CPU发展历史及未来趋势

CPU发展历史及未来趋势
随着科学技术和人们对物质水平要求的不断提高,CPU作为电脑的核心组件,也发生了翻天覆地的变化，从1971年只有2300颗晶体管的Intel 4004微处理器到现在的以亿为单位的Intel i7处理器，科技发展的步伐从未停止,随着对原有技术的升华和新技术的提出CPU会向着更高的空间发展！
CPU,中央处理器（英文Central Processing Unit)是一台计算机的运算核心和控制核心。

他是计算机的核心所在正如同人的大脑一样其重要性可想而知.既然CPU 的重要性如此高，那么让我们一起来回顾一下CPU的发展历史吧!由于在处理器方面Intel在各方面有一定的代表性，那么我们就以Intel为代表来进行讨论。

首先，让我们回顾一下Intel以数字命名的CPU类型：
Intel 4004 微处理器
发布时间:英特尔在1971年11月15日向全球市场推出4004微处理器。

其晶体管数目:约为2千3百颗。

·频率/前端总线 : 108KHZ/ 0.74MHz (4bit）
·封装/针脚数量：陶瓷DIP / 16针
·核心技术/晶体管数量： 10微米 / 2250
·尺寸为3mm×4mm
历史意义：4004只能称为世界上第一款商用处理器,而不是世界上第一款微处理器。

第一款微处理器应该是美国军方研制,用于F—14雄猫战机中由6颗晶片组成的中央空气数据计算机：CADC（CenterAir Data Computer)，虽然它的构造比4004还要简单，速度只有9.15KHz.
4004 是英特尔第一商用款微处理器，当年Intel 4004处理器每颗售价为200美元。

为日后开发系统智能功能以及个人电脑奠定发展基础。

Intel还曾开发出4001（动态内存DRAM)、4002（只读存储器ROM）、4003（Register)，三者再加上4004，就可架构出一台微型计算机系统。

Intel 8008微处理器
发布时间:1972年Intel推出8008微处理器，其运算威力是4004的两倍。

晶体管数量： Intel 8008晶体管数目约为3千5百颗。

· 8位运算+16位地址总线+16位数据总线
·共推出两种速度，0.5 Mhz以及0。

8 Mhz
· 8008可以支援到16KB的内存。

历史意义：Intel C8008为世界上第一款八位元处理器。

Radio Electronics于1974年刊载一篇文章介绍一部采用8008的Mark-8装置，被公认是第一部家用电脑。

Intel 8080处理器
发布时间：时隔2年,1974年，Intel推出8080处理器。

晶体管数量：Intel 8080晶体管数目约为6千颗。

特征:
·频率为2MHz
· 16位地址总线+八位数据总线+7个八位寄存器,
·支持16位内存。

·同时它也包含一些输入输出端口:这也是一个相当成功的设计，有效解决了外部设备在内存寻址能力不足的问题。

历史意义：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后制造的机种.
Intel 8086和8088处理器
发布时间：1978，时隔4年Intel 在年推出了8086和8088处理器。

晶体管数量：Intel 8088晶体管数目约为29,000。

特征:16+位暂存器 + 8 位元外部总线
历史意义：在取得IBM新成立之个人电脑部门敲定的重要销售合约后，让Intel 8088处理器成为IBM新款畅销产品，IBM个人电脑的大脑,Intel 8088处理器的成功将英特尔拱上财富杂志500大企业排行榜,财富杂志将英特尔评为“70年代最成功的企业"之一。

8088 的后代包括到现在还在使用的intel_80188、80288（不再制造或使用）、和 80388 微控制器(microcontroller）。

Intel 80286处理器（官方名称为IAPX 286）
发布时间:1982年，同样时隔4年，Intel推出了80286(也被称为286）处理器。

晶体管数量：Intel 80286处理器晶体管数目为13万4千颗.
特征：
·最大主频为20MHz。

· 24位址总线+16位资料总线。

·有两种工作模式:真实模式和保护模式。

在真实模式下，80286直接访问内存的空间被限制在1M字节，更多内存需要通过EMS或XMS内存机制进行映射。

而在保护模式下，80286可以直接访问16M字节的内存，并具有异常处理机制，这为后来的微软的多任务操作系统Windows准备了条件.
历史意义：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 80386处理器
发布时间：1985年10月17日,此次发布缩短到了3年。

