cpu发展史
计算机CPU发展历史及其最新技术
计算机CPU发展历史及其最新技术班级:计科1001班姓名:周标学号:20102139一、计算机CPU的发展历史从20世纪70年代开始,由于集成电路的大规模使用,把本来需要由数个独立单元构成的CPU集成为一块微小但功能空前强大的微处理器时。
CPU才真正在电子计算机产业中得到广泛应用。
1971年,Intel公司推出了世界上第一台真正的微处理器4004。
1978年,Intel公司生产出16位的微处理器,称之为X86指令1981年,8088芯片首次用于IBM的PC(个人电脑Personal Computer)机中,开创了全新的微机时代。
也正是从8088开始,PC的概念开始在全世界范围内发展起来。
1990年,Intel公司推出的80386 SL和80386 DL都是低功耗、节能型芯片,主要用于便携机和节能型台式机。
增加了一种新的工作方式:系统管理方式。
当进入系统管理方式后,CPU 就自动降低运行速度、控制显示屏和硬盘等其它部件暂停工作,甚至停止运行,进入“休眠”状态,以达到节能目的。
Pentium(奔腾)微处理器于1993年三月推出,它集成了310万个晶体管。
它使用多项技术来提高cpu性能,主要包括采用超标量结构,内置应用超级流水线技术的浮点运算器,增大片上的cache容量,采用内部奇偶效验一边检验内部处理错误等。
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。
从多能奔腾开始,英特尔就对其生产的CPU开始锁倍频了,但是MMX的CPU超外频能力特别强,而且还可以通过提高核心电压来超倍频,所以那个时候超频是一个很时髦的行动。
超频这个词语也是从那个时候开始流行的。
K5是AMD公司第一个独立生产的x86级CPU,发布时间在1996年。
K5的性能非常一般,整数运算能力不如Cyrix的6x86,但是仍比Pentium略强,浮点运算能力远远比不上Pentium,但稍强于Cyrix。
cpu发展历史过程
cpu发展历史过程CPU(Central Processing Unit)是计算机中的核心部件,负责执行计算机程序的指令,控制和协调计算机的各种操作。
随着计算机技术的发展,CPU也经历了多个阶段的演进和发展。
本文将从早期的计算机CPU开始,逐步介绍CPU的发展历史过程。
一、早期计算机的CPU早期的计算机CPU采用的是电子管技术,这种技术具有高功耗、体积庞大、易损坏等缺点。
该阶段的计算机CPU运算速度较慢,主要用于科学计算和军事应用。
代表性的早期计算机有ENIAC、EDVAC 等。
二、晶体管时代的CPU20世纪50年代末,晶体管技术的发展使得计算机CPU得以进一步改进。
晶体管比电子管体积小、寿命长、功耗低,使得计算机性能得到显著提升。
该时期的计算机CPU采用了冯·诺依曼结构,即将指令和数据存储在同一内存中。
代表性的计算机有IBM System/360等。
三、集成电路时代的CPU20世纪60年代,集成电路技术的出现使得计算机CPU集成度大幅提高,体积缩小,功耗进一步降低。
这一时期的计算机CPU开始出现微处理器,即将多个功能模块集成在一颗芯片上,实现更高的性能和更小的体积。
代表性的计算机有Intel 4004、Intel 8008等。
四、个人计算机时代的CPU20世纪70年代末,个人计算机的出现使得计算机CPU得到大规模普及。
此时的计算机CPU采用了更加先进的微处理器架构,性能大幅提升。
代表性的计算机有IBM PC、Apple Macintosh等。
五、多核处理器时代的CPU21世纪初,多核处理器技术的出现使得计算机CPU能够同时处理多个任务。
这种技术通过在一颗芯片上集成多个处理核心,实现更高的并行计算能力。
代表性的计算机有Intel Core系列、AMD Ryzen系列等。
六、现代计算机时代的CPU随着科技的不断发展,计算机CPU在性能、功耗和集成度方面都取得了巨大的进步。
现代计算机CPU采用了更加先进的制程工艺和架构设计,如14纳米、10纳米工艺、超标量架构、超线程技术等。
简述cpu发展史
简述cpu发展史
CPU(中央处理器)是计算机的核心部件,负责执行计算机指令并处理数据。
下面是CPU发展史的简要描述:
1. 电子管时代(1940年代-1950年代):计算机初期使用电子管作为处理器,电子管可执行基本逻辑运算和控制操作。
ENIAC是世界上第一台使用电子管的计算机。
2. 晶体管时代(1950年代-1960年代):晶体管的发明使得计算机变得更小、更可靠。
