CPU的發展歷史
CPU是中央處理器（CPU）的縮寫，它是計算機最重要的部分，由算術單元和控制器組成。如果把計算機比作人，那麽CPU就是人的大腦。CPU的發展非常迅速。個人電腦從8088（XT）發展到奔騰4時代只用了不到二十年的時間。
在生產技術方面，最初的8088集成了29，000個晶體管，而奔騰III的集成超過了2，865，438+百萬個晶體管。CPU的運行速度，以MIPS（每秒百萬條指令）計算，8088為0.75兆位，在高能量運行時已經超過了1000兆位。無論哪種CPU，其內部結構都可以概括為控制單元、邏輯單元和存儲單元三部分，它們相互協調，對命令和數據進行分析、判斷和計算，並控制計算機的各個部分協調工作。
從CPU的最初發展到現在已經有20多年了。在此期間，CPU可分為4位微處理器、8位微處理器、16位微處理器、32位微處理器和正在構建中的64位微處理器。可以說，個人電腦的發展是隨著CPU的發展而前進的。
英特爾4004
1971年，英特爾推出了世界上第壹個微處理器4004，這是第壹個可用於微型計算機的四位微處理器，它包含2300個晶體管。隨後，英特爾推出了8008，由於其糟糕的計算性能，市場反應非常不理想。1974，8008發展成8080，成為第二代微處理器。8080作為取代電子邏輯電路的器件，用於各種應用電路和器件。沒有微處理器，這些應用就無法實現。
由於微處理器可以用來完成許多過去需要大型設備才能完成的計算任務，而且價格便宜，半導體公司開始競相生產微處理器芯片。Zilog公司生產了8080增強版Z80，摩托羅拉公司生產了6800，英特爾公司生產了8085中的1976，但這些芯片基本上沒有改變8080的基本特性，而且它們都屬於第二代微處理器。它們均采用NMOS技術，集成了約9000個晶體管，平均指令執行時間為1μs ~ 2μs .它們用匯編語言、BASIC和Fortran編程，並使用單用戶操作系統。
英特爾8086
英特爾公司生產的1978 8086是第壹個16位的微處理器。不久，Zilog和摩托羅拉也宣布了生產Z8000和68000的計劃。這是第三代微處理器的起點。
8086微處理器的最大時鐘速度為8MHz，具有16位數據通道和1MB的內存尋址能力。同時，英特爾還生產了配套的數學協處理器i8087。這兩種芯片使用相互兼容的指令集，但壹些專門用於對數、指數和三角函數等數學計算的指令已添加到i8087指令集。這些指令集統稱為x86指令集。雖然英特爾生產了第二代、第三代和其他更先進、更快的新CPU，但它們仍然與原始x86指令兼容，英特爾在命名後續CPU時遵循了原始x86序列，直到後來由於商標註冊問題，它放棄了用阿拉伯數字命名。
在1979中，英特爾開發了8088。8086和8088都在芯片內部使用16位數據傳輸，因此它們都被稱為16位微處理器，但8086每個周期可以發送或接收16位數據，而8088每個周期僅使用8位。因為原來的器件和芯片大多是8位的，所以8088的外部8位數據發送和接收可以與這些設備兼容。8088采用40引腳DIP封裝，工作頻率為6.66MHz、7.16MHz或8MHz。該微處理器集成了約29，000個晶體管。
8086和8088問世後不久，英特爾開始對它們進行改進，它們在芯片上集成了更多的功能，從而誕生了80186和80188。兩個微處理器都在內部使用16位，16位用於80186的外部輸入和輸出，而80188與8088壹樣使用8位。
1981年，美國IBM公司在其個人電腦中使用了8088芯片，從而開創了壹個嶄新的微型計算機時代。也是從8088年開始，個人電腦的概念開始在全世界發展。自8088應用於IBM PC以來，個人計算機真正進入了人們的工作和生活，這也標誌著壹個新時代的開始。
英特爾80286
1982年，英特爾公司在8086的基礎上開發了80286微處理器。該微處理器的最高頻率為20MHz，內部和外部數據傳輸為16位，使用24位內存的內存尋址容量為16MB。80286可以以兩種方式工作，壹種稱為實模式，另壹種稱為保護模式。
在實模式下，微處理器可以訪問的內存總量限制為1兆字節；在保護模式下，80286可以直接訪問16兆內存。此外，80286工作在保護模式下，這可以保護操作系統在遇到異常應用程序時停止系統，這與實模式或8086等不受保護的微處理器不同。
