80X86的历史
Intel酷睿处理器发展历程全回顾
Intel酷睿处理器发展历程全回顾2013年04月03日出处：泡泡网原创不知不觉，酷睿（Core）这个处理器品牌已经存在了8年之久，第一代i7处理器带给人们的那种震撼仍记忆犹新，转眼间第四代智能酷睿都已经箭在弦上：再过两个月的COMPUTEX大会上，Intel就将推出Haswell系列处理器。
80X86系列以数字命名的处理器记录了Intel的诞生和开荒时期，随后的奔腾时代让所人都记住了那段“等灯等灯”的广告音调和个人电脑处理器的代名词。
而酷睿到来后的几年时间里，Intel逐步称霸了PC处理器市场，已经没有人再讨论哪个品牌的CP U更强大，答案已经没有任何争议。
Core系列处理器的发展历史记录着Intel在计算机处理器领域从领先到称霸的历程，诠释着Intel追求更快更强的精神。
这个故事也许并不那么精彩，甚至接近于一篇流水账，因为过程中并没有太多激烈的竞争和碰撞，但是我们不能因此而忽略了Core 系列的伟大：凝结着人类科技精华和无与伦比创造力的产物。
这段历史应当被记录下来，就像如今人们缅怀奔腾一样，当若干年之后Core已经不再是顶尖处理器的代名词之时，它曾有过的辉煌可以让人回味。
智能酷睿的前世：Core的诞生：Intel并不是自诞生以来就独孤求败的江湖大侠，它曾有一个非常强劲的对手AMD。
尽管只是一个后来者，尽管要从Intel获得授权才可以制造x86架构计算机处理器，尽管要服从各种协议（比如让Intel无偿使用各种处理器专利技术），但是AMD从来没有让Intel安心过。
在奔腾时代，AMD曾经几次上演了精彩的逆袭：Thunderbird和Duro n全面赶超同期的奔腾、赛扬，速龙的诞生更是让Intel陷入了前所未有的绝境之中，不管是奔腾4还是奔腾双核，似乎都已经无法再次坐稳处理器王座的位置了。
在AMD最为意气风发之时，Intel也开始了反击。
虽然不很意外但是还是让人眼前一亮的事情发生了：Intel放弃了使用二十多年的奔腾品牌，启用了全新的Core名称。
电脑处理器的发展史
电脑处理器的发展史电脑已经走进我们生活，与我们生活息息相关，如今已是科技时代，让我们回顾一下电脑处理器的发展史，欢迎大家阅读借鉴。
1 1971年，Intel公司推出第一款用于微型计算机的处理器，是4位的微处理器4004.2 1978年，Intel公司推出8086处理器。
3 1981年，美国IBM公司将8088芯片用于研制PC，IBM PC 大获成功，比尔开始销售DOS.4 1982年，Intel公司推出80286，就是我们常说的286.进入这个时候后，AMD(超微)同时也开始生产电脑芯片。
5 1985年，Intel公司推出80386.6 1989年，intel公司推出80486，首次采用CPU插座，7 Intel处理器到了586时代后，Intel公司将产品命名为Pentium(奔腾)。
8 推出Pentium MMX，在Pentium内核的基础上增加了57条MMX扩展指令集，处理多媒体数据。
9 Pentium Pro 首个为32位服务器设计的处理器，可以应用在辅助设计，机械引擎，科学计算。
10 Pentium时代，AMD公司通过AMD K5和k6 来与Pentium 系列相抗衡。
11 1997-1998，intel推出Pentium 2。
1998年，推出赛扬Celeron，它是Pentium 2的简化版。
12 1999年，intel推出Pentium 3，新增加音频，视频，3d图形效果的扩展功能。
13 2000年，AMD推出主频1GHz的Athlon(K7)处理器，在主频上超过Intel公司。
14 随后，AMD推出Thunderbird (雷鸟)和Duron(应龙)，雷鸟处理器在核心上领先于P3.15 2003年，AMD推出Athlon 64 系列处理器，进入64位时代。
世界上第一款64位处理器。
16 2005年，AMD推出全球第一款双核处理器 AMD Athlon 64 X2 ，进入双核时代。
17 2006年，Intel公司推出它的第一款双核处理器，Intel Core 2 Duo。
第一代CPU——486
第一代CPU——486八十年代末九十年代初，486处理器面市，粗略的说486就是集成了浮点运算单元和8KB高速缓存（说是高速但比现在一般内存的速度也有相当差距）的386。