晶体管处理器的出现进一步推动计算机技术的发展。
IBM System/360是在这一时期推出的一款主要计算机系统。
3. 集成电路时代(1960年代-1970年代):集成电路的发明将数千个晶体管集成到一个芯片上,使得处理器变得更快、更小、更便宜。
Intel 4004是第一款商用集成电路处理器。
4. 微处理器时代(1970年代至今):微处理器是一种在单个芯片上集成了中央处理器、内存和输入/输出功能的处理器。
AMD和Intel在这个时代竞争激烈,不断推出新的微处理器产品。
此外,还有其他公司也开始生产微处理器,如ARM 等。
5. 多核处理器时代(2000年代至今):为了提高处理器的性能,多核处理器开
始兴起。
多核处理器将多个处理器核心集成到一个芯片上,使得计算机可以同时执行多个任务。
这使得计算机能够更高效地处理复杂的多任务和多线程应用。
总结来说,CPU发展史经历了电子管时代、晶体管时代、集成电路时代、微处理器时代和多核处理器时代。
随着技术的不断进步和创新,CPU性能不断提高,体积变小,价格变得更加亲民,为计算机的发展做出了巨大贡献。
CPU发展史 Intel篇
CPU发展史Intel篇2009年12月06日星期日 04:10CPU发展史Intel篇1.奔腾前时代1.1.4004 / 4040技术特征:(4004)发布时间:1971年11月15日制造工艺:10微米工作电压:15V核心频率:108 - 740 KHz晶体管数:2250接口类型:DIP 16pin4004是世界首个微处理器,芯片面积只有3 x 4 mm。
支持4位运算、8位指令集和12位的地址空间。
最初为日本Busicom公司设计生产计算器,成本不足100美元。
被摩尔称作“人类历史上最具革新性的产品之一”。
1974年发布的4040,拥有更大的寻址空间、更多的寄存器和指令。
具备了中断和单步运行,并支持7层递归,插槽也更换为 24pinDIP。
不过由于推出时间晚于8008所以并没有受到重视。
1.2.8008 / 8080 / 8085技术特征:(8080)发布时间:1974年4月制造工艺:10微米工作电压:5V核心频率:2 - 3.125MHz晶体管数:4000 - 4500只接口类型:DIP 40pin8008是Intel在1972年发布的第一款8位处理器,拥有8位数据总线,14位地址总线,使用18pinDIP接口。
而8080则被用于 Altair 8080个人电脑上,地址总线增加到16位,支持超过7层递归等特性。
1976年的8085,则是8080的单电压版,成本更低,被应用于小体积便携电脑上,主频也提升到3 - 6MHz。
1.4.8086 / 8088技术特征:(8086)发布时间:1978年制造工艺:3微米工作电压:5V核心频率:4.77 - 10MHz晶体管数:约2.9万只接口类型:DIP 40pin8086是首颗16位处理器,其核心架构与指令集都对以后的处理器发展有着深远影响,为了纪念8086的跨时代意义,Intel在Vendor ID里就是8086。
8086本身不包含任何浮点指令,可搭配8087数字协处理器(FPU)完成浮点运算。
CPU的发展史分类结构和主要性能指标
CPU的发展史分类结构和主要性能指标CPU即中央处理器,是计算机的核心部件之一、它负责执行计算机指令并处理数据,是计算机的心脏。
本文将从发展史、分类、结构和主要性能指标四个方面介绍CPU的相关知识。
一、发展史CPU的发展经历了几个重要的阶段。
早期的计算机使用的是电子管,体积庞大、功耗高、可靠性差。
1950年代,随着集成电路的发展,晶体管取代了电子管,大大提高了计算机的性能,并使计算机体积缩小。
1960年代,CPU的功能进一步扩展,实现了多道程序运行和操作系统的出现。
1970年代,计算机性能迅速提高,推出了多种高性能大中型机。
1980年代,个人计算机开始普及,CPU的发展逐渐走向高速、低功耗的方向。
1990年代,随着互联网的兴起,CPU的主频逐渐提高,对于计算性能的要求也越来越高。
2000年代,多核处理器技术的出现,使得CPU的计算能力进一步提升。
二、分类根据不同的指标,CPU可以分为多种类型。
按照用途划分,可以分为通用处理器和特定用途处理器;按照传统制造工艺和材料,可以分为CISC和RISC处理器;按照工作原理,可以分为单核和多核处理器;按照加工工艺,可以分为32位和64位处理器等。
三、结构CPU的结构主要包括运算器、控制器和寄存器等部分。
