CPU发展Word下载.docx
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“让每个家庭每张桌子上都放一台电脑。
”
1979年6月1日,Intel推出4.77MHz的准16位微处理器8088,它是8086的廉价版本,价格为大众所接受。
在性能方面,它在内部以16位运行,但支持8位数据总线,采用现有的8位设备控制芯片,包含29000个3微米技术的晶体管,可访问1MB内存地址,速度为0.33MIPS。
Intel8088电路
同年9月,Motorola推出M6800016位微处理器,它因采用了68000个晶体管而得名。
该处理器主要供应Apple公司的Macintosh和Atari的ST系列电脑上。
后继版本的处理器,包括68020则被使用在MacintoshII机型。
Microsoft的秘密交易
1980年10月,Microsoft把握了一次绝佳的发展机遇。
IBM在秘密进行代号为“跳棋计划”的开发项目(第一台IBMPC)过程中,向Microsoft提出采购一套操作系统。
PaulAllen抓住机会与SeattleComputerProducts的TimPatterson签约,向其支付了不到10万美元,获得了其DOS操作系统的版权并进行了一些修改,从而做成了与这个神秘客户(IBM)的大买卖。
今天的Windows系列操作系统仍然兼容DOS,这个系统对于老一代电脑用户来说再熟悉不过了。
IBMPC创造历史
早在1980年7月,一个负责“跳棋计划”的13人小组秘密来到佛罗里达州波克罗顿镇的IBM研究发展中心,开始开发后来被称为IBMPC的产品。
一年后的8月12日,IBM公司在纽约宣布第一台IBMPC诞生,这个开创计算机历史新篇章的时刻,迄今正好25年。
第一台IBMPC采用了主频为4.77MHz的Intel8088,操作系统是Microsoft提供的MS-DOS。
IBM将其命名为“个人电脑(PersonalComputer)”,不久“个人电脑”的缩写“PC”成为所有个人电脑的代名词。
IBM原来预计在一年中售出241683台PC,然而用户的需求被大大低估了,实际上一个月的订货量就超出了预计。
1981年:
80186和80188发布。
这两款微处理器内部均以16位工作,在外部输入输出上80186采用16位,而80188和8088一样均是采用8位工作。
这是一颗性能介于8088,80286之间的的CPU。
但事实上80186从来都没有在PC中应用,它仅仅存在于一个小范围的圈子中,作为一个小型的控制器出现,哪怕是今天。
从这个时候起,AMD公司已经开始生产80186CPU了。
1982年2月1日:
在80186发布后的几周,80286就发布了。
80286处理器集成了大约13.4万个晶体管,最大主频为20MHz,采用16位资料总线和24位位址总线。
与8086相比,80186/80188增强了部分软硬件功能80286增加了实存(24位地址)和虚拟存储器管理,可以在两种不同的模式下工作,一种叫实模式,另一种叫保护方式。
80286开始正式采用一种被称为PGA的正方形包装。
Intel80386
1985年10月,Intel推出16MHz80386DX微处理器(最高33MHz主频),可以直接访问4G字节的内存,并具有异常处理机制;
虚拟86模式可以同时模拟多个8086处理器来加强多任务处理能力。
80386的广泛应用,将PC机从16位时代带入了32位时代。
此外它还具有比80286更多的指令集。
发布时,80386的最快速版本的主频为20MHz,具备6.0MIPs,包含275,000个晶体管。
当时,IBM已经收到大量286机器的订单,不愿立即转向386,同时IBM担心长期受制于Intel芯片,开始暗中开发自己的处理器,所以对是否采用386芯片不置可否。
Compaq乘机而上,推出386芯片的电脑,迅速占领了市场。
1988年6月16日:
80386SX发布,它是80386DX的廉价版本,只有16-bit总线宽度。