早期的486分为有协处理器的486DX和无协处理器的486SX两种，其价格也相差许多。
随着芯片技术的不断发展，CPU的频率越来越快，而PC机外部设备受工艺限制，能够承受的工作频率有限，这就阻碍了CPU主频的进一步提高。
在这种情况下，出现了CPU倍频技术，该技术使CPU内部工作频率为处理器外频的2－3倍，486DX2、486DX4的名字便是由此而来。
Intel 80486Intel i486 (又称486, 80486) 是Intel公司的一款CISC架构的x86 CPU。
I486的前身是 Intel 80386 处理器。
与80386比较从软件的观点来看，i486家族的指令集与80386非常相似，只有增加少量的指令。
不过从硬件的观点来看，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。
25MHz i486于1989年4月问世，其次33MHz的版本在1990年5月出现，然后50MHz在1991年6月出现I486的型号 Intel 80486SX - 没有FPU支援的i486。
由于早期的i486的FPU具有缺陷而将FPU功能关起来，但后期为了降低成本和减少芯片面积而将FPU完整拿掉。
Intel 80486DX - 具有FPU的i486。
Intel 80486DX2 - 以2倍倍频来运行的处理器。
Intel 80486SX2 - 与i486DX2相同，但是没有FPU功能。
Intel 80486SL - 低耗电的i486DX，主要用于可携式电脑。
x86是多少位
x86是多少位x86，亦称为x86架构或x86体系结构，是一种32位和64位微处理器架构。
它是Intel于1978年首次引入的一种基于CISC （Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）的处理器架构。
自那时以来，x86架构已经成为市场上最为广泛使用的计算机架构之一。
x86架构的第一个处理器是Intel 8086，它是一款16位处理器。
然而，由于对内存限制的需求以及市场的发展，Intel随后推出了Intel 80286（i286）处理器，后者是一款32位处理器，向后兼容8086指令集。
这是x86架构的第一个32位处理器，为今后的发展奠定了基础。
随着计算机技术的进步和市场需求的推动，x86架构建立了其领导地位。
Intel在后续的产品中引入了更先进的处理器，如80386（i386），80486（i486）和Pentium系列，将x86架构推向新的高度。
这些处理器通过增加处理器位宽度并改进指令集来提高计算能力和效率。
虽然32位x86架构在市场上非常成功，但随着技术的进步，对更高计算能力和内存访问的需求也越来越迫切。
为了应对这一需求，x86架构进一步演变为64位架构。
Intel在2003年推出了第一款x86 64位处理器，称为Intel Itanium。
紧接着，Intel又发布了x86架构的64位版本，称为Intel EM64T。
AMD还引入了自己的64位架构，称为AMD64或x86-64。
这些64位处理器不仅可以兼容运行32位操作系统和应用程序，还可以运行64位操作系统和应用程序，提供更高的内存寻址能力。
x86架构的位数指的是处理器的寻址能力和寄存器的位宽度。
在32位x86架构中，处理器能够寻址32位内存地址，这意味着它最多可以寻址2^32（大约4GB）的内存。
而在64位x86架构中，处理器能够寻址64位内存地址，最多可以寻址2^64（约16EB）的内存，实现了更高的内存寻址能力。
x86 指令集发展历程
x86 指令集发展历程从1976 年第1 代x86 processor 算起，x86 指令发展经过了35 年，这里回顾一下x86 指令集的历程以及AMD 与Intel 的指令斗争史：∙8086 指令：伴随着第1 代的x86 processor 推出第1 代的x86 指令集，之后发展的处理器都兼容于第 1 代的指令。
∙MMX 指令：Intel 在1996 年推出的第1 代SIMD（Single Instruction Multiple Data）指令集，使用在p5 microarchitecture（微架构）上的Pentium 处理器。
