并行处理技术-策略及定义

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1、处理器的发展学院：政治与公共管理学院思想政治教育专业2010级姓名：石雪梅 学号：2010401 1012摘要：进入新世纪以來，CPU进入了更高速发展的时代，以往可累而不可及的 1Ghz大关被轻松突破了，在市场分布方面，仍然是Intel跟AMD公司在两雄 争霸,它们分别推出了 Pentium4 Tualatin 核心 Pentium II和 Celeron、 Tunderbird核心Athlon AthlonXP和Duron等处理器,竞争日益激烈电子 计算机的主要设备之-，CPU, CPU是电脑中的核心配件，只有火柴盒那么大, 几十张纸那么厚，但它却是一台计算机的运算核心和控制核心。电脑中所冇

2、操作 都由CPU负责读取指令，对指令译码并执行指令中央处理器(Central Processing Unit, CPU),是电子计算机的主要设备工一。其功能主要是解释 计算机指令以及处理计算机软件中的数据。所谓的计算机的可编程性主要是指对 CPU的编程。 CPU是计算机中的核心配件，只有火柴盒那么大，几十张纸 那么厚，但它却是一台计算机的运算核心和控制核心。计算机中所冇操作都曲 CPU负责读取指令，对指令译码并执行指令的核心部件。CPU、内部存储器和输入/输岀设备是电子计算机的三大核心部件。关键字：处理器的发展1、CPU计算机的核心组成是CPU,传统的CPU是由运算器和控制器两大部分组 成。其

3、小控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控 制器组成。它是发布命令的”决策机构二即完成协调和指挥整个计算机系统的操 作。运算器由算术逻辑单元、累加寄存器、数据缓冲寄存器、和状态条件寄存器 组成。它是数据加工处理部件，相对控制器而言，运算器接受控制器的命令而进 行动作，即运算器所进行的全部的操作是由控制信号來指挥的。CPU的溯源可以一直去到1971年。在那一年，当时还处在发展阶段的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

4、，被当时的蓝色巨人IBM以及大部分 商业用户不屑一顾，但是它毕竞是划时代的产品，从此以后，INTEL便与微处 理器结卜了不解Z缘。可以这么说，CPU的历史发展历程其实也就是INTEL公 司X86系列CPU的发展历程，我们就通过它來展开我们的“CPU历史Z旅”。 1979年,INTEL公司推出了 8088芯片，它仍III是属于1 6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1 MB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IBM PC机中，开创了全新的微机时代。 也止是从8

5、088开始，PC机(个人电脑)的概念开始在全世界范围内发展起来。I ntel处理器1989年，我们大家耳熟能详的80486芯片由INTEL推出，这种芯片的 伟大Z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、50MHz80486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系列中首次釆用了 RISC （精简指令集）技术，可以在一个时钟周期内 执行一条指令。它述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

6、理器的80386DX提高 了 4倍。80486和80386 样，也陆续出现了几种类型。上而介绍的最初类 型是80486DXo 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。80486 DX2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o80486 DX2的内部时钟频率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。80486 DX4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

7、提高了的内部工作频率，它的片内高速缓存扩大到1 6KBO 80486 DX4的时钟频率为1 00MHz,其运行速度比66MHz的80486 DX2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。2、Intel奔腾处理器Intel奔腾处理器2、1第一代的奔腾处理器奔腾Pro：初步占据了一部分CPU市场的INTEL并没有停下自己的脚步，在其他公 司还在不断追赶自己的奔腾之际，乂在1996年推出了最新一代的第六代X86 系列CPUP6o P6只是它的研究代号，上市之后P6有了一个非常响亮的名 字奔腾Proo Pentimu Pro的内部含有高达550力个的晶体管

8、，内部时钟 频率为1 33MHZ,处理速度儿乎是100MHZ的奔腾的2倍。Pentimu Pro的 一级（片内）缓存为8KB指令和8KB数据。2、2第二代的奔腾处理器奔腾MMX：INTEL吸取了奔腾Pro的教训，在1 996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 （多能奔腾）。这款处 理器并没有集成当时卖力不讨好的二级缓存，而是独辟蹊径，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公司在1996年为增强奔腾 CPU在音像、图形和通信应用方面而采取的新

9、技术，为CPU增加了 57条MMX 指令，除了指令集小增加MMX指令外，述将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，而且述开创了 CPU开发的新纪元，后来的SSE, 3D NOW! 等指令集也是从MMX发展演变过来的。2、3第三代的奔腾处理器奔腾III：在99年初，Intel发布了第三代的奔腾处理器奔腾III,第一批的奔 腾III处理器采用了 Katmai内核，主频冇450和500Mhz两种，这个内核最 大的特点是更新了名为

