最新最附图CPU发展史.docx

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最新最附图CPU发展史

计算机CPU发展历史

2011-08-25小马哥哥整理

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：

i4004

i4004

1971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，i8086

i8086

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，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，i8088

i8088

1979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，i80286

i80286

1982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，i80386

i80386

1985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。

从i80386芯片开始，INTEL公司在同系列的处理器中，针对不同的市场和应用考虑，推出不同类型的80386芯片：

80386DX、80386SX、80386SL、80386DL等。

1985年推出的80386DX是标准版；1988年推出的80386SX是市场定位在80286和80386DX之间的一种芯片，其与80386DX的不同在于外部数据总线和地址总线皆与80286相同，分别是16位和24位（即寻址能力为16MB）；1990年推出的80386SL和80386DL都是低功耗、节能型芯片，主要用于便携机和节能型台式机。

80386SL与80386DL的不同在于前者是基于80386SX的，后者是基于80386DX的，但两者皆增加了一种新的工作方式：

系统管理方式（SMM）。

当进入系统管理方式后，CPU就自动降低运行速度、控制显示屏和硬盘等其它部件暂停工作，甚至停止运行，进入“休眠”状态，以达到节能目的。

6、1989年，i80486

i80486

1989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。

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。

由于这些改进，80486的性能比带有80387数学协处理器的80386DX提高了4倍。

80486和80386一样，也陆续出现了几种类型。

上面介绍的最初类型是80486DX。

1990年推出了80486SX，它是486类型中的一种低价格机型，其与80486DX的区别在于它没有数学协处理器。

80486DX2由系用了时钟倍频技术，也就是说芯片内部的运行速度是外部总线运行速度的两倍，即芯片内部以2倍于系统时钟的速度运行，但仍以原有时钟速度与外界通讯。

80486DX2的内部时钟频率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。

80486DX4也是采用了时钟倍频技术的芯片，它允许其内部单元以2倍或3倍于外部总线的速度运行。

为了支持这种提高了的内部工作频率，它的片内高速缓存扩大到16KB。

80486DX4的时钟频率为100MHz，其运行速度比66MHz的80486DX2快40%。

80486也有SL增强类型，其具有系统管理方式，用于便携机或节能型台式机。

AMD,Cyrix4x86

从90年代起，生产X86系列处理器的公司除了INTEL之外，还有AMD（超微）公司和Cyrix公司，它们生产兼容X86的处理器，同样命名为“386”和“486”，但价格比Intel公司的低得多，当时人们也不管是谁生产的，只要是386或486CPU拿来就用，这也为AMD和Cyrix提供了不小的生存空间。

随着AMD和Cyrix的这种做法不断蚕食Intel的市场，Intel再也坐不住了。

Intel要求兼容其X86的CPU不得使用X86名称，但联邦法院做出的判决确是“X86芯片兼容的CPU厂商仍可以在它们的产品上使用X86名称”。

此后的一段时间，AMD和Cyrix生产的386和486处理器数量居然超过了Intel公司，并借此瓜分了不少的CPU市场份额，在90年代中期，形成了Intel、AMD和Cyrix三足鼎立的局面。

7、intel奔腾处理器、AMD、Cyrix5X86处理器

IntelPentium

1993年intel推出了全新一代的高性能处理器——奔腾。

由于CPU市场的竞争越来越趋向于激烈化，INTEL觉得不能再让AMD和其他公司用同样的名字来抢自己的饭碗了，于是提出了商标注册，由于在美国的法律里面是不能用阿拉伯数字注册的，于是INTEL玩了哥花样，用拉丁文去注册商标。

奔腾在拉丁文里面就是“五”的意思了。

奔腾的内部含有的晶体管数量高达310万个。

奔腾最初的起始主频为50Mhz，其后发布了55Mhz、60Mhz、65Mhz、70Mhz、75Mhz然后直接跳到90Mhz、100Mhz、120Mhz、133Mhz，其中最后一款产品是当时人们梦寐以求的，不是一般人可以拥有。

也只有在拥有它的机器上才可以不用解压卡而直接比较完美的播放VCD。

AMD,Cyrix5X86

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。

但事实上，5X86只是486的增强版，从各个方面来看，它都无法达到Pentium的性能，不过，由于5X86的价格比Pentium便宜得多，而且可以安装在原有486的主板上，因此，也在当时的CPU市场上占有一定份额。

然而，5X86毕竟只是80486与Pentium之间的过渡性产品，面对激烈竞争的CPU市场，AMD和Cyrix两家公司不再单纯复制Intel的产品，而将注意力转向芯片的原始设计。

