InterCPU的发展历史和未来前景

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2024年7月27日发(作者：)

Inter CPU的发展历史和未来前景

1968年,神奇而伟大的Intel公司成立了,格鲁夫、诺依斯和摩尔是微电子业界的梦幻

组合.

1971年,INTEL英特尔公司推出了世界上第一台微处理器 4004微处理器集

成了2250个晶体管,每个晶体管的距离是10微米,它能够处理4比特的数据,每秒运算6万

次,运行的频率为108Khz,成本不到100美元.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”.

Intel 4004微处理器功能较弱,计算速度较慢,以至于只能在Busicom计算器上使用,更

不用说进行复杂的数学计算了.但是相比第一套计算机ENIAC来说,功能和体积有了长足的

进步.

1978年,INTEL公司推出了命名为i8086的16位微处理器,同时还生产出与之相配合的

数学协处理器i8087,由于这两种芯片所用的指令集相互兼容,所以人们统称它们为“X86”

指令集.

Intel推出了8086处理器,到今天为止它仍然是所有x86兼容处理器的基础.

Intel 8086集成万只晶体管,时钟频率为,内部数据总线CPU内部传输数据的总线、外

部数据总线CPU外部传输数据的总线均为16位,地址总线为20位,可寻址1MB内存.

1979年Intel推出8088处理器.Intel 8088处理器内含29000个晶体管,地址总线为

20位,时钟频率为,可以使用1M内存.8088处理器的内部数据处理总线为16位,外部数据总

线为8位.8088芯片在IBM PC中的使用也开创了全新的微机时代.

1981年Intel发布了一个不太重要的CPU——80186,这颗CPU没有被PC厂商所采纳,

据说主要是软件兼容的问题而被废弃.

1982年Intel在8086的基础上,推出了80286芯片.286芯片具备16位字长,集成了万

只晶体管,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,从而大大扩展了80286的工作范围,还能通过多任务硬件机构使处理器在各种任务间

来回快速切换,以同时运行多个任务,其速度比8086提高了5倍甚至更多.

1985年10月17日Intel发布了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兼容机中.这些PC机称为“80386电脑”或“386电脑”,有时

也简称“80386”或“386”.80386处理器首次在x86处理器中实现了32位系统,可配合使

用80387数字协处理器增强浮点运算能力,并且首次采用高速缓存外置解决内存速度瓶颈问

题.

80386有三种工作模式：实模式、保护模式、虚拟86模式.实模式为DODX可以直接访

问4G字节的内存,并具有异常处理机制；虚拟86模式可以同模拟多个8086处理器来加强多

任务处理能力.

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.

1989年,80486处理器面市.80486处理器集成了120万个晶体管,时钟频率由25MHz逐

步提升到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,并在X86系列中首次使用了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.

由于这些改进,80486的性能比带有80387协处理器的80386提高了4倍.早期的486分

为有协处理器的486DX和无协处理器的486SX两种,其价格也相差许多.随着芯片技术的不断

发展,CPU的频率越来越快,而PC机外部设备受工艺限制,能够承受的工作频率有限,这就阻

碍了CPU主频的进一步提高,在这种情况下,出现了CPU倍频技术,该技术使CPU内部工作频

率为处理器外频的2－3倍,486DX2、486DX4的名字便是由此而来.

1993年,全面超越486的新一代586处理器问世,为了摆脱486时代处理器名称混乱的

困扰,最大的CPU制造商Intel公司把自己的新一代产品命名为Pentium奔腾以区别AMD和

Cyrix的产品.

Pentium处理器包含了310万个晶体管,内置了16K的L1 Cache,时钟频率由最初的

60Mhz和66Mhz到后来的200MHz.

1995年秋天,英特尔发布了Pentium Pro处理器.Pentium PRO是英特尔首个专门为32

位服务器、工作站设计的处理器,主频有150/166/180和200MHz四种.Pentium Pro处理器

总共集成了550万个晶体管,并且整合了高速二级缓存芯片,性能比Pentium更胜一筹.

