CPU发展简史班级：计科 201301 姓名：杨人和学号：20133375 中央处理器，Central Processing Unit，简称CPU ，是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心和控制核心CPU主要包括运算器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、 控制及状态的总线他的主要功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据1971年 11 月 15日， INTEL公司的工程师霍夫发明了世界上第一款商用微处理器—4004， 它是一个包含了2300 个晶体管的4位微处理器，也是第一款个人有能力购买的电脑处理器与现在的CPU相比，它的功能相当有限，而且速度还很慢，甚至比不上1946 年世界第一台计算机 ENIAC ，在当时并不被一些大公司和众多民众看好但以现在的目光来看，这是一个谁也不能否认掉的划时代的产物英特尔公司的首席执行官戈登. 摩尔将 4004 称之为 “人类历史上最具革新性的产品之一“图 1 Intel 4004 当然，Intel 4004 只能称为世界上第一款商用处理器，而不是世界上第一款微处理器第一款微处理器应该是美国军方研制，用于F-14 雄猫战机中由6 颗晶片组成的中央空气数据计算机： CADC （ CenterAir Data Computer） ，虽然它的构造比4004 还要简单，速度只有9.15KHz。
1972 年， Intel公司研制出了世界上第一台八位元处理器Intel C8008 8008 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，不过因为是八位元处理器（比起 4004 的四位元），整体效能要比4004 好上许多 8008 可以支持16KB的内存 C8008是比较珍贵的紫色陶瓷镀金接脚版本，D8008则是后期出的量产版图 2 Intel C8008 Intel4004和 Intel8008也被归为第一代微处理器紧接着， Intel在 1974 年发布了 Intel 8080，它是一枚8 位元处理器，主频为2MHz ，它集成 6000 只晶体管，每秒运算29 万次，拥有16 位地址总线和八位数据总线，包含7 个八位寄存器，支持16 位寻址，同时它也包含一些输入输出端口，这也是一个相当成功的设计， 有效解决了外部设备在内存寻址能力不足的问题自 1975 年第一台个人电脑诞生以后，8080 芯片帮助Intel在几年后占据了电脑芯片的霸主地位与此同时，1976 年 Zilog 制造了与 8080 兼容的 CPU z-80图 3 Intel 8080 大家一般都知道8086， 但很少有知道在它之前，还有一个8085, 。
而 Intel 8080/8085 ，Zilog公司的 Z80 和 Motorola公司的 M6800被归为第二代微处理器与第一代微处理器相比，集成度提高了1～4 倍，运算速度提高了10～15 倍，指令系统相对比较完善，已具备典型的计算机体系结构及中断、直接存储器存取等功能存储容量达64KB，配有荧光屏显示器、键盘、软盘驱动器等设备构成图 4 Intel 8085 通常来说， Intel 8080/8085便被归属于第二代微处理器说道 Intel 8086，那可就是大家非常熟悉的一种CPU了 Intel 8086是一个主要采用H-MOS 新工艺的 16 位微处理器芯片， 8086 CPU有 20 条地址线，可直接寻址1MB的存储空间，每一个存储单元可以存放一个字节（8 位）二进制信息Intel 8086微处理器的功能比在Intel 8085性能上又提高了十倍这个处理器标志着x86 王朝的开始，为什么要纪念英特尔x86 架构 25 周年？主要原因是从 8086 开始，才有了目前应用最广泛的PC行业基础虽然从1971 年，英特尔制造4004至今，已经有四十多年历史；但是从没有像8086 这样影响深远的神来之作。
图 5 Intel 8086 1978 年， Intel公司率先推出16 位微处理器8086， 同时，为了方便原来的8 位机用户，Intel公司又提出了一种准16 位微处理器8088在 Intel公司推出 8086、8088 CPU之后，各公司也相继推出了同类的产品，有Zilog公司 Z8000 和 Motorola公司的 M68000等 16位微处理器比8 位微处理器有更大的寻址空间、更强的运算能力、 更快的处理速度和更完善的指令系统所以，16 位微处理器已能够替代部分小型机的功能，特别在单任务、单用户的系统中， 8086 等 16 位微处理器更是得到了广泛的应用1982 年， Intel公司又推出16位高级微处理器80286微处理器采用短沟道高性能NMOS 工艺在体系结构方面吸纳了传统小型机甚至大型机的设计思想，如虚拟存储和存储保护等，时钟频率提高到5～25MHz 在 20 世纪 80 年代中、后期至1991 年初， 80286 一直是微机的驻留CPU 图 6 Intel 80286 而这些，也就是第三代微处理器1985 年 10 月 17 日，英特尔再度发力推出了80386 处理器。
80386 处理器被广泛应用在1980 年代中期到1990 年代中期的IBM PC相容机中这些PC机称为「 80386 电脑」或「 386电脑」 ，有时也简称「 80386」或「 386」 80386 的广泛应用，将PC机从 16 位时代带入了32位时代 80386 的强大运算能力也使PC机的应用领域得到巨大扩展，商业办公、 科学计算、工程设计、多媒体处理等应用得到迅速发展80386 有着许多的重要特点，比如：它首次在x86 处理器中实现了32 位系统，它可配合使用 80387 数字辅助处理器增强浮点运算能力，而且还首次采用高速缓存（外置） 解决内存速度瓶颈问题由于这些设计，80386 的运算速度达到了前代产品80286 的数倍386 时代， Intel在技术有了很大的进步80386 内部内含27.5 万个晶体管，时钟频率为 12.5MHz，其后又提 ** 到 20MHz 、25MHz 、33MHz等 80386DX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 ** 达 4GB内存它除具有实模式和保护模式外，还增加了一种叫虚拟模式的工作方式，可同时模拟多个8086 处理器来提供多任务能力。