其中,运算器负责执行计算操作,控制器负责解析和执行指令,寄存器用于暂存指令和数据。
运算器由算术逻辑单元(ALU)和数据通路组成,ALU执行加减乘除等运算操作,数据通路负责数据的传输和暂存。
控制器包含取指令、译码、执行和存储结果等功能。
寄存器是存放指令和数据的临时存储器,包括程序计数器、指令寄存器、通用寄存器等。
CPU的性能可以通过多个指标来衡量。
常见的性能指标包括主频、缓存、指令级并行度和功耗等。
1.主频:也叫时钟频率,表示CPU每秒钟进行的工作周期。
主频越高,CPU每秒钟执行的计算指令和数据传输次数就越多,计算速度越快。
2.缓存:CPU内部的缓存用于存储频繁使用的指令和数据,以提高访问速度。
CPU发展史
CPU发展史CPU是英文Central Processing Unit的缩写,中文名称为中央处理器,其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
它是一台计算机的运算核心和控制核心,相当于计算机的“心脏”。
差未几所有的CPU的运作原理可分为四个阶段:提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。
CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器,并对指令译码。
它把指令分解成一系列的微操纵,然后发出各种控制命令,执行微操纵系列,从而完成一条指令的执行。
(引用自百度百科“中央处理器”)CPU的发展历史根据微处理器的字长和功能,可划分为以下几个阶段:第1阶段第1阶段(1971——1973年)是4位和8位低档微处理器时代,通常称为第1代,其典型产品是Intel4004和Intel8008微处理器和分别由它们组成的MCS-4和MCS-8微机。
基本特点是采取PMOS工艺,集成度低(4000个晶体管/片),系统结构和指令系统都比较简单,主要采取机器语言或简单的汇编语言,指令数目较少(20多条指令),基本指令周期为20~50μs,用于简单的控制场合。
Intel在1969年为日本计算机制造商Busicom的一项专案,着手开发第一款微处理器,为一系列可程式化计算机研发多款晶片。
最终,英特尔在1971年11月15日向全球市场推出4004微处理器,当年Intel 4004处理器每颗售价为200美元。
4004 是英特尔第一款微处理器,为日后开发系统智能功能以及个人电脑奠定发展基础,其晶体管数目约为2300颗。
翌年,Intel推出8008微处理器,其运算威力是4004的两倍。
Radio Electronics于1974年刊载一篇文章介绍一部采取8008的Mark-8装置,被公认是第一部家用电脑,在当时的尺度来看,这部电脑在制造、维护、与运作方面都相当困难。
Intel 8008晶体管数目约为3500颗。
CPU发展历史
《英雄联盟》游戏性能评测。在该案例中,通过使用专业的游戏性能测试工具,记录不 同配置CPU在运行《英雄联盟》时的帧数、延迟等数据,并对结果进行分析和比较,从
而得出不同CPU在游戏性能方面的差异。
专业应用领域中的性能评测需求
科学计算与仿真
需要高性能的CPU以加速复杂的数学计算和物理仿真 过程。
超线程技术的挑战与前景
尽管超线程技术能够提高处理效率,但它也面临着一些挑 战,如线程调度、资源争用等问题。未来,随着处理器设 计和调度算法的不断优化,超线程技术有望进一步提高 CPU的性能和效率。
多核CPU的崛起与挑战
多核CPU的优势
多核CPU的挑战
多核CPU是指在一个处理器芯 片上集成多个处理核心,每个 核心可以独立执行指令。多核 CPU通过并行处理提高了计算 能力和效率,满足了日益增长 的计算需求。
RISC(精简指令集计 算机)架构
与CISC相反,RISC架构追求简洁 、高效的指令集,以降低功耗并 提高处理速度。RISC架构在嵌入 式系统、移动设备等领域得到广 泛应用,如ARM处理器。
CISC与RISC的融合
近年来,随着计算机体系结构的 不断发展,CISC与RISC架构逐渐 走向融合。一些现代处理器设计 结合了CISC和RISC的优点,以实 现更高的性能和效率。
集成电路时代
微处理器时代
1960年代,集成电路的出现进一步缩小了 CPU的体积,提高了性能。
1970年代,Intel推出了第一款微处理器 4004,标志着CPU进入了微处理器时代。
当前面临的挑战和机遇分析
制造工艺的挑战
