搜索
intel_的CPU发展史(图文)谈到处理器，就应该知道著名的摩尔定律（到目前为止，还是对的）。摩尔定律：1965年戈登·摩尔在《电子学》杂志（ElectronicsMagazine）第114页发表了影响科技业至今的摩尔定律：1、集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。2、微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降二分之一。3、用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番。附：钟摆理论：在奇数年，英特尔将会推出新的工艺；而在偶数年，英特尔则会推出新的架构。简单的说，就是奇数工艺年和偶数架构年的概念。英特尔的钟摆策略，能够体现英特尔技术变化方向。当有英特尔钟摆往左摆的时候，tick这个策略会更新工艺，往右摆的时候，tock会更新处理器微架构。举个例子，05年说tick，英特尔更新从90纳米走向65纳米；06年是tock，用英特尔推出酷睿架构，07年走向45纳米。值得注意的是，首先它不会在一年内两个技术同时出现。每一年都可以在上个技术上再提升一个规模。钟摆策略发展趋势一般是今年架构、明年工艺，是让大家循序渐进，而且实行钟摆策略也是带着整个行业按着这个钟摆形成一种共同的结构往前走。intel系列CPU及其架构：本文将对intel系列CPU及其架构做简要介绍，CPU(CentralprocessingUnit)，又称“微处理器(Microprocessor)”，是现代计算机的核心部件。对于PC而言，CPU的规格与频率常常被用来作为衡量一台电脑性能强弱重要指标。CPU的起源可以一直追溯到1971年。在那一年，当时还处在起步阶段的Intel公司推出了世界上第一颗微处理器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，当时的蓝色巨人IBM以及大部分商业用户对此不屑一顾。但它毕竟是划时代的产品，从此以后，INTEL便与微处理器结下了不解之缘。可以这么说，CPU的历史发展历程一定意义上也就是Intel公司x86系列CPU的发展历程。4004处理器核心架构图：（有点像毛毛虫）。IntelC8008为世界上第一款八位元处理器。8008共推出两种速度，0.5Mhz以及0.8Mhz，虽然比4004的工作时脉慢，不过因为是八位元处理器（比起4004的四位元），整体效能要比4004好上许多。8008可以支援到16KB的内存。C8008是比较珍贵的紫色陶瓷镀金接脚版本，D8008则是后期出的量产版。发布时间为1972年，8位运算+16位地址总线+16位数据总线，包含7个8位寄存器(A,B,C,D,E,F,G,其中BC,DE,HL组合可组成16位数据寄存器)，支持16位内存，同时它也包含一些输入输出端口，这是一个相当成功的设计，还有效解决了外部设备在内存寻址能力不足的问题。之后，intel又推出8080。8080不仅扩充了可寻址的存储器容量和指令系统，而且指令执行速度是8008的10倍。8008系统的加法需要20μs（每秒5万条指令），而8080系统只需要2μs（每秒50万条指令）。另一方面8080可直接与TTL（晶体管晶体管逻辑）兼容，而8008则不能。这样就使得接口设计更容易，而且价格更便宜。8080可寻址的范围（64KB）是8008（16KB）的4倍，这些改进导致进入了8080时代，并且使微处理器继续繁荣昌盛。随后，1974年第一台PC机MITSAltair8800问世了（注意，选择8800这个名字，可能是为了避免侵犯Intel的版权）。为Altair8800计算机写的BASIC语言解释程序是由BillGates（比尔·盖茨）和PaulAllen于1975年开发的，他们是Microsoft公司的创始人。Altair8800的汇编程序是由DigitalResearch公司编写的，它曾为PC机开发了。8085：8085的主频，我们现在看来非常的可怜，甚至还不如一个MP3的DSP。它最低主频3MHz，最高主频也不过6MHz。当年使用此CPU的厂商非常多，包括了AMD，TOSHIBA，FUJI，SIEMENS等等。我的这位朋友收了一大批的8085，当然不少是连号的，INTEL这批CPU这是8085的一个分枝，区别在于其主频的工作频率，如同现在的赛扬D325，330一样。此CPU是8085系列中拥有最高主频的一颗。8086：1978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，毫无疑问，8086是在我们曾经的计算机课本中出现频率最高的一个型号。它的产品线也分了3个部分，分别是8086，8086－8，8086－10。后缀分别代表了CPU的主频。8086是整个产品线中最低主频的一颗，仅仅是4.77MHz。它与上一代产品最大的区别就在于它是一颗16bit的处理器。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、指数和三角函数等的数学计算指令这两种芯片使用相同的指令集，可以互相配合提升科学运算的效率。之后，在8086的基础上，公司发展了8088，以技术的观点来看，8088其实是8086的一个简版，其内部指令是16位的，但是外部是8位数据总线；相对于8086内部数据总线（CPU内部传输数据的总线）、外部数据总线（CPU外部传输数据的总线）均为16位，地址总线为20位，可寻址1MB内存的规格来说，是稍差了一点，但是已经足以胜任DOS系统和当时的应用程序了。80286，intel最后一块16位cpu，1982年。这一年，Intel推出了划时代的最新产品80286芯片，该芯片比8086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，。