组成原理论文

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cpu的发展历程摘要:CPU是CentralProcessingUnit(中央微处理器)的缩写,它是计算机中最重要的一个部分,由运算器和控制器组成。如果把计算机比作人,那么CPU就是人的大脑。CPU的发展非常迅速,从发明到现在,技术可以说是日新月异。正文:近几十年以来,计算机技术的发展速度可谓日新月异,尤其是CPU技术的发展。其实英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(GordonMoore)早在1965年就提出了摩尔定律,其内容为:集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,而价格则保持不变。因此可以说,每一美元所能买到的计算机性能,将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的神速,实际上到目前为止摩尔定律仍然有效。下面大家一起来欣赏一下历代计算机的CPU,了解一下CPU的发展历史。1、1971年,第一枚个人电脑CPU:i40041971年INTEL公司推出了世界上第一台微处理器4004。这不但是第一个用于计算器的4位微处理器,也是第一款个人有能力买得起的电脑处理器。4004含有2300个晶体管,功能相当有限,而且速度还很慢,但是它毕竟是划时代的产品。2、1978年,i80861978年,Intel公司再次领导潮流,首次生产出16位的微处理器,并命名为i8086,同时还生产出与之相配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集,但在i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算指令,这就是著名的X86指令集,一直沿用至今。3、1979年,i80881979年,INTEL公司推出了8088芯片,它仍旧是属于16位微处理器,内含29000个晶体管,时钟频率为4.77MHz,地址总线为20位,可使用1MB内存。8088内部数据总线都是16位,外部数据总线是8位,而它的兄弟8086是16位。1981年8088芯片首次用于IBMPC机中,开创了全新的微机时代。也正是从8088开始,PC机(个人电脑)的概念开始在全世界范围内发展起来。4、1979年,i802861982年,INTEL推出了划时代的最新产品i80286芯片,该芯片比8006和8088都有了飞跃的发展,虽然它仍旧是16位结构,但是在CPU的内部含有13.4万个晶体管,时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据总线皆为16位,地址总线24位,可寻址16MB内存。从80286开始,CPU的工作方式也演变出两种来:实模式和保护模式。5、1985年,i803861985年INTEL推出了80386芯片,它是80X86系列中的第一种32位微处理器,而且制造工艺也有了很大的进步,与80286相比,80386内部内含27.5万个晶体管,时钟频率为12.5MHz,后提高到20MHz,25MHz,33MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位,地址总线也是32位,可寻址高达4GB内存。6、1989年,i804861989年INTEL推出80486芯片,这种芯片的伟大之处就在于它实破了100万个晶体管的界限,集成了120万个晶体管。7、intel奔腾处理器、AMD、Cyrix5X86处理器1993年intel推出了全新一代的高性能处理器——奔腾。与此同时,AMD和Cyrix公司针对Intel的Pentium推出了5X86,让人感觉这是可与Pentium媲美的、80486后的新一代CPU产品。8、AMDK5、Cyrix6X86、IntelPentiumPRO1994年,Cyrix推出的6X86,Cyrix公司的6X86CPU提供两个流水线,每个流水线为七级,与IntelPentium的两个五级流水线相比,它采用了多种措施改进流水线:6X86将指令结果同时提供给两个流水线以减少延时,它具有更好的分支预测和乱序执行功能。1995年AMD公司推出K5处理器,K5具有6条流水线,能够将解码和执行功能分开,它有六个功能单元:一个分支单元、两个加载/存储单元、一个浮点单元、两个算术逻辑单元。面对AMD和Cyrix咄咄逼人的气势,Intel在1995年底推出了PentiumPRO,该处理器集成了550万个晶体管,它在几个方面对Pentium进行了改进。9、IntelPentiumMMX、AMDK6、Cyrix6X86MX、CyrixM21997年1月,Intel公司推出了PentiumMMX芯片,它在X86指令集的基础上加入了57条多媒体指令。这些指令专门用来处理视频、音频和图象数据,使CPU在多媒体操作上具有更强大的处理能力,PentiumMMX还使用了许多新技术。单指令多数据流SIMD技术能够用一个指令并行处理多个数据,缩短了CPU在处理视频、音频、图形和动画时用于运算的时间;流水线从5级增加到6级,一级高速缓存扩充为16K,一个用于数据高速缓存,另一个用于指令高速缓存,因而速度大大加快;PentiumMMX还吸收了其他CPU的优秀处理技术,如分支预测技术和返回堆栈技术,它可以在支持MMX的软件上把速度提高50%。也使人们真正的认识到了多媒体计算机。1997年4月AMD推出了K6(代号LittleFoot)处理器,K6集成了880万个晶体管,加入了MMX指令集,包含两个32KB的一级缓存单元(32KB指令+32KB数据)。1997年6月Cyrix推出了6X86MX,它在上一代6X86的基础上增加了MMX技术的支持,此后,采用0.25微米工艺替代了0.35微米工艺,生产了CyrixM2处理器。