IBM公司在先進技術微型計算機，即at計算機中使用了80286微處理器，引起了極大的轟動。80286在以下四個方面比其前輩有顯著改進:支持更大的內存；能夠模擬內存空間；可以同時運行多個任務；並且提高了處理速度。最早的PC速度是4MHz，基於80286的第壹臺AT機速度是6MHz到8MHz。壹些廠商還自行提高了速度，使80286達到了20MHz，這意味著性能有了很大的進步。
80286的封裝是壹個名為PGA的方形封裝。PGA是壹種源自PLCC的廉價封裝，具有內部和外部實心引腳。在這種封裝中，80286集成了大約130000個晶體管。
IBM PC/AT微機的總線保持了XT的三層總線結構，並增加了高低字節總線驅動程序和高字節總線的轉換邏輯。和XT機壹樣，CPU是焊接在主板上的。
當時的原裝機僅指IBM PC，兼容機是除IBM PC之外的其他機器。當時除了英特爾之外，還有其他生產CPU的公司，例如AMD和西門子，人們並不關心他們的計算機使用的CPU，因為AMD等公司生產的CPU幾乎與英特爾的相同，直到486年人們才關心自己的CPU。
8086 ~ 80286時代是個人電腦起步的時代。當時在中國很少有人使用甚至看到PC，它在人們心中是壹個神秘的東西。直到20世紀90年代初，計算機才在中國普及。
英特爾80386
1985的春天，英特爾已經成為壹流的芯片公司，它決心全力開發新壹代32位核心CPU——80386。英特爾為80386設計了三個技術點:使用“286類”結構、開發80387微處理器以增強浮點計算能力、開發高速緩存以解決內存速度瓶頸。
1985 65438+10月17日，英特爾劃時代產品80386DX正式發布。它包含275，000個晶體管，時鐘頻率為12.5MHz，然後逐漸增加到20MHz，25MHz，33MHz，最後還有幾個40MHz的產品。
80386DX具有32位內部和外部數據總線以及32位地址總線，可尋址4GB內存並管理64TB虛擬存儲空間。除了實模式和保護模式之外，其運行模式還增加了“虛擬86”工作模式，可以通過同時模擬多個8086微處理器來提供多任務能力。
80386DX的指令比80286多。頻率為12.5MHz的80386每秒可執行600萬條指令，比頻率為16MHz的80286快2.2倍。80386最經典的產品就是我們通常所說的80386 DX-33 MHz。
由於32位微處理器的強大計算能力，PC的應用已擴展到許多領域，如商業辦公和計算、工程設計和計算、數據中心和個人娛樂。80386使32位CPU成為PC行業的標準。
雖然80386當時沒有壹個完善而強大的浮點運算單元，但有了80387協處理器，80386可以順利完成許多需要大量浮點運算的任務，從而成功進入主流商用計算機市場。此外，30386還有其他豐富的外圍附件，如82258（DMA控制器）、8259A（中斷控制器）、8272（磁盤控制器）、82385（緩存控制器）和82062（硬盤控制器）。針對內存的速度瓶頸，Intel為80386設計了壹個緩存，並采用預讀內存的方法來緩解這壹速度瓶頸。從那以後，緩存和CPU就變得不可分割了。
英特爾80387/80287
嚴格來說，80387並不是真正的CPU，而是與80386DX的協處理芯片，也就是說80387只能輔助80386完成浮點運算，功能非常簡單。
英特爾80386SX
1989年，英特爾推出了準32位微處理器芯片80386SX。這是英特爾為了擴大市場份額而推出的壹款廉價而受歡迎的CPU。其內部數據總線為32位，外部數據總線為16位。它可以接受為80286開發的16位輸入/輸出接口芯片，並降低整機成本。
80386SX推出後受到市場的廣泛歡迎，因為80386SX的性能比80286好得多，而價格只有80386的三分之壹。
英特爾80386SL/80386DL
1990年，英特爾推出了用於筆記本電腦的80386SL和80386DL 386芯片。這兩種芯片可以說是80386DX/SX的節能芯片，其中80386DL基於80386DX內核，80386SL基於80386SX內核。這兩種類型的芯片不僅功耗更低，而且具有電源管理功能，在CPU不工作時自動切斷電源。
摩托羅拉68000