随着CPU制造工艺的不断进步,制造成本不断上升,同时 物理学的限制也使得进一步提高制造工艺变得越来越困难 。
《cpu发展史》课件
服务器
服务器是提供网络服务的计算机,其CPU通常采用多核设 计,具备高可靠性、高性能和高扩展性等特点。服务器 CPU能够处理大量数据和网络请求,为各种应用程序提供 稳定、高效的服务。
随着云计算和大数据技术的不断发展,服务器CPU的性能 要求也越来越高,需要具备更高的运算速度和数据处理能 力。
嵌入式系统
指令集的优化
03
04
运算速度大幅 提升
第四代CPU的特征
01
超大规模集成电路
02
多核处理器的出现
03 04
并行处理能力增强 支持多媒体处理和游戏性能优化
多核处理器的出现
提高处理器性能
支持多任务处理和并行计 算
降低功耗和散热问题
广泛应用于服务器、桌面 和移动设备
03 CPU的制造工艺
微米级制造工艺
量子计算和神经网络处理器的兴起
量子计算
01
利用量子力学的特性进行计算的新型计算模式,具有超强的并
行计算能力和指数级加经元网络的处理器,适用于人工智能、机器学习等
领域,具有高效的学习和推理能力。
量子计算和神经网络处理器的融合
03
随着技术的不断发展,量子计算和神经网络处理器将有可能实
第一代CPU采用真空管作为基本 元件,代表机型为UNIVAC I。
02
第一代CPU运算速度较慢,可靠 性也不高,但它的出现奠定了计 算机的基础。
02 CPU的发展历程
第二代CPU的特征
晶体管代替电子管 体积缩小
逻辑运算能力增强 功耗降低
第三代CPU的特征
01
集成电路代替 晶体管
02
高速缓存的出 现
异构计算的发展
异构计算
是指将不同类型的处理器(如 CPU、GPU、FPGA等)结合使用 ,以实现更高效、更灵活的计算 能力。
CPU发展史(精选可编辑)
CPU发展史(精选可编辑)CPU,全称中央处理器(Central Processing Unit),是计算机系统的核心部件,负责处理和执行计算机程序中的指令。
自1971年第一块商用CPU芯片问世以来,CPU在尺寸、性能和结构上都经历了飞速的发展。
以下是CPU的发展史概述。
1.早期阶段(1970-1980)(1)4004处理器1971年,英特尔发布了世界上第一块商用CPU——4004,它含有2300个晶体管,主频为108KHz,速度为每秒60,000次运算。
(2)8080处理器1974年,英特尔推出了8080处理器,它有6000个晶体管,主频为2MHz,每秒能进行50万次运算。
此时,微型计算机的时代开始了。
2.发展阶段(1980-1990)(1)80286处理器1982年,英特尔发布了80286处理器,这款处理器有13万个晶体管,主频为6MHz。
它引入了32位地址线和24位数据线,使得计算机可以使用更多内存。
(2)80386处理器1985年,英特尔发布了80386处理器,也称386处理器。
它有120万个晶体管,主频可达20MHz。
这款处理器引入了实地址模式和保护模式。
3.繁荣阶段(1990-2010)(1)奔腾系列处理器1993年,英特尔发布了第一代奔腾处理器,这是一款以586为基础的CPU。
随后又推出了奔腾II、奔腾III和奔腾IV等系列。
(2)酷睿系列处理器2006年,英特尔发布了基于酷睿架构的CPU,这一系列处理器具有高性能、低能耗的特点。
之后又不断推出酷睿i3、i5、i7等系列。
(3)ARM架构处理器在这个阶段,移动设备开始兴起,而ARM架构的处理器因为低功耗、高效能而在移动设备上得到了广泛应用。
苹果的iPhone和iPad就使用了ARM架构的处理器。
4.当前阶段(2010年至今)(1)多核多线程技术为了提高处理器的性能,现代CPU开始采用多核多线程技术。
这意味着一个处理器可以同时执行多个任务,提高了处理器的并行处理能力。
处理器发展史
处理器开展史CPU是Central Processing Unit,就是中央处理器的缩写,它是计算机中最重要的一个局部,由运算器和控制器组成。
如果把计算机比作一个人,那么CPU就是他的心脏,其重要作用由此可见一斑。
按照其处理信息的字长,CPU可以分为:四位微处理器、八位微处理器、十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。
INTEL处理器开展史英特尔公司是全球最大的半导体芯片制造商,它成立于1968年,具有40多年产品创新和市场领导的历史。
1971年,英特尔推出了全球第一个微处理器。
微处理器所带来的计算机和互联网革命,改变了整个世界。
