谁能列一下CPU的发展史

谁能列一下CPU的发展史,第1张

CPU综述

CPU是Central Processing Unit--中央处理器的缩写,它是计算机中最重要的一个部分,由运算器和控制器组成,如果把计算机比作一个人,那么CPU就是他的心脏,其重要作用由此可见一斑。不管什么样的CPU,其内部结构归纳起来可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分,这三个部分相互协调,便可以进行分析,判断、运算并控制计算机各部分协调工作。那么到底CPU是怎么回事,它的过去、现在和将来会是什么样子的呢?下面就让各位随我一起去看看吧!

历史篇

CPU从最初发展至今已经有二十多年的历史了,这期间,按照其处理信息的字长,CPU可以分为:四位微处理器、八位微处理器、十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。 1971年,早期的Intel公司推出了世界上第一台微处理器4004,这便是第一个用于计算机的四位微处理器,它包含2300个晶体管,由于性能很差,其市场反应十分不理想。

随后,Intel公司又研制出了8080处理器、8085处理器,加上当时Motorola公司的MC6800微处理器和Zilog公司的Z80微处理器,一起组成了八位微处理器的家族。

十六位微处理器的典型产品是Intel公司的8086微处理器,以及同时生产出的数学协处理器,即8087。这两种芯片使用互相兼容的指令集,但在8087指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算指令,由于这些指令应用与8086和8087,因此被人们统称为X86指令集。此后Intel推出的新一代的CPU产品,均兼容原来的X86指令。

1979年Intel推出了8088芯片,它仍是十六位微处理器,内含29000个晶体管,时钟频率为4.77MHz,地址总线为20位,可以使用1MB内存。8088的内部数据总线是16位,外部数据总线是8位。1981年,8088芯片被首次用于IBM PC机当中,如果说8080处理器还不为各位所熟知的话,那么8088则可以说是家喻户晓了,个人电脑――PC机的第一代CPU便是从它开始的。1982年的80286芯片虽然是16位芯片,但是其内部已包含13.4万个晶体管,时钟频率也达到了前所未有的20MHz。其内、外部数据总线均为16位,地址总线为24位,可以使用16MB内存,可使用的工作方式包括实模式和保护模式两种。

三十二位微处理器的代表产品首推Intel公司1985年推出的80386,这是一种全三十二位微处理器芯片,也是X86家族中第一款三十二位芯片,其内部包含27.5万个晶体管,时钟频率为12.5MHz,后逐步提高到33MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位,地址总线也是32位,可以寻址到4GB内存。它除了具有实模式和保护模式以外,还增加了一种虚拟86的工作方式,可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。1989年Intel公司又推出准三十二位处理器芯片80386SX。它的内部数据总线为三十二位,与80386相同,外部数据总线为十六位。也就是说,80386SX的内部处理速度与80386接近,也支持真正的多任务 *** 作,而它又可以接受为80286开发输入/输出接口芯片。80386SX的性能优于80286,而价格只是80386的三分之一。386处理器没有内置协处理器,因此不能执行浮点运算指令,如果您需要进行浮点运算时,必须额外购买昂贵的80387协处理器芯片。

八十年代末九十年代初,80486处理器面市,它集成了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。

九十年代中期,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。AMD和Cyrix也分别推出了K5和6x86处理器来对付Intel,但是由于奔腾处理器的性能最佳,Intel逐渐占据了大部分市场。

此后CPU的发展情况不用我说想必大家都已经很了解了,97年初Pentium MMX上市,年中Pentium II和AMD K6上市,年末Cyrix 6x86MX面市,98年更是“三足”鼎立,PII、赛扬、K6-2、MII杀得你死我活。自从推出Pentium II后,Intel便放弃了逐渐老化的Socket 7市场转而力推先进的Slot 1架构,但是这一次Intel却打错了主意,随着全球低于1000美元低价PC需求量的增长,AMD的K6-2处理器填补了Intel在这个低端领域的空白,AGP总线技术、100MHz外频,这些原先只有在Slot 1上才能实现的技术在AMD首先倡导的Super 7时代也实现了,虽然K6-2和Super 7的性能比起同主频的PII来说还有差距,但是低廉的价格还是让AMD抢得了将近30%的CPU零售市场份额。AMD更是以一副不畏强者的姿态,博得了众多消费者的好感。

可惜到了99年,面对Intel猛烈反扑,AMD开始走下坡路,市场销量很糟。Cyrix更是在这场处理器大战中一败涂地,本想依*NS(美国国家半导体公司)东山再起,无奈时机已晚,最终在六月份被芯片组厂商VIA(威盛)收购。

随后的IDT和Rise两家新杀入处理器市场的公司在技术的创新上以及市场定位上均有自己的独到之处,IDT的Winchip C6、Winchip C6-2主要面向低端家用市场,Rise的处理器则主要进军移动电脑领域。无奈生不逢时,在Intel产品的挤压下,它们的日子也是举步为坚,99年年中,也正是Cyrix被收购一个月以后,威盛又收购了IDT公司,同时,Rise也被另一家芯片组厂商SIS(矽统科技)收购,随后传出Rise退出PC处理器市场,主攻家电处理芯片市场的消息,这样,经过重新调整之后,PC处理器市场呈现新三足鼎立的局面:Intel凭借自己优秀的产品以及良好的市场运作继续占领大部分市场份额;AMD则通过8月份发布的Athlon—K7打了个漂亮的翻身仗,K7成为历史上首次性能全面超越Intel同类产品的最快处理器,其市场占有率有进一步扩大的趋势;威盛在收购Cyrix和IDT之后,集成两家公司的最新技术,计划在2000年初推出Socket370兼容的Joshua—约书亚处理器,主攻低端市场。

参考资料:学校 学的啊~

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CPU发展历史

CPU是Central Processing Unit(中央微处理器)的缩写,它是计算机中最重要的一个部分,由运算器和控制器组成。如果把计算机比作人,那么CPU就是人的大脑。CPU的发展非常迅速,个人电脑从8088(XT)发展到现在的Pentium 4时代,只经过了不到二十年的时间。

从生产技术来说,最初的8088集成了29000个晶体管,而PentiumⅢ的集成度超过了2810万个晶体管;CPU的运行速度,以MIPS(百万个指令每秒)为单位,8088是0.75MIPS,到高能奔腾时已超过了1000MIPS。不管什么样的CPU,其内部结构归纳起来都可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分,这三个部分相互协调,对命令和数据进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。

CPU从最初发展至今已经有二十多年的历史了,这期间,按照其处理信息的字长,CPU可以分为:4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及正在酝酿构建的64位微处理器,可以说个人电脑的发展是随着CPU的发展而前进的。