8、AMDK5、Cyrix6X86、IntelPentiumPRO

Cyrix6X86

1994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。

Cyrix推出的6X86是市场上第一个与IntelPentium处理器竞争的处理器。

但在浮点运算及多媒体性能方面与Pentium相比，仍然有较大差距，最终只能专攻低端市场。

AMDK5

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。

K5的频率一共有六种：

75/90/100/120/133/166，内部总线的频率和奔腾差不多，都是60或者66MHz，虽然它在浮点运算方面比不上奔腾，但是由于K5系列CPU都内置了24KB的一级缓存，比奔腾内置的16KB多出了一半，因此在整数运算和系统整体性能方面甚至要高于同频率的奔腾。

即便如此，因为k5系列的交付日期一拖再拖，AMD公司在“586”级别的竞争中最终还是败给了INTEL。

IntelPentiumPRO

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。

在处理方面，PentiumPRO引入了新的指令执行方式，其内部核心是PISC处理器，因而执行速度更快；PentiumPRO具有3个流水线，每个流水线达到14级，指令执行速度明显提高；当时计算机系统的瓶颈之一是主板上的二级高速缓存只能与总线同步工作，PentiumPRO采用将256K二级高速缓存封装在芯片内核与CPU同频运行解决了这个问题。

不过由于当时缓存技术还没有成熟，加上当时缓存芯片还非常昂贵，因此尽管PentimuPro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，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。

9、IntelPentiumMMX、AMDK6、Cyrix6X86MX、CyrixM2

IntelPentiumMMX

1997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。

AMDK6

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），除了浮点运算能力略低于PentiumMMX外，K6在其他性能上都胜过PentiumMMX，而且在许多方面已与PentiumII相差无几，而K6的价格比这两款处理器都低。

因此，当时在低端市场抢占了不少的市场份额。

这是AMD与INTEL的竞争中第一次尝到甜头。

Cyrix6X86MX

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。

CyrixM2含有64KB的一级缓存，增加的57条MMX的指令可提高多媒体软件的运行速度，从总体上看，CyrixM2的性能在PentiumMMX与PentiumII之间。

CyrixM2

在推出M2处理器之后，Cyrix公司已经到了强弩之末，1997年11月，国家半导体（NS）并购了Cyrix公司，后来又进入了芯片组厂商巨头VIA的大门，但始终未能起死回生，Cyrix品牌渐渐退出人们的视野了。

在90年代初期，CPU生产厂家形成了以Intel、AMD、Cyrix三强争雄，起初的数年一直属于拉锯战，但当Intel推出Pentium和PentiumMMX之后，战局开始向不利于AMD和Cyrix的方向发展，在上一篇中提到，Cyrix已经成为了第一个失败者。

就在Intel马上就要看见胜利曙光的时候，Intel天命中的宿敌AMD开始了一场令人称奇的绝地反击战。

AMD开始意识到自己相比Intel的劣势还是在浮点运算方面，于是AMD在K6的基础上经过修改推出了K6-2处理器，新加入的3DNOW!

技术让AMD处理器有了脱胎换骨的变化，而其可以在原有Socket7平台上继续使用，这一战术给了Intel沉重的打击，Intel没有想到AMD凭借一己之力居然撑起了已经被自己判了死刑的Socket7平台。

10、IntelPentiumII、XEON、Celeron；AMDK6-2、K6-3

IntelPentiumII

1997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。

Intel此举希望用SLOT1构架的专利将AMD等一棍打死，可没想到Socket7平台在以AMD的K6-2为首的处理器的支持下，走入了另一个春天。

IntelPentiumIIxeon

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，它仍采用0.25微米工艺制造，主频有400、450和500MHZ，二级高速缓存512KB、1MB和2MB三种规格，而且与PentiumPRO类似，它的二级高速缓存内置于CPU工作速度与处理器内核工作速度相同，可看作PentiumPRO的替代品，由于它的高价格因素，XEON面向的是高级工作站和服务器市场，一般的用户很少问津的。

从这时开始，今后Intel每推出新一代的Pentium，都会有相应的XEON处理器面市。

IntelCeleron300A

Celeron是INTEL为了赶快挽回低端市场专门制造的产品。

Intel将PentiumII处理器中的二级缓存完全拿掉，这样既节省了研发时间和成本，又不会对PentiumII的高端市场造成冲击。

早期的赛Celeron采用了当时非常先进的0.25微米工艺制造。

其超频和发热量的控制都很出色，但没有二级高速缓存的实际表现令人非常失望。

Intel也很快了解到这个情况，于是随机应变，1998年8月，推出了集成128KB二级缓存的Celeron，起始频率为300Mhz，为了和没有集成二级缓存的同频Celeron区分，它被命名为Celeron300A。