希的记忆:
我们曾有过第一次亲密接触
前面的处理器我们都积少接触,接下来的,也许大家就比较清楚了,因为我们第一次接触的,就是此类处理器。
Intel486
CPU更新速度加快,造就了越来越多的兼容机厂商。
1989年4月,Intel推出25MHz486微处理器。
1989年5月10日:
我们大家耳熟能详的80486芯片由英特尔推出。
这款经过四年开发和3亿美元资金投入的芯片的伟大之处在于它首次实破了100万个晶体管的界限,集成了120万个晶体管,使用1微米的制造工艺。
其实486就是80386+80387协处理器+8KB一级缓存,是超级版本的386。
Compaq由于持有大量386订单而对采用Intel486犹豫不决,Dell趁机推出了自己的486整机,并通过直销模式在兼容机市场后来居上。
1991年,25岁的MichaelDell成为《财富》全美500家大企业中最年轻的总裁。
1995年,Dell进入全球个人电脑5强行列。
1991年5月22日:
80486DX的廉价版本80486SX发布,它和DX的区别是没有整合FPU。
Pentium浮出水面
1993年3月22日:
全面超越486的新一代586CPU问世,为了摆脱486时代微处理器名称混乱的困扰,英特尔公司把自己的新一代产品命名为Pentium(奔腾)以区别AMD和Cyrix的产品。
AMD和Cyrix也分别推出了K5和6x86微处理器来对付芯片巨人,但是由于奔腾微处理器的性能最佳,英特尔逐渐占据了大部分市场。
Pentum处理器的性能接近主要的RISCCPU并兼容80x86,同时继承了长期积累下来的价值约500亿美元的庞大软件资源。
Pentium最初级的CPU是Pentium60和Pentium66,分别工作在与系统总线频率相同的60MHz和66MHz两种频率下,没有我们现在所说的倍频设置。
∙1994年3月7日:
Intel发布90和100MHz的Pentium处理器
∙1994年10月10日:
Intel发布75MHz版本的Pentium处理器
∙1995年3月27日:
Intel发布120MHz的Pentium处理器
∙1995年6月1日:
Intel发布133MHz版本Pentium处理器
PentiumPro
Intel推出PentiumPro微处理器,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。
1995年11月1日,Intel推出了PentiumPro处理器。
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。
∙1996年1月4日:
Intel发布150&
166MHzPentium处理器,包括了越3.3M个晶体管
∙1996年10月6日:
Intel发布200MHzPentium处理器
IntelPentiumMMX
1997年1月8日:
Intel在1996年推出的Pentium系列的改进版本,内部代号P55C,也就是我们平常所说的PentiumMMX。
PentiumMMX在原Pentium的基础上进行了重大的改进,增加了片内16KB数据缓存和16KB指令缓存,4路写缓存以及从PentiumPro、Cyrix而来的分支预测单元和返回堆栈技术,特别是新增加的57条MMX多媒体指令。
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成“多媒体扩展指令集”。
使得PentiumMMX即使在运行非MMX优化的程序时也比同主频的PentiumCPU要快的多。
57条MMX指令专门用来处理音频、视频等数据,这些指令可以大大缩短CPU在处理多媒体数据时的等待时间,使CPU拥有更强大的数据处理能力。
MMXCPU比普通CPU在运行含有MMX指令的程序时,处理多媒体的能力提高了60%左右。
MMX技术开创了CPU开发的新纪元。
PentiumMMX系列的频率只有三种:
166MHz、200MHz、233MHz,一级缓存从Pentium的16KB增加到了32KB,核心电压2.8v,倍频分别为2.5、3、3.5。
插槽都是Socket7。
与此同时,作为Intel的主要竞争对手,AMD也发布了AMD-K6-MMX处理器,包含相近的指令集,从而导致了一连串的法律纠纷。
1997年4月7日。
英特尔发布了PentiumII处理器。
内部集成了750万个晶体管,并整合了MMX指令集技术。
此时,英特尔PentiumII架构已经从Socket7转成Slot1,并首次引入了S.E.C封装(SingleEdgeContact)技术,将高速缓存与处理器整合在一块PCB板上。
Slot1的PentiumII晶体管数为900万,并且具有两种版本的核心:
Klamath与Deschutes。
同时代竞争的是AMD的K6II,这时候的口碑也相当不错
∙1997年6月2日:
Intel发布233MHzPentiumMMX
∙1998年2月:
Intel发布333MHzPentiumII处理器,开发代号为Deschutes,并且首次采用了0.25微米制造工艺,在低发热量的情况下提供比以前产品更快的速度。
∙
∙1999年2月22日:
AMD发布K6-III400MHz版本,在一些测试中,它的性能超越了后来发布的IntelPentiumIII。
它包括了23M晶体管,并且基于100MHzSpuersocket7主板,与那些使用66MHz总线的芯片相比,性能的提升是卓越的。
一起走过的日子:
淘汰的记忆
以下部分处理器是我们曾经用过的,最后却远远地抛进了淘汰的行列,对于有两台甚至多台电脑的朋友来说,印象尤其深刻。
因为电脑和电视不同,它的特点是需要我们不断地更新、升级。
当然,目前仍有部分用户还在使用这些产品。
Intel向网络看齐,发布PentiumIII
1999年1月,Intel推出奔腾III处理器,它采用0.25微米制造工艺,拥有32K一级缓存和512K二级缓存(运行在芯片核心速度的一半下),包含MMX指令和Intel自己的“3D”指令SSE,最初发行的PIII有450和500MHz两种规格,其系统总线频率为100MHz。
此外其身份代码还可通过Internet读取。
Intel的主要对手之一AMD加紧跟进的步伐,于同年8月发布Athlon处理器。
10月,在微处理器论坛会议上,Intel宣布了代号为麦赛德(Merced)的处理器的正式名称Itanium(安腾)。
1999年10月,Intel推出了基于0.18微米工艺制造的PentiumIII处理器,这款PentiumIII处理器有256K在二级高速缓存,代码名为Coppermine。
Coppermine以733MHz登台。
随着工艺尺寸从0.25微米减少到0.18微米,不仅提高了PentiumIII处理器的时钟速度,也使的Intel在技术上能够推出了集成的二级高速缓存。
虽然集成的二级高速缓存只有老式PentiumIII处理器的一半,但在处理器全速下运行,性能仍有显著提高。
其后Intel推出了PentiumIIIXeon处理器。
作为PentiumIIXeon的后继者,除了在内核架构上采纳全新设计以外,也继承了PentiumIII处理器新增的70条指令集,以更好执行多媒体、流媒体应用软件。
除了面对企业级的市场以外,PentiumIIIXeon加强了电子商务应用与高阶商务计算的能力。
Intel还将Xeon分为两个部分,低端Xeon和高端Xeon。
其中,低端Xeon和普通的Coppermine一样,仅装备256KB二级缓存,并且不支持多处理器。
这样低端Xeon和普通的PentiumIII的性能差距很小,价格也相差不多;
而高端Xeon还是具有以前的特征,支持更大的缓存和多处理器。
∙1999年11月29日:
AMD发布了Athlon750MHz,在主频和性能上超过Intel。
∙2000年3月6日:
AMD发布Athlon1GHz
∙2000年3月8日:
Intel限量供应1GHzPentiumIII处理器
