cpu的发展历史是怎样的?各个时期的cpu的特点是是什么?

CPU 的发展及相关产品技术

CPU 的发展及相关产品技术
C P U (C e n t r a l P r o c e s s i n g U n i t)，即中央处理单元，也称微处理器，是整个系统
的核心，也是整个系统最高的执行单位。它负责整个系统指令的执行、数学与逻辑运算、数据存储、传送以
及输入输出的控制。因为C PU 是决定电脑性能的核心部件，人们就以它来判定电脑的档次，于是就
有了4 86 、5 8 6 (P e n t i u m)、P Ⅱ、P Ⅲ、P4 之分。C PU 既然关系着指令的执行和数据的处理，
当然也关系着指令和数据处理速度的快慢，因而C PU 有不同的执行功能，不同的处理速度。一般C PU
的功能和处理速度，我们可以从它的型号和编号来判断，如P e n t i um 系列是5 86 机种的C PU，型号
后的数字即为它的工作频率(时钟频率)，单位是M Hz 。
第一节 CPU 的历史
CPU 从最初发展至今已经有20 多年的历史了，这期间，按照其处理信息的字长，C PU 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64 位微处理器等等。在风起云
涌的IT 业界，PC 机CPU 厂商主要以I n t el 、AMD 和V I A(威盛)三家为主，我们将以他们的产品为介
绍重点。
一、Intel 阵营
I n t e l(英特尔)公司大家已经是如雷贯耳，不管你是否为计算机高手，也不管你是否是业内人
士，只要你知道计算机这个词，对I n t el 就一定不会陌生。I n t el 是全世界硬件行业的老大，是世
界上最大的芯片生产商和制造商。提到I n t el 公司就不能不谈谈I n t e l C PU 芯片的发展历程。按照
国际上目前比较能够得到业内认同的说法，I n t el 的CPU 芯片主要经历了以下几个发展阶段:
1 .I n t e l 4 0 04
1971 年，Intel 公司推出了世界上第一款微处理器4004 。这是第一个用于个人计算机的4 位微处
理器，它包含2 3 00 个晶体管，由于性能很差，市场反应冷淡。
2 .I n t e l 8 0 8 0 /8 0 85
在4 0 04 之后，I n t el 公司又研制出了8080 处理器和8 0 85 处理器，加上当时美国M o t o r o
la 公司的M C 6 8 00 微处理器和Z i l og 公司的Z80 微处理器，一起组成了8 位微处理器家族。
3 .I n t e l 8 0 8 6 /8 0 88
16微处理器的典型产品是I n t el 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8 0 87 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。由于这些指令应用于 8 0 86 和8 0 87，因此被人们统称为x 86 指令集。此后I n t el
推出新一代CPU 产品均兼容原来的x 86 指令集。
1979 年I n t el 公司推出了8 0 86 的简化版——8088 芯 片，它仍是16 位微处理器，内含2 9 0 00
个晶体管，时钟 频率为4 .7 7 M Hz，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，8 0 88 芯片被首次用于I B M PC 机当中，开创了个人电 脑的新时
代。如果说8080 处理器还不为大多数人所熟知的话，那么8 0 88 则可以说是家喻户晓了，P C(个人电脑)机
的第一代C PU 便是从它开始的。
4 .I n t e l 8 0 2 86
1982 年的I n t e l 8 0 2 86 虽然是16 位芯片，但是其内部已包含了1 3 .4 万个晶体管，时钟频率
也到了前所未有的2 0 M Hz 。其内、外部数据总线均为16 位，地址总线为24 位，可以使用1 6 MB 内
存，工作方式包括实模式和保护模式两种。
5 .I n t e l 8 0 3 8 6 D X /8 0 3 8 6 SX
32 位微处理器的代表产品首推I n t el 公司1 9 85 年推出的 8 0 3 86，这是一种全32 位微处理器芯
片，也是x86 家族中第一款 32 位芯片，其内部包含了2 7 .5 万个晶体管，时钟频率为1 2. 5MHz，后逐步
提高到3 3 M Hz 。8 0 3 86 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4 GB 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3 86 的工作方式，可 以通过同时模拟多个8 0
86 处理器来提供多任务能力。
1 9 89 年，I n t el 公司又推出准32 位处理器芯片8 0 3 8 6 SX 。它 的内部数据总线为32 位，与8
0 3 86 相同，外部数据总线为16 位。 也就是说，8 0 3 8 6 SX 的内部处理速度与8 0 3 86 接近，也支持
真正 的多任务操作，并且可以使用为8 0 2 86 开发的输入/输出接口芯片。8 0 3 8 6 SX 的性能优于8 0 2
86，而价格只及8 0 3 86 的1/3 。386 处理器没有内置数学协处理器，因 此不能执行浮点运算指令，如果
需要进行浮点运算，必须额外购买昂贵的8 0 3 87 数学协处理器。
6 .I n t e l 8 0 4 8 6 D X /8 0 4 8 6 SX
1 9 89 年，8 0 4 86 处理器面市，它集成了125 万个晶体管，时 钟频率由25MHz 逐步提升到33MHz 、
4 0 M Hz 和50MHz 。80486 内含 80386 和数字协处理器80387 以及一个8KB 的高速缓存，并在x 86 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，8 0 4 86 的性能比带有8 0 3 87 数学协处理器的8 0 3 86
提高了4 倍。
早期的486理器分为有数学协处理器的486DX 和无数学协处 理器的4 8 6 SX 两种，其价格也相差许多。
随着芯片技术的不断发，C PU 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C PU 倍频技术，该技术使C PU 内部工作频率为
处理器外频的2 ～3 倍，4 8 6 D X2 、 4 8 6 D X4 的名字便是由此而来。以后的日子里，C PU 开始了突
飞猛进的发展。
7 .I n t e l P e n t i u m C l a s s i c(经典奔腾)
代号54C
发布时间:1993 年
核心频率:60 ～200MHz
总线频率:50 ～66MHz
工作电压:3.3V
制造工艺:0.8 ～0.35 μm
晶体管数目:310 ～330 万个
芯片面积:191mm 2
缓存容量:16KB L1 Cache
指令内置:x 86 指令集、x 86 译码器、80 位浮点单元
接口类型:Socket 7
早期的Pentium 处理器(主要是Pentium 60 和Pentium 66)存在浮点运算错误的é