有一定使用电脑历史的朋友可能都会对这款CPU记忆犹新，它集成的二级缓存容量只有128KB，但它和CPU频率同步，而奔腾Ⅱ只是CPU频率一半，因此Celeron300A的性能和同频奔腾Ⅱ非常接近。

更诱人的是，这款CPU的超频性能奇好，大部分都可以轻松达到450Mhz的频率，要知道当时频率最高的奔腾Ⅱ也只是这个频率，而价格是Celeron300A的好几倍。

这个系列的Celeron出了很多款，最高频率一直到566MHz，才被采用奔腾Ⅲ结构的第二代Celeron所代替。

AMDK6-2

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，3DNOW!

与MMX技术之间形成相辅相承的关系，MMX用来加强整数运算能力，而3DNOW!

则补充浮点运算能力的不足，这两项技术的融合，为多媒体应用提供了强劲的动能。

AMD第一次在浮点运算方面赶上了Intel。

但是K6-2在性能强悍的新赛扬冲击下，也变得举步维艰。

AMDK6-3

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。

不过这样势必带来成本的巨大提升，而复杂的设计也使得良品率很低，因此K6-3的价格一直不被普通大众所接受，尽管其在整数方面的性能非常出色。

K6-2+则是AMD应对CeleronII而推出的过渡性产品，同样也将二级缓存封装在CPU内部。

而K6-3的推出也是Socket7平台最后的疯狂。

11、IntelPentiumIII、Celeron2；AMDK7Athlon

IntelPentiumIII

1999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。

不过平心而论，Katmai内核的PentiumIII除了上述的SSE指令集以外，吸引人的地方并不多，它仍然基本保留了PentiumII的架构，采用0.25微米工艺，100Mhz的外频，Slot1的架构，512KB的二级缓存（以CPU的半速运行）因而性能提高的幅度并不大。

不过得益于INTEL的品牌效应和强大的广告宣传策略，在PentiumIII刚上市时掀起了很大的热潮，曾经有人以上万元的高价去买第一批的PentiumIII。

AMDK7Athlon

1999年6月，AMD正式发布了他们的K7处理器（Pluto核心）。

第一代K7使用了和PentiumII近似的SLOT1的SLOTA接口，采用0.25微米工艺制造，使用了EV6总线，当时就达到了令人称奇的200MHz的FSB，同时也使得内存第一次成为了处理器的瓶颈，起始主频为500MHz，最高主频700MHz，而K7在浮点运算性能更是大幅度超越PentiumIII，Intel最后的一点优势也顷刻间化为乌有。

AMD也因此真正的和Intel开始了齐头并进的竞争。

K7不但将性能强劲的PentiumIII击败，而且经过改进之后居然跟Pentium4也能一较高下，从这个时候起，K7开始书写自己的神话。

IntelPentiumIIICoppermine

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。

IntelCeleron2

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、Duron

IntelTualatinPentiumIII

Intel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。

AMDTunderbirdAthlon

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。

Tunderbird核心的Athlon不但在性能上要稍微领先于奔腾III，而且其最高的主频也一直比奔腾III高，1Ghz频率的里程碑就是由这款CPU首先达到的。

AMDDuron

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。

Duron从发布开始，就能远远抛离同样主攻低端市场的Celeron，而且价格更低廉，一时间Duron成为低价DIY兼容机的第一选择，但Duron也有它致命的弱点，首先是继承了Athlon发热量大的特点，其次是它的核心非常脆弱，在安装CPU散热器时很容易损坏。

因此尽管在兼容机市场很受欢迎，但始终打不进利润最高的品牌机市场。

13、IntelPentium4、AthlonXP

IntelPentium4

2000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。

虽然人们对Pentium4充满了希望，可产品面市之后，却让人大跌眼镜，20级超长流水线的设计，虽然将频率提升到一个新的高度，但性能却受到了严重的影响，一颗Tualatin核心的Celeron1000MHz处理器的性能都在1500MHz主频的Pentium4之上。

但为了不让Tualatin抢占了Pentium4的高端市场，Intel人为的将Tualatin自毁。

IntelPentium4Prescott

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.