CPU的历史

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CPU是中央处理器的简称，简称微处理器。

发展史

X86时代的CPU

CPU可以追溯到1971年。

那一年，当时还处于开发阶段的英特尔公司(INTEL Corporation)推出了全球首款微处理器4004。

这不仅是第一个用在计算器上的4位微处理器，也是第一个个人买得起的电脑处理器！4004包含2300个晶体管，功能有限，速度慢。被当时的蓝色巨人IBM，以及大部分商业用户不屑一顾。但是，毕竟是划时代的产品。从那时起，英特尔(INTEL)就与微处理器结下了不解之缘。

可以说CPU的历史发展历程其实就是英特尔公司X86系列CPU的发展历程，通过它展开“CPU历史之旅”。

1978年，Intel再次引领潮流，首次生产出名为i8086的16位微处理器，同时还生产出与之匹配的数学协处理器i8087。这两个芯片使用相互兼容的指令集，但在i8087指令集中加入了一些专门用于数学计算的指令，如对数、指数、三角函数等。

因为这些指令集适用于i8086和i8087，所以也称为X86指令集。

虽然英特尔先后生产出了第二代、第三代等更先进、更快的新CPU，但仍然与原有的X86指令兼容，而且英特尔在后续CPU的命名上遵循了原有的X86顺序，直到后来才因为商标注册问题放弃了用阿拉伯数字命名。

至于其他未来发展壮大的公司，比如AMD、Cyrix，486之前的CPU都是按照Intel的命名方法以他们的X86系列CPU命名的，但是到了586时代，市场竞争越来越激烈。由于商标注册问题，他们无法再使用与英特尔X86系列相同或相似的命名，因此他们不得不分别命名自己的586和686兼容CPU。

1979年，英特尔(INTEL)推出了8088芯片，它仍然是一个16位微处理器，有29000个晶体管，时钟频率为4.77MHz，20位地址总线，内存为1MB。

8088的内部数据总线是16位，外部数据总线是8位，它的兄弟8086是16位。

1981年，8088芯片首次用于IBM PC，开创了微型计算机的新时代。

从8088年开始，PC的概念开始在全世界范围内发展。

1982年，在很多年轻读者还在襁褓中的时候，INTE就推出了划时代的最新产品枣80286芯片，相对于8006和8088来说发展迅速。虽然还是16位结构，但CPU内部包含了13.4万个晶体管，时钟频率从原来的6MHz逐渐增加到20MHz。

其内外数据总线为16位，地址总线为24位，可寻址16MB内存。

从80286开始，CPU有两种工作模式:实模式和保护模式。

英特尔80286处理器

1985年，英特尔(INTEL)推出了80386芯片，这是80X86系列中的第一款32位微处理器，制造工艺也取得了长足的进步。与80286相比，80386包含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，然后分别提高到20MHz、25MHz和33MHz。

80386的内外数据总线都是32位，地址总线也是32位，可以寻址高达4GB的内存。

除了真实模式和保护模式之外，它还增加了一种称为虚拟86的工作模式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。

除了通常被称为80386DX的标准80386芯片之外，英特尔还相继推出了一些其他类型的80386芯片:80386SX、80386SL、80386DL等。针对不同的市场和应用考虑。

1988年推出的80386SX是一种定位在80286和80386DX之间的芯片。80386DX和80386DX的区别在于外部数据总线和地址总线与80286相同，分别为16位和24位。