一、Intel桌面处理器开展史1971年11月15日:世界上第一块个人微型处理器4004诞生1971年11月15日,Intel公司的工程师霍夫创造了世界上第一个商用微处理器—4004,从此这一天被当作具有全球IT界里程碑意义的日子而被永远的载入了史册。
这款4位微处理器虽然只有45条指令,每秒也只能执行5万条指令,运行速度只有108KHz,甚至比不上1946年世界第一台计算机ENIA C。
但它的集成度却要高很多,集成晶体管2300只,一块4004的重量还不到一盅司。
这一突破性的创造最先应用于Busicom 计算器,为无生命体和个人计算机的智能嵌入铺平了道路。
Busicom最初方案是需要12个定制芯片。
而英特尔工程师霍夫提出了通用逻辑设备的概念,它可能是一个更出色、更高效的解决方案。
正是由于他的提议才使得微处理器得以开发。
起初,Busicom向英特尔支付了60000美元,获得了微处理器所有权。
在认识到“大脑〞芯片的无限潜力之后,英特尔提出用60000美元换回微处理器设计的所有权。
Busicom同意了英特尔的请求。
1971年11月15日,英特尔面向全球市场推出了4004微处理器,每个售价为200美元。
编号为4004,第一个“4〞代表此芯片是客户订购的产品编号,后一个“4〞代表此芯片是英特尔公司制作的第四个订制芯片。
CPU发展简史-完整版
40年历史!125张大图诠释CPU发展简史CPU(Central processing unit)是现代计算机的核心部件,又称为“微处理器(Microprocessor)”。
对于PC而言,CPU的规格与频率常常被用来作为衡量一台电脑性能强弱重要指标。
intel x86架构已经经历了28个年头,而x86架构的CPU对我们大多数人的工作、生活影响颇为深远。
在开始intel x86神奇时光之旅前面,我们需要弄清楚历史上几件很重要的事件,计算机的始祖到底是谁?是ENIAC吗?这张图相信很多人都看过。
世界上第一台电子计算机ENIAC教科书里面的答案是ENIAC。
这个答案不算正确,但也没完全错。
ENIAC是美国宾州大学研制的第一台电子计算机,也是世界上第一台电子计算机。
准确一点说:ENIAC是世界上第一台通用型计算机。
ENIAC是Electronic Numerical Integrator And Computer的缩写,它于1946年2月15日诞生;当时的资助者是美国军方,目的是计算弹道的各种非常复杂的非线性方程组。
众所周知,这些方程组是没有办法求出准确解的,因此只能用数值方法近似地进行计算,因此研究一种快捷准确计算的办法很有必要。
那个时候的“程序设计”,需要插拔N多的插头美国军方花费了48万美元经费在ENIAC项目上,这在当时可是一笔巨款,要不是为了二次世界大战,谁能舍得出这么大的钱?事实上ENIAC也是美国陆军军械部和宾州大学莫尔学院联合发布的,而非书本上所提的只有宾州大学。
从技术上而言,ENIAC是没有太明晰的CPU概念的。
因为它采用电子管作为基本电子元件。
用了足足18800个电子管,而每个电子管大约有一个普通家用25瓦灯泡那么大。
这样整部电脑就有了8英尺高、3英尺宽、100英尺长的身躯,体积有研立方米,重达30吨,耗电高达140千瓦。
每秒能进行5000次加法运算(而人最快的运算速度每秒仅5次加法运算),还能进行平方和立方运算,计算正弦和余弦等三角函数的值及其它一些更复杂的运算。
简述CPU的发展史
简述Intel系列CPU的发展史CPU(Central Processing Unit),中文全称中央处理器。
从1971年Intel 发布了全世界第一款微处理器芯片4004以来,它的发展速度之快实在令人咋舌。
那么CPU从研发至今,到底经过了哪些变化呢,我们主要查询了Intel公司的芯片生产历程资料。
根据微处理器的字长和功能,可将其发展划分为以下几个阶段。
第1阶段第1阶段(1971——1973年)是4位和8位低档微处理器时代,通常称为第1代,其典型产品是Intel4004和Intel8008微处理器和分别由它们组成的MCS-4和MCS-8微机。
众所周知,世界上第一款商用计算机微处理器是Intel公司于Intel 4004微处理器(如图1)。
就像当时的广告说的一样,它是"一件划时代的作品";其首席执行官戈登.摩尔将4004称之为"人类历史上最具革新性的产品之一"。
其诞生的原因是最初Intel专门为日本一家名为Busicom的公司设计制造一款用于该公司的计算器产品。
但由于技术原因,Intel的延期交货让Busicom公司颇为恼怒。