晶体管数量：Intel 80386晶体管数目约为27万5千颗。

特征：
·次在x86处理器中实现了32位系统，
·可配合使用80387数字辅助处理器增强浮点运算能力，
·首次采用高速缓存(外置)解决内存速度瓶颈问题。

·由于这些设计,80386的运算速度达到了前代产品80286的数倍.
· 80386DX的内部和外部资料汇流排是32位，位址汇流排也是32位,可以定址到4GB内存,并可以管理64TB的虚拟存储空间。

· 80386有三种工作模式:真实模式、保护模式、虚拟86模式。

真实模式为DOS系统的常用模式，直接内存访问空间被限制在1M位元组；保护模式下80386-DX可以直接访问4G位元组的内存，并具有异常处理机制；虚拟86模式可以同时模拟多个8086处理器来加强多工处理能力。

·初期推出的80386 DX处理器集成了大约27。

5万个电晶体，工作频率为12.5MHz。

此后80386处理器逐步提高到20MHz、25MHz、33MHz直至最后的40MHz。

历史意义：80386的广泛应用，将PC机从16位时代带入了32位时代.80386的强大运算能力也使PC机的应用领域得到巨大扩展，商业办公、科学计算、工程设计、多媒体处理等应用得到迅速发展。

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 80486处理器
发布时间：1989年4月，发布间隔为4年。

晶体管数量：Intel 80486晶体管数目为120万颗。

特征:
历史意义:从硬件的观点来看，i486的结构有很大的突破.它有内置资料快取芯片,一个浮点运算处理器（只有DX型才拥有)，和多重管线。

在最佳的条件下，
i486的核心可以提供一个时间周期内处理一个指令.这会提供大约二倍同时脉的80386的效能.然而，有些低等级的i486实际上会比最高速的386还要慢，这在i486 SX型会格外的明显。

Intel 80486处理器时代让电脑从命令列转型至点选式（point to click)的图形化操作环境，据史密森美国历史博物馆的科技史学家David K。

Allison回忆道:“当时我拥有第一部彩色萤幕电脑，开始能以大幅加快的速度进行桌面排版作业.”Intel 80486处理器率先内建数学协同处理器，由于能扮演中央处理器处理复杂数学运算,因此能加快整体运算的速度.
CPU发展到该阶段，在工艺，频率，和晶体管数量都有了很大的提升.由于CPU 的提升个人计算机也在此时期快速发展。

但是，更大意义的CPU应该属于奔腾系列了。

Intel从奔腾系列开始放弃了以数字为命名的方式取而代之采用了更加易记和有代表性的命名方式。

Intel Pentium 处理器
发布时间：1993年，和以前的发布周期差不多。

晶体管数量：Intel Pentium处理器晶体管数目为310万颗。

历史意义：Pentium是Intel首个放弃利用数字来命名的处理器产品，在微架构上取得突破，让电脑更容易处理“现实世界”的资料，例如语音、声音、书写、以及相片影像。

源自漫画与电视脱口秀的Pentium，在问市后立即成为家喻户晓的名字。

Intel Pentium Pro处理器
发布时间：1995年11月1日，这次发布间隔为2年。

晶体管数量:Pentimu Pro的内部含有高达550万个的晶体管。

历史意义：初步占据了一部分CPU市场的INTEL并没有停下自己的脚步，在其他公司还在不断追赶自己的奔腾之际，又在1996年推出了最新一代的第六代X86系列CPU枣P6。

P6只是它的研究代号，上市之后P6有了一个非常响亮的名字枣Pentimu Pro。

内部时钟频率为133MHZ，处理速度几乎是100MHZ的PENTIUM的2倍.Pentimu Pro的一级(片内）缓存为8KB指令和8KB数据。

值得注意的是在Pentimu Pro的一个封装中除Pentimu Pro芯片外还包括有一个
256KB的二级缓存芯片，两个芯片之间用高频宽的内部通讯总线互连，处理器与高速缓存的连接线路也被安置在该封装中,这样就使高速缓存能更容易地运行在更高的频率上.
Pentium Pro 200MHZ CPU的L2CACHE就是运行在200MHZ，也就是工作在与处理器相同的频率上。

这样的设计领Pentium Pro达到了最高的性能。

而Pentimu Pro最引人注目的地方是它具有一项称为“动态执行”的创新技术，这是继PENTIUM在超标量体系结构上实现实破之后的又一次飞跃。

Pentimu Pro系列的工作频率是150/166/180/200，一级缓存都是16KB,而前三者都有256KB的二级缓存，至于频率为200的CPU还分为三种版本，不同就在于他们的内置的缓存分别是256KB，512KB，1MB。

