CPU发展史#高级教育

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1、CPU发展史计算机协会技术小组1特选课件Intel公司成立于公司成立于1968年，年，格鲁夫（左）、诺依斯格鲁夫（左）、诺依斯（中）和摩尔（右）是微（中）和摩尔（右）是微电子业界的梦幻组合电子业界的梦幻组合格鲁夫格鲁夫“只有偏执狂才只有偏执狂才能生存能生存”2特选课件摩尔定律摩尔定律 摩尔预言，晶摩尔预言，晶体管的密度每过体管的密度每过18个月就会翻一番，个月就会翻一番，这就是著名的摩尔这就是著名的摩尔定律。定律。3特选课件CPU主要性能指标：主频即CPU的时钟频率(CPU Clock Speed)，这是我们最关心的，我们所说的3.2GHz、2.0GHz等就是指它，一般说来，主频越高，CPU的

2、速度就越快，整机的就越高。不过现在AMD都采用了更加模糊的命名方式，企图让消费者淡化以主频率计算性能的观念。比如Athlon 3000+，它的频率有可能是2.20GHz，也有可能是2.0GHz。Intel 则采用了Pentium 643这种更易让人眼花缭乱的命名方式，一般人不查参数，很难记得它的意义。FSB前端总线即CPU的外部时钟频率，由电脑主板提供，以前一般是133MHz，目前Intel公司最新的芯片组i925XE芯片组使用1066MHz的FSB。内部缓存（L1 Cache）封闭在CPU芯片内部的高速缓存，用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据，存取速度与CPU主频一致，L1缓存的容量单

3、位一般为KB。L1缓存越大，CPU工作时与存取速度较慢的L2缓存和内存间交换数据的次数越少，相对电脑的运算速度可以提高。外部缓存（L2 Cache）CPU外部的高速缓存，现在处理器的L2 Cache是和CPU运行在相同频率下的（以前P2 P3的二级缓存运行在相当于CPU频率一半下）。4特选课件1971年年1月，月，Intel公司的公司的霍夫霍夫(Marcian E.Hoff)研研制成功世界上第一枚制成功世界上第一枚4位位微处理器芯片微处理器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代世，微处理器和微机时代从此开始。从此开始。4004当时只有当时只

4、有2300个晶体管，是个四位系统，时个晶体管，是个四位系统，时钟频率在钟频率在108KHz，每秒执行，每秒执行6万条指令（万条指令（0.06 MIPs)。功能比较弱。功能比较弱,且计算速度较慢且计算速度较慢,只能用在只能用在Busicom计算器上。计算器上。40045特选课件1972年年4月，霍夫等月，霍夫等人开发出第一个人开发出第一个8位位微处理器微处理器Intel 8008。由于由于8008采用的是采用的是P沟道沟道MOS微处理器，微处理器，因此仍属第一代微处因此仍属第一代微处理器。理器。6特选课件1973年年8月，霍夫等人研制月，霍夫等人研制出出8位微处理器位微处理器Intel 8080

5、，以以N沟道沟道MOS电路取代了电路取代了P沟道，第二代微处理器就此沟道，第二代微处理器就此诞生。主频诞生。主频2MHz的的8080芯芯片运算速度比片运算速度比8008快快10倍，倍，可存取可存取64KB存储器，使用存储器，使用了基于了基于6微米技术的微米技术的6000个个晶体管，处理速度为晶体管，处理速度为0.64MIPS。7特选课件Intel 8085处理器处理器 1978年年6月，月，Intel推出推出4.77MHz的的8086微处理微处理器，标志着第三代微处器，标志着第三代微处理器问世。它采用理器问世。它采用16位位寄存器、寄存器、16位数据总线位数据总线和和29000个个3微米技术的