与此同时,计算器领域的竞争日益激烈,当Intel彻底完成4004芯片的设计和样品的生产时,Busicom公司要求Intel打折扣,Intel同意了,但是它附加了一个条件:允许Intel在除计算器芯片市场之外的其它市场上自由出售4004芯片。
至此,Intel公司完成了从单一的存储器制造商向微处理器制造商的转型。
为什么第一款芯片编号要叫做4004呢,因为第一个“4”是代表客户订购的产品编号,后一个“4”则是代表此芯片是Intel公司制作的第四个定制芯片,在此之前还有Intel还曾开发出4001(动态随机存储器DRAM)、4002(只读存储器ROM)、4003(寄存器(Register)),三者再加上4004,就可架构出一台微型计算机系统。
虽然第一款商用计算机微处理器是作为“一件划时代的作品”,但站在今天的角度,它还是比较简单的芯片,其主要参数如表格1 Intel4004 8008主要参数。
简述cpu发展历史
简述cpu发展历史CPU(Central Processing Unit)是计算机的核心部件,负责执行各种计算任务和指令。
自二十世纪四十年代诞生以来,CPU经历了多个阶段的发展,不断提升着计算机的处理能力和性能。
本文将简述CPU发展的历史。
第一阶段:电子管时代(1940s-1950s)在计算机的早期阶段,CPU使用的是电子管。
电子管是一种使用热电子流控制电流的设备。
由于电子管体积庞大、功耗高、寿命短等问题,这个阶段的CPU处理能力非常有限。
第二阶段:晶体管时代(1950s-1960s)1950年代,晶体管被发明出来,它取代了电子管成为了CPU的关键组件。
相比电子管,晶体管具有更小的体积、更低的功耗和更长的寿命。
这使得CPU的处理能力得到了显著提升。
在这个阶段,CPU开始采用二进制编码和存储程序的概念,使得计算机能够按照指令顺序执行程序。
第三阶段:集成电路时代(1960s-)20世纪60年代,集成电路(Integrated Circuit,IC)的概念提出,并开始应用于CPU。
集成电路是将多个晶体管、电阻、电容等元件集成在一块半导体芯片上的技术。
通过集成电路的应用,CPU的体积进一步缩小,功耗进一步降低,并且可以集成更多的晶体管,提升计算能力。
在集成电路时代,CPU的发展经历了多个重要的阶段:1. 单核处理器时代(1970s-2000s)在早期的集成电路时代,CPU仍然是单核心的,即只有一个处理单元。
这个阶段的CPU主要关注提高时钟频率和优化指令集,以提升单核性能。
然而,随着时钟频率的提升遇到了物理限制,CPU的功耗和散热问题日益凸显。
2. 多核处理器时代(2000s-)为了解决单核性能瓶颈和功耗问题,CPU开始进入多核处理器时代。
多核处理器将多个核心集成在一个芯片上,每个核心可以独立执行任务。
这使得CPU能够同时处理多个任务,提高计算效率。
多核处理器的出现对于计算密集型和多线程应用有着显著的性能提升。
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CPU发展史1971年世界上第一款微处理器是Intel公司推出的4004,这是第一款可以用于微机的4位处理器,它包括2300个晶体管。
随后Intel又推出8008由于市场反应不理想,1974年8008发展成8080成为第二代处理器,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。
同时期Zilog公司生产了8080的增强型Z80,摩托罗拉公司生产了6800,Intel公司于1976年又生产了增强型8085,但这些芯片都没有改变8080的基本特点,都属于第二代处理器。
它们都采用NMOS工艺,集成约9000只晶体管,平均指令执行时间为1μs~2μs,采用汇编语言,BASIC,Fortran编程,使用单用户操作系统。
1978年Intel公司生产的8086是第一个16位的处理器,很快Zilog公司和摩托罗拉公司也计划生产Z8000和68000。
这就是第三代微处理器的起点。
1982年,Intel公司在8086的基础上,研制出了80286微处理器,该处理器最大主频为20MHZ。
内,外部数据传输均为16位,使用24位内存的寻址,8086~80286这个时代是个人电脑起步的时代,当时在国内使用甚至见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。