Intel Pentium II 处理器
发布时间：1997年，发布周期缩短到一年。

晶体管数量：内含750万个晶体管.
历史意义：Pentium II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 Celeron 处理器
发布时间：1998 年，发布间隔同样为一年,Intel之所以在这么短的时间内推出CPU是有一定原因的。

历史意义：当时,AMD的低价政策奏效，以 1/3 于 Intel 同时脉处理器的价格，成功的大举入侵低价处理器市场,当时基本型电脑（NT$:30,000~25,000—）大行其道，加上 AMD 的 K6-2 处理器本身的整数运算能力优，非常适合一般家庭的基本需求，各大厂纷纷推出 Socket-7 平台的低价电脑。

在这段期间，Intel 为了完全主导下一代处理器走向，宣布放弃 Socket-7 架构，和美国国家半导体共同发表了新一代架构— Slot—1，并且推出全新架构的处理器 - Pentium II，虽然这款处理器，成功的打入主流市场，不过昂贵的 Pentium II,加上昂贵的主机板，使得 Intel 完全失去低价市场的这块大饼。

为了入侵这块市场，推出新款的低价处理器投入战场，是必须的，但设计一款新的处理器，所需要投资的初期研发成本相当高，所以 Intel 打算从原有的 Pentium II 处理器着手，在 1998 年3月的时候，Intel 正式推出新款处理器 - Celeron. 当初推出的Celeron 处理器，架构上维持和 Pentium II 相同 (Deschutes），采用 Slot—1，核心架构也和 Pentium II 一样，具有 MMX 多媒体指令集，但是原本在 Pentium II 上的两颗 L2 快取记忆体则取消了.
Intel 拿掉 L2 快取，除了可以降低成本之外，最主要是为了和当时的主流Pentium II 在效能上有所分别，除了 L2 快取，处理器的外部工作频率 (Front Side BUS),也是 Intel 用来区分主流与低价处理器的分水岭:当时 Intel Pentium II 处理器的外频为 100 MHz （最早是 Pentium II 350）,而属于低价的 Celeron 则是维持传统的 66 MHz. Celeron 的核心架构,和 Pentium II 完全相同，只是少了 L2 快取,这对整体效能上的影响，到底大不大？看看今天的 P3c 大家心理应该就有个底了，举例来说，核心时脉同样为 500 MHz 的 P3 处理器，外频相同的状态下，On-Die 256K 全速 L2 快取记忆体的 P3 500E，效能上硬是比 P3 500 的半速 512K L2 快取要来的快，光是 L2 快取的速度,就有如此大的影响 (先撇开 ATC 以及 ASB 不谈)，更何况是‘没有’L2 快取记忆体。

Cache-less 的 Celeron 低价处理器，刚刚推出时，目标放在低价电脑上，由于采用 Slot-1 架构，当时可以搭配的主机板晶片组只有 440 LX 以及 440BX,不过这类型的主机板都是以搭配 Pentium II 为主，价位上也难以压低，加上 Cache—Less 的 Celeron 处理器，在 Winstone 测试中，成绩低的可怜，所以,Intel 最早推出的Celeron 266/300 MHz,在效能上一直为大家所唾弃。

Intel Celeron 300A处理器
发布时间：1998年,由于前一代处理器市场响应不是很好,时隔一年Intel又推出了第二代赛扬处理器.
1998年8月24日这个日子让像笔者这样热爱硬件的人们都会无法忘记，Intel 推出了装有二级高速缓存的赛扬A处理器，这就是日后被众多DIYer捧上神坛的赛扬300A，一个让经典不能再经典的型号。

赛扬300A，从某种意义上已经是Intel的第二代赛扬处理器。

第一代的赛扬处理器仅仅拥有266MHz、300MHz 两种版本，第一代的Celeron处理器由于不拥有任何的二级缓存,虽然有效的降低了成本,但是性能也无法让人满意。

为了弥补性能上的不足，Intel终于首次推出带有二级缓存的赛扬处理器——采用Mendocino核心的Celeron300A、333、366。

经典，从此诞生。

赛扬300A的经典，并不仅仅是因为它的超频(多数赛扬300A可以轻松超频至550MHZ),还在于赛扬300A的超频性几乎造就了一条专门为它而生的产业链，主板、转接卡。