Intel 4004

1971年,英特尔公司推出了世界上第一款微处理器4004,这是第一个可用于微型计算机的四位微处理器,它包含2300个晶体管。随后英特尔又推出了8008,由于运算性能很差,其市场反应十分不理想。1974年,8008发展成8080,成为第二代微处理器。8080作为代替电子逻辑电路的器件被用于各种应用电路和设备中,如果没有微处理器,这些应用就无法实现。

由于微处理器可用来完成很多以前需要用较大设备完成的计算任务,价格又便宜,于是各半导体公司开始竞相生产微处理器芯片。Zilog公司生产了8080的增强型Z80,摩托罗拉公司生产了6800,英特尔公司于1976年又生产了增强型8085,但这些芯片基本没有改变8080的基本特点,都属于第二代微处理器。它们均采用NMOS工艺,集成度约9000只晶体管,平均指令执行时间为1μS~2μS,采用汇编语言、BASIC、Fortran编程,使用单用户 *** 作系统。

Intel 8086

1978年英特尔公司生产的8086是第一个16位的微处理器。很快Zilog公司和摩托罗拉公司也宣布计划生产Z8000和68000。这就是第三代微处理器的起点。

8086微处理器最高主频速度为8MHz,具有16位数据通道,内存寻址能力为1MB。同时英特尔还生产出与之相配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集,但i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算的指令。人们将这些指令集统一称之为 x86指令集。虽然以后英特尔又陆续生产出第二代、第三代等更先进和更快的新型CPU,但都仍然兼容原来的x86指令,而且英特尔在后续CPU的命名上沿用了原先的x86序列,直到后来因商标注册问题,才放弃了继续用阿拉伯数字命名。

1979年,英特尔公司又开发出了8088。8086和8088在芯片内部均采用16位数据传输,所以都称为16位微处理器,但8086每周期能传送或接收16位数据,而8088每周期只采用8位。因为最初的大部分设备和芯片是8位的,而8088的外部8位数据传送、接收能与这些设备相兼容。8088采用40针的DIP封装,工作频率为6.66MHz、7.16MHz或8MHz,微处理器集成了大约29000个晶体管。

8086和8088问世后不久,英特尔公司就开始对他们进行改进,他们将更多功能集成在芯片上,这样就诞生了80186和80188。这两款微处理器内部均以16位工作,在外部输入输出上80186采用16位,而80188和8088一样是采用8位工作。

1981年,美国IBM公司将8088芯片用于其研制的PC机中,从而开创了全新的微机时代。也正是从8088开始,个人电脑(PC)的概念开始在全世界范围内发展起来。从8088应用到IBM PC机上开始,个人电脑真正走进了人们的工作和生活之中,它也标志着一个新时代的开始。

Intel 80286

1982年,英特尔公司在8086的基础上,研制出了80286微处理器,该微处理器的最大主频为20MHz,内、外部数据传输均为16位,使用24位内存储器的寻址,内存寻址能力为16MB。80286可工作于两种方式,一种叫实模式,另一种叫保护方式。

在实模式下,微处理器可以访问的内存总量限制在1兆字节;而在保护方式之下,80286可直接访问16兆字节的内存。此外,80286工作在保护方式之下,可以保护 *** 作系统,使之不像实模式或8086等不受保护的微处理器那样,在遇到异常应用时会使系统停机。

IBM公司将80286微处理器用在先进技术微机即AT机中,引起了极大的轰动。80286在以下四个方面比它的前辈有显著的改进:支持更大的内存;能够模拟内存空间;能同时运行多个任务;提高了处理速度。最早PC机的速度是4MHz,第一台基于80286的AT机运行速度为6MHz至8MHz,一些制造商还自行提高速度,使80286达到了20MHz,这意味着性能上有了重大的进步。

80286的封装是一种被称为PGA的正方形包装。PGA是源于PLCC的便宜封装,它有一块内部和外部固体插脚,在这个封装中,80286集成了大约130000个晶体管。

IBM PC/AT微机的总线保持了XT的三层总线结构,并增加了高低位字节总线驱动器转换逻辑和高位字节总线。与XT机一样,CPU也是焊接在主板上的。

那时的原装机仅指IBM PC机,而兼容机就是除了IBM PC以外的其它机器。在当时,生产CPU的公司除英特尔外,还有AMD及西门子公司等,而人们对自己电脑用的什么CPU也不关心,因为AMD等公司生产的CPU几乎同英特尔的一样,直到486时代人们才关心起自己的CPU来。

8086~80286这个时代是个人电脑起步的时代,当时在国内使用甚至见到过PC机的人很少,它在人们心中是一个神秘的东西。到九十年代初,国内才开始普及计算机。

Intel 80386

1985年春天的时候,英特尔公司已经成为了第一流的芯片公司,它决心全力开发新一代的32位核心的CPU—80386。Intel给80386设计了三个技术要点:使用“类286”结构,开发80387微处理器增强浮点运算能力,开发高速缓存解决内存速度瓶颈。

1985年10月17日,英特尔划时代的产品——80386DX正式发布了,其内部包含27.5万个晶体管,时钟频率为12.5MHz,后逐步提高到20MHz、25MHz、33MHz,最后还有少量的40MHz产品。

80386DX的内部和外部数据总线是32位,地址总线也是32位,可以寻址到4GB内存,并可以管理64TB的虚拟存储空间。它的运算模式除了具有实模式和保护模式以外,还增加了一种“虚拟86”的工作方式,可以通过同时模拟多个8086微处理器来提供多任务能力。

80386DX有比80286更多的指令,频率为12.5MHz的80386每秒钟可执行6百万条指令,比频率为16MHz的80286快2.2倍。80386最经典的产品为80386DX-33MHz,一般我们说的80386就是指它。

由于32位微处理器的强大运算能力,PC的应用扩展到很多的领域,如商业办公和计算、工程设计和计算、数据中心、个人娱乐。80386使32位CPU成为了PC工业的标准。

虽然当时80386没有完善和强大的浮点运算单元,但配上80387协处理器,80386就可以顺利完成许多需要大量浮点运算的任务,从而顺利进入了主流的商用电脑市场。另外,30386还有其他丰富的外围配件支持,如82258(DMA控制器)、8259A(中断控制器)、8272(磁盘控制器)、82385(Cache控制器)、82062(硬盘控制器)等。针对内存的速度瓶颈,英特尔为80386设计了高速缓存(Cache),采取预读内存的方法来缓解这个速度瓶颈,从此以后,Cache就和CPU成为了如影随形的东西。

