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1、详述Intel系列CPU架构的发展史In tel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CPU的发
2、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， 还有效解决了外部设备在内存寻址能力不足的问题。（三）、8080时代in tel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-
3、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
4、时代1978年，In tel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8086，8086,8，8086,10。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，
5、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）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
6、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，In tel推出80486芯片，它集成了 120万个晶体管。80486的时钟频80387以从25MHz逐步提高到33MHz、50MHz。80486是将80386和数学协处理 器及一个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】
7、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。Pentium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
8、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
9、Intel推出P?奠定了基 础。（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M MX（中文名称“多能奔腾”）。英特奔腾MMX的推出，是In tel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1
10、6KB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）Pentium 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In terne t中被广泛地应用。1单指令一-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
11、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:4X2.5X0.39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，In tel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
12、 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In tel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
13、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）, 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
14、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）、Pen tium IV时代:巅峰王朝Net Burs t架构。2000年英特尔发布了
15、 Pentium 4处理器，自此Intel来到了一个一统江湖的时 代。基于Pentium 4处理器的个人电脑，可以让用户创建专业品质的影片，透过因 特网传递电视品质的影像，并进行实时语音、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。（分别为423针、478针）Net Burst架构的Pen tium 4是Intel沿用时间最长的一代构架，具有较快的系 统总线、高级传输缓存，Pentium 4还提供的SSE2指令集。尽管如今的Pentium4 已经是众人皆知的产品，但是在其发展初期可并不是一帆风顺。第一代Pentium 4（Willamette）核心就
16、饱受批评。起初P4处理器集成了 4200万个晶体管，并设计 有256KB二级缓存，此时的整体性能受到很大影响。很快改进版的Pentium4（Northwood）出现了，新款处理器集成了 5500百万个晶体管;采用0.18微米进行 制造。当然Pentium 4也有对应型号的Celeron处理器，来应对低端市场。Socket 478的Pentium 4处理器面积很小，其针脚排列极为紧密。英特尔公司的Pentium 4系列和P4赛扬系列都采用此接口。随着制造工艺的进步，In tel将取代 Northwood核心的新Prescot （普雷斯科特）核心处理器的制造工艺全面转移到了 90 纳米，Prescot核心处理器已经将晶体管数量由原来的5500万个提升到现在的 1（25亿个晶体管，晶体管数