...。

有多少这样的产品就为了赛扬300A而生.一时间,报纸杂志网络媒体都在讨论这款Celeron300A的超频方式、技巧、配合主板、内存等等。

DIY的超频时代正式到临。

Intel Pentium III 处理器
发布时间：1999年，发布间隔为1年。

晶体管数量：Intel Pentium III晶体管数目约为950万颗.
历史意义：Intel 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 4 处理器
发布时间：2000年，发布间隔1年。

晶体管数量:Pentium 4处理器内建了4200万个晶体管。

历史意义：及采用0.18微米的电路,首款微处理器Intel 4004的运作频率为108KHz，Pentium 4初期推出版本的速度就高达1。

5GHz，第二年8月，Pentium 4 处理理达到2 GHz的里程碑。

Intel Pentium M处理器
发布时间：2003年，发布时隔3年。

晶体管数量:数目高达7700万的晶体管。

历史意义：由以色列小组专门设计的新型移动（mobile)CPU，Pentium M是英特尔公司的x86架构微处理器，供笔记簿型个人电脑使用,亦被作为Centrino的一部分,于2003年3月推出。

公布有以下主频：标准1.6GHz，1。

5GHz，1.4GHz，1.3GHz，低电压1.1GHz，超低电压900MHz.为了在低主频得到高效能，Banias 作出了优化,使每个时钟所能执行的指令数目更多，并通过高级分支预测来降低错误预测率。

另外最突出的改进就L2高速缓存增至1MB（P3—M和P4—M都只有512KB）。

此外还有一系列与减少功耗有关的设计：增强型Speedstep技术是必不可少的了，拥有多个供电电压和计算频率，从而使性能可以更好地满足应用需求。

智能供电分布可将系统电量集中分布到处理器需要的地方，并关闭空闲的应用；移动电压定位（MVPIV)技术可根据处理器活动动态降低电压,从而支持更低的散热设计功率和更小巧的外形设计；经优化功率的400MHz系统总线；Micro －opsfusion微操作指令融合技术,在存在多个可同时执行的指令的情况下，将这些指令合成为一个指令，以提高性能与电力使用效率。

专用的堆栈管理器，使用记录内部运行情况的专用硬件，处理器可无中断执行程序。

Banias所对应的芯片组为855系列，855芯片组由北桥芯片855和南桥
芯片ICH4-M组成，北桥芯片分为不带内置显卡的855PM(代号Odem)和带内置显卡的855GM（代号Montara-GM）,支持高达2GB的DDR266/200内
存,AGP4X，USB2.0，两组ATA-100、AC97音效及Modem。

其中855GM为三维及显示引擎优化InternalClockGating，它可以在需要时才进行三维显示引擎供电，从而降低芯片组的功率。

Intel Pentium D 处理器
时间：2005年5月26日正式发布，时间上领先于AMD的双核心Athlon 64 X2 （代号Toledo)。

特性：架构 90 纳米技术
·二级高速缓存 2x1MB
·时钟速度 3.20、3。

0、2.80 GHz
·前端总线 800 MHz
·芯片组英特尔 955X 高速芯片组
·英特尔 945P 高速芯片组
·英特尔 945G 高速芯片组
·插槽 LGA775
·主板英特尔台式机主板高端系列
·英特尔台式机主板中端系列
历史意义：首颗内含2个处理核心的Intel Pentium D 处理器登场,正式揭开x86处理器多核心时代。

Intel Core 2 Duo处理器
发布时间：2006年.
晶体管数量：Core 2 Duo处理器内含2.91亿个晶体管。

历史意义：Core微架构桌面处理器，核心代号Conroe将命名为Core 2
Duo/Extreme家族，其E6700 2。

6GHz型号比先前推出之最强的Intel Pentium D 960 (3.6GHz)处理器，在性能方面提升了40％，省电效率也增加40%。

Intel Atom处理器
发布时间：2008年6月3日,英特尔在北京向媒体介绍了他们与台北电脑展上同步推出的凌动处理器Atom。

历史意义：英特尔凌动处理采用45纳米制造工艺,2.5瓦超低功耗,价格低廉且性能满足基本需求，主要为上网本(Netbook)和上网机(Nettop）使用。

作为具有简单易用、经济实惠的新型上网设备—-上网本和上网机，他们主要具有较好的互联网功能，还可以进行学习、娱乐、图片、视频等应用，是经济与便携相结合的新电脑产品。

其最具代表性的产品为半年前华硕率先推出的Eee PC电脑，而现在戴尔、宏基、惠普等众多厂商也纷纷推出同类产品，行业对该市场前景乐观。

这次推出的英特尔凌动处理器分为两款,为上网本设计的凌动N270与为上网机设计的凌动230,搭配945GM芯片组，可以满足基本的视频、图形、浏览需求，并且体积小巧，同时价格能控制在低于主流电脑的价位。