图 7 Intel 80386 随着集成电路工艺水平的进一步提高，1989 年，Intel公司又推出了性能更高的32 位微处理器80486，在芯片上集成约120 万个晶体管，是80386 的 4 倍， 80486 由 3 个部件组成：一个是80386 体系结构的主处理器，一个是与80387 兼容的数字协处理器和一个8KB容量的高速缓冲存储器，并采用了RISC（精简指令集计算机）技术和突发总线技术，提高了速度，在相同频率下，80486 的处理速度一般比80386 快 2～4 倍而 80486 也是 Intel最后一代以数字编号的CPU 以这些高性能32 位微处理器为CPU构成的微机的性能指标已达到或超过当时的高档小型机甚至大型机的水平，被称为高档或超级微机同期推出的产品还有飞思卡尔MC68040和 NEC公司的 V80图 8 Intel 80486 这些，汇成了第四代微处理器继承着 80486 大获成功的东风，赚大笔美金的Intel在 1993 年推出了全新一代的高性能处理器—— Pentium （中文译名为奔腾）Pentium 微处理器的推出使微处理器的技术发展到了一个崭新的阶段，标志着微处理器完成从CISC向 RISC 时代的过渡，也标志着微处理器向工作站和超级小型机冲击的开始。
奔腾的厂家代号是P54C ，PENTIUM 的内部含有的晶体管数量高达310 万个，时钟频率由最初推出的60MHZ和 66MHZ ，后提高到200MHZ 单单是最初版本的66MHZ的 PENTIUM 微处理器，它的运算性能比33MHZ 的 80486DX就提高了 3 倍多，而 100MHZ 的 PENTIUM 则比 33MHZ的 80486DX要快 6 至 8 倍也就是从PENTIUM 开始，我们大家有了超频这样一个用尽量少的钱换取尽量多的性能的好方法作为世界上第一个586 级处理器， PENTIUM 也是第一个令人超频的最多的处理器，由于 Pentium 的制造工艺优良，所以整个系列的CPU的浮点性能也是各种各样性能是CPU中最强的，可超频性能最大，因此赢得了586 级 CPU的大部分市场Pentium 家族里面的频率有60/66/75//90/100/120/133/150/166/200， 至于 CPU的内部频率则是从 60MHz到 66MHz不等图 9 奔腾 1 1997 年推出的Pentium II处理器结合了Intel MMX技术，能以极高的效率处理影片、音效、以及绘图资料，首次采用Single Edge Contact (S.E.C) 匣型封装，内建了高速快取记忆体。
这款晶片让电脑使用者撷取、编辑、以及透过网络和亲友分享数位相片、编辑与新增文字、 音乐或制作家庭电影的转场效果、使用可视以及透过标准线与网际网络传送影片， Intel Pentium II处理器晶体管数目为750 万颗图 10 Pentium II 1999 年推出的Pentium III处理器加入70 个新指令，加入网际网络串流SIMD延伸集称为 MMX ，能大幅提升先进影像、3D、串流音乐、影片、语音辨识等应用的性能，它能大幅提升网际网络的使用经验，让使用者能浏览逼真的线上博物馆与商店，以及下载高品质影片，Intel首次导入0.25 微米技术， Intel Pentium III晶体管数目约为950 万颗图 11 PentiumIII 与此同年，英特尔还发布了Pentium IIIXeon处理器作为Pentium II Xeon的后继者，除了在内核架构上采纳全新设计以外，也继承了Pentium III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，Pentium III Xeon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，并为更好的多处理器协同工作进行了设计。
2000 年英特尔发布了Pentium 4 处理器用户使用基于Pentium 4 处理器的个人电脑，可以创建专业品质的影片，透过因特网传递电视品质的影像，实时进行语音、影像通讯，实时 3D渲染，快速进行MP3编码解码运算，在连接因特网时运行多个多媒体软件Pentium 4 处理器集成了4200 万个晶体管，到了改进版的Pentium 4(Northwood)更是集成了 5 千 5 百万个晶体管； 并且开始采用0.18 微米进行制造， 初始速度就达到了1.5GHzPentium 4 还提供的SSE2指令集， 这套指令集增加144 个全新的指令， 在 128bit压缩的数据，在SSE时，仅能以4 个单精度浮点值的形式来处理，而在SSE2指令集，该资料能采用多种数据结构来处理图 12 Pentium 4 2003 年英特尔发布了Pentium M(mobile) 处理器以往虽然有移动版本的Pentium II 、III，甚至是Pentium 4-M产品，但是这些产品仍然是基于台式电脑处理器的设计，再增加一些节能，管理的新特性而已即便如此，Pentium III-M和 Pentium 4-M 的能耗远高于专门为移动运算设计的CPU ，例如全美达的处理器。
2005 年 Intel推出的双核心处理器有Pentium D 和 Pentium Extreme Edition，同时推出 945/955/965/975芯片组来支持新推出的双核心处理器，采用90nm工艺生产的这两款新推出的双核心处理器使用是没。