摩托羅拉的68000是最早的32位微處理器，它是1984。推出後，它具有出色的性能並獲得了蘋果公司的青睞，並在其劃時代的個人電腦“PC-MAC”中采用了這種芯片。然而，80386推出後，它逐漸衰落。
AMD Am386SX/DX
AMD的Am386SX/DX是與80386DX兼容的第三方芯片，其性能與英特爾的80386DX相似，並已成為當時的主流產品之壹。
IBM 386SLC
這是IBM在研究80386的基礎上設計的，與80386完全兼容，由英特爾制造。386SLC基本上是在80386SX的基礎上內置緩存的指令集，它還包含80486SX，性能不錯。
英特爾80486
1989，我們都很熟悉的80486芯片是由英特爾推出的。這款研發了4年、投資了3億美元的芯片的偉大之處在於，它實際上首次打破了654.38+0萬個晶體管的邊界，集成了654.38+0.2萬個晶體管，並使用了654.38+0微米的制造工藝。80486的時鐘頻率從25MHz逐漸增加到33MHz、40MHz和50MHz。
80486在壹個芯片中集成了80386、數學協處理器80387和8KB高速緩存。80486中集成的80487的數字運算速度是以前80387的兩倍，內部緩存縮短了微處理器和慢速DRAM的等待時間。而且80x86系列首次采用了RISC（精簡指令集）技術，可以在壹個時鐘周期內執行壹條指令。它還采用了突發總線模式，大大提高了與內存的數據交換速度。由於這些改進，80486的性能比帶有80387數學協處理器的80386 DX高四倍。
隨著芯片技術的不斷發展，CPU的頻率越來越快，而PC的外部設備受到技術的限制，這阻礙了CPU主頻的進壹步提高。在這種情況下，CPU倍頻技術出現了，它使CPU的內部工作頻率是微處理器外部頻率的2 ~ 3倍，因此得名486 DX2和486 DX4。
英特爾80486 DX
常見的80486 CPU有80486 DX-33、40和50。與386 DX壹樣，486 CPU的內外都是32位，但最慢的486 CPU也比最快的386 CPU快。這是因為486 SX/DX只需要壹個振蕩周期來執行壹條指令，而386DX CPU需要兩個周期。
英特爾80486 SX
因為80486 DX CPU具有內置的浮點協處理器，所以它功能強大，當然價格昂貴。為了滿足普通用戶的需求，尤其是那些不需要進行大量浮點運算的用戶，英特爾推出了486 SX CPU。80486 SX主板通常有80487個協處理器插槽。如果需要浮點協處理器的功能，可以插壹個80487協處理器芯片，相當於486 DX。常見的80486SX CPUs有:80486SX-25、33。
英特爾80486 DX2/DX4
事實上，這個CPU的名稱與頻率有關。此CPU的內部頻率是主板頻率的四分之二，例如80486DX2-66。CPU頻率為66MHz，而主板頻率僅為33MHz。
英特爾80486 SL CPU
80486 SL CPU最初是為筆記本電腦和其他便攜式計算機設計的。與386SL壹樣，該芯片使用3.3V而不是5V電源，並且還具有內部切斷電路，使微處理器和其他可選組件在不工作時處於休眠狀態，這可以降低筆記本電腦和其他便攜式計算機的能耗並延長使用時間。
英特爾486 OverDrive
升級486 SX可以在主板的協處理器插槽中安裝80487SX芯片，相當於486 DX。但升級後只是增加了浮點協處理器的能力，並沒有提升系統的速度。為了提高系統的速度，還有另壹種升級方法，即在協處理器的插槽中插入壹個486 OverDrive CPU。其原理與486 DX2 CPU相同，其內部運算速度可以是外部速度的兩倍。例如，將OverDrive CPU插入20MHz主板後，CPU內部的運行速度可以達到40MHz。486 OverDrive CPU還具有浮點協處理器的功能，常見的有:overdrive-50、66和80。
TI 486 DX
作為全球知名的半導體制造商之壹，美國的德州儀器（TI）也在486時代異軍突起，並生產了自己的486 DX系列CPU。特別是在486DX2成為主流後，其DX2-80因其高性價比而成為當時的主流產品之壹。TI 486的最高頻率是DX4-100，但它再也沒有進入CPU市場。
Cyrix 486DLC