据英特尔核算，采用凌动处理器的上网本可以做到低至250美元左右，而上网机则不会超过300美元。

会上英特尔展示了以长城、海尔、同方为代表的上网机和上网本设备。

其中一款同方的上网机售价预计在1999元左右,主要用于连接液晶电视,通过遥控器进行各种上网和数码应用，并具备安装XP系统进行电脑应用的能力。

而多款国产上网本售价还并未公布，但估计定价会在2999元左右以赢得市场.
i时代的到来,让处理器的性能更上一层楼。

下面我们就谈谈现在十分热门的i系列，这里要强调的是，i系列中后面的数字并没有一定的代表意义，“i”的意思是智能（intelligence的首字母）。

i7，i5,i3，中的7，5，3并不代表第7代第5带和第3带。

另外，并不是3先发布于5和7,相反,i7是最先发布的而i3则是最后发布的。

Intel Core i7处理器
发布时间:处于2008年11月17日年推出的64位四核心CPU.
历史意义：Intel官方正式确认，基于全新Nehalem架构的新一代桌面处理器将沿用“Core”（酷睿）名称，命名为“Intel Core i7”系列，至尊版的名称是“Intel Core i7 Extreme”系列。

Core i7（中文：酷睿 i7，核心代号：（Bloomfield）,沿用x86—64指令集,并以Intel Nehalem微架构为基础，取代Intel Core 2系列处理器。

Nehalem曾经是Pentium 4 10 GHz版本的代号.而Core 就是延续上一代Core处理器的成功,有些人会以“爱妻"昵称之。

Intel Core i5处理器
发布时间：2009年.
酷睿i5处理器是英特尔的一款产品，同样建基于Intel Nehalem微架构。

与Core i7支持三通道存储器不同，Core i5只会集成双通道DDR3存储器控制器。

另外，Core i5会集成一些北桥的功能，将集成PCI—Express控制器。

接口亦与Core i7的LGA 1366不同,Core i5采用全新的LGA 1156。

处理器核心方面,代号Lynnfiled，采用45纳米制程的Core i5会有四个核心，不支持超线程技术，总共仅提供4个线程.L2缓冲存储器方面，每一个核心拥有各自独立的256KB，并且共享一个达8MB的L3缓冲存储器。

芯片组方面，会采用Intel P55(代号：IbexPeak）.它除了支持Lynnfield外，还会支持Havendale处理器。

后者虽然只有两个处理器核心，但却集成了显示核心。

P55会采用单芯片设计,功能与传统的南桥相似，支持SLI和Crossfire技术。

但是,与高端的X58芯片组不同，P55不会采用较新的QPI连接，而会使用传统的DMI技术［1］。

接口方面,可以与其他的5系列芯片组兼容［2］。

它会取代P45芯片组。

Intel Core i3处理器
发布时间：2010年。

酷睿i3作为酷睿i5的进一步精简版，是面向主流用户的CPU家族标识。

拥有Clarkdale(2010年)、Arrandale(2010年)、Sandy Bridge（2011年）等多款子系列。

Intel Sandy Bridge处理器
发布时间：SNB(Sandy Bridge )是英特尔在2011年初发布的新一代处理器微架构。

历史意义：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频处理时间比老款处理器至少提升了30%。

未来CPU发展趋势
摩尔定律让我们可以预料到未来CPU发展的大致情况.毫无疑问,高性能、低能耗、高速度和低成本是未来的发展方向.
1、更小的布线宽度和更多的晶体管
目前,Intel和AMD的CPU都已经采用了0.18甚至0。

13微米技术。

就目前的硅芯片来说，减小布线宽度是提升CPU速度的关键。

那么，0.13微米以后呢？
专家预计,2006年单片系统集成芯片的设计将达到这样一些指标:最小特征尺寸0.1微米，芯片集成度2亿个晶体管。

而从制作工艺方面讲也取得了一些突破。

IBM开发出了一种新的芯片封装技术,使芯片厂商能够使用铜导线代替传统的铝制连线以连接芯片上的晶体管.由于铜导线可以比铝导线做得更细，从而使芯片上可集成的晶体管数量更多，这就使得单位包装的计算能力得到大幅度提高。