10、IntelPentiumII、XEON、Celeron;AMDK6-2、K6-31997年5月,Intel公司推出了PentiumII处理器,它采用SLOT1架构,通过单边插接卡(SEC)与主板相连,SEC卡盒将CPU内核和二级高速缓存封装在一起,二级高速缓存的工作速度是处理器内核工作速度的一半;处理器采用了与PentiumPRO相同的动态执行技术,可以加速软件的执行;通过双重独立总线与系统总线相连,可进行多重数据交换,提高系统性能;PentiumII也包含MMX指令集。随后,Intel又推出了针对高端服务器和工作站的PentiumII产品:XEON处理器。AMD作为Intel最强劲的对手,1998年3月,AMD公开发布了K6-2处理器,它在K6的基础上作了几项重要的改进,其中最主要的一项是采用了3DNOW!技术,此技术在原有的K6处理器中新加入了21条新的指令,能迅速地对3D图形进行辅助处理,同时,K6-2也支持MMX技术。1999年,AMD在成功推出K6-2之后,AMD趁热打铁,推出了升级版产品K6-3和K6-2+,其中K6-3先于K6-2+推出。其实它们与K6-2的差别就在二级缓存上。K6-2的二级缓存是建立在主板上,并以CPU主频速度的一半来工作,而K6-3则仿效了Intel的CeleronA的做法,把二级缓存封装在CPU内部,并以全速运行,在原有的主板上的缓存配合下构成了史无前例的三级缓存。11、IntelPentiumIII、Celeron2;AMDK7Athlon1999年2月17日,Intel发布了SLOT1构架PentiumIII处理器,第一批的PentiumIII处理器采用了Katmai内核,主频有450和500Mhz两种,这个内核最大的特点是更新了名为SSE的多媒体指令集,这个指令集在MMX的基础上添加了70条新指令,以增强三维和浮点应用,并且可以兼容以前的所有MMX程序。1999年6月,AMD正式发布了他们的K7处理器(Pluto核心)。面对着AMDK7处理器巨大的挑战和SLOT1平台昂贵的价格,Intel于1999年下半年推出了采用Socket370FC-PGA封装的全新铜矿(Coppermine)核心PentiumIII处理器,处理器使用0.18微米工艺制造,133MHz的前端总线,在性能上大幅超过了老PentiumIII,达到了和K7同级的水平。看到Coppermine核心的奔腾III大受欢迎,Intel开始着手把Celeron处理器也转用了这个核心,在2000年中,推出了Coppermine128核心的Celeron处理器,俗称Celeron2,由于转用了0.18的工艺,Celeron的超频性能又得到了一次飞跃,超频幅度可以达到100%。12、IntelTualatinPentiumIII、Celeron3;AMDTunderbirdAthlon、DuronIntel改进制造工艺,于2000年发布了0.13微米工艺制造的Tualatin核心PentiumIII-S处理器,最高主频为1400MHz,512KB的全速二级缓存,而且加入了最新的数据预先读取(prefetch)的扩充功能,这项技术在Pentium4处理器上也得到了延续。其后又推出了Tualatin核心的Celeron,二级缓存缩减为256KB,但性能依然十分强劲,可以说是K7最为称职的对手。AMD在2000年中发布了第二个Athlon核心——Tunderbird(雷鸟),这个核心的Athlon制造工艺改进为0.18微米,并且接口界面改为了SocketA,这是一种类似于Socket370,但针脚数为462的安装接口。最后是二级缓存改为256KB,但速度和CPU同步,与Coppermine核心的奔腾III一样。在低端CPU方面,AMD推出了Duron(毒龙)CPU,它的基本架构和Athlon一样,只是二级缓存只有64KB。13、IntelPentium4、AthlonXP2000年11月,借助Intel强大的宣传攻势,Pentium4进入了人们的视野。初期的Pentium4(Willamette)使用0.18微米工艺制造,内部集成256KB二级缓存,起始主频就达到了1300MHz,采用Socket423的i850平台搭配RDRAM内存来满足400MHzFSB的带宽需要。随后Intel将Pentium4的产品不断升级,推出了好几个系列的产品。2001年7月发布了全新改进的Pentium4/Celeron处理器(Northwood),Northwood核心的Pentium4采用0.13微米工艺制造,将二级缓存提升到了512KB,FSB从400MHz提高到533MHz,主频起始1.6G,最高达到了3.2G。2004年6月Intel又推出了采用Prescott核心的Pentium4处理器,而且逐步向LGA775平台迈进。2001年10月,此时的AMD推出了AthlonXP处理器(Palomino),AthlonXP在技术上没有更多的突破,只是改变了封装(使用OPGA封装)、增加了温度监控电路、降低能耗和功率、提供了对SSE的支持、改进了数据预取技术,进而有效的提高了缓存TLB的数据命中率。面对Northwood核心P4的挑战,AMD于2002年4月推出了ThoroughbredA核心的AMDAthlonXP处理器。同年6月又推出了经过改良的ThoroughbredB核心的AthlonXP处理器,FSB也提升到了266/333MHz。相比于ThoroughbredA核心,ThoroughbredB核心使用了更加成熟的工艺,使得超频性能大幅度提升,而且发热量更小。14、IntelPentiumM2003年Intel发布了PentiumM处理器。PentiumM处理器不同于以往利用台式处理器进行改进而来,而是完全为了移动PC设计,强劲的性能配合高级的节电技术,使得PentiumM处理器有了翻天覆地的变化。英特尔将PentiumM处理器结合了855芯片组与Intel802.11PROWiFi无线/Wireless2100网络联机技术,启用了一个全新的名称:Centrino(迅驰)。这样让人们再次看到了以技术为主导的Intel。PentiumM处理器起初的FSB为400MHz,1M的二级缓存,后起推出的Dothan核心将二级缓存升级到了2M。15、AMDAthlon64、INTELPentium4EM64T2003年9月24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