Intel和AMD炽手可热的花旦
接下来为大家介绍的就是目前炽手可热的处理器,Intel的PentiumIV和AMDAthlon64。
虽然按照发布时间来说,Athlon64要比PentiumIV迟一个时代(PentiumIV发布时间是2000年11月,而Athlon64则是2003年9月),但PentiumIV经过了几年的的换芯,性能也获得了显著提升。
此外在Intel和AMD的发展版图上来说,它们是竞争对手,而且现在都加入了64-bit和双核等等技术特性,以下对它们进行比较详细的解释。
1、Pentimu4技术解释
2000年11月21日,Intel在全球同步发布了其最新一代的微处理器—Pentium4(奔腾4)。
Pentium4处理器原始代号为Willamette,采用0.18微米铝导线工艺,配合低温半导体介质(Low-Kdiclcctric)技术制成,是一颗具有超级深层次管线化架构的处理器。
Pentium4处理器最主要的特点就是抛弃了Intel沿用了多年的P6结构,采用了新的NetBurstCPU结构。
NetBurst结构具有不少明显的优点:
20段的超级流水线、高效的乱序执行功能、2倍速的ALU、新型的片上缓存、SSE2指令扩展集和400MHz的前端总线等等
∙新的处理器系统总线(FSB)
英特尔近来在前端系统总线(FSB)方面一直不敌AMD:
PentiumⅢ最高为133MHz的FSB和内存频率(外频);
而AMD雷鸟用的是100MHz的内存频率(外频)和266MHz的FSB(类似于CPU倍频的方式来连接这两个频率)。
Pentium4终于有了突破:
虽然Pentium4系统总线仅为100Mhz,并且也是64位数据宽度,但由于利用与APG4X相同的原理“四倍泵速”,因此可传输高达8位*100百万次/秒*4=3,200MB/秒的数据传输速度。
明显地远超过AMD最近公布的Athlon总线数据传输速度。
Athlon总线速度为133Mhz,64位、2倍速,提供8位*133百万次/秒*2=2,133MB/秒的数据传输率。
这项特色使得Pentium4传输数据到系统的其它部分比目前所有的x86处理器还快,也一并去除了PentiumIII系统所遭受的瓶颈限制。
不过,如果主存储器无法提供相对数据传输的话,这么快的处理器总线速度也是英雄无用武之地。
因此,早期此处理器的芯片组850就搭配了两条Rambus信道并使用昂贵的RDRAM内存。
这两个RDRAM信道能提供与Pentium4系统总线(3,200MB/s)相同的数据频宽,这样的搭配将是理论上最完美的结合─提供处理器、系统与主存储器间最高的数据传输率,这也是最明显的优势之一。
不过系统的整体系统的成本将会因为使用较昂贵的RDRAM而提高。
∙高速执行缓存
为了增加8KB的数据缓存,P4包含了一个执行跟踪缓存,可存储12K的微指令以帮助程序执行。
这些指令不在主程序循环中执行,不被存储,从而大大提高了系统性能。
快速执行引擎算术逻辑单元(ALU)以双倍的时钟速度运行,这让类似于加、减、逻辑与、逻辑或等基本运算的执行只用了1/2时钟。
例如,1.5GHz的快速执行引擎其实是以3GHz在运算。
∙高级动态执行
高级动态执行是控制CPU执行顺序的动态单元。
P4可以发出126条动态指令,使流水线完成48次载入和24次存储。
与前一代的PⅢ处理器相比,它能够增加33%的预处理速度,还可以在缓存中存储更多的历史信息从而快速取出。
∙改进的浮点数运算和多媒体单元
P4的128位运算动态增加了运算单元,使得浮点数运算和多媒体表现都得到了较大的改进。
∙
网络数据流单指令多数据扩展2(SSE2)
通过增加的144条新指令,SSE2具有更强多媒体增强指令和数据流单指令。
这些特性包括一个128位单指令多数据整数运算和128位单指令多数据双精度浮点指令,这些指令减少了原有的指令执行数量,大大增加了执行速度。
使得用户的视频、音频、图象处理、加密、财政、工程和科学应用都极大增强。
SSE2可以提高多媒体的执行效率,特别是DVD/MP3/MPEG4的回放,可以最大效果地体现P4新指令集的威力。