随后AMD 在1997 年的K6 处理器上加入了MMX 指令的支持。
∙3DNow！指令：1998 年AMD 首发推出了21 条自己的SIMD 指令集，3DNow! 的性能要优于MMX 指令，使用在AMD K6-2 处理器上。
随后AMD 在1999 年6 月发布的Athlon 处理器上使用了增强版的3DNow! 指令（3DNow!+）。
∙SSE 指令：1999 年Intel 推出了第1 代的SSE（Streaming SIMD Extensions）指令以回击AMD 的3DNow! 指令，使用在Pentium III 处理器上。
随后AMD 在2001 年10 月发布的Athlon XP 处理器上首次加入了SSE 指令集。
∙SSE2 指令：Intel 在2001 年推出第2 个版本的SSE 指令，使用在Pentium 4 处理器上，AMD 在2003 年推出的Athlon 64和Opteron 处理器上加入对SSE2 指令的支持。
∙x86-64 指令：2003 年AMD 推出了第8 代名为K8 的microarchitecture，实现了x86-64 架构，支持64位的扩展技术。
从Athlon 64 处理器开始使用x86-64 扩展技术，AMD 将自己的x86-64 架构实现称为AMD64 架构。
X86的由来
1.x86的由来
86或80x86是英特尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。
该系列较早期的处理器名称是以数字来表示，并以“86”作为结尾，包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486，因此其架构被称为“x86”。
由于数字并不能作为注册商标，因此Intel及其竞争者均在新一代处理器使用可注册的名称，如Pentium。
现时Intel把x86-32称为IA-32，全名为“Intel Architecture, 32-bit”。
2.x64并不是指64位
x与处理器没有任何关系，它是一个对所有*86系统的简单的通配符定义，是一个intel通用计算机系列的编号,也标识一套通用的计算机指节集合。
4位的位数指的是CPU GPRs（General-Purpose Registers，通用寄存器）的数据宽度为64位，64位指令集就是运行64位数据的指令，也就是说处理器一次
可以运行64bit数据。
分清概念后就容易明白了，你下载的时候，只能看到x64和x84一起出现，或者32bits和64bits一起出现，就是这个原因，他们并不是同一个概念的两种表示方法，而是根本就是不一样的概念。
微处理器的发展历史
微处理器的发展历史- 第一代微处理器诞生于1971年。
Intel公司推出了第一款被称为Intel 4004的微处理器。
它是一款4位的微处理器，主要用于计算器和其他嵌入式系统。
- 在1974年，Intel公司推出了一款8位的微处理器，称为Intel 8080。
它是第一款被广泛采用的微处理器，并被用于许多个人计算机系统。
- 接着在1978年，Intel公司推出了Intel 8086处理器。
这款处理器采用了新的x86架构，并成为后来IBM个人电脑的标准架构。
该架构至今仍在广泛使用。
- 在1981年，Intel公司推出了第一款16位的微处理器，称为Intel 。
这款处理器在性能和功能方面有了显著改进，并成为第一个使用现代操作系统的个人电脑的主要处理器。
- 在1985年，Intel公司推出了Intel 386处理器，它是第一款32位的微处理器。
这款处理器在性能上有了大幅度提升，为之后的个人电脑提供了更高的计算能力。
- 在1993年，Intel公司推出了Intel Pentium处理器。
这款处理器在多任务处理和图形处理性能上有了显著提升，成为当时最受欢迎的个人电脑处理器之一。
- 随着技术的不断进步，微处理器的速度和性能不断提升。
不同的公司推出了各种新的微处理器，如AMD的Athlon系列和英特尔的Core系列。
- 最近几年，随着人工智能和物联网的发展，对微处理器的需求不断增加。
微处理器正在朝着更高的能效和更强的计算能力发展。
以上是微处理器发展的一些重要里程碑，它们为计算机技术的不断进步做出了重要贡献。
随着时间的推移，我们可以期待微处理器的发展继续带来更多的创新和突破。