6、微米技术的晶体管，售价晶体管，售价360美元。美元。不过当时由于不过当时由于360美元美元过于昂贵，大部分人都过于昂贵，大部分人都没有足够的钱购买使用没有足够的钱购买使用此芯片的电脑，于是此芯片的电脑，于是 Intel 在在1年之后年之后,推出推出4.77MHz的的8位微处理位微处理器器8088。IBM公司公司1981年生产的第一台电脑就年生产的第一台电脑就是使用的这种芯片。这是使用的这种芯片。这也标志着也标志着x86架构和架构和IBM PC 兼容电脑的产兼容电脑的产生。生。Intel 80868特选课件Intel 8088电路电路1979年6月1日，Intel推出4.77MHz的准16位微处

7、理器8088,它是8086的廉价版本,价格为大众所接受。在性能方面，它在内部以16位运行，但支持8位数据总线，采用现有的8位设备控制芯片，包含29000个3微米技术的晶体管，可访问1MB内存地址，速度为0.33MIPS。AMD80889特选课件AMD8086Zilog z8010特选课件Intel 80186Intel 8028611特选课件Intel386AMD38612特选课件Intel486AMD48613特选课件Pentium AMD-K514特选课件Pentium MMXPentium PRO15特选课件作为作为Intel的主要竞的主要竞争对手，争对手，AMD也发也发布了布了AMD-

8、K6-MMX 处理器，包处理器，包含相近的指令集，含相近的指令集，从而导致了一连串从而导致了一连串的法律纠纷。的法律纠纷。16特选课件Pentium II 同时代竞争的是同时代竞争的是AMD的的K6-2，这时候的口碑也，这时候的口碑也相当不错相当不错 17特选课件celeron，引发超频热潮，引发超频热潮18特选课件Intel推出奔腾推出奔腾III处理器，它采处理器，它采用用0.25微米制造工艺，拥有微米制造工艺，拥有32K一级缓存和一级缓存和512K二级缓存二级缓存（运行在芯片核心速度的一半（运行在芯片核心速度的一半下），包含下），包含MMX指令和指令和Intel自己的自己的“3D”指令指令

9、SSE 19特选课件AMD-K6-IIIAthlon 2000年年3月月6日日：AMD 发布发布Athlon 1GHz 2000年年3月月8日：日：Intel 限量供应限量供应1GHz Pentium III 处理器处理器 20特选课件Prescott核心的核心的Pentium 4采用了另人咋舌的采用了另人咋舌的31级流水级流水线设计，配备线设计，配备16KB的一级的一级数据缓存和多达数据缓存和多达1MB的二级的二级缓存。缓存。21特选课件Barton核心的核心的Athlon XP2500+是当时最经典，也是是当时最经典，也是最畅销的最畅销的CPU22特选课件64位位AMD的翻身仗的翻身仗At

10、hlon64 的发布，使得桌的发布，使得桌面电脑可以迅速迈入面电脑可以迅速迈入64-bit 时代，目前操作系统、软件时代，目前操作系统、软件都已经逐渐成熟。都已经逐渐成熟。23特选课件Athlon 64除了处理速度快，上除了处理速度快，上下兼容模式等特点外，下兼容模式等特点外，整合了内整合了内存控制器存控制器更是更是Athlon 64最大的最大的特点之一。特点之一。Athlon 64将本来集将本来集成在主板北桥芯片的内存控制器，成在主板北桥芯片的内存控制器，集成到了集成到了Athlon 64处理器的内处理器的内部，这样有效的控制内存工作频部，这样有效的控制内存工作频率，使之操作在与处理器相同的

11、率，使之操作在与处理器相同的水平上，同时由于内存数据直接水平上，同时由于内存数据直接传输到处理器内部，因而不需要传输到处理器内部，因而不需要再经过北桥，从而有效的再经过北桥，从而有效的降低传降低传输过程中的时间延迟输过程中的时间延迟。（内存控。（内存控制器集成到制器集成到CPU内，如同把仓库内，如同把仓库搬到了加工车间旁边，效率自然搬到了加工车间旁边，效率自然有了极大的提高）。有了极大的提高）。Athlon 64是如何实现是如何实现64位运做的：位运做的：作为第一款作为第一款64位桌面处理器，位桌面处理器，Athlon 64使用的是使用的是X86-64架构，架构，X86-64则是则是从从INT