Intel 80387/80287

严格地说,80387并不是一块真正意义上的CPU,而是配合80386DX的协处理芯片,也就是说,80387只能协助80386完成浮点运算方面的功能,功能很单一。

Intel 80386SX

1989年英特尔公司又推出准32位微处理器芯片80386SX。这是Intel为了扩大市场份额而推出的一种较便宜的普及型CPU,它的内部数据总线为32位,外部数据总线为16位,它可以接受为80286开发的16位输入/输出接口芯片,降低整机成本。

80386SX推出后,受到市场的广泛的欢迎,因为80386SX的性能大大优于80286,而价格只是80386的三分之一。

Intel 80386SL/80386DL

英特尔在1990年推出了专门用于笔记本电脑的80386SL和80386DL两种型号的386芯片。这两个类型的芯片可以说是80386DX/SX的节能型,其中,80386DL是基于80386DX内核,而80386SL是基于80386SX内核的。这两种类型的芯片,不但耗电少,而且具有电源管理功能,在CPU不工作的时候,自动切断电源供应。

Motorola 68000

摩托罗拉的68000是最早推出的32位微微处理器,当时是1984年,推出后,性能超群,并获得如日中天的苹果公司青睐,在自己的划时代个人电脑“PC-MAC”中采用该芯片。但80386推出后,日渐没落。

AMD Am386SX/DX

AMD的Am386SX/DX是兼容80386DX的第三方芯片,性能上和英特尔的80386DX相差无己,也成为当时的主流产品之一。

IBM 386SLC

这个是由IBM在研究80386的基础上设计的,和80386完全兼容,由英特尔生产制造。386SLC基本上是一个在80386SX的基础上配上内置Cache,同时包含80486SX的指令集,性能也不错。

Intel 80486

1989年,我们大家耳熟能详的80486芯片由英特尔推出。这款经过四年开发和3亿美元资金投入的芯片的伟大之处在于它首次实破了100万个晶体管的界限,集成了120万个晶体管,使用1微米的制造工艺。80486的时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz。

80486是将80386和数学协微处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内。80486中集成的80487的数字运算速度是以前80387的两倍,内部缓存缩短了微处理器与慢速DRAM的等待时间。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。由于这些改进,80486的性能比带有80387数学协微处理器的80386 DX性能提高了4倍。

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内部工作频率为微处理器外频的2~3倍,486 DX2、486 DX4的名字便是由此而来。

Intel 80486 DX

常见的80486 CPU有80486 DX-33、40、50。486 CPU与386 DX一样内外都是32位的,但是最慢的486 CPU也比最快的386 CPU要快,这是因为486 SX/DX执行一条指令,只需要一个振荡周期,而386DX CPU却需要两个周期。

Intel 80486 SX

因为80486 DX CPU具有内置的浮点协微处理器,功能强大,当然价格也就比较昂贵。为了适应普通的用户的需要,尤其是不需要进行大量浮点运算的用户,英特尔公司推出了486 SX CPU。80486 SX主板上一般都有80487协微处理器插座,如果需要浮点协微处理器的功能,可以插上一个80487协微处理器芯片,这样就等同于486 DX了。常见的80486 SX CPU有:80486 SX-25、33。

Intel 80486 DX2/DX4

其实这种CPU的名字与频率是有关的,这种CPU的内部频率是主板频率的两/四倍,如80486 DX2-66,CPU的频率是66MHz,而主板的频率只要是33MHz就可以了。

Intel 80486 SL CPU

80486 SL CPU最初是为笔记本电脑和其他便携机设计的,与386SL一样,这种芯片使用3.3V而不是5V电源,而且也有内部切断电路,使微处理器和其他一些可选择的部件在不工作时,处于休眠状态,这样就可以减少笔记本电脑和其他便携机的能耗,延长使用时间。

Intel 486 OverDrive

升级486 SX可以在主板的协微处理器插槽上安装一个80487SX芯片,使其等效于486 DX,但是这样升级后,只是增加了浮点协微处理器的能力,并没有提高系统的速度。为了提高系统的速度,还有另外一种升级的方法,就是在协微处理器插槽上插上一个486 OverDrive CPU,它的原理与486 DX2 CPU一样,其内部 *** 作速度可以是外部速度的两倍。如一个20MHz的主板上安插了OverDrive CPU之后,CPU内部的 *** 作速度可以达到40MHz。486 OverDrive CPU也有浮点协微处理器的功能,常见的有:OverDrive-50、66、80。

TI 486 DX

作为全球知名的半导体厂商之一,美国德州仪器(TI)也在486时代异军突起,它自行生产了486 DX系列CPU,尤其在486DX2成为主流后,其DX2-80因较高的性价比成为当时主流产品之一,TI 486最高主频为DX4-100,但其后再也没有进入过CPU市场。

Cyrix 486DLC

这是Cyrix公司生产的486 CPU,说它是486 CPU,是指它的效率上逼近486 CPU,却并不是严格意义上的486 CPU,这是由486 CPU的特点而定的。486DLC CPU只是将386DX CPU与1K Cache组合在一块芯片里,没有内含浮点协微处理器,执行一条指令需要两个振荡周期。但是由于486DLC CPU设计精巧,486DLC-33 CPU的效率逼近英特尔公司的486 SX-25,而486DLC-40 CPU则超过了486 SX-25,并且486DLC-40 CPU的价格比486 SX-25便宜。486DLC CPU是为了升级386DM而设计的,如果原来有一台386电脑,想升级到486,但是又不想更换主板,就可以拔下原来的386 CPU,插上一块486DLC CPU就可以了。

Cyrix 5x86

自从英特尔另辟蹊径,开发了Pentium之后,Cyrix也很快推出了自己的新一代产品5x86。它仍然延用原来486系列的CPU插座,而将主频从100MHz提高到120MHz。5x86比起486来说性能是有所增加,可是比起Pentium来说,不但浮点性能远远不足,就连Cyrix一向自豪的整数运算性能也不那么高超,给人一种比上不足比下有余的感觉。由于5x86可以使用486的主板,因此一般将它看成是过渡产品。

AMD 5x86

AMD 486DX是AMD公司在 486市场的利器,它内置16KB回写缓存,并且开始了单周期多指令的时代,还具有分页虚拟内存管理技术。由于后期TI推出了486DX2-80,价格非常低,英特尔又推出了Pentium系列,AMD为了抢占市场的空缺,推出了5x86系列CPU。它是486级最高主频的产品,为5x86-120及133。它采用了一体的16K回写缓存,0.35微米工艺,33×4的133频率,性能直指Pentiun 75,并且功耗要小于Pentium。