铜芯片已经成为处理器未来发展的方向，目前已经有包括Intel、AMD、在内的多家芯片制造商投入铜芯片的研究.
2、64位CPU主导市场
随着Intel Itanium的发布,个人PC市场处理器也将向64位过渡.64位CPU能够处理64位的数据和64位的地址,能够提供更高的计算精确度和更大的存储器寻址范围。

科学家们预计五年之后,64位处理器将会相当成熟，并占据绝部分市场。

3、更高的总线速度
现在的总线越来越限制了高性能CPU的发挥。

为此，各个厂商都在想办法提高总线速度。

预计到三年之内，总线速度应该能超过1GHz。

摩尔定律何时至极限?
30多年来，制造技术的革命已经大大提高了硅芯片的集成度.1971年英特尔生产的第一个芯片只含2300个晶体管，英特尔最新的奔腾4芯片则集成了4200万个晶体管。

英特尔公司奠基人之一戈登·摩尔在20世纪70年代发现，集成在一块芯片上的晶体管数量大约每两年增加一倍。

这个经验定律被其后数十年芯片发展的实际情况所验证，并被人们称为信息产业中的“摩尔定律”.
科学界中绝大多数人都认为，传统的硅芯片计算机将不可避免地遭遇发展极限。

那么，这种极限何时出现呢？
量子密码通信方案最早提出者之一贝纳特教授认为，尽管摩尔定理从理论上预测到传统硅芯片计算机要遭遇极限，但应该说它只是一个趋势，等处理器到了原子尺度大小时才会出现.他预计要等到这一天大概得有几十年的时间。

但大多数量子科学家则认为极限不会那么久才出现。

最早提出离子阱离子计算等诸多重大新学术思想的奥地利科学家左拉教授给出了一个相对的估计数，他认为大概十年后传统计算机的存储器将会遭遇极限。

量子计算：摩尔定律的终结者，未来科技发展方向
根据摩尔定律，计算机处理器芯片上的晶体管数量每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍，价格也会更便宜。

然而这一理论似乎快走到尽头了。

工程专家一直尝试用不同的方法保持计算机处理性能快速增长,其中量子计算就是提高计算机处理性能最好的办法之一。

量子计算理论如今已经在实验室被证实,其性能超越目前所有的超级计算机,然而能否投入正常使用短期内依然无法下定论。

什么是量子计算?
我们目前所使用的常规计算机能处理二进制信息，即0和1。

据百度百科记载,普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数（00、01、10、11）中的一个，而量子计算机中的2位量子位（qubit）寄存器可同时存储这四个数,因为每一个量子比特可表示两个值。

使用量子计算,计算机能并行处理更多信息，计算速度将远超当今的计算机.
如果一个系统内包含少量的量子位，这个概念完全可行,然而当大量的量子位同事进行处理时，目前的技术就捉襟见肘,无能为力了。

量子计算如何运作
当下的计算机处理芯片都是“沙子”，也就是硅做的，其物理体积随着时间的退推移越来越小，而处理速度却越来越快.现在的处理器已经可以做到一个指甲盖大小，而且处理速度也远超普通体积的处理器。

在常规计算机中,信息单元用二进制的 1 个位来表示, 它不是处于“ 0" 态就是处于“ 1" 态.在二进制量子计算机中，信息单元称为量子位,它除了处于“ 0" 态或“ 1”态外，还可处于叠加态。

叠加态是“ 0" 态和“ 1”态的任意线性叠加，它既可以是“ 0”态又可以是“ 1”态,“ 0" 态和“ 1" 态各以一定的概率同时存在.通过测量或与其它物体发生相互作用而呈现出“ 0”态或“ 1”态。

这一特性常规计算机根本就无法处理。

一旦解决这一问题，计算机的处理能力将暴增，超越目前所有的超级计算机。

量子计算的影响力
量子计算带来的影响力可能是我们今生最具有影响力的事物。

如果科学家能够创造一台稳定、可靠的量子计算机，那些长久以来困扰人们的数学难题可被轻易解决。

量子计算机可能就是下一个“陈景润”。

量子计算机有多少处理能力？理论上是无限的。

科学家能够依次创造出更智能的计算机，设计出能进行远距离太空飞行的宇宙飞船。

量子计算或许还能让真正的人工智能成为现实.
挑战
生成量子位异常困难.到目前为止最大的量子计算机是IBM研究团队在2002年的研制的，成功地人工合成了分子，内含7个量子位.
生成量子位然后使用只是做了一把“好钢"，更重要是如何“把好钢用在刀刃上”.科学家目前都在努力编制用于量子位处理过程的算法.。