CPU的發(fā)展歷程

　　第4階段

　　第4階段(1985——1992年)是32位微處理器時代，又稱為第4代。其典型產品是Intel公司的80386/80486，Motorola公司的M69030/68040等。其特點是采用HMOS或CMOS工藝，集成度高達100萬個晶體管/片，具有32位地址線和32位數據總線。每秒鐘可完成600萬條指令(Million Instructions Per Second，MIPS)。微型計算機的功能已經達到甚至超過超級小型計算機，完全可以勝任多任務、多用戶的作業(yè)。同期，其他一些微處理器生產廠商(如AMD、TEXAS等)也推出了80386/80486系列的芯片。

　　80386DX的內部和外部數據總線是32位，地址總線也是32位，可以尋址到4G B內存，并可以管理64TB的虛擬存儲空間。它的運算模式除了具有實模式和保護模式以外，還增加了一種“虛擬86”的工作方式，可以通過同時模擬多個8086微處理器來提供多任務能力。80386SX是Intel為了擴大市場份額而推出的一種較便宜的普及型CPU，它的內部數據總線為32位，外部數據總線為16位，它可以接受為80286開發(fā)的16位輸入/輸出接口芯片，降低整機成本。80386SX推出后，受到市場的廣泛的歡迎，因為80386SX的性能大大優(yōu)于80286，而價格只是80386的三分之一。Intel 80386 微處理器內含275,000 個晶體管—比當初的4004多了100倍以上，這款32位元處理器首次支持多工任務設計，能同時執(zhí)行多個程序。Intel 80386晶體管數目約為27萬5千顆。

　　1989年，我們大家耳熟能詳的80486芯片由英特爾推出。這款經過四年開發(fā)和3億美元資金投入的芯片的偉大之處在于它首次實破了100萬個晶體管的界限，集成了120萬個晶體管，使用1微米的制造工藝。80486的時鐘頻率從25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz。

　　80486是將80386和數學協微處理器80387以及一個8KB的高速緩存集成在一個芯片內。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與慢速DRAM的等待時間。并且，在80x86系列中首次采用了RISC(精簡指令集)技術，可以在一個時鐘周期內執(zhí)行一條指令。它還采用了突發(fā)總線方式，大大提高了與內存的數據交換速度。由于這些改進，80486的性能比帶有80387數學協微處理器的80386 DX性能提高了4倍。

　　第5階段

　　第5階段(1993-2005年)是奔騰(pentium)系列微處理器時代，通常稱為第5代。典型產品是Intel公司的奔騰系列芯片及與之兼容的AMD的K6、K7系列微處理器芯片。內部采用了超標量指令流水線結構，并具有相互獨立的指令和數據高速緩存。隨著MMX(Multi Media eXtended)微處理器的出現，使微機的發(fā)展在網絡化、多媒體化和智能化等方面跨上了更高的臺階。

　　1997年推出的Pentium II處理器結合了Intel MMX技術，能以極高的效率處理影片、音效、以及繪圖資料，首次采用Single Edge Contact (S.E.C) 匣型封裝，內建了高速快取記憶體。這款晶片讓電腦使用者擷取、、以及透過網絡和親友分享數位相片、與新增文字、音樂或制作家庭電影的轉場效果、使用可視電話以及透過標準電話線與網際網絡傳送影片，Intel Pentium II處理器晶體管數目為750萬顆。

　　1999年推出的Pentium III處理器加入70個新指令，加入網際網絡串流SIMD延伸集稱為MMX，能大幅提升先進影像、3D、串流音樂、影片、語音辨識等應用的性能，它能大幅提升網際網絡的使用經驗，讓使用者能瀏覽逼真的線上博物館與商店，以及下載高品質影片，Intel首次導入0.25微米技術，Intel Pentium III晶體管數目約為950萬顆。

　　與此同年，英特爾還發(fā)布了Pentium III Xeon處理器。作為Pentium II Xeon的后繼者，除了在內核架構上采納全新設計以外，也繼承了Pentium III處理器新增的70條指令集，以更好執(zhí)行多媒體、流媒體應用軟件。除了面對企業(yè)級的市場以外，Pentium III Xeon加強了電子商務應用與高階商務計算的能力。在緩存速度與系統總線結構上，也有很多進步，很大程度提升了性能，并為更好的多處理器協同工作進行了設計。

　　2000年英特爾發(fā)布了Pentium 4處理器。用戶使用基于Pentium 4處理器的個人電腦，可以創(chuàng)建專業(yè)品質的影片，透過因特網傳遞電視品質的影像，實時進行語音、影像通訊，實時3D渲染，快速進行MP3編碼解碼運算，在連接因特網時運行多個多媒體軟件。

　　Pentium 4處理器集成了4200萬個晶體管，到了改進版的Pentium 4(Northwood)更是集成了5千5百萬個晶體管;并且開始采用0.18微米進行制造，初始速度就達到了1.5GHz。?