Intel Pentium

1993年,全面超越486的新一代586 CPU问世,为了摆脱486时代微处理器名称混乱的困扰,英特尔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。AMD和Cyrix也分别推出了K5和6x86微处理器来对付芯片巨人,但是由于奔腾微处理器的性能最佳,英特尔逐渐占据了大部分市场。

Pentium最初级的CPU是Pentium 60和Pentium 66,分别工作在与系统总线频率相同的60MHz和66MHz两种频率下,没有我们现在所说的倍频设置。

早期的奔腾75MHz~120MHz使用0.5微米的制造工艺,后期120MHz频率以上的奔腾则改用0.35微米工艺。经典奔腾的性能相当平均,整数运算和浮点运算都不错。

Intel Pentium MMX

为了提高电脑在多媒体、3D图形方面的应用能力,许多新指令集应运而生,其中最著名的三种便是英特尔的MMX、SSE和AMD的3D NOW!。 MMX(MultiMedia Extensions,多媒体扩展指令集)是英特尔于1996年发明的一项多媒体指令增强技术,包括57条多媒体指令,这些指令可以一次处理多个数据,MMX技术在软件的配合下,就可以得到更好的性能。

多能奔腾(Pentium MMX)的正式名称就是“带有MMX技术的Pentium”,是在1996年底发布的。从多能奔腾开始,英特尔就对其生产的CPU开始锁倍频了,但是MMX的CPU超外频能力特别强,而且还可以通过提高核心电压来超倍频,所以那个时候超频是一个很时髦的行动。超频这个词语也是从那个时候开始流行的。

多能奔腾是继Pentium后英特尔又一个成功的产品,其生命力也相当顽强。多能奔腾在原Pentium的基础上进行了重大的改进,增加了片内16KB数据缓存和16KB指令缓存,4路写缓存以及分支预测单元和返回堆栈技术。特别是新增加的57条MMX多媒体指令,使得多能奔腾即使在运行非MMX优化的程序时,也比同主频的Pentium CPU要快得多。

这57条MMX指令专门用来处理音频、视频等数据。这些指令可以大大缩短CPU在处理多媒体数据时的等待时间,使CPU拥有更强大的数据处理能力。与经典奔腾不同,多能奔腾采用了双电压设计,其内核电压为2.8V,系统I/O电压仍为原来的3.3V。如果主板不支持双电压设计,那么就无法升级到多能奔腾。

多能奔腾的代号为P55C,是第一个有MMX技术(整量型单元执行)的CPU,拥有16KB数据L1 Cache,16KB指令L1 Cache,兼容SMM,64位总线,528MB/s的频宽,2时钟等待时间,450万个晶体管,功耗17瓦。支持的工作频率有:133MHz、150MHz、166MHz、200MHz、233MHz。

Intel Pentium Pro

曾几何时,Pentium Pro是高端CPU的代名词,Pentium Pro所表现的性能在当时让很多人大吃一惊,但是Pentium Pro是32位数据结构设计的CPU,所以Pentium Pro运行16位应用程序时性能一般,但仍然是32位的赢家,但是后来,MMX的出现使它黯然失色。

Pentium Pro(高能奔腾,686级的CPU)的核心架构代号为P6(也是未来PⅡ、PⅢ所使用的核心架构),这是第一代产品,二级Cache有256KB或512KB,最大有1MB的二级Cache。工作频率有:133/66MHz(工程样品),150/60MHz、166/66MHz、180/60MHz、200/66MHz。

AMD K5

K5是AMD公司第一个独立生产的x86级CPU,发布时间在1996年。由于K5在开发上遇到了问题,其上市时间比英特尔的Pentium晚了许多,再加上性能不好,这个不成功的产品一度使得AMD的市场份额大量丧失。K5的性能非常一般,整数运算能力不如Cyrix的6x86,但是仍比Pentium略强,浮点运算能力远远比不上Pentium,但稍强于Cyrix。综合来看,K5属于实力比较平均的那一种产品。K5低廉的价格显然比其性能更能吸引消费者,低价是这款CPU最大的卖点。

AMD K6

AMD 自然不甘心Pentium在CPU市场上呼风唤雨,因此它们在1997年又推出了K6。K6这款CPU的设计指标是相当高的,它拥有全新的MMX指令以及64KB L1 Cache(比奔腾MMX多了一倍),整体性能要优于奔腾MMX,接近同主频PⅡ的水平。K6与K5相比,可以平行地处理更多的指令,并运行在更高的时钟频率上。AMD在整数运算方面做得非常成功,K6稍微落后的地方是在运行需要使用到MMX或浮点运算的应用程序方面,比起同样频率的Pentium 要差许多。

K6拥有32KB数据L1 Cache,32KB指令L1 Cache,集成了880万个晶体管,采用0.35微米技术,五层CMOS,C4工艺反装晶片,内核面积168平方毫米(新产品为68平方毫米),使用Socket7架构。

Cyrix 6x86/MX

Cyrix 也算是一家老资格的CPU开发商了,早在x86时代,它和英特尔,AMD就形成了三雄并立的局面。

自从Cyrix与美国国家半导体公司合并后,使它终于拥有了自己的芯片生产线,成品也日益完善和完备。Cyrix的6x86是投放到市场上与Pentium兼容的微处理器。

IDT WinChip

美国IDT公司(Integrated Device Technology)作为新加入此领域的CPU生产厂商,在1997年推出的第一个微微处理器产品是WinChip(即C6),在整个CPU市场上所占的份额还不足1%。1998年5月,IDT宣布了它的第二代产品WinChip 2 。

WinChip 2在原有WinChip的基础上作了一些改进,增加了一个双指令的MMX单元,增强了浮点运算功能。改进后的WinChip 2比相同频率的WinChip性能提高约10%,基本达到Intel Pentium微处理器的性能。

Intel PentiumⅡ

1997年~1998年是CPU市场竞争异常激烈的一年,这一时期的CPU芯片异彩纷呈,令人目不暇接。

PentiumⅡ的中文名称叫“奔腾二代”,它有Klamath、Deschutes、Mendocino、Katmai等几种不同核心结构的系列产品,其中第一代采用Klamath核心,0.35微米工艺制造,内部集成750万个晶体管,核心工作电压为2.8V。

