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zhangkai803 authored Nov 24, 2021
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184 changes: 182 additions & 2 deletions Intel 手册中文版/卷一:基本架构.md
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Expand Up @@ -259,10 +259,190 @@ Intel Pentium processor 的引入增加了第二个执行管道(execution pipe

参见 2.2.7 节, “SIMD 指令”。(Todo link)

### 2.1.6 - 2.1.22
[@翻译人:zhangkai803](https://github.com/zhangkai803)
### 2.1.6 P6 系列处理器(1995-1999)

P6 系列处理器基于[超标量](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E7%B4%94%E9%87%8F)微架构,该架构开创了新的性能标准;另请参阅第 2.2.1 节“P6 系列微架构”。P6 系列微架构的设计目标之一,就是在使用相同的 0.6 微米、四层金属 BICMOS 制造工艺的情况下,显著超越奔腾处理器的性能。这个系列的成员包括:

- Intel Pentium Pro 处理器是三向超标量处理器。使用并行处理技术,处理器平均能够在每个时钟周期中解码、分派和完成三个指令的执行。奔腾 Pro 在一个超标量实现中引入了动态执行(微数据流分析、乱序执行、高级分支预测和预测执行)。处理器通过缓存得到了进一步的增强。它拥有两个与奔腾处理器相同的片内集成的 8 KB 一级高速缓存,并且在与处理器相同的封装中具有额外的256KB 二级高速缓存。

- Intel Pentium II 处理器为 P6 系列处理器添加了 Intel MMX 技术,并提供了新的封装和多项硬件增强功能。处理器核心封装在单边接触盒(SECC)中。一级数据和指令高速缓存分别扩大到 16 KB,并且支持 256 KB、512 KB 和 1 MB 大小的二级高速缓存。半频后端总线将二级高速缓存连接到处理器。支持多种低功耗状态,如 AutoHALT、STOP-GRANT、休眠和深度休眠,以在空闲时减少一些功耗。

- Pentium II Xeon 处理器结合了前几代 Intel 处理器的卓越特性。包括:4 路、8 路(以及更高)可伸缩性,以及在全频率后端总线上运行的 2 MB 二级高速缓存。

- Intel Celeron 处理器系列专注于高性价比的 PC 细分市场。它的引入提供了集成的 128 KB 二级高速缓存和一种[塑胶针状矩阵封装(P.P.G.A.)](https://baike.baidu.com/item/PPGA/3412647)外形尺寸,以降低系统设计成本。

- Intel Pentium III 处理器将[单一指令多数据流扩展(SSE)](https://en.wikipedia.org/wiki/Streaming_SIMD_Extensions)引入 IA-32 架构。此 SSE 扩展通过提供新的 128 位寄存器集以及对压缩单精度浮点值执行 SIMD 操作的能力,扩展了 Intel MMX 技术引入的 SIMD 执行模型。参阅第 2.2.7 节,“SIMD说明”。

- Pentium III Xeon 处理器通过增强全速、片上的高级传输缓存扩展了IA-32 处理器的性能级别。

### 2.1.7 The Intel® Pentium® 4 系列处理器(2000-2006)

Intel Pentium 4 系列处理器是基于 Intel NetBrust 微架构;参阅第 2.2.2 节,“Intel NetBrust 微架构”。

Intel Pentium 4 处理器推出了 Streaming SIMD Extensions 2 (SSE2);参阅第 2.2.7 节,“SIMD Instructions.”。Intel Pentium 4 处理器的主频为 3.40GHz,支持超线程技术(Hyper-Threading Technology),引入了 Streaming SIMD Extensions 3 (SSE3);参阅第 2.2.7节,“SIMD说明”。

Intel 64 架构是在支持超线程技术的 Intel Pentium 4 处理器至尊版和 Intel Pentium 4 处理器 6xx 和 5xx 系列中引入的。