10、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，并但可以兼容以前的所冇MMX程 序。不过平心而论,Katmai内核的奔腾III除了上述的SSE指令集以外,吸引人的 地方并不多，它仍然基本保留了奔腾II的架构，采用0.25微米工艺，100Mhz 的外频，Slotl的架构，512KB的二级缓存（以CPU的半速运行）因而性能捉 高的幅度并不大。不过在奔腾III刚上市时却掀起了很大的热潮，曾经冇人以 上万元的高价去买第一批的奔腾HL2、3、1 第一代 Pentium III 处理器（Katmai）可以大幅提升,从500Mhz开始,一直到1.1 3Gh乙还有

11、就是超频性能 大幅捉高，幅度可以达到50%以上。此外它的二级缓存也改为和CPU主频同 步，但容量缩小为256KBO2、3、2 第二代 Pentium 111 处理器（Coppermine）除了制程带来的改进以外，部分Coppermine奔腾III述具备了 133Mhz 的总线频率和Socket370的插座，为了区分它们，Intel在133Mhz总线的奔 腾III型号后面加了个“B”, Socket370插座后面加了个“E”，例如频率为 550Mhz,外频为 1 33Mhz 的 Socket370 奔腾 III 就被称为 550EB。看到Coppermine核心的奔腾III大受欢迎，Intel开

12、始着手把Celeron处理 器也转用了这个核心，在2000年中，推出了 Copperminel 28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%o3、现代的CPU发展状况现代的CPU进入了更高速发展的时代，以往可望而不可及的1 Ghz大关被 轻松突破了，在市场分布方面，仍然是Intel跟AMD公司在两雄争霸，它们分 另|推出了 Pentium4 Tualatin 核心 Pentium 1和 Celeron、Tunderbird 核 心Athlon、AthlonXP和Duron等处理器，竞争日

13、益激烈。3、1在Intel方面，在上个世纪末的2000年11月，Intel发布了旗下第四代 的Pentium处理器,也就是我们天天都能接触到的Pentium 4。Pentium 4 没有沿用PHI的架构，而是采用了全新的设计，包括等效于的400MHz前端总 线(100x4), SSE2指令集，256K-512KB的二级缓存，全新的超管线技术及 NetBurst架构,起步频率为13GHz。3、2第二代的Pentium4处理器在低端CPU方面,Intel发布了第三代的Celeron核心，代号为Tualatin, 这个核心也转用了 0.13微米的工艺，与此同时二级缓存的容量提高到256KB, 外频也

14、提高到10OMhz,目前Tualatin Celeron的主频有10、1.1 1.2 1.3Ghz等型号dntel也推出了 Tualatin核心的奔腾III,集成了更大的512KB 二级缓存，但它们只应用于服务器和笔记木电脑市场，在台式机市场很少能看3、3第三代Tualatin处理器在AMD方面,在2000年中发布了第二个Athlon核心Tunderbird,这个核心的Athlon有以下的改进，首先是制造工艺改进为0.18微米，其次是 安装界血改为了 SocketA,这是一种类似于Socket370,但针脚数为462的 安装接I。最后是二级缓存改为256KB,但 速度和CPU同步，与Coppe

15、rmine 核心的奔腾111 一样。4、未来的CPUIBM说，他们的研究者已经找到了一套处理分了的新方法，这些处理过的 分了能够以类似闪存存储芯片的工作方式进行组合。它们能够运用到硅片上面， 以替代传统的芯片制造工艺。这种新技术能够让芯片商继续以摩尔定律进行发 展。只是芯片制造面临的问题是，印制芯片硅片电路的透镜预计将在10年后达 到极限。IBM的研究人员放弃了这种透镜蚀刻电路的方法，他们使用了分了聚 合体来印刷芯片电路，这种材料能够分散开來，从而口然形成电路样式。IBM的研究者Chuck Black说，这种纳米制造技术既可以替代现在的芯片生 产工艺，也可以同时使用。IBM透露，这种新工艺有望在5年Z内投入试制生 产。纵观我们上面叙述的CPU发展史，大家不难得出以下的CPU发展方向：首 先是更高的频率，其次是更小的制造工艺，第三，更大的高速缓存。除了这三点 之外，PC处理器也将缓慢的从32位数据带宽向64位发展。