PentiumⅡ微处理器采用了双重独立总线结构,即其中一条总线连通二级缓存,另一条负责主要内存。PentiumⅡ使用了一种脱离芯片的外部高速L2 Cache,容量为512KB,并以CPU主频的一半速度运行。作为一种补偿,英特尔将PentiumⅡ的L1 Cache从16KB增至32KB。另外,为了打败竞争对手,英特尔第一次在PentiumⅡ中采用了具有专利权保护的Slot 1接口标准和SECC(单边接触盒)封装技术。

1998年4月16日,英特尔第一个支持100MHz额定外频的、代号为Deschutes的350、400MHz CPU正式推出。采用新核心的PentiumⅡ微处理器不但外频提升至100MHz,而且它们采用0.25微米工艺制造,其核心工作电压也由2.8V降至2.0V,L1 Cache和L2 Cache分别是32KB、512KB。支持芯片组主要是Intel的440BX。

在1998年至1999年间,英特尔公司推出了比PentiumⅡ功能更强大的CPU--Xeon(至强微处理器)。该款微处理器采用的核心和PentiumⅡ差不多,0.25微米制造工艺,支持100MHz外频。Xeon最大可配备2MB Cache,并运行在CPU核心频率下,它和PentiumⅡ采用的芯片不同,被称为CSRAM(Custom StaticRAM,定制静态存储器)。除此之外,它支持八个CPU系统;使用36位内存地址和PSE模式(PSE36模式),最大800MB/s的内存带宽。Xeon微处理器主要面向对性能要求更高的服务器和工作站系统,另外,Xeon的接口形式也有所变化,采用了比Slot 1稍大一些的Slo

cpu是central processing unit(中央微处理器)的缩写,它是计算机中最重要的一个部分,由运算器和控制器组成。如果把计算机比作人,那么cpu就是人的大脑。cpu的发展非常迅速,个人电脑从8088(xt)发展到现在的pentium 4时代,只经过了不到二十年的时间。

从生产技术来说,最初的 8088集成了29000个晶体管,而pentiumⅲ的集成度超过了2810万个晶体管;cpu的运行速度,以mips(百万个指令每秒)为单位,8088是0.75mips,到高能奔腾时已超过了1000mips。不管什么样的cpu,其内部结构归纳起来都可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分,这三个部分相互协调,对命令和数据进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。

cpu从最初发展至今已经有二十多年的历史了,这期间,按照其处理信息的字长,cpu可以分为:4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及正在酝酿构建的64位微处理器,可以说个人电脑的发展是随着cpu的发展而前进的。

intel 4004

1971年,英特尔公司推出了世界上第一款微处理器4004,这是第一个可用于微型计算机的四位微处理器,它包含2300个晶体管,随后英特尔又推出了8008。1974年,8008发展成8080,成为第二代微处理器。8080作为代替电子逻辑电路的器件被用于各种应用电路和设备中。

第二代微处理器均采用 nmos工艺,集成度约9000只晶体管,平均指令执行时间为1μs~2μs,采用汇编语言、basic、fortran编程,使用单用户 *** 作系统。

intel 8086

1978年英特尔公司生产的8086是第一个16位的微处理器。这就是第三代微处理器的起点。

8086微处理器最高主频速度为8mhz,具有16位数据通道,内存寻址能力为1mb。同时英特尔还生产出与之相配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集。人们将这些指令集统一称之为 x86指令集。以后英特尔又陆续生产出第二代、第三代等更先进和更快的新型cpu,但都仍然兼容原来的x86指令,而且英特尔在后续cpu的命名上沿用了原先的x86序列,直到后来因商标注册问题,才放弃了继续用阿拉伯数字命名。

1979年,英特尔公司又开发出了8088。8086和8088在芯片内部均采用16位数据传输,所以都称为16位微处理器。8088工作频率为6.66mhz、7.16mhz或8mhz,集成了大约29000个晶体管。

8086和8088问世后不久,英特尔公司就开始对他们进行改进,他们将更多功能集成在芯片上,这样就诞生了80186和80188。

1981年,美国ibm公司将8088芯片用于其研制的pc机中,从而开创了全新的微机时代。也正是从8088开始,个人电脑(pc)的概念开始在全世界范围内发展起来。从8088应用到ibm pc机上开始,个人电脑真正走进了人们的工作和生活之中,它也标志着一个新时代的开始。

intel 80286

1982年,英特尔公司在8086的基础上,研制出了80286微处理器,80286集成了大约130000个晶体管。该微处理器的最大主频为20mhz。80286在以下四个方面比它的前辈有显著的改进:支持更大的内存;能够模拟内存空间;能同时运行多个任务;提高了处理速度。

8086~80286这个时代是个人电脑起步的时代,当时在国内使用甚至见到过pc机的人很少,它在人们心中是一个神秘的东西。到九十年代初,国内才开始普及计算机。

intel 80386

1985年春天的时候,英特尔公司已经成为了第一流的芯片公司,10月17日,英特尔划时代的产品——80386dx正式发布了,其内部包含27.5万个晶体管,时钟频率为12.5mhz,后逐步提高到20mhz、25mhz、33mhz,最后还有少量的40mhz产品。

80386dx的内部和外部数据总线是32位,地址总线也是32位。80386最经典的产品为80386dx-33mhz,一般我们说的80386就是指它。由于32位微处理器的强大运算能力,pc的应用扩展到很多的领域,如商业办公和计算、工程设计和计算、数据中心、个人娱乐。80386使32位cpu成为了pc工业的标准。

intel 80386sx

1989年英特尔公司又推出准32位微处理器芯片80386sx。这是intel为了扩大市场份额而推出的一种较便宜的普及型cpu,80386sx推出后,受到市场的广泛的欢迎,因为80386sx的性能大大优于80286,而价格只是80386的三分之一。

intel 80486

1989年,我们大家耳熟能详的80486芯片由英特尔推出。这款经过四年开发和3亿美元资金投入的芯片的伟大之处在于它首次实破了100万个晶体管的界限,集成了120万个晶体管,使用1微米的制造工艺。80486的时钟频率从25mhz逐步提高到33mhz、40mhz、50mhz。80486的性能比带有80387数学协微处理器的80386 dx性能提高了4倍。

intel pentium

1993年,全面超越486的新一代586 cpu问世,为了摆脱486时代微处理器名称混乱的困扰,英特尔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。amd和cyrix也分别推出了k5和6x86微处理器来对付芯片巨人,但是由于奔腾微处理器的性能最佳,英特尔逐渐占据了大部分市场。

pentium最初级的cpu是pentium 60和pentium 66。早期的奔腾75mhz~120mhz使用0.5微米的制造工艺,后期120mhz频率以上的奔腾则改用0.35微米工艺。

