1、一、引言：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Pentium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
2、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。 二、发展历程：2.1 Intel 4004/ 8008 -四位微处理器/ 八位微处理器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
3、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 1S 2S,采用汇编语言、BASIC、 Fortran 编程，使用单用户操作系统。 2.2 Intel 8086- 十六位微处理器（186/ 286）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
4、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。 (1) Inte
5、l 80186/ 80188 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。 (2) Intel 802861982 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 1
6、30000 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。 808680286 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。 2.3 Intel 32 位微处理器（386/ 386sx/ 486）(1) Intel 803861985 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
7、，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。(2) Intel 80386SX1989 年英特尔公司又推出准 32 位微处理器芯片 80386SX。这是 Intel 为了
8、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。(3) Intel 804861989 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
9、了 4 倍。(4)Intel Pentium1993 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75MHz120MHz 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
10、米工艺。 (5) IntelPentium 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 。(6)Intel Pentiu
11、m ProPentium Pro(高能奔腾， 686 级的 CPU) 的核心架构代号为 P6（也是未来 P 、P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。 (7)Intel Pentium Pentium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
12、支持 100MHz 额定外频的 CPU 正式推出。采用新核心的Pentium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 Pentium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。 (8) Intel Pentium 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Pentium。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。 Pentium的起始主频速度为450MHz。 和 Pentium 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 CPUPentium Xeon 至强微处理器。