1985年春天的时候,INTEL公司已经成为了第一流的芯片公司,它决心全力开发新一代的32位核心的CPU-80386。
INTEL给80386设计了三个技术要点:使用“类286”结构,开发80387微处理器增强浮点计算能力,开发高速缓存解决内存速度瓶颈。
1985年10月17日,INTEL划时代的产品———80386DX正式发布了,其内部包含27.5万个晶体管,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。
1989年INTEL公司又推出准32位微处理器芯片80386SX。
这是INTEL为了扩大市场分额而推出的一种较便宜的普及型CPUINTEL在1990年推出了专门用于笔记本电脑的80386SL和80386DL两种型号的386芯片。
这两个类型的芯片可以说是80386DS/SX的节能型,其中,80386DL是基于80386DX内核,而80386SL是基于80386SX内核的。
这两种芯片,不但耗电少,而且具有电源管理功能,在CPU不工作时,自动切断电源供应,MOTORORLA 680001984年MOTORORLA 的680000是最早推出的32位处理器,推出后性能超群,并获得如日中天的苹果公司青睐,在自己划时代个人电脑“PC-MAC“中采用该芯片,但在80386推出后日渐没落。
AMD AM386SX/DXAMD的AM386SX/DX是兼容80386DX的第三方芯片。
性能上和INTEL的80386DX相差无己,也成为当时的主流产品之一。
IBM 386SLC这个是由IBM在研究80386的基础上设计的,和80386完全兼容,由INTEL生产制造。
386SLC基本上是一个在80386SX的基础上配上内置CACHE,同时包含80486SX的指令集,性能也不错。
1989年,我们大家耳熟能详的80486芯片由INTEL推出。
这款经过四年开发和3亿美圆资金投入的芯片的伟大之处在于它首次突破了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 50MHZINTEL 80486DX常见的80486 CPU有80486 DX-33 40 50。
486CPU与386DX一样内外都是32位的,但是最慢的486CPU也比386要快,这是因为486SX/DX执行一条指令,只需要一个震荡周期,而386DX CPU却要两个周期。
INTEL 80486 SX因为80486 DX CPU具有内置的浮点协微处理器,功能强大,当然价格就比较昂贵,为了适应普通用户的需要,尤其是不需要进行大量浮点运算的用户,INTEL公司推出了486SX CPU。
INTEL 80486DX2/DX4其实这种CPU的名字与频率是有关的,这种CPU的内部频率是主板频率的两/四倍,如80486 DX2-66,CPU的频率是66MHZ,而主板的频率只要是33MHZ就可以了。
INTEL 80486 SL CPU80486 SL CPU最初是为笔记本电脑和其他便携机设计的INTEL 486 OVER DRIVE升级486 SX可以在主板的协微处理器插槽上安装一个80487SX芯片使其等效与486 DX,但是这样升级后,只是增加可浮点协微处理器的能力TI 486 DX作为全球知名的半导体厂商之一,美国德洲仪器(TI)也在486时代异军突起,它自行生产了486 DX系列CPU,尤其在486DX2成为主流后,其DX2-80因较高的性价比成为当时主流产品之一,TI486最高主频为DX4-100,但其后再也没有进入过PC市场。
CYRIX 486DLC这是CYRIX公司生产的486 CPU,说它是486CPU,是指它的效率上逼近486CPU,却不是严格意义上的486CPU,这是由486CPU的特点而定的。
CYTIX 5X86自从INTEL另辟蹊径,开发了PENTIUM之后,CYRIX也很快推出可自己的新一代产品5X86。
AMD 5X86 INERL PENTIUMAMD 486DX是AMD公司在486市场的利器,它内置16KB回写缓存,并开始了单周期多指令的时代,还具有分页虚拟内存管理技术1993年,全面超越486的新一代586CPU问世,为了摆脱486时代微处理器名称混乱的困扰,INTEL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,INTEL逐渐占据了大部分市场。
为了提高电脑在多媒体,3D图形方面的应用能力,许多新指令集应运而生,其中最著名的三种便是INTEL的MMX,SSE和AMD的3D NOW!。
