处理器的发展历程

Posted 2022-12-24 微处理器

篇首语：厌伴老儒烹瓠叶，强随举子踏槐花。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了处理器的发展历程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

处理器的发展历程

第1阶段

第1阶段（1971——1973年）是4位和8位低档微处理器时代，通常称为第1代，其典型产品是Intel4004和Intel8008微处理器和分别由它们组成的MCS-4和MCS-8微机。

基本特点是采用PMOS工艺，集成度低（4000个晶体管/片），系统结构和指令系统都比较简单，主要采用机器语言或简单的汇编语言，指令数目较少（20多条指令），基本指令周期为20~50μs，用于简单的控制场合。

Intel在1969年为日本计算机制造商Busi的一项专案，着手开发第一款微处理器，为一系列可程式化计算机研发多款晶片。

最终，英特尔在1971年11月15日向全球市场推出4004微处理器，当年Intel 4004处理器每颗售价为200美元。

4004 是英特尔第一款微处理器，为日后开发系统智能功能以及个人电脑奠定发展基础，其晶体管数目约为2300颗。

第2阶段

第2阶段（1971——1977年）是8位中高档微处理器时代，通常称为第2代，其典型产品是Intel8080/8085、Motorola公司、Zilog公司的Z80等。

它们的特点是采用NMOS工艺，集成度提高约4倍，运算速度提高约10~15倍（基本指令执行时间1~2μs），指令系统比较完善，具有典型的计算机体系结构和中断、DMA等控制功能。

软件方面除了汇编语言外，还有BASIC、FORTRAN等高级语言和相应的解释程序和编译程序，在后期还出现了操作系统。

1974年，Intel推出8080处理器，并作为Altair个人电脑的运算核心，Altair在《星舰奇航》电视影集中是企业号太空船的目的地。

电脑迷当时可用395美元买到一组Altair的套件。

它在数个月内卖出数万套，成为史上第一款下订单后制造的机种。

Intel 8080晶体管数目约为6千颗。

第3阶段

第3阶段（1978——1984年）是16位微处理器时代，通常称为第3代，其典型产品是Intel公司的8086/8088，Motorola公司的M68000，Zilog公司的Z8000等微处理器。

其特点是采用HMOS工艺，集成度（20000~70000晶体管/片）和运算速度（基本指令执行时间是0.5μs）都比第2代提高了一个数量级。

指令系统更加丰富、完善，采用多级中断、多种寻址方式、段式存储机构、硬件乘除部件，并配置了软件系统。

这一时期著名微机产品有IBM公司的个人计算机。

1981年IBM公司推出的个人计算机采用8088CPU。

紧接着1982年又推出了扩展型的个人计算机IBM PC/XT，它对内存进行了扩充，并增加了一个硬磁盘驱动器。

80286（也被称为286）是英特尔首款能执行所有旧款处理器专属软件的处理器，这种软件相容性之后成为英特尔全系列微处理器的注册商标，在6年的销售期中，估计全球各地共安装了1500万部286个人电脑。