第10章80X86的最新技术发展
80386寄存器组（2）
（4）控制寄存器 80386有四个32位的控制寄存器：CR0～CR3。 C许R位0是，机指器示状是态否寄使存用器分，页各。位EF的、含E义M如、表M3P.位2.1控所制示了。与PG协为处分理页器允的
接口，TS进行任务切换。PG、PE组合后设置操作方式，用来控制 80386的工作方式。
80486完全拥有80386的所有功能，诸如页式存储管理、 段式存储管理、DEBUG功能，自测试功能、三种工作 模式、多任务、流水线指令执行方式和32位整数算术逻 辑运算，等等。
CR1是Intel公司的保留寄存器。 CR2是页故障线性地址寄存器，保存最后发生页故障的线性地址。 CR3是页目录地址寄存器，用来保存页表的基地址。 （5）系统地址寄存器 80386有四个系统地址寄存器：GDTR、
IDTR、LDTR和TR。
GDTR为全局描述符表寄存器，用来保存GDT的32位线性基地址和 16位界限值。IDTR为中断描述符表寄存器，用来保存IDT的32位 线性基地址和16位界限值。LDTR为局部描述符表寄存器，用来保 存LDT的16位选择器的值。TR为任务状态寄存器，用来保存TS的 16位选择器的值。这四个寄存器在保护方式时都可使用，但在实地 址时只能访问GDTR和IDTR。
寄存器 ALU 控制器
执行单元 EU
总线单元 BU 地址驱动器 预取器 协处理器接口
总线控制 总线缓冲器 6 字节预取队列
指令译码器 3 条已被译码的指令队列
指令单元 IU
A23-0, BHE, M/IO
总线信号 D15-0
80286寄存器组
80286具有15个16位的寄存器组，能够分成三组：通用寄存器、段 寄存器、状态和控制寄存器。其中通用寄存器和段寄存器与8086完 全一样，而状态和控制寄存器中有3个专用寄存器，用来记录或控 制80286的某些状态，包括状态标志寄存器(F)、指令指示器(IP)、 机器状态字寄存器(MSW)。
汇编语言第2章80x86计算机组织
控制标志位
• 控制标志位 ：DF 方向标志，用于串处理指令处理
▪ DF位为1时，每次操作后使变址寄存器SI和 DI减量，使串处理从高地址向低地址方向处 理：
▪ 当DF位为0时，则使SI和DI增量，使串处理 从低地址向高地址方向处理：
系统标志位
• IF：中断标志。 当IF=1时，允许中断； IF=0时关闭中断
数据的宽度 • 地址总线宽度：用以确定可访问的存储器的最
大范围
地址总线宽度
• 10位：210=1024单元，1K • 20位：220=1024* 210单元=1024K，1M • 24位：224=16*1M，16M • 30位：230=1024M，1G • 32位：232=4G，即4GB
二、一些名词术语(2)
• TF：陷井标志（跟踪标志）。用于单步方式操作 • IOPL：I/O特权级。控制对I/O地址空间访问
段寄存器
• 8086/8088、80286：四个段寄存器 ▪ 代码段CS，数据段DS，堆栈段SS，附加段ES
• 80386及后继机型：六个段寄存器 ▪ 代码段CS，数据段DS，堆栈段SS，附加段ES、 FS、GS---都是16位
• ZF：零标志。运算结果为0，置1；否则置0。 • CF：进位标志。记录从最高有效位产生的进位值。
最高有效位有进位时置1，否则置0。 • AF：辅助进位标志。记录运算时第3位产生的进位
值。如第3位有进位时置1，否则置0。 • PF：奇偶标志。当结果操作数中1的个数为偶数时置
1，否则置0。
标志符号 举例
段中的某一存储单元的地址 4. SI、DI一般与DS联用：
在串处理指令中，SI和DS联用，DI和ES联用
8086系统的堆栈
• 是存储器中的特殊区域 – 在堆栈段内，“FILO” – SP始终指向栈顶，总是字操作，指示栈顶的 偏移地址； – BP可作为堆栈区中的一个基地址以便访问 堆栈中的其他信息
CPU发展简史
CPU发展简史CPU是Central Processing Unit(中央微处理器)的缩写,它是计算机中最重要的一个部分,由运算器和控制器组成。
如果把计算机比作人,那么CPU就是人的大脑。
CPU的发展非常迅速,个人电脑从8088(XT)发展到现在的Pentium 4时代,只经过了不到二十年的时间。