1990年推出的80386 SL和80386 DL是低功耗节能芯片，主要用于便携式电脑和节能台式机。

80386 SL和80386 DL的区别在于，前者基于80386SX，后者基于80386DX，但两者都增加了新的工作模式:系统管理模式。

进入系统管理模式时，CPU会自动降低运行速度，控制显示屏、硬盘等部件停止工作，甚至停止运行，进入“睡眠”状态，达到节能的目的。

1989年，英特尔推出了著名的80486芯片。这款芯片的伟大之处在于，它突破了100万个晶体管的限制，集成了120万个晶体管。

80486的时钟频率从25MHz逐渐增加到33MHz和50MHz。

80486在一个芯片上集成了80386、数学协处理器80387和一个8KB的缓存，在80X86系列中首次采用了RISC技术，可以在一个时钟周期内执行一条指令。

它还采用了突发总线模式，大大提高了与内存的数据交换速度。

由于这些改进，80486的性能比带80387数学协处理器的80386DX高4倍。

80486和80386一样，也相继出现了几种类型。

上面描述的初始类型是80486DX。

1990年推出80486SX，是486的低价款。80486DX和80486DX的区别在于没有数学协处理器。

80486 DX2系统采用时钟倍频技术，这意味着芯片的内部速度是外部总线的两倍，即芯片的内部速度是系统时钟的两倍，但它仍然以原来的时钟速度与外界通信。

80486 DX2的主要内部时钟频率有40MHz、50MHz、66MHz等。

80486 DX4也是采用时钟倍频技术的芯片，允许其内部单元以两倍或三倍于外部总线的速度运行。

为了支持这种增加的内部工作频率，其片内缓存扩展至16KB。

80486 DX4的时钟频率为100MHz，运行速度比80486 DX2在66MHz时快40%。

80486还有SL增强型，有系统管理模式，用于便携式电脑或节能台式机。

不同品牌的双核处理器

美国英特尔公司(财富500强公司之一ˌ以生产CPU芯片著称)

奔腾双核:

也就是奔腾D和奔腾4EE使用普雷斯勒核，基本上我们可以认为普雷斯勒核是两个雪松磨坊核简单松散耦合在一起的产物。

核心一代

采用Yonah核心架构。

核心2代

采用康若芯。

“核心”是引领节能的新型微体系结构。设计的出发点是提供卓越的性能和能效，提高性能功耗比，称为能效比。

早期的酷睿基于笔记本处理器。

随着IT技术的发展，“多核”的概念逐渐成为热点，主要指基于X86开放架构的双核技术。

在这方面，领先的厂商是Intel和AMD。

其中，两家人的想法不同。

AMD从一开始就设计了多核支持。

所有组件都直接连接到CPU，消除了系统架构挑战和瓶颈。

多个处理器内核直接连接到同一个内核，内核以芯片速度通信，进一步降低了处理器之间的延迟。

英特尔使用多个内核共享前端总线。

专家认为AMD的架构更容易实现双核甚至多核，Intel的架构会遇到多核争夺总线资源的瓶颈问题。

双核处理器技术的引入是提高处理器性能的有效方法。

因为处理器的实际性能是处理器在每个时钟周期可以执行的处理器指令总数，所以通过增加一个内核，处理器每个时钟周期可以执行的单元数量将会翻倍。

这里必须强调的是，要想让系统达到最大性能，就必须充分利用两个内核中的所有可执行单元:也就是让所有可执行单元都有工作要做！

不同品牌的双核处理器

美国英特尔公司(财富500强公司之一ˌ以生产CPU芯片著称)

“核心”是引领节能的新型微体系结构。设计的出发点是提供卓越的性能和能效，提高性能功耗比，称为能效比。

早期的酷睿基于笔记本处理器。

Core 2: English Core 2 Duo是英特尔推出的基于Core微架构的新一代产品系统之一。

2006年7月27日发布。

核心2是跨平台架构系统，包括服务器版、桌面版和移动版。

其中服务器版的开发代码是Woodcrest，桌面版的开发代码是Conroe，移动版的开发代码是Merom。

特征:

新的核心架构

全部采用65纳米制造工艺

全线产品为单核、双核、四核。到目前为止，L2缓存容量有两个版本:2MB和4MB，上市时有2MB的缓存容量

性能提高40%

能耗降低40%，主流产品平均能耗65瓦

前端总线升级到1066兆赫、1333兆赫和667兆赫

服务器类Woodcrest是开发代码，实际产品名称是至强5100系列。

采用LGA771接口。

至强5100系列包含两种FSB产品规格。

两个处理内核，4MB共享L2缓存，平均功耗65W，最大功耗只有80W，优于AMD皓龙的95W功耗。

台式电脑有两种类型的Conroe处理器:普通版和极限版。产品线包括E6000系列和E4000系列。两者的主要区别是FSB频率不同。

普通E6000系列处理器的时钟频率为1.8GHz至2.67GHz，虽然频率较低，但Conroe处理器由于其出色的核心架构而具有出色的性能。

此外，Conroe处理器还支持英特尔的VT、EIST、EM64T、XD等技术，并增加了Sup-SSE3指令集，也就是通常所说的SSE3指令集。

由于Core的高效架构，Conroe不再支持超线程。

超微半导体公司（同Advanced Micro Devices）

AMD处理器插座是AM2，940针插座

AMD的Athlon 64系列处理器已经在市场上爆发了一年多。由于集成了内存控制器，Athlon 64系列处理器平台仍然停留在DDR时代。早在2004年年中，英特尔就开始大力推广DDR2内存。

在这种情况下，AMD推出了首款支持DDRII内存的处理器。

AM2采用90纳米SOI工艺，配备1MB或2MB

1.Socket AM2处理器技术特性分析

1.频率改进是一个难题，我们期待引入新的流程

Socket AM2引脚的内核称为“F”步进，除了上一代支持双通道DDR 400到双通道DDR2 800，并加入AMD虚拟技术外，它具备了当前“E”步进内核的所有特性。

与目前的“e”步进内核相比，“f”步进内核在L2缓存中除了内存控制器的变化和AMD虚拟技术的加入外，都有明显的减少。据AMD官方文件显示，由于制造工艺的成熟，Rev F版核心的L2 Cache部分进行了重新设计，缩减为作为提升速度的循环使用。

此外，“F”级步进机芯的质量也有所提升，在相同功耗下可以比上一代Rev E提高7%的频率，或者在频率下降低约7%的功耗，因此“F”级步进机芯可以提高低功耗版本的产能。

在晶体管数量方面，虽然L2 Cache使用的晶体管数量有所减少，但由于切换到DDR2内存控制器和AMD虚拟技术，Rev F内核的晶体管数量和内核尺寸有所增加。例如，双核处理器的温莎内核从2.33亿增加到2.43亿，芯片尺寸也从199平方毫米增加到220平方毫米。

整体功耗有所降低，FX-62除外，属于特例。关于AMD AM2产品的整体性能提升和功耗降低，我们应该多提一提。

L2缓存，由AMD在德国德累斯顿的Fab 30工厂制造。

2.内置DDR2内存控制器支持DDR2-800内存

Socket AM2处理器最大的改进是集成了DDR2内存控制器，最初支持DDR2 667，后来支持DDR2 800甚至DDR2 1066。

DDR2的优缺点很明显:虽然DDR2内存提高了带宽，但是DDR2的内存延迟比DDR内存大，这也造成了DDR2高频低能量的缺点。

幸运的是，通过改进生产技术，新一代DDR2 667内存的延迟可以达到3-3-3时序的水平，并且凭借高带宽的优势，性能已经等于或超过了以前的DDR400内存。

考虑到AMD的AM2处理器在中央处理器内部集成了一个内存控制器，其更高的带宽和极低的延迟优势将在内存控制方面领先于英特尔最新的DDR2平台。

然而，DDR模块需要184个引脚，DDR2模块需要240个引脚。AMD在基本保持处理器管脚数量的前提下，从支持双通道DDR升级到双通道DDR2，一定程度上增加了内核的复杂度。

需要注意的是，AM2平台高端处理器和低端处理器支持的DDR2内存频率大多相同，最高端的Athlon 64 FX和Athlon 64 X2支持最高的DDR2-800，内存传输带宽达到12.8 GB/s

低端Athlon 64和Sempron处理器支持DDR2-667，内存传输带宽为10.66GB/s..