Intel 80286处理器晶体管数目为13万4千颗。

1984年，IBM公司推出了以80286处理器为核心组成的16位增强型个人计算机IBM PC/AT。

由于IBM公司在发展个人计算机时采用了技术开放的策略，使个人计算机风靡世界。

第4阶段

第4阶段（1985——1992年）是32位微处理器时代，又称为第4代。

其典型产品是Intel公司的80386/80486，Motorola公司的M69030/68040等。

其特点是采用HMOS或CMOS工艺，集成度高达100万个晶体管/片，具有32位地址线和32位数据总线。

每秒钟可完成600万条指令（Million Instructions Per

Second，MIPS）。

微型计算机的功能已经达到甚至超过超级小型计算机，完全可以胜任多任务、多用户的作业。

同期，其他一些微处理器生产厂商（如AMD、TEXAS等）也推出了80386/80486系列的芯片。

Intel 80386微处理器内含275,000 个晶体管—比当初的4004多了100倍以上，这款32位元处理器首次支持多工任务设计，能同时执行多个程序。

Intel

80386晶体管数目约为27万5千颗。

第5阶段

第5阶段（1993-2005年）是奔腾（pentium）系列微处理器时代，通常称为第5代。

典型产品是Intel公司的奔腾系列芯片及与之兼容的AMD的K6系列微处理器芯片。

内部采用了超标量指令流水线结构，并具有相互独立的指令和数据高速缓存。

随着MMX（MultiMediaeXtended）微处理器的出现，使微机的发展在网络化、多媒体化和智能化等方面跨上了更高的台阶。

1997年推出的PentiumII处理器结合了Intel MMX技术，能以极高的效率处理影片、音效、以及绘图资料，首次采用Single Edge Contact (S.E.C) 匣型封装，内建了高速快取记忆体。

这款晶片让电脑使用者撷取、编辑、以及透过网际网络和亲友分享数位相片、编辑与新增文字、音乐或制作家庭电影的转场效果、使用视讯电话以及透过标准电话线与网际网络传送影片，Intel Pentium

II处理器晶体管数目为750万颗。

Pentium III处理器加入70个新指令，加入网际网络串流SIMD延伸集称为MMX，能大幅提升先进影像、3D、串流音乐、影片、语音辨识等应用的性能，它能大幅提升网际网络的使用经验，让使用者能浏览逼真的线上博物馆与商店，以及下载高品质影片，Intel首次导入0.25微米技术，Intel Pentium III晶体管数目约为950万颗。

第6阶段

第6阶段（2005年至今）是酷睿（core）系列微处理器时代，通常称为第6代。

“酷睿”是一款领先节能的新型微架构，设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效，提高每瓦特性能，也就是所谓的能效比。

早期的酷睿是基于笔记本处理器的。

酷睿2：英文名称为Core 2

Duo，是是英特尔在2006年推出的新一代基于Core微架构的产品体系统称。

于2006年7月27日发布。

酷睿2是一个跨平台的构架体系，包括服务器版、桌面版、移动版三大领域。

其中，服务器版的开发代号为Woodcrest，桌面版的开发代号为Conroe，移动版的开发代号为Merom。

酷睿2处理器的Core微架构是Intel的以色列设计团队在Yonah微架构基础之上改进而来的新一代英特尔架构。

最显著的变化在于在各个关键部分进行强化。

为了提高两个核心的内部数据交换效率采取共享式二级缓存设计，2个核心共享高达4MB的二级缓存。

SNB(Sandy Bridge）是英特尔在2011年初发布的新一代处理器微架构，这一构架的最大意义莫过于重新定义了“整合平台”的概念，与处理器“无缝融合”的“核芯显卡”终结了“集成显卡”的时代。

这一创举得益于全新的32nm制造工艺。

由于Sandy Bridge

构架下的处理器采用了比之前的45nm工艺更加先进的32nm制造工艺，理论上实现了CPU功耗的进一步降低，及其电路尺寸和性能的显著优化，这就为将整合图形核心（核芯显卡）与CPU封装在同一块基板上创造了有利条件。

此外，第二代酷睿还加入了全新的高清视频处理单元。

视频转解码速度的高与低跟处理器是有直接关系的，由于高清视频处理单元的加入，新一代酷睿处理器的视

新老酷睿大作战 CPU五年性能提升多少(19张)频处理时间比老款处理器至少提升了30%。

在2012年4月24日下午北京天文馆，intel正式发布了ivy bridge（IVB）处理器。

22nm Ivy Bridge会将执行单元的数量翻一番，达到最多24个，自然会带来性能上的进一步跃进。

Ivy Bridge会加入对DX11的支持的集成显卡。

另外新加入的XHCI USB

3.0控制器则共享其中四条通道，从而提供最多四个USB 3.0，从而支持原生USB3.0。

cpu的制作采用3D晶体管技术的CPU耗电量会减少一半。