总结:
在理论上,PentiumIV是完美无缺,可是实际状况却远非Intel想象的那么简单。
第一代PentiumIV可以说是Intel近几年内的最大失败。
首先是P4耗电惊人,所以P4系统使用的主板被设计为电源的12V电压(ATX12),通过一个4脚的插座和3.3V、5V一起供给主板,另外还在20针电源接口的旁边另加了一个6针的辅助电源接口。
最致命的硬伤还是Willamette核心属于Pentium4最早期的产品,因此它的发热量很大、频率提升困难,只有1.7GHz和1.8GHz两个版本。
而且它的二级缓存只有256KB,超深的处理流水线使得总体性能并不理想,特别是对于超频用户来说,这类产品难以让人感到满意。
因此Intel很快就开发出了Northwood核心的产品,以满足消费者的需求。
Northwood核心的Pentium4采用0.13微米工艺制造,相比Willamette内核的处理器,其主频有了很大飞跃,二级缓存也从256K翻番到512KB。
而Prescott核心的Pentium4采用了另人咋舌的31级流水线设计,配备16KB的一级数据缓存和多达1MB的二级缓存。
接着是双核心的IntelPentium840EE发布,此时IntelPentiumIV核心已经发展到了颠峰。
2、Athlon64技术解释
2003年美国时间9月23日,全球第一款桌面系统64bit处理器在美国正式发布。
几经波折,Athlon64终于在人们期待的目光中揭开了神秘面纱。
Athlon64的诞生对于桌面处理器领域具有划时代的意义。
对于AMD来说,这更是具有战略意义的关键一步。
AMD——终于打破了最近时期的不利局面——按照原定布局领先对手步入了64bit时代。
跳开对手在架构和制造工艺等方面的追击,另辟战场利用Athlon64再度出击。
Athlon64的发布,使得桌面电脑可以迅速迈入64-bit时代,目前操作系统、软件都已经逐渐成熟。
AMD正在迎来丰收时期。
发布之初,Athlon64的产品线划分非常明确,一为采用Socket940接口,面向顶级桌面用户的Athlon64FX系列;
另一个就是面向主流用户,采用Socket754接口的Athlon64系列。
但是,随着时间的推移和竞争对手的不断变化,Athlon64处理器家族也渐渐庞大了起来。
到如今,Athlon64家族已经演变成为了一个拥有4种核心、3种接口、2种制程、近20款产品的复杂体系。
它的主要技术特点如下:
∙64位计算能力
这是Athlon64与传统32位处理器的最大区别所在。
在Athlon64和Athlon64FX处理器中,AMD加入了一个被称为x86-64的指令集,正是这个指令集赋予了Athlon64系列处理器64位的计算能力。
同时,AMD清醒地认识到,64位应用目前还远未成为主流,所以,它并没有将Athlon64/FX设计成一款仅支持64位计算的处理器,而是在支持64位代码的基础上提供了对32位和16位代码的良好兼容。
正是这样的设计使得Athlon64/FX在执行32位代码时不必重新进行编译,从而避免了效率低下所导致的性能损失。
总体来说,Athlon64/FX既为我们提供了64位计算能力,又完全兼容目前的32位甚至16位应用,是一款全能型处理器。
2.超过4GB的内存寻址能力
除了64位计算能力,x86-64指令集还使Athlon64系列处理器拥有了64位的地址空间和64位的数据空间,换句话说就是x86-64指令集使Athlon64/FX可以支持4GB以上的内存(64位处理器理论上支持2的64次方寻址空间,可支持上亿GB的内存),而传统的32位处理器最高仅支持4GB内存。
更大容量的内存支持能力使Athlon64/FX在诸如大型数据库、CAD/CAM建模以及对系统要求越来越BT的3D游戏等高端应用中有着不可比拟的优势。
3.处理器内部集成内存控制器
这也是Athlon64系列的独门绝技之一。
与传统的处理器把内存控制器放在芯片组相比,处