CPU发展历程.docx

1、CPU发展历程CPU的发展历程CPU是Central Processing Unit（中央微处理器）的缩写，由运算器和控制器两部分组成，按照其处理信息的字长，CPU可以分为：4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及正在走红的64位微处理器。 一、CPU发展的孕育期（19711978） 代表CPU：intel 4004、8008 （4004） 世界上第一款可用于微型计算机的4位处理器，是英特尔公司于1971年推出的包含了2300个晶体管的4004。由于性能很差，市场反应十分冷淡。于是Intel公司随后又研制出了8080处理器、8085处理器，加上当时Motorola公司的M

2、C6800微处理器和Zilog公司的Z80微处理器，一起组成了8位微处理器的家族。 二、CPU发展的摇篮期（19781979） 代表CPU：intel 8086、8088 （8086） 这期间的代表是英特尔公司1978年推出的这款8086处理器，它是第一块16位微处理器，最高主频为8MHz，内存寻址能力为1MB。同时英特尔还生产出与之相配合的数学协处理器8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集，但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的指令，人们将这些指令集统一称之为 x86指令集。虽然以后英特尔又陆续生产出第二代、第三代等更先进和更快的新型CPU，但都仍然兼容原来

3、的x86指令。从这点上来说，虽然用今天的眼光看来，8086的性能是那么的不堪，但是它的诞生却奠定了以后CPU发展的基础。 （8088） 1979年，英特尔公司再接再厉，又开发出了8088。8088集成了约29000个晶体管，采用40针的DIP封装，最高频率为8MHz。也正是从8088开始，PC（个人电脑）的概念开始在全世界范围内发展起来，因为1981年IBM公司将8088芯片首先用于其研制的PC机中，标志着PC真正走进了人们的工作生活之中。 三、CPU发展的婴幼期（19791985） 代表CPU：Intel 80286 （286） 1982年，英特尔公司在8086的基础上，研制出了80286微

4、处理器，它 是一颗真正为PC而存在的CPU，IBM公司将80286微处理器首先用在AT机中，引起了业界了极大的轰动。80286 采用PGA封装，集成了大约130000个晶体管，最大主频为20MHz，内、外部数据传输均为16位，使用24位内存储器的寻址，内存寻址能力为16MB，可使用的工作方式包括实模式和保护模式两种。在这之前， INTEL也发布过80186 CPU，这是一颗性能介于8088，80286之间的的CPU，但因为某种原因，80186从来都没有在PC中应用过。四、CPU发展的幼儿期（19851993） 代表CPU：intel 80386、80486 （386） 1985年10月，int

5、el推出了386DX，其内部包含27.5万个晶体管，最高频率为40MHz，内部和外部数据总线是32位，地址总线为32位，可以寻址4GB内存，管理64TB的虚拟存储空间，并且有比80286更多的指令。而且在386时代，英特尔为了解决内存的速度瓶颈，采取了用预读内存的方法来缓解，并为386设计了高速缓存（Cache）这一方案。intel的这一设想无疑是伟大的，不仅一直沿用至今，而且还发挥着越来越重要的作用。 在intel发布386的时候，同时也有其他的几家CPU制造商也推出了类似的产品，性能也不错，比如Motorola 68000、AMD Am386SX/DX和IBM 386SLC。 （486）

6、1989年，英特尔乘胜追击推出486芯片，该芯片集成了120万个晶体管，使用1微米的制造工艺，频率从25MHz逐步提高到50MHz。在当时，486所采用的技术是最先进的，采用了突发总线方式，大大提高了与内存的数据交换速度。性能比80386 DX提高了近4倍。 在intel推出486的同时，其他几家CPU制造商也不甘寂寞，也都发布了自己的同性能CPU，其中以TI 486 DX、Cyrix 486DLC和AMD 5x86为代表。 五、CPU发展的儿童期（19931999） 代表CPU：Intel Pentium/Pentium2/Celeron、AMD K5/K6 （Pentium） (Penti

7、um MMX) （Pentium 2） （Celeron） （K5） （K6） 1993年，intel的Pentium(奔腾)CPU面世，这一全面超越486的性能优良的产品为intel赢得了巨大的声誉， Intel?inside 深入人心，同时也把其他竞争对手甩在了后面，一举奠定了市场的霸主的地位。早期奔腾75MHz120MHz使用0.5微米制造工艺，后期120MHz以上的奔腾则改用0.35微米工艺。 97年98年，这两年对于CPU业界来说，绝对是一个不平凡的一年，也是一个极其混乱的两年，这不仅是因为在这两年里，各大CPU厂商都拿出了自己的看家法宝，也是因为在这两年里，不少CPU制造商因产品性

