见微知著四十年 处理器历史全面回顾文档格式.docx

1、时隔25年之后出现的史上第一颗商用微处理器在计算速度上并不惊人，它的时钟频率仅为108KHz，不过它的集成度却远非ENIAC所能比拟。史上第一款商用微处理器英特尔 4004英特尔的4004处理器集成了2300只晶体管，一颗芯片的重量不超过一盎司，相比第一台电子计算机占地1500平方英尺的大小来说，英特尔4004处理器确实是太小了。当然，仅有108KHz的4004处理器基于4位设计，只有45条指令，每秒也只能执行五万条指令，用今天的眼光来看，4004处理器的性能简直可以用羸弱来形容。英特尔4004处理器及其架构示意英特尔4004微处理器在设计出来之后最早被用在一款计算器上，这款处理器的发布开创了

2、微处理器的新时代，微型处理器的后来者都将以4004作为起点，而4004则作为全球首款商用微处理器而永载史册。历史意义：4004是全球首颗微处理器，同时它也是大规模集成电路的开创先驱。1972年：英特尔8008微处理器时隔一年之后的1972年，英特尔又推出了另一款微处理器产品Intel 8008，这个编号正好是4004的两倍，这应该是英特尔刻意为之，因为8008芯片的规格和性能差不多也是4004的两倍。实际上在英特尔推出4004处理器之时，业界的反响并不能和4004处理器的历史地位相匹配，大家普遍认为4004虽然很棒，但是计算性能有些偏弱，并不足以担任微型计算机的“大脑”，或者说以 4004为架

3、构设计的微型计算机在性能上偏弱。而在英特尔8008处理器诞生之后，这样的问题得到了大大的改善。英特尔8008处理器集成了3500个晶体管，能够处理8Bit位宽的数据，频率也同样是双倍提升。Intel 8008微处理器Intel的8008处理器其实也开创了一个时代，关键就在于英特尔在8008处理器时代开始拥有自己的指令技术，这同样是一个历史拐点，未来处理器的基础就将基于指令和指令集合。Intel 8008微处理器及其架构示意英特尔8008处理器显然比4004要受欢迎得多，仅仅时隔一年便推出了性能和规格都高出一倍的处理器对于行业的冲击是巨大的，这种提升速度放在今天是完全无法想象的，而在当时，英特尔

4、确实做到了。被行业所重视和追捧的一款微处理器、史上第二课微处理器。8008芯片原本是为德克萨斯州的Datapoint公司设计的，但是这家公司最终却没有足够的财力支付这笔费用。于是双方达成协议，英特尔拥有这款芯片所有的知识产权，而且还获得了由Datapoint公司开发的指令集。这套指令集奠定了今天英特尔公司X86系列微处理器指令集的基础。1974年：英特尔8080微处理器很多人都错误地认为英特尔的8080处理器是第一款微处理器，实际上这也是有原因的。英特尔8080处理器实际上是在1974年推出的英特尔第三颗微处理器，但是8080处理器的名气实在是太大了，因为8080的频率比8008高出了10倍，

5、而性能也是8008的至少十倍之多。英特尔8080处理器事实上英特尔8080处理器在发布之初便让当时业界为之震动，因为采用了复杂的指令集以及40管脚封装，8080的处理能力大为提高，其功能是8008的10倍，每秒能执行29万条指令，集成晶体管数目6000，运行速度更是达到了史无前例的2MHz。8080处理器达到了2MHz的频率虽然在8080的时代，微处理器的优势已经被业内人士所认同，不过与此同时，更多的公司开始介入这一领域，竞争开始变得日益激烈。RCA（美国无线电公司）、Honeywell、Fairchild、美国国家半导体公司、AMD、摩托罗拉以及Zilog公司都介入了微处理器领域，英特尔也面

6、临着来自竞争对手的挑战。英特尔 8080成为了第一款个人计算机Altair的大脑。据说Altair这个名称是源自星际旅行电视节目中一个星际飞行计划（Starship Enterprise）的目的地名称。计算机爱好者花费395美元即可购得 Altair 套件。数月内，Altair的销售量达到数万台，造成了电脑销售历史上第一次缺货现象。可以说8080处理器在电脑发展历史中的重大意义。1978年：英特尔8086-8088微处理器1978年，英特尔推出了首枚16位微处理器，这就是同样大名鼎鼎的8086，而随着8086同时推出的还有与之配合的数学协处理器8087，值得一提的是这两种芯片使用相同的指令集，

7、以后英特尔生产的处理器，均对其兼容，这也是指令集真正意义上的开端，从1978年至今，微处理器将迎来指令集传承和发展的时代。英特尔8086微处理器想当然的，8086处理器也获得了市场端的成功，而英特尔也再接再厉推出了性能更出色的8088处理器，英特尔在1978年的产品就是8086、 8087和8088，它们的频率也各不相同，三款处理器都拥有29000只晶体管，速度可分为5MHz、8MHz、10MHz版本，内部数据总线（处理器内部传输数据的总线）、外部数据总线（处理器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。英特尔8088微处理器这样一来，在1978年，英特尔拥有了三款同