intel pentium mmx

多能奔腾 (pentium mmx)的正式名称就是“带有mmx技术的pentium”,是在1996年底发布的。

多能奔腾在原 pentium的基础上进行了重大的改进,新增加的57条mmx多媒体指令,使得多能奔腾即使在运行非mmx优化的程序时,也比同主频的pentium cpu要快得多。这57条mmx指令专门用来处理音频、视频等数据。多能奔腾拥有450万个晶体管,功耗17瓦。支持的工作频率有:133mhz、150mhz、166mhz、200mhz、233mhz。

intel pentium pro

pentium pro(高能奔腾,686级的cpu)的核心架构代号为p6(也是未来pⅱ、pⅲ所使用的核心架构),这是第一代产品,二级cache有256kb或512kb,最大有1mb的二级cache。工作频率有:133/66mhz(工程样品),150/60mhz、166/66mhz、180/60mhz、200/66mhz。

intel pentiumⅱ

pentiumⅱ的中文名称叫“奔腾二代”,采用klamath核心,0.35微米工艺制造,内部集成750万个晶体管,核心工作电压为2.8v。

1998年4月16日,英特尔第一个支持100mhz额定外频的cpu正式推出。采用新核心的pentiumⅱ微处理器采用0.25微米工艺制造,其核心工作电压降至2.0v,支持芯片组主要是intel的440bx。

在 1998年至1999年间,英特尔公司推出了比pentiumⅱ功能更强大的cpu--xeon(至强微处理器)。xeon微处理器主要面向对性能要求更高的服务器和工作站系统。

intel pentiumⅲ

1999年春节刚过,英特尔公司就发布了采用katmai核心的新一代微处理器—pentiumⅲ。该微处理器除采用0.25微米工艺制造,内部集成950万个晶体管,slot 1架构之外,它还具有以下新特点:系统总线频率为100mhz;采用第六代cpu核心—p6微架构,针对32位应用程序进行优化,双重独立总线;一级缓存为32kb,二级缓存大小为512kb,新增加了能够增强音频、视频和3d图形效果的指令集,共70条新指令。pentiumⅲ的起始主频速度为450mhz。

和 pentiumⅱ xeon一样,英特尔同样也推出了面向服务器和工作站系统的高性能cpu—pentiumⅲ xeon至强微处理器。

CPU的发展史

INTER是全世界硬件行业老大,是世界上最大的芯片生产商和制造商,早期CPU厂商主要以INTER、AMD和VIA、CFRIX为主。

Intel公司成立于1968年,格鲁夫、诺依斯和摩尔是微电子业界的梦幻组合。

Intel 4004

1971年1月,Intel公司的霍夫(Marcian E.Hoff)研制成功世界上第一枚4位微处理器芯片Intel 4004,标志着第一代微处理器问世,微处理器和微机时代从此开始。因发明微处理器,霍夫被英国《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一。

4004当时只有2300个晶体管,是个四位系统,时钟频率在108KHz,每秒执行6万条指令(0.06 MIPs)。功能比较弱,且计算速度较慢,只能用在Busicom计算器上。

1971年11月,Intel推出MCS-4微型计算机系统(包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器),其中4004包含2300个晶体管,尺寸规格为3mm×4mm,计算性能远远超过当年的ENIAC,最初售价为200美元。

1972年4月,霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器,因此仍属第一代微处理器。

Intel 8080 ,第二代微处理器

1973年8月,霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080,以N沟道MOS电路取代了P沟道,第二代微处理器就此诞生。主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍,可存取64KB存储器,使用了基于6微米技术的6000个晶体管,处理速度为0.64MIPS。

第一台微型计算机:Altair 8800

1975年4月,MITS发布第一个通用型Altair 8800,售价375美元,带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。

1976年,Intel 发布8085处理器

当时,Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。Zilog公司于1976年对8080进行扩展,开发 出Z80微处理器,广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。直到今天,Z80仍然是8位处理器的巅峰之作,还在各种场合大卖特卖。CP/M就是面向其开发的 *** 作系统。许多著名的软件如:WORDSTAR 和DBASE II都基于此款处理器。

WordStar

处理程序WordStar是当时很受欢迎的应用软件,后来也广泛用于DOS平台。

Apple Ⅰ

1976年3月,Steve Wozniak和Steve Jobs开发出微型计算机Apple I,4月1日愚人节这天,两个Steve成立了Apple计算机公司。

Apple II

1976年:一些离开了Motorola公司的部分工程人员自组成立MOS Technology公司,并且开发出了6502处理器。它的位宽为8bit,频率只有1MHz,并且无协处理器。但它是IBM PC机问世之前世界上最流行的微型计算机Apple II(苹果机)的CPU。Apple II是第一个带有彩色图形的个人计算机,售价为1300美元。Apple II及其系列改进机型风靡一时,这使Apple成为微型机时代最成功的计算机公司。

Intel 8086

1978年6月,Intel推出4.77MHz的8086微处理器,标志着第三代微处理器问世。它采用16位寄存器、16位数据总线和29000个3微米技术的晶体管,售价360美元。 不过当时由于360美元过于昂贵,大部分人都没有足够的钱购买使用此芯片的电脑,于是 Intel 在1年之后,推出4.77MHz的8位微处理器8088。IBM公司1981年生产的第一台电脑就是使用的这种芯片。这也标志着x86架构和IBM PC 兼容电脑的产生。

发布的时候,8086的时钟频率有4.77,8和10MHz 三个版本,包括了具有300个 *** 作的指令集。其中8MHz 版本包含了大约28,000个 晶体管,具备0.8 MIPs 的能力。

1979年6月1日,Intel推出4.77MHz的准16位微处理器8088,它是8086的廉价版本,价格为大众所接受。在性能方面,它在内部以16位运行,但支持8位数据总线,采用现有的8位设备控制芯片,包含29000个3微米技术的晶体管,可访问1MB内存地址,速度为0.33MIPS。

同年9月,Motorola推出M68000 16位微处理器,它因采用了68000个晶体管而得名。该处理器主要供应Apple公司的Macintosh 和Atari 的ST系列电脑上。后继版本的处理器,包括68020则被使用在Macintosh II 机型。

1980年10月,Microsoft把握了一次绝佳的发展机遇。IBM在秘密进行代号为“跳棋计划”的开发项目(第一台IBM PC)过程中,向Microsoft提出采购一套 *** 作系统。Paul Allen抓住机会与Seattle Computer Products的Tim Patterson签约,向其支付了不到10万美元,获得了其DOS *** 作系统的版权并进行了一些修改,从而做成了与这个神秘客户(IBM)的大买卖。