Pentium Pro处理器将L2 cache与CPU封装在一起——“PPGA封装技术”L2 cache在

486和Pentium中都是设置在主板上,两个芯片之间用高频宽的总线互连,连接线路也被安置

在封装中.这使得内置的L2 cache能更容易地运行在更高的频率上,从而大大提高程序的执

行速度.

外部地址总线扩展至36位,处理器的直接寻址能力64GB,为将来发展留下余地.采用动

态执行技术,这是Pentium处理器技术的又一次飞跃.该技术通过预测程序流程并分析程序

的数据流,可选择最佳的指令执行顺序.意即指令不必按程序为它规定的顺序执行,只要条件

具备就可以执行,从而使程序达到更高的运行效率.

Pentium Pro处理器在技术上取得了较大的进步,但是Pentium Pro处理器高昂的价格

使得这款处理器没有良好的销售业绩.于是1996年,Intel公司推出了Pentium MMX处理器.

Pentium MMX是英特尔在Pentium内核基础上改进,最大的特点是增加了57条MMX指令.

这些指令极大地提高CPU处理多媒体数据的效率.MMX指令非常成功,在之后生产的各型CPU

都包括这些指令集.

1997年英特尔发布了Pentium II处理器.其内部集成了750万个晶体管,并整合了MMX

指令集技术.此时,英特尔 Pentium II架构已经从Socket 7转成Slot 1,并首次引入了封装

Single Edge Contact技术,将高速缓存与处理器整合在一块PCB板上.Slot 1的Pentium II

晶体管数为900万,并且具有两种版本的核心：Klamath与Deschutes.

1997年底,Intel推出了没有集成二级缓存的Celeron处理器.由于性能不佳很快就淘汰

出了市场.

1998年Intel发布了Pentium II Xeon至强处理器.Xeon是英特尔引入的新品牌,当时

Intel公司为了区分服务器市场和普通个人电脑市场,决定研制全新的服务器CPU,命名也跟

普通CPU做了一些明显的区分,称为Pentium II Xeon,取代之前所使用的Pentium Pro品牌.

Pentium II Xeon处理器不但有更快的速度,更大的缓存,更重要的是可以支持多达4路

或者8路的SMP对称多CPU处理功能,它采用和Pentium II Slot1接口不同的Slot 2接口,

必须配合专门的服务器主板才能使用.

1998年上半年,Intel在吸取了集成二级缓存的Celeron处理器的教训,推出了堪称经典

的Celeron处理器.

这款Celeron处理器集成了二级缓存,并且采用了66MHz的前端总线,可以轻易的超至

100MHz.这使得这款处理器可以稳定运行在450MHz的速度.超频到450MHz的Celeron 300A

处理器足以与比它贵不少的Pentium II 400抗衡.

1999年,Intel的新一代产品Pentium III处理器,它采用微米制造工艺,新的SECC2插

口.Pentium III处理器拥有32K一级缓存和512K二级缓存运行在芯片核心速度的一半下,

包含MMX指令和Intel自己的“ 3D”指令SSE,最初发行的PIII有450和500MHz两种规格,

其系统总线频率为100MHz.

同年10月,Intel推出了基于微米工艺制造的Pentium III处理器,这款Pentium III

处理器有256K在片二级高速缓存,代码名为mine以733MHz登台.随着工

艺尺寸从微米减少到微米,不仅提高了Pentium III处理器的时钟速度,也使Intel推出了集

成的二级高速缓存.虽然集成的二级高速缓存只有老式Pentium III处理器的一半,但在处理

器全速下运行,性能仍有显着提高.

