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CPU综述之--历史篇


日期: 2000-06-12 14:00 | 联系我 | 关注我: SteemIT, Twitter, Google+

  前言

  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!

  第一章 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操作,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,本想依靠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。总之,随着竞争的激烈,各家公司都在尽全力研制最新、最快、最好的处理器产品献给广大消费者,展望CPU未来,前景一片光明!

标签: CPU | Intel | AMD

 文章评论

第 1 楼  发表于 2005-03-01 09:11 | 张其 的所有评论
你评论得很好






第 2 楼  发表于 2008-09-04 02:15 | 张其二代 的所有评论
你评论得也很好

共有评论 2 条, 显示 2 条。

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