今天的Windows系列 *** 作系统仍然兼容DOS,这个系统对于老一代电脑用户来说再熟悉不过了。

早在1980年7月,一个负责“跳棋计划”的13人小组秘密来到佛罗里达州波克罗顿镇的IBM研究发展中心,开始开发后来被称为IBM PC的产品。一年后的8月12日,IBM公司在纽约宣布第一台IBM PC诞生,这个开创计算机历史新篇章的时刻,迄今正好25年。

第一台IBM PC采用了主频为4.77MHz的Intel 8088, *** 作系统是Microsoft提供的MS-DOS。IBM将其命名为“个人电脑(Personal Computer)”,不久“个人电脑”的缩写“PC”成为所有个人电脑的代名词。IBM原来预计在一年中售出241683台PC,然而用户的需求被大大低估了,实际上一个月的订货量就超出了预计。

1981年:80186和80188发布。这两款微处理器内部均以16位工作,在外部输入输出上80186采用16位,而80188和8088一样均是采用8位工作。这是一颗性能介于8088,80286之间的的CPU。但事实上80186从来都没有在PC中应用,它仅仅存在于一个小范围的圈子中,作为一个小型的控制器出现,哪怕是今天。从这个时候起,AMD公司已经开始生产80186 CPU了。

1982年2月1日:在80186发布后的几周,80286就发布了。80286处理器集成了大约13.4万个晶体管,最大主频为20MHz,采用16位资料总线和24位位址总线。与8086相比,80186/80188增强了部分软硬件功能 80286增加了实存(24位地址)和虚拟存储器管理,可以在两种不同的模式下工作,一种叫实模式,另一种叫保护方式。80286开始正式采用一种被称为PGA的正方形包装。

1985年10月,Intel推出16MHz 80386DX微处理器(最高33MHz 主频),可以直接访问4G字节的内存,并具有异常处理机制虚拟86模式可以同时模拟多个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。此外它还具有比80286更多的指令集。发布时,80386的最快速版本的主频为20MHz,具备6.0 MIPs ,包含275,000个晶体管。

当时,IBM已经收到大量286机器的订单,不愿立即转向386,同时IBM担心长期受制于Intel芯片,开始暗中开发自己的处理器,所以对是否采用386芯片不置可否。Compaq乘机而上,推出386芯片的电脑,迅速占领了市场。

1988年6月16日:80386SX 发布,它是80386DX的廉价版本,只有16-bit总线宽度。

1989年4月,Intel推出25MHz 486微处理器。1989年5月10日:我们大家耳熟能详的80486芯片由英特尔推出。这款经过四年开发和3亿美 元资金投入的芯片的伟大之处在于它首次实破了100万个晶体管的界限,集成了120万个 晶体管,使用1微米的制造工艺。其实486就是80386+80387协处理器+8KB一级缓存,是超级版本的386。

Compaq由于持有大量386订单而对采用Intel 486犹豫不决,Dell趁机推出了自己的486整机,并通过直销模式在兼容机市场后来居上。1991年,25岁的Michael Dell成为《财富》全美500家大企业中最年轻的总裁。1995年,Dell进入全球个人电脑5强行列。

1991年5月22日:80486 DX 的廉价版本80486 SX 发布,它和DX的区别是没有整合FPU。

1993年3月22日:全面超越486的新一代586 CPU问世,为了摆脱486时代微处理器名称混乱的困扰,英特尔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。AMD和Cyrix也分别推出了K5和6x86微处理器来对付芯片巨人,但是由于奔腾微处理器的性能最佳,英特尔逐渐占据了大部分市场。Pentum 处理器的性能接近主要的RISC CPU并兼容80x86,同时继承了长期积累下来的价值约500亿美元的庞大软件资源。

Pentium最初级的CPU是Pentium 60和Pentium 66,分别工作在与系统总线频率相同的60MHz和66MHz两种频率下,没有我们现在所说的倍频设置。

1994年3月7日:Intel 发布90和100MHz 的Pentium 处理器。

1994年10月10日:Intel 发布75MHz 版本的Pentium 处理器。

1995年3月27日:Intel 发布120MHz 的Pentium 处理器。

1995年6月1日:Intel 发布133MHz 版本Pentium 处理器。

1995年11月1日,Intel推出了Pentium Pro处理器。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。它是基于Pentium 完全相同的指令集和兼容性,达到了440 MIPs 的处理能力和5.5 M个晶体管。这几乎相当于比4004处理器的晶体管提升了2400倍。值得一提的是Pentium Pro采用了“PPGA” 封装技术。即一个256KB的二级缓存芯片与Pentium Pro芯片封装在一起 ,两个芯片之间用高频宽的内部总线互连,处理器与高速缓存的连接线路也被安置在该封装中,这样就使高速缓存能更容易地运行在更高的频率上。

例如Pentium Pro 200MHz CPU的L2 Cache就是运行在200MHz,也就是工作在与处理器相同的频率上,这在当时可以算得上是CPU技术的一个创新。Pentium Pro的推出,为以后Intel推出PⅡ奠定了基础。

1996年1月4日:Intel 发布150&166 MHz Pentium 处理器,包括了越3.3M 个晶体管。

1996年10月6日: Intel 发布200MHz Pentium 处理器。

1997年1月8日:Intel在1996年推出的Pentium 系列的改进版本,内部代号P55C,也就是我们平常所说的Pentium MMX 。Pentium MMX在原Pentium的基础上进行了重大的改进,增加了片内16KB数据缓存和16KB指令缓存,4路写缓存以及从Pentium Pro、Cyrix而来的分支预测单元和返回堆栈技术,特别是新增加的57条MMX多媒体指令。

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成“多媒体扩展指令集”。使得Pentium MMX即使在运行非MMX优化的程序时也比同主频的Pentium CPU要快的多。57条MMX指令专门用来处理音频、视频等数据,这些指令可以大大缩短CPU在处理多媒体数据时的等待时间,使CPU拥有更强大的数据处理能力。MMX CPU比普通CPU在运行含有MMX指令的程序时,处理

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2楼圣白树 发表于 2008.11.15 09:36:00

多媒体的能力提高了60%左右。MMX技术开创了CPU开发的新纪元。

Pentium MMX系列的频率只有三种:166MHz、200MHz、233MHz,一级缓存从Pentium的16KB增加到了32KB,核心电压2.8v,倍频分别为2.5、3、3.5。插槽都是Socket 7。

与此同时,作为Intel的主要竞争对手,AMD也发布了AMD-K6-MMX 处理器,包含相近的指令集,从而导致了一连串的法律纠纷。

1997年4月7日 。英特尔发布了Pentium II处理器。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S.E.C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6月2日: Intel发布233MHz Pentium MMX