這是Cyrix公司生產的486 CPU。說它是486 CPU意味著它的效率接近486 CPU，但它不是嚴格的486 CPU，這取決於它的特性。486DLC CPU僅在壹個芯片中結合了386DX CPU和1K緩存，沒有浮點協處理器，並且執行壹條指令需要兩個振蕩周期。但是，由於486DLC CPU的精巧設計，486DLC-33 CPU的效率接近英特爾公司的486SX-25，而486DLC-40 CPU超過486SX-25，並且486DLC-40 CPU的價格比486SX-25便宜486DLC CPU旨在升級386DM。如果妳有壹臺386電腦，想升級到486，但又不想更換主板，可以拔掉原來的386 CPU，插上壹個486DLC CPU。
Cyrix 5x86
由於英特爾另辟蹊徑，開發了奔騰，Cyrix也迅速推出了自己的新壹代產品5x86。它仍然擴展了原有的486系列CPU插槽，並將主頻從100MHz提高到120MHz。與486相比，5x86的性能有所提升，但與奔騰相比，不僅浮點性能遠遠不夠，就連Cyrix壹直引以為傲的整數運算性能也沒有那麽高超，給人壹種心有余而力不足的感覺。因為5x86可以使用486主板，所以壹般被認為是過渡產品。
AMD 5x86
AMD 486DX是AMD在486市場的利器。它內置了16KB回寫緩存，開創了單周期多指令時代。它還具有分頁虛擬內存管理技術。因為TI以極低的價格推出了486DX2-80，英特爾也推出了奔騰系列，AMD推出了5x86系列CPU來搶占市場空缺。頻率最高的是486級產品，為5x86-120和133。它采用集成16K回寫緩沖器，0.35μ m工藝，33×4 133頻率，性能直指奔騰75，功耗不及奔騰。
英特爾奔騰
1993新壹代586 CPU問世，全面超越486。為了擺脫486時代微處理器名稱的混亂，英特爾公司將其新壹代產品命名為奔騰，以區分AMD和Cyrix產品。AMD和Cyrix也分別推出了K5和6x86微處理器來應對芯片巨頭，但由於奔騰微處理器性能最佳，英特爾逐漸占據了大部分市場。
奔騰的主CPU是奔騰60和奔騰66，它們與系統總線的工作頻率相同，分別為60MHz和66MHz，沒有我們現在說的倍頻設置。
早期奔騰75 MHz ~ 120MHz采用0.5微米制造工藝，後來120MHz以上頻率的奔騰采用0.35微米制造工藝。經典奔騰的性能相當壹般，整數運算和浮點運算都不錯。
英特爾奔騰MMX
為了提高計算機在多媒體和3D圖形方面的應用能力，許多新的指令集應運而生，其中最著名的三個是英特爾的MMX、SSE和AMD的3D NOW！。MMX（MultiMedia Extensions）是英特爾在1996年發明的壹種多媒體指令增強技術，包括57條多媒體指令，可以同時處理多個數據。在軟件的配合下，MMX技術可以獲得更好的性能。
奔騰MMX的官方名稱是“MMX奔騰”，發布於1996年底。英特爾從奔騰開始鎖定其CPU的倍頻，但MMX的CPU具有特別強的超過外部頻率的能力，並且它還可以通過提高核心電壓來超過倍頻，因此超頻在當時是壹個非常時尚的動作。超頻這個詞也在那個時候流行起來。
多功能奔騰是英特爾繼奔騰之後的又壹成功產品，生命力也相當頑強。在原始奔騰的基礎上，多功能奔騰進行了巨大的改進，增加了片上16KB數據緩存和16KB指令緩存、4路寫緩存、分支預測單元和返回堆棧技術。特別是，新增加的57條MMX多媒體指令使多功能奔騰處理器比相同頻率的奔騰CPU快得多，即使在運行非MMX優化程序時也是如此。
這57條MMX指令專門用於處理音頻、視頻和其他數據。這些指令可以大大縮短CPU處理多媒體數據時的等待時間，使CPU具有更強大的數據處理能力。與經典奔騰不同的是，多能奔騰采用了雙電壓設計，核心電壓為2.8V，系統I/O電壓為3.3V，如果主板不支持雙電壓設計，那麽它就無法升級為多功能奔騰。
代號為P55C的多用途奔騰是首款采用MMX技術（整體單元執行）的CPU，具有16KB數據L1高速緩存、16KB指令L1高速緩存、SMM兼容、64位總線、528MB/s帶寬、2時鐘等待時間、450萬。支持的工作頻率為:133MHz、150MHz、166MHz、200MHz和233MHz。
英特爾奔騰Pro
曾幾何時，奔騰Pro是高端CPU的代名詞，其性能讓當時的許多人感到驚訝。然而，奔騰Pro是壹個具有32位數據結構的CPU，因此當運行16位應用程序時，它的性能壹般，但它仍然是32位的贏家，但後來，它因MMX的出現而黯然失色。
