步进的使用。在G0步进出现以后，原来采用L2或M0步进的E2140，原来采用B3步进的Q6600，原来采用B3或B6步进的E6550全部改用G0步进。

小知识：什么是晶圆

硅是由沙子所精练出来的。硅元素加以纯化，接着将这些纯硅制成长硅晶棒，成为制造电路的石英半导体的材料。经过照相制版、研磨、抛光、切片等程序，将多晶硅熔解，拉出单晶硅晶棒，然后切割成一片一片薄薄的圆片，就是晶圆。

3解决处理器的“小毛病”

和软件一样，硬件的设计也不是一开始就完美无缺的。一颗处理器从tape--out(流片)到最终推向市场，会经历无数苛刻的系统测试，即便如此，有些细小的问题还是要到实际应用的时候才能发现的。对于在实际使用中发现的问题，厂商会推出新步进的处理器，解决一批已经发现的问题。所以，步进升级与软件的升级有异曲同工之妙。

4晶圆的制造工艺成熟

处理器制造工艺一直是处于不停的升级之中，但是这种升级未必是很大的改进，而是局部的，某些细节工艺的提升，这种情况也会使得厂商升级处理器的步进。比如Q6600四核处理器，就出现过B1，B2，B3等多个步进，最终停留在G0步进上直到产品退市。

如果仔细比较就会发现，步进实际上与某款特定型号的处理器无关，一款特定步进的晶圆可以应用在多款处理器上，因此步进代表的其实是处理器制造工艺的某个阶段。如果两颗处理器如PentiumE2140和Core 2 Duo E6550的步进都是G0，这表示它们使用了相同的制造工艺。对于超频来说，这一概念是非常重要的：相同制程的处理器，应当具备接近的极限频率。

小知识：处理器发展的“三驾马车”

处理器发展的“三驾马车”分别是架构、制造工艺、材料。

在晶体管的数量一定的前提下，架构决定着晶体管被分配的用途，是作为运算部件使用还是作为缓存使用，是作为一级缓存使用还是作为二级缓存使用。在同样的制造工艺和材料下，厂商的不同分配方案会导致性能差异，但差异不会很大。制造工艺和材料共同决定了晶体管数量的多少。有更多的晶体管可供使用，就意味着处理器的性能会更好。

步进升级有什么好处

处理器都是以型号来划分价格的，如果两颗处理器的型号相同，但是步进有新有旧，该选择谁呢?从超频的角度看，处理器升级步进的同时一般也会提升其超频能力。

1超频能力有提高

制程升级可以大幅度提高处理器的超频能力，例如45nm产品会比65nm产品有更大的超频潜力。但处理器核心步进的升级也可以提高处理器的超频能力，只是幅度没有升级制程那样大，比如G0步进的Pentium Dual-Core E2140超频能力一般比M0步进的好，AMD方面，B3步进的羿龙处理器更是大幅提升了超频性能。

2降低发热量

相同型号的处理器采用了新步进后发热会降低。如L2步进的Penfium Dual－Core E2140升级到M0步进之后，增加了更多的节能状态，处理器在空闲时间功耗大幅减少了33％，一般应用的平均功耗也有所下降，提高了处理器的“每瓦性能”，发热有明显降低。

3运行更稳定

众所周知，一颗早期版本的处理器会有很多的BUG，例如早期B2步进的AMD羿龙处理器。虽然绝大多数普通用户在运行绝大多数应用中都很难遇到因为BUG而造成的意外情况，但新步进的处理器会具备更强的稳定型和可靠性。因此，后来发布的B3步进羿龙处理器就大幅度修正了BUG。

CPU近期都有哪些步进更新

1Intel Pentiurn E5200从MO步进，Intel Core 2

Duo E7400从CO步进升级到R0步进。

Pentium E5200是Intel在去年打进入门级市场的首款45nm工艺产品。事隔半年后，Intel为其升级步进到R-O，主要的改变如下采用新的S-Spec和MM编号；CPUID改变，由10677改为1067A：PSI(Power StateIndicator)支持Intel4系列芯片组；新增指令(XSAVE／SRSTOR)：新封装不含卤化物。

由于采用新的CPUID，所以需要更新主板BIOS才能识别。据悉，R0步进的E5200会在4月13日推出。

2Intel Core i7 920升级到DO步进。

与CO版相比，D0版Core i7-920的S-Spec编号从SLBCH变为SLBEJ，物料主编号(MM#)变为902258／902263，CPUID从0x000106A4变为0x000106A5。需升级主板BOS才能识别和支持。

3AMD Phenom Ⅱ已经更新到C2步进。

AMD羿龙Ⅱ处理器的步进从第一代羿龙处理器的B3步进更新到了C2步进。其超频能力令人刮目相看，摘掉了“难超频”的帽子。

怎样识别新步进的CPU

软件识别

下载最新版本的CPU-Z，运行后看“Revision”(英文版)或“修订”(汉化版)即可。

硬件识别

从上面说过的例子可以看到，步进更新的时候主要是以S-Spec编号区别的，例如Core i7920的新D0步进对应的S-Spec号从SLBCH变为SLBEJ，从包装盒上就可以辨别。

AMD方面则是以CPU编号第一行的最后两位来鉴别步进的，比如Phenom Ⅱ，编号第一行的最后两位是G1，则表明是较新的C2步进产品。

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