详述intel系列cpu架构的发展史

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1、Intel 系列 CPU 架构的发展史CPU(Central processing Unit)，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。（一） 、4004 时代1971 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。是第一个用于计算器的 4 位微处理器，含有 2300 个晶体管，功能相当有限，而且速度还很慢，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 CP

2、U 的发展历程。 4004 处理器核心架构图：（二） 、8008 时代世 界 上 第 一 款 8 位 处 理 器 C8008 共 推 出 两 种 速 度 ： 0.5 Mhz 以 及 0.8 Mhz， 虽 然 比 4004 的 工 作 时 脉 慢 ， 但 是 整 体 效 能 要 比 4004 好 上 许 多 。 8008 可以 支 持 到 16KB 的 内 存 。 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 ， 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

3、设备在内存寻址能力不足的问题。（三） 、8080 时代intel 推出的 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。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，随后，1974 年第一台 PC 机 MITS Altair 8800 问世了。它写的 BASIC 语言解释程序是由 Bill Gates（比尔 盖茨）和 Paul Allen 于1975 年开发的，他们是 Microsoft 公司的创始

4、人。（四） 、8085 时代8085 的最低主频 3 MHz，最高主频也不过 6MHz。当年使用此 CPU 的厂商非常多，包括了AMD，FUJI ， TOSHIBA， SIEMENS 等等。此 CPU 是8085 系列中拥有最高主频的一颗。（五）8086 时代1978 年，Intel 公司首次生产出 16 位的微处理器，并命名为 i8086，它的产品线也分了 3 个部分，分别是 8086，80868，808610。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

5、数学协处理器 i8087，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。（六）80286 时代 1982 年，Intel 推出了划时代的最新产品80286 芯片，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，还能同时运行多个任务，其速度比 8086 提高了 5 倍甚至更多。（七

6、）80386 时代 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，制造工艺也有了很大的进步。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 25MHz。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。（八）80486 时代 【80486，最后一代以数字编号的 cpu】1989 年，Intel 推出 80486 芯片，它集成了 120 万个晶体管。80486 的时钟频率从 2

7、5MHz 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。（九） 、Pentium（奔腾）时代 【P5 架构，带来了第一款与数字无关的处理器 】1993 年，英特尔发布了 Pentium(奔腾)处理器。本来按照惯常的命名是80586，但是因为实际上“586”这样的数字不能注册成为商标使用，因此英特尔绝对使用自造的新词来作为新产品的商标Pentium。Pe

8、ntium 处理器集成了 310 万个晶体管，最初推出的初始频率是 60MHz、66MHz ，后来提升到 200MHz 以上。第一代的 Pentium 代号为 P54C。但是由于其 Socket 插座与其后推出的 Socket 7 不同，不但不能升级以外，更有极大可能是有内部缺陷的产品，最后，当时的英特尔总裁安迪葛洛夫于 1993 年 11 月 29 日向全球用户道歉，并承诺回收产品，最终的结果是重新赢得了消费者的信任，Pentium 再度成为市场上最畅销的产品。（十）Pentium pro 即 P6 架构1995 年 Intel 推出了 Pentium Pro（中文名称“ 高能奔腾”） ，尽

9、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 Pentium Pro 实际市场生命也非常的短，但 Pentium Pro 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。新 的 处 理 器 对 多 媒 体 功 能 提 供 了 很 好 的 支 持 。 Pentium Pro 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 ， 有 550 万 个 晶 体 管 。 Pentium Pro 的 推 出 ， 为 以 后 Intel 推 出 P 奠 定 了基 础

10、 。（十一）、Pentium MMX 即 P6 架构 支持多媒体技术 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”） 。英特奔腾 MMX 的推出，是 Intel 的辉煌时代的到来。它并 没 有 集 成 当 时 卖 力 不 讨 好 的 二 级 缓 存 ， 而 是 采 用 MMX 技 术 去 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

11、 公 司 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 ， 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 MMX CPU 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 。（ 十 二 ） Pent

12、ium II 融合 MMX 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：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。3. 紧密相连的 512K 二级高速缓存器

13、4. 266MHz 处理器主频,支持嵌入式应用5. 66MHz 系统总线频率6. 优化的包装体积：4 2.50.39 英寸。7. 能耗低：整个模块最大能耗为 12.4W。为满足嵌入式应用市场的需求，Intel 还将提供应用软件开发支持、参考设计、第三方开发工具和服务零售商的联络信息、BIOS 以及操作系统。在 Intel 奔 2 之后，为了占领更多的市场，推出了 celeron 系列， 核 心 架 构 也 和 Pentium II 一 样 ， 具 有 MMX 多 媒 体 指令 集 ， 但 是 Pentium II 上 的 L2 缓 存 没 了 ， 除 了 可 以 降 低 成 本 之 外 ， 最

14、 主 要 是 为了 和 当 时 的 主 流 Pentium II 在 效 能 上 有 所 分 别 ； 当 时 Pentium II 处 理 器 的 外 频为 100 MHz (最 早 是 Pentium II 350)， 而 属 于 低 价 的 Celeron 则 是 维 持 传 统 的66MHz。由 于 不 具 L2 缓 存 的 Celeron 效 能 以 及 价 位 上 并 不 能 够 取 代 K6-2（ 奔 腾2） ， 所 以 Intel 再 度 推 出 新 版 本 的 Celeron（ 核 心 代 号 ： Mendocino） ， 不 但 加上 了 L2 缓 存 之 外 ， 而 且 采

15、 用 PPGA 封 装 技 术 ， 在 Intel 强 力 促 销 下 ， 成 功 的 成为 低 价 处 理 器 的 主 流 ， 其 中 更 是 以 Celeron 300A 扮 演 着 相 当 重 要 的 角 色 。 可 以看 得 出 ， Celeron 与 Pentium II 是 英 特 尔 决 定 将 高 低 产 品 线 用 不 同 的 品 牌 区 分 的 开始 ， 事 实 也 证 明 这 种 市 场 策 略 的 成 功 。（十三）、Pentium III 时代 ：【P6 架构一直沿用】1999 年英特尔发布了 Pentium III 处理器，引入了 70 条新指令（SIMD，SSE）

16、，主要用于因特网流媒体扩展、3D、流式音频、视频和语音识别功能的提升。Pentium III 可以使用户有机会在网络上享受到高质量的影片，并以 3D 的形式参观在线博物馆、商店等，Pentium III 处理器集成了 950 万个晶体管，并且是首个使用 0.26 微米技术的微处理器。同样，Pentium III 也有对应型号的 Celeron 处理器，来应对低端市场。起初的 P3 处理器仍然采用 Slot 1 接口，随后英特尔开发出来代替SLOT 架构的 Socket 370 架构，也采用零插拔力插槽，对应的 CPU 是 370 针脚，并且将制造工艺成功专制成 0.18 微米。与此同年，作为 Pentium II Xeon 的后继者，英特尔还发布了 Pentium III Xeon 处理器，它加强了电子商务应用与高阶商务计算的能力。在缓存速度与系统总线结构上，也有很多进步，很大程度提升了性能，（十四）、Pentium IV 时代