8、能问题被兼并或倒闭。 97年初intel为了提高电脑在多媒体、3D图形方面的应用能力，发布了Pentium MMX（多能奔腾），同时许多新指令集也应运而生，其中最著名的就是intel的MMX（MultiMedia Extensions，多媒体扩展指令集）、SSE和AMD的3D NOW!。这些指令可以一次处理多个数据，在软件的配合下，可以得到最佳的性能。 97年中Pentium II和AMD K6上市，年末Cyrix 6x86MX面市。AMD是一个生命力异常顽强的公司，在与intel的竞争中，一直是屡败屡战，精神可嘉。在Pentium呼风唤雨的年代，AMD在1996年发布了自己第一块独立生产的x

9、86级CPUK5，但性能一般。永不服输的AMD在1997年又卷土重来，推出了拥有全新的MMX指令，整体性能要优于奔腾MMX，接近同主频P的水平K6。 到了98年，经过一年混战，CPU市场正式开始洗牌。Intel的Pentium 2发布，它采用0.25微米工艺制造，最高频率为400MHZ。但是因为转用了Slot 1架构，所以很多消费者并买帐。AMD的K6-2乘机而入，凭借低廉的价格一度占得近30的市场份额，这也给AMD一个喘息的机会。所以到了99年，面对Intel的猛烈反扑，AMD没有步Cyrix的后尘，落得被收购的下场。 而在低端市场，英特尔为进一步抢占市场份额，于98年4月推出了最高频率为3

10、00MHz的Celeron（赛扬），但因为没有二级缓存，该微处理器性能甚为低下，于是intel紧接着又发布了内建32KB L1 Cache、128KB L2 Cache的Celeron300A、333、366，在市场中挽回了一点颜面。 六、CPU发展的少年期(19992001) 代表CPU：Intel Pentium3、AMD Athlon （Pentium 3） （Athlon） 99年伊始，intel就忙不迭的发布了采用Katmai核心的Pentium3 CPU，该CPU的系统总线频率为100MHz，起始主频为450MHz，一级缓存为32KB(16KB指令缓存加16KB数据缓存)，二级缓存

11、大小为512KB，0.25微米工艺制造，内部集成950万个晶体管，采用Slot 1架构。 反观AMD方面，为了抵抗来势汹汹的P3，AMD于99年6月推出了具有重大意义的K7微处理器，并将其正式命名为Athlon。K7也不负众望，在时钟频率上率先进入到了G时代，并给intel的处理器在市场上带来了很大的压力，自此，CPU市场真正步入intel、AMD两强争霸的时代。 七、CPU发展的青年期（20002003） 代表CPU：intel Pentium4/Celeron4、AMD Athlon xp/Duron (Pentium4) (Celeron4) (Athlon xp) (Duron) 面对

12、市场的压力，intel于2000年发布了Pentium4处理器。但接下来的一切都不是很顺利，光是接口就改了2次。第一次是因为刚开始的423接口的Willamette 核心 P4 所搭配的 RDRAM(i850芯片组) 价格太高，市场反应冷淡，于是又改成NORTHWOOD核心的478接口P4。再后来为了提升频率，intel又将核心改换为 Prescott 核心 ，接口也换为LGA775，虽然经过这么一折腾，频率是上去了，最高的达到了4G，但是发热量也高的惊人，而且如此频繁的改换接口，也令消费者不厌其烦。 在低端市场，intel则一律把CPU的二级缓存消减3/4，从512K到128K（后期的 Pr

13、escott 核心赛扬为256K），使性能大大削弱了。 而AMD公司则在2000年6月份推出了Athlon xp处理器，再次向英特尔发出了挑战，并在DIY市场取得重大成功，可以这么说，在进入到Pentium4时代以来，在AMD的紧逼下，intel感到了前所未有的危机，这也为AMD后来的K8处理器打下了一个坚实的基础。 早期的Palomino核心Athlon XP为0.18微米制造工艺，发热量较大。但在AMD采用了新的Thoroughbred核心后，发热量问题得到了很好的控制。而两者除了在发热量及DIE尺寸上有所不同外，外形几乎一样，都是462针的接口、128K的一级缓存和256K的二级缓存和3

14、750万的晶体管数。 八、CPU发展的壮年期（2003至今） 代表CPU：AMD Athlon 64 (Athlon 64) 2003年，AMD公司推出了他们寄予厚望的K8处理器，并且继Athlon率先进入G时代以来，又一次走在了intel的前面，引领了CPU的发展方向，现在，Athlon 64仍处在一个不断发展的过程中，而intel也适时地推出了自己的64位处理器以抗衡意气风发的Athlon 64。 回首CPU发展的20年，从第一颗CPU4004到现在的Athlon 64。从中我们可以发现，在CPU研发及产业化的这条崎岖不平的道路上，是充满了艰辛的。通篇看来，龙芯的起点不算低，才到第二代就已经达到了500MHZ的频率，而且还是64位的，但是我们也必须清醒地认识到，虽然龙芯完全是我们自主的产品，但是却是建筑在前人的基础之上的，想要成为真正的CPU巨头，龙芯依然是任重而道远。