也就是说，AM2已经放弃了对DDR2-533内存的支持，升级到AM2处理器的玩家需要根据你选择的具体处理器来匹配内存，以免浪费投资。

3.支持普瑞西多安全技术和太平洋虚拟技术

当然，Socket AM2处理器的改进不仅仅是为DDR2内存和管脚改变提供支持。AMD表示，Socket AM2处理器将支持Presidio Security技术和Pacifica虚拟技术。

事实上，Athlon64是第一款支持防病毒技术的台式机处理器。考虑到这是未来CPU的发展趋势之一，Socket AM2处理器还保留这个功能也就不足为奇了。

值得我们关注的是Pacifica虚拟技术，它将大大提高桌面处理器的运行能力。

Pacifica技术最突出的方面在于内存控制器的改进。

“Pacifica”通过在处理器和内存控制器中引入新的模型和功能，改进了CPU的虚拟应用。

与以前的虚拟应用方法不同，这种新技术通过与现有的虚拟系统管理软件兼容，可以降低程序的复杂性，提高虚拟系统的安全性，降低虚拟管理系统的成本。

例如，用户可以轻松地在一台机器上创建多个独立和隔离的分区，从而降低病毒在分区之间传播的风险。

但是AMD在虚拟化技术上还是落后英特尔一步。

AMD Socket AM2三核系列分析

根据AMD的计划，包括温莎、奥尔良和马尼拉在内的新处理器内核将开始采用Socket AM2规范和90纳米工艺，并支持双通道DDR2内存。其中，温莎核的Athlon64 X2双核处理器和奥尔良核的Athlon64内置了Pacifica虚拟技术，而马尼拉核的Sempron处理器不支持该技术。

下面，我们简单介绍一下AMD的三款新系列处理器。

高端市场的“温莎核心”

针对今年的高端处理器市场，AMD准备了基于Socket AM2架构的Athlon 64 X2双核处理器，代号温莎内核。

由于高端双核Athlon64 X2的出货量将从2006年开始逐步增加，取代中高端市场的单核Athlon64处理器，在下一代Socket AM2处理器中，只有Athlon 64 X2计划了4200+，4600+，4800+，5000+，5200+等产品。

此外，AMD将为我们带来搭载温莎内核的Athlon 64 FX处理器，该处理器仍被定位为“为3D游戏和单线程应用提供最佳性能”，并将继续扮演游戏最佳处理器的角色。

主流市场的“奥尔良核心”

代号“奥尔良”是一款面向主流处理器市场的单核处理器。今年AMD将推出三款机型，Athlon 64 3500+，Athlon 64 3800+，Athlon 64 4000+，都支持Pacifica虚拟技术:Socket M2 Athlon 64 4000+工作在2.6GHz，512 kb L2；；Socket M2 Athlon 64 3800+处理器的工作频率为2.4GHz，Socket M2 Athlon 64 3500+处理器的工作频率为2.2ghz，也可配备512KB L2缓存。

考虑到Socket AM2平台的DDR2内存子系统性能会超过目前的Socket939，AMD可能会重新使用新的名字。

低端市场的“马尼拉核心”

在未来的低端处理器市场，AMD仍将专注于Sempron系列，并将从目前的Socket 754和Socket 939接口过渡到Socket AM2接口。

Socket AM2新接口的Sempron核心代码是“马尼拉”。

我们可以把它想象成“奥尔良”的简化版。其缓存数量减少到主流CPU的四分之一，即512KB L2，不支持安全性和虚拟化技术。但是支持双通道DDR2的规格并没有缩水，上市时间会更晚。

Socket M2 Sempron处理器将首先上市，3500+，3400+，3200+，3000+，工作频率分别为2.2GHz，2.0GHz，1.8GHz，1.6GHz。

此外，现有的2.4GHz 3600+和2.6GHz 3800+产品中可能还会添加Socket M2 Sempron处理器。