1998年2月:Intel 发布333MHz Pentium II 处理器,开发代号为Deschutes,并且首次采用了0.25微米制造工艺,在低发热量的情况下提供比以前产品更快的速度。

1999年2月22日:AMD 发布K6-III 400MHz 版本,在一些测试中,它的性能超越了后来发布的Intel Pentium III 。它包括了23M 晶体管,并且基于100MHz Spuer socket7 主板,与那些使用66MHz 总线的芯片相比,性能的提升是卓越的。

1999年1月,Intel推出奔腾III处理器,它采用0.25微米制造工艺,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。此外其身份代码还可通过Internet读取。

Intel的主要对手之一AMD加紧跟进的步伐,于同年8月发布Athlon处理器。10月,在微处理器论坛会议上,Intel宣布了代号为麦赛德(Merced)的处理器的正式名称Itanium(安腾)。

1999年10月,Intel推出了基于0.18微米工艺制造的Pentium III处理器,这款Pentium III处理器有256K在二级高速缓存,代码名为Coppermine。Coppermine以733MHz登台。随着工艺尺寸从0.25微米减少到0.18微米,不仅提高了Pentium III处理器的时钟速度,也使的Intel在技术上能够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,性能仍有显著提高。

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。

1999年11月29日:AMD 发布了Athlon 750MHz ,在主频和性能上超过Intel 。

2000年3月6日 : AMD 发布Athlon 1GHz。

2000年3月8日: Intel 限量供应1GHz Pentium III 处理器。

Intel 的Pentium IV 和AMD Athlon64 。虽然按照发布时间来说,Athlon64 要比Pentium IV 迟一个时代(Pentium IV 发布时间是2000年11月,而Athlon64 则是2003年9月),但Pentium IV 经过了几年的的换芯,性能也获得了显著提升。

此外在Intel和AMD 的发展版图上来说,它们是竞争对手,而且现在都加入了64-bit和双核等等技术特性,以下对它们进行比较详细的解释。

1、 Pentimu 4技术解释

2000年11月21日,Intel 在全球同步发布了其最新一代的微处理器—Pentium4(奔腾4)。Pentium4处理器原始代号为 Willamette,采用0.18微米铝导线工艺,配合低温半导体介质(Low-Kdiclcctric)技术制成,是一颗具有超级深层次管线化架构的处理器。

Pentium 4处理器最主要的特点就是抛弃了Intel沿用了多年的P6结构,采用了新的 NetBurst CPU结构 。NetBurst结构具有不少明显的优点:20段的超级流水线、高效的乱序执行功能、2倍速的ALU、新型的片上缓存、SSE2指令扩展集和400MHz的前端总线等等。

新的处理器系统总线( FSB)

英特尔近来在前端系统总线(FSB)方面一直不敌AMD:Pentium Ⅲ最高为133MHz的FSB和内存频率(外频);而AMD雷鸟用的 是100MHz的内存频率(外频)和266MHz的FSB(类似于CPU倍频的方式来连接这两个频率)。

Pentium 4终于有了突破:虽然 Pentium 4 系统总线仅为 100Mhz,并且也是 64位数据宽度,但由于利用与 APG4X 相同的原理“四倍泵速”,因此可传输高达 8 位 * 100 百万次/秒 * 4 = 3,200 MB/秒 的数据传输速度。明显地远超过 AMD 最近公布的Athlon 总线数据传输速度。 Athlon 总线速度为133Mhz,64位、2倍速,提供 8 位 * 133 百万次/秒 * 2 = 2,133 MB/秒的数据传输率。

这项特色使得 Pentium 4 传输数据到系统的其它部分比目前所有的 x86 处理器还快,也一并去除了 Pentium III 系统所遭受的瓶颈限制。 不过,如果主存储器无法提供相对数据传输的话,这么快的处理器总线速度也是英雄无用武之地。因此,早期此处理器的芯片组 850 就搭配了两条Rambus 信道并使用昂贵的 RDRAM 内存。这两个 RDRAM 信道能提供与 Pentium 4 系统总线(3,200MB/s)相同的数据频宽,这样的搭配将是理论上最完美的结合—提供处理器、系统与主存储器间最高的数据传输率,这也是最明显的优势之一。不过系统的整体系统的成本将会因为使用较昂贵的 RDRAM 而提高。

高速执行缓存

为了增加8KB的数据缓存,P4包含了一个执行跟踪缓存,可存储12K的微指令以帮助程序执行。这些指令不在主程序循环中执行,不被存储,从而大大提高了系统性能。

快速执行引擎

算术逻辑单元(ALU)以双倍的时钟速度运行,这让类似于加、减、逻辑与、逻辑或等基本运算的执行只用了1/2时钟。例如,1.5GHz的快速执行引擎其实是以3GHz在运算。

高级动态执行

高级动态执行是控制CPU执行顺序的动态单元。P4可以发出126条动态指令,使流水线完成48次载入和24次存储。与前一代的PⅢ处理器相比,它能够增加33%的预处理速度,还可以在缓存中存储更多的历史信息从而快速取出。

改进的浮点数运算和多媒体单元

P4的128位运算动态增加了运算单元,使得浮点数运算和多媒体表现都得到了较大的改进。

网络数据流单指令多数据扩展2(SSE2)

通过增加的144条新指令,SSE2具有更强多媒体增强指令和数据流单指令。这些特性包括一个128位单指令多数据整数运算和128位单指令多数据双精度浮点指令,这些指令减少了原有的指令执行数量,大大增加了执行速度。使得用户的视频、音频、图象处理、加密、财政、工程和科学应用都极大增强。SSE2可以提高多媒体的执行效率,特别是DVD/MP3/MPEG4的回放,可以最大效果地体现P4新指令集的威力。

Pentium IV是完美无缺,可是实际状况却远非Intel想象的那么简单。第一代Pentium IV 可以说是Intel 近几年内的最大失败。

首先是P4耗电惊人,所以P4系统使用的主板被设计为电源的12V电压(ATX12),通过一个4脚的插座和3.3V、5V一起供给主板,另外还在20针电源接口的旁边另加了一个6针的辅助电源接口。

最致命的硬伤还是Willamette核心属于Pentium 4最早期的产品,因此它的发热量很大、频率提升困难,只有1.7GHz和1.8GHz两个版本。而且它的二级缓存只有256KB,超深的处理流水线使得总体性能并不理想,特别是对于超频用户来说,这类产品难以让人感到满意 。


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