　　Pentium 4還提供的SSE2指令集，這套指令集增加144個全新的指令，在128bit壓縮的數據，在SSE時，僅能以4個單精度浮點值的形式來處理，而在SSE2指令集，該資料能采用多種數據結構來處理：

　　4個單精度浮點數(SSE)對應2個雙精度浮點數(SSE2);對應16字節(jié)數(SSE2);對應8個字數(word);對應4個雙字數(SSE2);對應2個四字數(SSE2);對應1個128位長的整數(SSE2) 。

　　2003年英特爾發(fā)布了Pentium M(mobile)處理器。以往雖然有移動版本的Pentium II、III，甚至是Pentium 4-M產品，但是這些產品仍然是基于臺式電腦處理器的設計，再增加一些節(jié)能，管理的新特性而已。即便如此，Pentium III-M和Pentium 4-M的能耗遠高于專門為移動運算設計的CPU，例如全美達的處理器。

　　英特爾Pentium M處理器結合了855芯片組家族與Intel PRO/Wireless2100網絡聯機技術，成為英特爾Centrino(迅馳)移動運算技術的最重要組成部分。Pentium M處理器可提供高達1.60GHz的主頻速度，并包含各種效能增強功能，如：最佳化電源的400MHz系統總線、微處理作業(yè)的融合(Micro-OpsFusion)和專門的堆棧管理器(Dedicated Stack Manager)，這些工具可以快速執(zhí)行指令集并節(jié)省電力。

　　2005年Intel推出的雙核心處理器有Pentium D和Pentium Extreme Edition，同時推出945/955/965/975芯片組來支持新推出的雙核心處理器，采用90nm工藝生產的這兩款新推出的雙核心處理器使用是沒有針腳的LGA 775接口，但處理器底部的貼片電容數目有所增加，排列方式也有所不同。

　　桌面平臺的核心代號Smithfield的處理器，正式命名為Pentium D處理器，除了擺脫阿拉伯數字改用英文字母來表示這次雙核心處理器的世代交替外，D的字母也更容易讓人聯想起Dual-Core雙核心的涵義。

　　Intel的雙核心構架更像是一個雙CPU平臺，Pentium D處理器繼續(xù)沿用Prescott架構及90nm生產技術生產。Pentium D內核實際上由于兩個獨立的Prescott核心組成，每個核心擁有獨立的1MB L2緩存及執(zhí)行單元，兩個核心加起來一共擁有2MB，但由于處理器中的兩個核心都擁有獨立的緩存，因此必須保證每個二級緩存當中的信息完全一致，否則就會出現運算錯誤。

　　為了解決這一問題，Intel將兩個核心之間的協調工作交給了外部的MCH(北橋)芯片，雖然緩存之間的數據傳輸與存儲并不巨大，但由于需要通過外部的MCH芯片進行協調處理，毫無疑問的會對整個的處理速度帶來一定的延遲，從而影響到處理器整體性能的發(fā)揮。

　　由于采用Prescott內核，因此Pentium D也支持EM64T技術、XD bit安全技術。值得一提的是，Pentium D處理器將不支持Hyper-Threading技術。原因很明顯：在多個物理處理器及多個邏輯處理器之間正確分配數據流、平衡運算任務并非易事。比如，如果應用程序需要兩個運算線程，很明顯每個線程對應一個物理內核，但如果有3個運算線程呢?因此為了減少雙核心Pentium D架構復雜性，英特爾決定在針對主流市場的Pentium D中取消對Hyper-Threading技術的支持。

　　同出自Intel之手，而且Pentium D和Pentium Extreme Edition兩款雙核心處理器名字上的差別也預示著這兩款處理器在規(guī)格上也不盡相同。其中它們之間最大的不同就是對于超線程(Hyper-Threading)技術的支持。Pentium D不支持超線程技術，而Pentium Extreme Edition則沒有這方面的限制。在打開超線程技術的情況下，雙核心Pentium Extreme Edition處理器能夠模擬出另外兩個邏輯處理器，可以被系統認成四核心系統。

　　Pentium EE系列都采用三位數字的方式來標注，形式是Pentium EE8xx或9xx，例如Pentium EE840等等，數字越大就表示規(guī)格越高或支持的特性越多。