从生产技术来说,最初的8088集成了29000个晶体管,而PentiumⅢ的集成度超过了2810万个晶体管;CPU的运行速度,以MIPS(百万个指令每秒)为单位,8088是0.75MIPS,到高能奔腾时已超过了1000MIPS。
不管什么样的CPU,其内部结构归纳起来都可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分,这三个部分相互协调,对命令和数据进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。
CPU从最初发展至今已经有二十多年的历史了,这期间,按照其处理信息的字长,CPU可以分为:4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及正在酝酿构建的64位微处理器,可以说个人电脑的发展是随着CPU的发展而前进的。
Intel 40041971年,英特尔公司推出了世界上第一款微处理器4004,这是第一个可用于微型计算机的四位微处理器,它包含2300个晶体管。
随后英特尔又推出了8008,由于运算性能很差,其市场反应十分不理想。
1974年,8008发展成8080,成为第二代微处理器。
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,如果没有微处理器,这些应用就无法实现。
由于微处理器可用来完成很多以前需要用较大设备完成的计算任务,价格又便宜,于是各半导体公司开始竞相生产微处理器芯片。
Zilog公司生产了8080的增强型Z80,摩托罗拉公司生产了6800,英特尔公司于1976年又生产了增强型8085,但这些芯片基本没有改变8080的基本特点,都属于第二代微处理器。
它们均采用NMOS工艺,集成度约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。
第3章(1)微机原理与接口技术(第三版)(王忠民)
第三章 80x86微处理器
第三章 80x86微处理器
2. 数据总线从8086的16位到80586的64位。数据 总线是计算机中组成各部件间进行数据传送时的公共 通道。其位数（宽度）表示CPU的字长，数据总线位数 越多，数据交换的速度越快。
微机原理与接口技术
——第三章 80x86微处理器
西安邮电大学 计算机学院
范琳
第三章 80x86微处理器
1
80x86 微处理器简介
2
8086 微处理器
3
8086 寄存器
4
8086 引脚功能
5
8086 存储器组织
第三章 80x86微处理器
3.1 80x86微处理器简介
80x86微处理器是美国Intel公司生产的系列微处 理器。从8086开始到目前已进入第五代微处理器： 8086（8088）、80286、80386、80486和80586 （Pentium、Pentium ⅡⅣ）。其主要发展特点是：
近的数据可能很快就会被使用。
所以，层次结构的存储器系统，可以将最近访问 过的内容放入Cache，将近期访问过内容所属的整 个块放入Cache。
第三章 80x86微处理器
80x86CPU在发展过程中，存储器的管理机制也 发生了较大变化。
8086/8088CPU：分段实方式 80286CPU：分段实方式、保护方式（可提供虚 拟存储管理和多任务管理机制）。 8038680586CPU：分段实方式、保护方式、虚 拟8086方式（可同时模拟多个8086处理器工作）。
IBM—PC(80x86)汇编语言与接口技术-第2章 80x86计算机组织
• 80386是1985年研制出的一个32位微处理器， 内部及外部数据总线均为32位，地址线也为32 位，因此它可处理4G（232）字节的物理存储 空间。
• 1989年Intel公司又研制出新一代的微处理器 80486，80486芯片内除了有一个与80386相同 结构的主处理器外，还集成了一个浮点处理部 件FPU以及一个8K字节的高速缓冲存储器 （cache），使80486的计算速度和总体性能比 80386有了明显的提高。
• Intel公司在1982年推出了80286微处理器，它仍 然是16位结构。80286的内部及外部数据总线都 是16位的，但它的地址线是24位的，可寻址16M 字节的存储空间。
80286有两种工作方式，即实模式和保护模式： 实模式与8086工作方式相同，但速度比8086快。