与8086相比，80286寻址能力达到了16MB，可以使用外存储设备模拟大量存储空间，从而大大扩展了80286的工作范围，还能通过多任务硬件机构使处理器在各种任务间来回快速切换，以同时运行多个任务，其速度比8086提高了5倍甚至更多。。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。80386，intel第一代32位cpu1985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，后逐步提高到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。同时也是第一种具有“多任务”功能的处理器——这对微软的操作系统发展有着重要的影响，所谓“多任务”就是说处理器可以在同时处理几个程序的指令。80486，这是intel最后一代以数字编号的cpu1989年，我们大家耳熟能详的80486芯片由Intel推出，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。80486的时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、50MHz。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内，并且在80x86系列中首次采用了RISC（精简指令集）技术，可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式，大大提高了与内存的数据交换速度。·P5架构带来了第一款与数字无关的处理器：pentiumpro稍后Intel推出了PentimuPro（中文名称“高能奔腾”），尽管性能不错，但远没有达到抛离对手的程度。加上价格十分昂贵，因此PentimuPro实际上出售的数目非常至少，市场生命也非常的短。PentimuPro可以说是Intel第一个失败的产品，但PentiumPro的设计思想和总体架构却对Intel此后的处理器设计造成了深远的影响。PentiumPro处理器采用了一种新的总线接口Socket8。新的处理器对多媒体功能提供了很好的支持。PentiumPro的工作频率有150/166/180和200MHz四种，都具有16KB的一级缓存和256KB的二级缓存。它是基于Pentium完全相同的指令集和兼容性，达到了440MIPs的处理能力和5.5M个晶体管。这几乎相当于比4004处理器的晶体管提升了2400倍。值得一提的是PentiumPro采用了“PPGA”封装技术。即一个256KB的二级缓存芯片与PentiumPro芯片封装在一起，两个芯片之间用高频宽的内部总线互连，处理器与高速缓存的连接线路也被安置在该封装中，这样就使高速缓存能更容易地运行在更高的频率上。例如PentiumPro200MHzCPU的L2Cache就是运行在200MHz，也就是工作在与处理器相同的频率上，这在当时可以算得上是CPU技术的一个创新。PentiumPro的推出，为以后Intel推出PⅡ奠定了基础。P6架构与支持多媒体技术的PentiumMMX:英特奔腾MMX的推出，是Intel的辉煌时代的到来，所以对奔腾系列将做比较详细的介绍：吸取了奔腾Pro的教训，Intel在1996年底推出了奔腾系列的改进版本，厂家代号P55C，也就是我们平常所说的奔腾MMX（中文名称“多能奔腾”）。这款处理器并没有集成当时卖力不讨好的二级缓存，而是独辟蹊径，采用MMX指令集来增强性能。MMX技术是INTEL最新发明的一项多媒体增强指令集技术，它的英文全称可以翻译“多媒体扩展指令集”。MMX是Intel公司在1996年为增强奔腾CPU在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术，为CPU增加了57条MMX指令，除了指令集中增加MMX指令外，还将CPU芯片内的L1缓存由原来的16KB增加到32KB（16K指命+16K数据），因此MMXCPU比普通CPU在运行含有MMX指令的程序时，处理多媒体的能力上提高了60％左右。MMX技术不但是一个创新，而且还开创了CPU开发的新纪元，后来的SSE，3DNOW！等指令集也是从MMX发展演变过来的。奔腾Ⅱ处理器融合了IntelMMX技术——Intel近10年来,在架构方面最显著的提高。MMX技术提升了视频的加压和解压、图像处理、编码及I/O处理,所有的这一切在今天的办公套件、商用多媒体、通信和Internet中被广泛地应用。(1)单指令、多数据(SIMD)技术今天的媒体和通信应用程序中经常使用重复循环,这些仅占总程序10%甚至更少的代码,却要占用90%的运行时间。一个被称作单指令、多数据(SIMD)的流程使得一条指令能完成多重数据的的工作。这就好比一个长官对整个排发出立正!的命令,而不是对每个士兵都说一遍。SIMD允许芯片减少在视频、声音、图像和动画中计算密集的循环。(2)新的指令集Intel的工程师们特别设计了57条功能强大的指令,以更有效地操作、处理视频、声音和图像数据。这些指令主要针对多媒体操作中经常出现的高并行、重复运算。奔腾Ⅱ处理器的MMX技术和奔腾处理器中的MMX技术是兼容的,它和奔腾Ⅱ处理器的核心架构也有非常好的结合。强大的MMX技术指令集充分利用了动态执行的技术,在多媒体和通信中性能表现卓著。4.紧密相连的512K二级高速缓存器5.266MHz处理器主频,支持嵌入式应用6.66MHz系统总线频率7.优化的包装体积为合理利用宝贵的空间,Intel设计了Intel便携式模型(IMM)和最新的迷你包装,以保证芯片的安装。包装体积为4英寸×2.5英寸×0.39英寸。8.能耗低主频为266MHz时,能耗为1.7V内核电压,内核处理器能耗为7.8W,整个模块最大能耗为12.4W。全面的解决方案:除了现有的支持嵌入设计的高端处理器模块和芯片组以外,Intel公司还将继续支持嵌入式Intel架构产品线,包括Intel嵌入式处理器模块、Intel奔腾处理器(含有MMX技术)及PCI芯片组,Intel486处理器、Intel386处理