其后Intel推出了Pentium III Xeon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.Intel还将Xeon分为两个部分,低端Xeon和高端Xeon.其中,

低端Xeon和普通的Coppermine一样,仅装备256KB二级缓存,并且不支持多处理器.这样低

端Xeon和普通的Pentium III的性能差距很小,价格也相差不多；而高端Xeon还是具有以

前的特征,支持更大的缓存和多处理器.

2000年Intel推出了Celeron II处理器.Celeron II处理器核心源于

Coppermine,Coppermine的二级缓存为256KB,而Celeron II处理器的二级缓存为128KB.第

一批Celeron II处理器的外频为66MHz,与Celeron A处理器相同.随后Intel把Celeron II

处理器的外频提高到了100MHz.

在这时期市场上还有Tualatin Celeron和TualatinPentium III处理器销售.

进入21世纪,Intel处理器也进入全新的Pentium 4时代.到目前为止Pentium 4共采

用了Willamette,Northwood和Prescott核心的三种.

其中Willamette核心属于Pentium 4最早期的产品,是采用微米工艺制造的,代表产品

有P4 和P4 .因为它发热量比较大、频率提升比较困难,而且二级缓存只有256KB,所以总体

性能并不理想,特别是对于超频用户来说,这类产品难以让人感到满意.因此Intel很快就开

发出了Northwood核心的产品,以满足消费者的需求.Northwood核心的Pentium 4采用微米

工艺制造,相比Willamette内核的处理器,其主频有了很大飞跃,二级缓存也从256K翻番到

512KB.而Prescott核心的Pentium 4采用了另人咋舌的31级流水线设计,配备16KB的一级

数据缓存和多达1MB的二级缓存.

在这期间,Intel也推出了Northwood核心的Celeron处理器.Northwood核心的Celeron

处理器拥有128kB二级缓存不支持超线程技术.其后又推出了基于Prescott核心的Celeron

D处理器.

2005年春,Intel正是发布第一款家用的桌面双核CPU-Pentium D805,自此,人们的生活

开始进入双核时代.

经历两年多的发展, Pentium D系列已经比较壮大,旗下共有PD8X5, PD8X0, PD9X5等

等型号,由于价格的不断下滑,现在已经成为入门级双核的首选之一.

但是,由于CPU的核心构架比较落后,所生产的产品功耗比较高,这也正成全了AMD,因为

AMD的CPU流水线较短,工艺也运用的得当,使得同性能的CPU要比Intel的功耗低一些.

虽然不断的对Pentium D系列进行制程等工艺方面的改,但他始终不能从AMD手中捞到

便宜,始终摆脱不了低能高耗的形象.

为了彻底改变被动局面,2006年7月,Intel正式宣布推出采用Core中文名“扣肉”

微架构的Conroe桌面级双核心处理器,并于2006年7月27日正式上架销售.Conroe处理器

分为两大系列：Core 2 Duo和Core 2 Extreme.首批上市的产品共有5款,其型号分别为：

Intel Core 2 Duo E6300、Intel Core 2 Duo E6400、Intel Core 2 Duo E6600、Intel Core

2 Duo E6700和最为顶级的Intel Core 2 Extreme X6800.

Core微架构特点：

Core微架构拥有双核心、64bit指令集、4发射的超标量体系结构和乱序执行机

制等技术,使用65nm制造工艺生产,支持36bit的物理寻址和48bit的虚拟内存寻址,支持包

括SSE4在内的Intel所有扩展指令集.Core微架构的每个内核拥有32KB的一级指令缓存、

32KB的双端口一级数据缓存,2个内核共同拥有4MB或2MB的共享式二级缓存.

Core微架的桌面版,即Conroe核心处理器又加入了五项主要改革：宽动态指令执

行Intel Wide Dynamic、智能电源管理Intel Intelligent Power Capability、智能缓存

技术Intel Advanced Smart Cache、智能缓存加速Intel Smart Memoru Acess及高级数字

媒体增强Intel Adcanced Digital Media Boost.

附表：历年Inter公司出产的处理器.

本文标签： 处理器采用工艺