奔騰Pro（高能奔騰，686級CPU）的核心架構代碼是P6（這也是未來Pⅱ和Pⅲ使用的核心架構）。這是第壹代產品。二級緩存有256KB或512KB，最大值為65，438+0 MB。工作頻率為:133/66MHz（工程示例）、150/60MHz、166/66MHz、180/60MHz、200/66MHz。
AMD K5
K5是AMD自主生產的第壹款x86 CPU，發布於1996。由於K5的發展問題，它的上市時間比英特爾的奔騰要晚得多。再加上性能不佳，這款不成功的產品壹度讓AMD失去了大量市場份額。K5的性能很壹般，整數運算能力不如Cyrix的6x86，但仍略好於奔騰，浮點運算能力遠不及奔騰，但略好於Cyrix。總的來說，K5是壹款實力相對壹般的產品。K5的低價顯然比性能更吸引消費者，低價是這款CPU的最大賣點。
AMD K6
AMD自然不希望奔騰獨霸CPU市場，所以他們在1997推出了K6。K6 CPU的設計指標相當高。它擁有全新的MMX指令和64KB L1緩存（是奔騰MMX的兩倍），其整體性能優於奔騰MMX，接近同頻率Pⅱ的水平。與K5相比，K6可以並行處理更多指令，並以更高的時鐘頻率運行。AMD在整數運算方面非常成功，但K6在運行需要MMX或浮點運算的應用程序方面有點落後，這比相同頻率的奔騰要差得多。
K6具有32KB數據L1緩存，32KB指令L1緩存，集成了880萬個晶體管，采用0.35微米工藝，五層CMOS，C4和C4技術進行晶圓倒裝，核心面積為168mm2（新產品為68mm2），采用Socket7架構。
Cyrix 6x86/MX
Cyrix是壹家資深的CPU開發商。早在x86時代，它就和英特爾、AMD形成了三雄鼎立的局面。
自從Cyrix與美國國家半導體公司合並後，它終於擁有了自己的芯片生產線，並且成品也越來越完善和完整。Cyrix的6x86是壹款上市的奔騰兼容微處理器。
IDT·溫契普
美國IDT公司在1997年推出了WinChip（C6），作為壹家新的CPU制造商，其在整個CPU市場中的份額不到1%。1998年5月，IDT發布了第二代產品WinChip 2。
WinChip 2在原有WinChip的基礎上做了壹些改進，增加了雙指令MMX單元，增強了浮點運算功能。改進後的WinChip 2的性能比同頻率的WinChip提高了約10%，基本達到了英特爾奔騰微處理器的性能。
英特爾奔騰ⅱ
從1997到1998，CPU市場競爭異常激烈，這壹時期的CPU芯片精彩紛呈，令人眼花繚亂。
奔騰ⅱ的中文名稱是“奔騰II”，它有幾個不同核心結構的系列產品，如Klamath、Deschutes、Mendocino、Katmai等。其中，第壹代采用Klamath核心和0.35微米工藝制造，內部集成了750萬個晶體管，核心工作電壓為2.8V。
奔騰ⅱ微處理器采用雙獨立總線結構，即壹條總線連接到二級緩存，另壹條總線負責主存。奔騰ⅱ使用容量為512KB的外部高速L2緩存，其運行頻率是CPU主頻的壹半。作為補償，英特爾將奔騰ⅱII的L1緩存從16KB增加到32KB。此外，為了擊敗競爭對手，英特爾首次在奔騰ⅱ中采用了專利插槽1接口標準和SECC（單邊接觸盒）封裝技術。
1998 19 4月6日，英特爾首款支持100MHz額定外部頻率的350 MHz和400 MHz CPU正式發布。采用新內核的奔騰ⅱ微處理器的外部頻率不僅提高到100MHz，而且采用0.25微米工藝制造，其內核工作電壓也從2.8V降低到2.0v . l 1高速緩存和L2高速緩存分別為32KB和512KB。支持的芯片組主要是英特爾的440BX。
從1998到1999，英特爾推出了Xeon（至強微處理器），這是壹款比奔騰ⅱ功能更強大的CPU。該微處理器的內核與奔騰ⅱII的內核相似，制造工藝為0.25微米，外部頻率為100MHz。至強處理器最多可以配備2MB高速緩存，它以CPU的核心頻率運行。它與奔騰ⅱII使用的芯片不同，稱為cs ram（Custom static ram）。此外，它還支持八個CPU系統；使用36位內存地址和PSE模式（PSE36模式），最大內存帶寬為800 MB/s .至強微處理器主要面向需要更高性能的服務器和工作站系統。此外，Xeon的接口形式也發生了變化，采用了比Slot 1略大的Slo。