12、EL制定的业界标准制定的业界标准X86-32上提上提升而来的。升而来的。X86-64在轻松实现在轻松实现64位计位计算的同时，还可以算的同时，还可以上下兼容上下兼容；比如说；比如说执行的是执行的是32位指令，它会在位指令，它会在32位指令位指令前加上前加上32个个“0”，从而实现，从而实现64位指令；位指令；这种过渡方式具有相当的优势，因此这种过渡方式具有相当的优势，因此Athlon 64在现阶段的普及上具有得天在现阶段的普及上具有得天独厚的优势。独厚的优势。24特选课件25特选课件Athlon64 3000+接口类型接口类型:Socket AM2生产工艺生产工艺:0.09um主频主频:1.8

13、GHz二级缓存二级缓存:L2 512 K前端总线前端总线:800MHz￥632 元元 AMD AM2 Athlon 64 X2 3600+接口类型接口类型:Socket AM2生产工艺生产工艺:0.09um主频主频:2.0GHz二级缓存二级缓存:L2 2562 K 前端总线前端总线:1000MHz￥1005元元 26特选课件告别奔腾的日子告别奔腾的日子conroe王者之风王者之风标志着“频率至上”年代的结束 处理器的竞争将跨入微架构比拼的更高层面处理器的竞争将跨入微架构比拼的更高层面 更新微架构的目的更新微架构的目的 在于让处理器拥有更为强大的性能和更低的功耗在于让处理器拥有更为强大的性能和更

14、低的功耗 引入了Mobile核心的节能技术 设置了数码热量传感器，能够实时侦测处理器热量设置了数码热量传感器，能够实时侦测处理器热量 并通过专门的电路控制动态电压调节、运行模式调节和风扇运行调节并通过专门的电路控制动态电压调节、运行模式调节和风扇运行调节 创新功能 宽位动态执行宽位动态执行（Wide Dynamic）智能电源管理（智能电源管理（Intelligent Power Capability）高级职能高速缓存高级职能高速缓存（Advanced Smart Cache）智能缓存加速（智能缓存加速（Smart Memory Acceleratory）高级数字媒体增强（高级数字媒体增强（Ad

15、vanced Digital Media Boost）27特选课件 代号 桌面平台级产品桌面平台级产品 Conroe 移动平台处理器移动平台处理器 Merom 用于笔记本用于笔记本 服务器平台处理器服务器平台处理器 Woodcrest28特选课件29特选课件多核处理器将成为未来发展方向 x86领域 英特尔已在准备四核服务器处理器，计划在英特尔已在准备四核服务器处理器，计划在2007年年推出。推出。再远一些，英特尔正在准备一款代号为再远一些，英特尔正在准备一款代号为“Yorkfield”的八的八核芯片，计划在核芯片，计划在2008年推出。年推出。AMD也在开发四核芯片也在开发四核芯片 预计在预计

16、在2007年使内核数量增至两个以上年使内核数量增至两个以上 非x86领域 Sun已在供应一款八核服务器处理器已在供应一款八核服务器处理器 即即UltraSparcT1(以前的以前的“Niagara”)IBM 的一款八核心处理器的一款八核心处理器30特选课件IBM 的一款八核心处理器的一款八核心处理器31特选课件Intel 多核产品路线图多核多核(=2 cores)Montecito MontvaleAll products and dates are preliminary and subject to change without notice.Refer to fact sheet for specific product timingstodayTulsa DempseyWoodcrestSossamanPentium D(Presler)Pentium DPentium Processor Extreme EditionConroe MeromIntel Core DuoIntel Xeon processor MPIntel Xeon processor32特选课件AMD的四核计划的四核计划K8L构架构架33特选课件34特选课件