MMX(MultiMedia Extensions,多媒体扩展指令集)是INTEL于1996年发明的一项多媒体指令增强技术,包括57条多媒体指令,这些指令可以一次处理多个数据,MMX技术在软件的配合下,就可以得到更好的性能。
多能奔腾(Pentium MMX)的正式名称就是“带有MMX技术的Pentium”曾几何时。
Pentium Pro是高端CPU的代名词,PENTIUM PRO所表现的性能在当时让很多人大吃一惊,但是PENTIUMPRO是32位数据结构设计的CPU,所以PENTIUM PRO运行16位应用程序时性能一般,但仍是32位的赢家,但是后来,MMX的出现使它黯然失色。
Pentium Pro(高能奔腾,686级的CPU)的核心架构代号为P6(也是未来PⅡ,PⅢ所使用的核心架构),这是第一代产品,L2 CACHE有256K或512K。
最大的有1M的二级CACHE。
工作频率有:33/66MHZ(工程样品),150/60MHZ,166/66MHZ,200/66MHZ。
AMD K5K5是AMD公司第一个独立生产的X86级CPU,发布时间在1996年AMD K6AMD在1997年又推出了K6。
K6这款CPU的设计指标是相当高的,它拥有全新的MMX指令以及64KB L1 CACHE(比奔腾MMX多了一倍),整体性能要优于奔腾MMX,接近同主频PⅡ的水平CYRIX 6X86/MXCYRIX也算是一家老资格的CPU开发商了。
早在X86时代,它和INTEL,AMD就行成了三雄并立的局面。
自从CYRIX与美国国家半导体公司合并后,使它终于拥有了自己的芯片生产线,成品也日益完备。
CYRIX的6X86是投放到市场与PENTIUM兼容的微处理器。
IDT WINCHIP美国的IDT公司作为新加入此领域的CPU生产厂商,在1997年推出的第一个微处理器产品是WINCHIP(即C6),在整个CPU市场所占的分额不足1%。
1998年5月,IDT宣布了它的第二代产品WINCHIP2。
WINCHIP2在原有WINCHIP的基础上作了一些改进,增加了一个双指令的MMX单元,增强了浮点运算功能。
改进后的WINCHIP2比相同频率的WINCHIP性能提高约10%。
基本达到INTEL PENTIUM微处理器的性能。
1997年~1998年是CPU市场竞争异常激烈的一年,这一时期的CPU芯片异彩纷呈,令人目不暇接。
PENTIUMⅡ的中文名称叫“奔腾二代”,它有KLAMATH,DESCHUTES,MENDOCINO,KATMAI等几种不同核心结构的系列产品,其中第一代采用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。
INTEL 为了进一步抢占低端市场,于1998年4月推出了一款廉价的CPU-CELERON。
AMD K6-2AMD于1998年4月正式推出了K6-2微处理器。
它采用0.25微米工艺制造,芯片面积减小到了68平方毫米,晶体管数目也增加到930万个。
另外,K6-2具有64KB L1 CACHE,二级缓存集成在主板上,容量从512KB到2MB之间,速度与系统总线频率同步,工作电压为2.2V,支持SOKET7架构。
CYRIX MⅡ作为CYRIX公司独自研发的最后一款微处理器,CYRIX M2是于1998 年3月开始生产的。
除了具有6X86本身的特性外,该微处理器还支持MMX指令,其核心电压为2.9V,具有256字节指令;3.5倍频;核心内集成650万个晶体管,功耗20.6瓦;64KB一级缓存。
RISE MP6RISE公司是一家成立于1993年11月的美国公司,主要生产X86兼容的CPU,在1998年推出了MP6 CPU。
MP6不仅价格便宜,而且性能优异,有着很好的多媒体性能和强大的浮点运算。
MP6使用SOCKET 7/SUPER 7兼容插座,只有16KB的一级缓存。
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—PentiumⅢ。
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(16KB指令缓存加16KB 数据缓存),二级缓存大小为512KB,以CPU核心速度的一半运行;采用SECC2封装形式;新增加了能够增强音频、视频和3D图形效果的SSE(Streaming SIMD Extensions,数据流单指令多数据扩展)指令集,共70条新指令。