Intel® 虚拟化技术 (Intel® VT) 在 Intel Pentium 4 处理器 672 和 662 中引入。

### 2.1.8 Intel® Xeon® 处理器(2001-2007)

Intel Xeon 处理器(除双核 Intel Xeon 处理器 LV、Intel Xeon 处理器 5100 系列外)均基于 Intel NetBurst 微架构;参阅第 2.2.2 节,“Intel NetBurst®微架构”。作为一个系列,这组 IA-32 处理器(最近的是 Intel 64 位处理器)被设计用于多处理器服务器系统和高性能工作站。

Intel Xeon 处理器 MP 引入了对 Intel 超线程技术(Intel® Hyper-Threading Technology)的支持;参阅第 2.2.8 节,“Intel® Hyper-Threading Technology”。

64 位的 Intel Xeon 处理器 3.60 GHz 主频版本(带有一个 800 MHz 的系统总线)引入了 Intel 64 架构。双核 Intel Xeon 处理器采用双核技术。Intel Xeon 处理器 70xx 系列包含Intel 虚拟化技术。

Intel Xeon 处理器 5100 系列引入了高能效、高性能的 Intel Core 微架构。该处理器基于 Intel 64 架构,包括Intel 虚拟化技术和双核技术。Intel Xeon 处理器 3000 系列也基于 Intel Core 微架构。Intel Xeon 处理器 5300 系列在物理封装中引入了四个处理器内核,它们也基于 Intel Core 微架构。

### 2.1.9 Intel® Pentium® M 处理器(2003-2006)

Intel Pentium M 系列处理器是一种高性能、低功耗的移动处理器系列,在前几代 IA-32 Intel 移动处理器的基础上增强了微架构。该系列旨在延长电池寿命并与支持新使用模式的平台创新无缝集成(如扩展移动性、超薄的外形和集成无线网络)。

其对于微架构的增强包括:

- 支持动态执行的 Inte 架构
- 高性能、低功耗的内核,采用 Intel 先进的铜互连工艺技术制造
- 片上集成的 32 KB 指令一级高速缓存和 32 KB 回写数据高速缓存
- 片上集成的二级高速缓存(最高 2 MB),采用高级传输缓存架构
- 高级分支预测和数据预获取逻辑
- 支持 MMX 技术、SIMD 流指令和 SSE2 指令集
- 400 或 533 MHz 源同步处理器系统总线
- 增强型 Intel SpeedStep® 技术的高级电源管理

### 2.1.10 Intel® Pentium® 处理器至尊版(2005)

Intel Pentium® 处理器至尊版引入了双核技术。该技术提供先进的硬件多线程支持。该处理器基于 Intel NetBurst 微架构,支持 SSE、SSE2、SSE3、超线程技术和 Intel 64 架构。

另请参阅:

- 第 2.2.2 节,“Intel NetBurst® 微架构”
- 第 2.2.3 节,“Intel® Core™ 微架构”
- 第 2.2.7 节,“SIMD 指令集”
- 第 2.2.8 节,“Intel® 超线程技术”
- 第 2.2.9 节,“多核技术”
- 第 2.2.10 节,“Intel® 64 架构”

### 2.1.11 Intel® Core™ 双核处理器和 Intel® Core™ 单核处理器(2006-2007)

Intel Core 双核处理器采用可延长电池寿命的低功耗设计,提供高能效的双核性能。该系列和 Intel Core 单核处理器在 Pentium M 处理器系列的基础上提供了微架构增强。

其对于微架构的增强包括:

- Intel® 智能高速缓存,可实现两个处理器内核之间的高效数据共享
- 优化解码和 SIMD 的执行
- Intel® 动态电源协调和增强型 Intel® 深度睡眠,降低功耗
- Intel® 高级发热管理器,具有数字热传感器接口
- 支持功率优化的 667 MHz 总线

双核Intel Xeon处理器LV基于与Intel Core Duo处理器相同的微架构,并支持 IA-32 架构。

### 2.1.12 Intel® Xeon® 处理器 5100、5300 系列和 Intel® Core™2 处理器系列(2006)

Intel Xeon 处理器 3000、3200、5100、5300 和 7300 系列、Intel Pentium 双核、Intel Core 2 至尊、Intel Core 2 四核处理器和 Intel Core 2 双核处理器系列支持 Intel 64 架构;它们基于 65 nm 工艺技术构建的高性能、高能效 Intel® Core 微架构。Intel Core 微架构包括以下创新功能:

- Intel® 广域动态执行,提高性能和执行吞吐量
- Intel® 智能电源功能可降低功耗
- Intel® 高级智能高速缓存,可实现两个处理器内核之间的高效数据共享
- Intel® 智能内存访问可增加数据带宽并隐藏内存访问延迟
- Intel® 高级数字媒体增强技术(Advanced Digital Media Boost),使用多代 SIMD 流扩展提高应用程序性能

Intel Xeon 处理器 5300 系列、Intel Core 2 至尊处理器 QX6800 系列和 Intel Core 2 四核处理器支持 Intel 四核技术。

### 2.1.13 Intel® Xeon® 处理器 5200、5400、7400 系列和 Intel® Core™2 处理器系列(2007)

Intel Xeon 处理器 5200、5400 和 7400 系列、Intel Core 2 四核处理器 Q9000 系列、Intel Core 2 双核处理器 E8000 系列支持 Intel 64 架构;它们基于采用 45 nm 工艺技术的增强型 Intel® Core 微架构。增强型 Intel Core 微架构提供以下改进功能:

- 16 位除法器、速度更快的操作系统原语进一步提高了 Intel® 广域动态执行的性能
- 改进了 Intel® 高级智能高速缓存,将二级高速缓存提高了 50%,路组关联性提高了 50%
- 128 位洗牌器引擎显著提高了 Intel® 高级数字媒体增强技术(Advanced Digital Media Boost)和 SSE4 的性能

Intel Xeon 处理器 5400 系列和 Intel Core 2 四核处理器 Q9000 系列支持 Intel 四核技术。Intel Xeon 处理器 7400 系列提供多达 6 个处理器内核和高达 16 MB 的三级高速缓存。

### 2.1.14 Intel® Atom™ 处理器系列(2008)

第一代 Intel® Atom™ 处理器基于 45 nm 工艺技术构建。它们基于一种新的微架构———— Intel® Atom™ 微架构,该架构针对超低功耗设备进行了优化。Intel® Atom™ 微架构具有两条有序执行流水线,可将功耗降至最低,延长电池续航时间,并实现超小型化。最初的 Intel Atom 处理器系列和后续几代产品(包括 Intel Atom 处理器 D2000、N2000、E2000、Z2000 和 C1000 系列)提供以下功能:

- 增强型 Intel® SpeedStep® 技术
- Intel® 超线程技术
- 采用动态调整缓存大小的深度掉电技术
- 支持指令集扩展,最高可达并包括补充 流式 SIMD 扩展3(SSSE3)
- 支持 Intel® 虚拟化技术
- 支持 Intel® 64 架构(不包括 Intel 凌动处理器 Z5xx 系列)

### 2.1.15 基于 Silvermont 微架构的 Intel® Atom™ 处理器系列(2013)

Intel Atom 处理器 C2xxx、E3xxx、S1xxx 系列均基于 Silvermont 微架构。基于 Silvermont 的处理器微架构支持 SSE4.2、AESNI 和 PCLMULQDQ(包括 SSE4.2、AESNI 和 PCLMULQDQ)以下的指令集扩展。

### 2.1.16 Intel® Core™ i7 处理器系列(2008)

Intel Core i7 处理器 900 系列支持 Intel 64 架构;它们基于代号为 Nehalem 的 Intel® 微架构,采用 45 nm 工艺技术。Intel Core i7 处理器和 Intel Xeon 处理器 5500 系列包括以下创新功能:

- Intel® 睿频加速技术将热余量转化为更高的性能
- Intel® 超线程技术与 Quadcore 相结合,提供四核八线程
- 专用电源控制单元,可降低活动和空闲功耗
- 处理器上的集成内存控制器支持三通道 DDR3 内存
- 8 MB(含)Intel® 智能高速缓存
- Intel® 快速路径互连(QPI)提供到芯片组的点对点链路
- 支持 SSE4.2 和 SSE4.1 指令集
- 第二代 Intel 虚拟化技术