保护模式除了仍具有16M字节的存储器物理地址空 间外，她还能为每个任务提供1G字节的虚拟存储 器地址空间。保护方式把操作系统及各任务所分配 到的地址空间隔离开，避免程序之间的相互干扰， 保证系统在多任务环境下正常工作。
• 8086是1978年Intel公司推出的16位微处理器。
（1）8086有16位数据总线，处理器与外部传送数据 时，一次可传送16位二进制数。
（2）8086有20位地址总线，寻址空间提高到1M字节。
（3）8086采用了流水线技术，可以实现处理器的内 部操作与存储器或I/O接口之间的数据传送操作重叠 进行，从而提高了处理器的性能。
2.2 基于微处理器的 计算机系统的构成
硬件：
中央处理机 CPU
总线控制 逻辑 系 统 总 线
存储器
接口
...
接口
大容量 存储器
...
I/O设备
I/O子系统
计算机组成原理论文——CPU的历史与发展
1、X86时代的CPU1、1 初发展CPU的溯源可以一直到1971年。
在那一年，当时还处在发展阶段的INTEL公司推出了世界上第一台微处理器4004。
这不但是第一个用于计算器的4位微处理器，也是第一款个人有能力买得起的电脑处理器。
1978年，Intel公司再次领导潮流，首次生产出16位的微处理器，并命名为i8086。
1979年，INTEL公司推出了8088芯片，它仍旧是属于16位微处理器，内含29000个晶体管，时钟频率为4.77MHz，地址总线为20位，可使用1MB内存。
8088内部数据总线都是16位，外部数据总线是8位，而它的兄弟8086是16位。
1981年8088芯片首次用于IBM PC机中，开创了全新的微机时代。
也正是从8088开始，PC 机（个人电脑）的概念开始在全世界范围内发展起来。
1、2 Intel 8086处理器1982年，许多年轻的读者尚在襁褓之中的时候，INTE已经推出了划时代的最新产品棗80286芯片，该芯片比8006和8088都有了飞跃的发展，虽然它仍旧是16位结构，但是在CPU的内部含有13.4万个晶体管，时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。
从80286开始，CPU的工作方式也演变出两种来：实模式和保护模式。
1、3 Intel 80286处理器1985年INTEL推出了80386芯片，它是80X86系列中的第一种32位微处理器，而且制造工艺也有了很大的进步，与80286相比，80386内部内含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，后提高到20MHz，25MHz，33MHz。
1、4 Intel 80386处理器1989年，我们大家耳熟能详的80486芯片由INTEL推出，这种芯片的伟大之处就在于它实破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管。
80486的时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、50MHz。
2、奔腾时代的CPU2、1 Intel 奔腾处理器与此同时，AMD公司也不甘示弱推出了K5系列的CPU。
详述Intel系列CPU架构的发展史
Intel系列CPU架构的发展史CPU(Central processing Unit)，又称“微处理器(Microprocessor)”，是现代计算机的核心部件。
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。
（一）、4004时代1971年，当时还处在起步阶段的Intel公司推出了世界上第一颗微处理器4004。
是第一个用于计算器的4位微处理器，含有2300个晶体管，功能相当有限，而且速度还很慢，从此以后，INTEL便与微处理器结下了不解之缘。
可以这么说，CPU的历史发展历程一定意义上也就是Intel公司x86系列CPU的发展历程。
4004处理器核心架构图：（二）、8008时代世界上第一款8位处理器C8008共推出两种速度：0.5 Mhz以及0.8 Mhz，虽然比4004的工作时脉慢，但是整体效能要比4004好上许多。
8008可以支持到16KB的内存。