8、一产品线不同定位的产品，这也是英特尔首次向消费者提供同一代微处理器的多种选择方案，而这一做法也一直延续到了今天。对于英特尔来说，1978年的三款产品意义可能更加重大，因为英特尔成功将 8088销售给IBM全新的个人计算机部门。1981年，IBM推出的首批个人电脑机选用了英特尔8088芯片，使得8088成为了IBM全新热销产品 IBM PC的大脑。本来IBM准备采用摩托罗拉的芯片，但是最终阴差阳错，还是由8088芯片承担了这项光荣的使命。随着个人电脑的流行，英特尔也开始名扬四海。8088的大获成功使英特尔顺利跻身财富500强之列，而日后大名鼎鼎的IBM PC系列也在这一年开始展露峥嵘。英特尔首次

9、提供多个选择方案给消费者，同时8088也被IBM所采用，为后续英特尔占据微处理器绝对主流奠定了坚实的基础，甚至财富杂志也将英特尔评为 “七十大商业奇迹之一（Business Triumphs of the Seventies）”，我们必须正视8088对英特尔乃至对计算机行业的重要意义。1982年：英特尔80286微处理器英特尔80286同样是一款重量级产品，这同样是一款销量极大的微处理器产品，根据当年的统计，在英特尔80286处理器发布后的6年内，全世界基于 286处理器的个人计算机便达到了大约1500万台，这一数字相当恐怖，而我们所说的PC286也正是指采用了80286微处理器作为核心的PC

10、机型。80286是处理器进入全新技术时代的标准产品，具备16位字长，集成了14.3万只晶体管，具有6MHz、8MHz、10MHz、12.5 MHz四个主频的产品。在之后的所有产品时代，英特尔都提供了不同频率的版本给消费者自由选择，这也是微处理器真正多元化的开始。英特尔80286芯片及其架构示意80286是Intel第一款具有完全兼容性的处理器，即可以运行所有针对其前代处理器编写的软件，这一软件兼容性也成为了Intel处理器家族一个恒久不变的特点，而之后所有的处理器也都将基于这一理念而设计。80286是英特尔最后一款16位处理器，而为人们所熟知的则是以80286作为核心的PC 286产品，这也意

11、味着个人PC已经成为主流，未来的历代产品都将站在80286的成功所铸成的肩膀之上。1985年：英特尔的第一代32位处理器803861985年，英特尔又向全球推出了全新一代的微处理器80386，这款处理器的发布也意味着英特尔的产品开始走向32位时代。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。英特尔80386微处理器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。它除具有实模式和保护模式外，还增加了一种叫虚

12、拟86的工作方式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。除了标准的80386芯片，也就是我们以前经常说的80386DX外，出于不同的市场和应用考虑，INTEL又陆续推出了一些其它类型的80386芯片：80386SX、80386SL、80386DL等。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）。英特尔80386 SX微处理器除了上图中的SX芯片之外，英特尔在1990年推出的80386 SL和80386 DL都是低功耗、节能型芯

13、片，主要用于便携机和节能型台式机。80386 SL与80386 DL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。在1985年，英特尔公司有着远比今天多得多的竞争对手：大家熟知的摩托罗拉在当时凭借着自己出色的芯片产品，成为英特尔公司的强有力竞争者；IT业界巨头IBM也在秘密研究自己的286微处理器；今后的对手AMD公司也开始涉足到CPU制造领域，他们正在开发称一片被为386的的芯片。此时英

14、特尔全力开发出的这款80386处理器产品则完全将其拉升到了一个全新的高度首颗32位处理器的性能是毋庸置疑的，更为引人注意的是80386的软硬件兼容性，承袭 80286的软硬件兼容特性令其成为了当时微处理器界的璀璨明珠。1989年：英特尔80486微处理器1989年，英特尔发布了80486处理器（也叫i486处理器）。486处理器是英特尔非常成功的商业项目。很多厂商也看清了英特尔处理器的发展规律，因此很快就随着英特尔的营销战而转型成功。80486处理器集成了125万个晶体管，时钟频率由25MHz逐步提升到33MHz、40MHz、 50MHz及后来的100Mhz。80486 DX280486处理器的内外部数据总线是32位，地址总线为32位，可寻址4GB的存储空间，支持虚拟存储管理技术，虚拟存储空间为64TB。片内集成有浮点运算部件和8KB的cache（L1 cache），同时也支持外部cache（L2 cache）。整数处理部件采用精简指令集RISC结构，提高了指令的执行速度。此外，80486微处理器还引进了时钟倍频技术和