### 2.1.17 Intel® Xeon® 处理器 7500 系列(2010)

Intel Xeon 处理器 7500 和 6500 系列基于代号为 Nehalem 的 Intel 微架构,采用 45 nm 工艺技术。它们支持第 2.1.16 节中描述的相同功能,另外还支持以下创新功能:

- 每个物理处理器包含最多八个内核
- 最高支持 24 MB(含)Intel® 智能高速缓存
- 提供带有 Intel® 7500 可扩展内存缓冲区的 Intel® 可扩展内存互连(Intel® SMI)通道,与系统内存相连
- 高级RAS,支持软件可恢复性机器检查架构

### 2.1.18 2010 Intel® Core™ 处理器系列(2010)

2010 Intel Core 处理器系列涵盖 Intel Core i7、i5 和 i3 处理器。它们基于 Intel® 代号 Westmere 的微架构,采用 32 nm 工艺技术。创新功能包括:

- 使用 Intel 超线程技术和 Intel 睿频加速技术提供智能性能
- 增强型 Intel 智能高速缓存和集成内存控制器
- 智能电源门
- 重新分区平台,芯片内集成 45 nm 集成显卡
- 最高支持 AESNI、PCLMULQDQ、SSE4.2 和 SSE4.1 的指令集

### 2.1.19 Intel® Xeon® 处理器 5600 系列(2010)

Intel Xeon 处理器 5600 系列基于 Intel 微架构,代号为 Westmere,采用 32 nm 工艺技术。它们支持第 2.1.16 节中描述的相同功能,另外还支持以下创新功能:

- 每个物理处理器包最多六个内核
- 高达 12 MB 增强型 Intel® 智能高速缓存
- 支持 AESNI、PCLMULQDQ、SSE4.2 和 SSE4.1 指令集
- 跨处理器和 I/O 的灵活 Intel 虚拟化技术

### 2.1.20 第二代 Intel® Core™ 处理器系列(2011)

第二代 Intel Core 处理器系列采用基于 Sandy 的 Intel Core i7、i5 和 i3 处理器桥接微架构。它们采用 32 nm 工艺技术制造,具有以下创新功能:

- 用于 Intel Core i5 和 i7 处理器的 Intel 睿频加速技术
- Intel 超线程技术
- 增强型 Intel 智能高速缓存和集成内存控制器
- 处理器图形和内置视觉功能,如 Intel® 快速同步视频、 Intel® Insider™ 等
- 最高支持 AVX、AESNI、PCLMULQDQ、SSE4.2 和 SSE4.1 的指令集。

Intel Xeon 处理器 E3-1200 产品系列也基于 Sandy Bridge 微架构。
Intel Xeon 处理器 E5-2400/1400 产品系列基于 Sandy Bridge-EP 微架构。
Intel Xeon 处理器 E5-4600/2600/1600 产品系列基于 Sandy Bridge-EP 微架构,并支持多个插槽。

### 2.1.21 第三代 Intel® Core™ 处理器系列(2012)

第三代 Intel Core 处理器系列包括基于 Ivy Bridge 微架构的 Intel Core i7、i5 和 i3处理器。Intel Xeon 处理器 E7-8800/4800/2800 v2 产品系列和 Intel Xeon 处理器 E3-1200 v2 产品系列也是基于 Ivy Bridge 微架构。

Intel Xeon 处理器 E5-2400/1400 v2 产品系列基于 Ivy Bridge-EP 微架构。

Intel Xeon 处理器 E5-4600/2600/1600 v2 产品系列基于 Ivy Bridge-EP 微架构实现并提供对多个套接字的支持。

### 2.1.22 第四代 Intel® Core™ 处理器系列(2013)

第四代 Intel Core 处理器系列采用基于 Haswell 的 Intel Core i7、i5 和 i3 处理器微架构。Intel Xeon 处理器 E3-1200 v3 产品系列也基于 Haswell 微架构。

# 第三章 Basic Execution Environment

## 3.1 操作模式

IA-32 架构支持三种基本的运行模式:保护模式、实地址模式和系统管理模式。操作模式决定了哪些指令和架构特性是可用的。
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