D8008则是后期出的量产版，发布时间为1972年，8位运算+16位地址总线+16位数据总线，同时它也包含一些输入输出端口，这是一个相当成功的设计，还有效解决了外部设备在内存寻址能力不足的问题。
（三）、8080时代intel推出的8080不仅扩充了可寻址的存储器容量和指令系统，而且指令执行速度是8008的10倍。
另一方面8080可直接与TTL（晶体管-晶体管逻辑）兼容，而8008则不能，这样就使得接口设计更容易，而且价格更便宜。
8080可寻址的范围（64KB）是8008（16KB）的4倍，随后，1974年第一台PC机MITS Altair 8800问世了。
它写的BASIC语言解释程序是由Bill Gates（比尔·盖茨）和Paul Allen于1975年开发的，他们是Microsoft公司的创始人。
（四）、8085时代8085的最低主频3 MHz，最高主频也不过6MHz。
当年使用此CPU的厂商非常多，包括了AMD，FUJI，TOSHIBA，SIEMENS等等。
40年历史!125张大图诠释CPU发展简史
40年历史！125张大图诠释CPU发展简史1.引言从1946年说起！填补我国教育上的空白2.“桃园三结义”！Intel公司就这样成立了3.1974年两倍于4004性能的CPU——8008（马克八号）4.1978年确立x86地位创造商业奇迹的CPU——80865.1982年俗称“286”CPU——802866.1985年真带领我们进入32位时代的CPU——803867.1993年第一款与数字无关的CPU——Pentium8.1997年将多媒体技术摆上台面的CPU——Pentium II9.1999年多事之秋！赛扬/奔3/奔3至强齐聚首10.2000年空前强大经久不衰的系列CPU——Pentium411.2001年里程碑似的64位时代到来——Itanium12.2003年移动、网络、节能的铁骑——Pentium M13.2005年开创双核处理器新纪元14.正本清源！“从古至今”历数AMD处理器（组图）引言从1946年说起！填补我国教育上的空白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。
微型计算机和微处理器的发展
微型计算机和微处理器的发展本篇报告的目的讲述微型计算机和微处理器的发展史，以此来深化对计算机功能结构的认识，并进一步了解计算机工作的模式，在此基础上对未来的计算机发展做一个合理的推测和预期。
其实微型计算机的发展和微处理器的发展其实是紧密结合，密不可分的，微型计算机的发展主要表现在其核心部件——微处理器的发展上，每当一款新型的微处理器出现时，就会带动微机系统的其他部件的一并发展，比如在微机体系结构上，存储器存取容量、存取速度上，以及外围设备都在不断改进，在此基础上新设备也在不断出现并推动微型计算机的进一步发展。
第一篇微机的发展上根据微处理器的字长和功能，将微型计算机的发展简单划分为以下几个阶段。
第一阶段：概述：4位和8位低档微处理器（第1代）基本特点：采用PMOS工艺，集成度低（4000个晶体管/片），指令系统:系统结构和指令系统简单，主要采用机器语言或简单的汇编语言，指令数目少，基本指令周期为20~50μs，用于简单的控制场合。
举例：Intel4004和Intel8008微处理器和分别由它们组成的MCS-4和MCS-8微机第二阶段：概述：8位中高档微处理器（第二代）特点：采用NMOS工艺，集成度提高约4倍，运算速度提高约10~15倍指令系统：比较较完善，具有典型的计算机体系结构和中断、DMA等控制功能软件方面：除汇编语言外，还有BASIC、FORTRAN等高级语言和相应的解释程序和编译程序，在后期出现操作系统。
举例：Intel8080/8085、Motorola公司、Zilog公司的Z80第三阶段：概述：16位微处理器（第三代）特点：用HMOS工艺，集成度（20000~70000晶体管/片）和运算速度都比第2代提高了一个数量级指令系统：指令系统更加丰富、完善，采用多级中断、多种寻址方式、段式存储机构、硬件乘除部件，并配置了软件系统产品举例：Intel公司的8086/8088，Motorola公司的M68000，Zilog公司的Z8000 第四阶段：概述：32位微处理器（第四代）产品举例：Intel公司的80386/80486，Motorola公司的M69030/68040基本特点：采用HMOS或CMOS工艺，集成度高达100万个晶体管/片，具有32位地址线和32位数据总线评价：微型计算机的功能已经达到甚至超过超级小型计算机，完全可以胜任多任务、多用户的作业第五阶段：概述：奔腾系列微处理器（第5代）产品举例：Intel公司的奔腾系列芯片及与之兼容的AMD的K6系列微处理器芯片特点：AMD与Intel分别推出来时钟频率达1GHz的Athlon和PentiumⅢ。
CPU处理器架构之争系列（一）：英特尔经典x86架构
CPU处理器架构之争系列（一）：英特尔经典x86架构展开全文在集成电路的发展历程中，有一家公司必须被提及，那就是英特尔。
不论是其创始人诺伊斯发明了可工业化生产硅芯片的平面工艺技术，还是后来在微处理器领域引领全球数十年，英特尔在集成电路领域的成就都是令人敬重的。
Intelx86架构起源1971年英特尔发明了微处理4004，由此开启了微处理器快速发展的浪潮。
1978年，英特尔推出了首款基于x86架构的16位处理器8086 CPU。
当时英特尔与IBM合作，推出基于8086处理器的PC，在市场上获得巨大成功，这也使x86迅速发展成为PC标准平台。
早年采用x86架构的企业其实也有数家，但最后就剩AMD能够与英特尔竞争，这其中关键竞争要素不仅在芯片设计技术上，还在于领先的工艺技术。
x86架构采用CISC架构，需要向前兼容x86架构采用可变指令长度的复杂指令集（Complex Instruciton Set Computer，CISC）架构。
与精简指令集（Reduced Instruciton Set Computer，RISC）相比，CISC执行效率更低。
另外x86架构有一个重要特点就是向前兼容。
每次架构的升级一定程度上帮助英特尔建立了更高的生态壁垒，但同时这也是困扰x86架构速度提升的一个历史包袱。
为了顾全兼容性和高性能，Intel推出的x86的新架构，把x86指令转换成类似RISC的微指令，然后再执行，以此获得和RISC相当的性能，同时仍然能够前向兼容。
英特尔于1985年推出了基于32位的80386 CPU，扩展了x86架构的位数，提升了CPU的性能。
而后在32位处理器向64位处理器转移的过程中，英特尔也想尝试放弃前向兼容，采用新架构，和RISC 的ARM硬拼。
但是失败了，因为已有的软件生态不支持这样的新架构。
与此同时，老对手AMD在继承32位x86架构基础上，率先推出了64位的x86架构处理器。
并于微软操作系统形成良好互动，英特尔只能放弃原来自己的新架构，采用AMD的64位架构进行扩展。
第4章+Intel80X86系列微处器
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8086外特性——引脚信号及其功能
8086CPU采用40个引脚的双列直插式封装形式; • 采用了分时复用的地址/数据和地址/状态引脚； • 根据不同的工作模式定义不同的引脚功能。
GND AD14 AD13 AD12 AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NMI INTR CLK GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 VCC AD15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 BHE/S7 MN/MX RD HOLD HLDA WR M/IO DT/R DEN ALE INTA TEST READY RESET GND A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NMI INTR CLK GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 VCC A15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 SS0 MN/MX RD HOLD HLDA WR IO/M DT/R DEN ALE INTA TEST READY RESET
栈底/栈顶 21000H 栈底 21000H 20FFFH 20FFEH 20FFDH 栈顶 20FFCH 12H 34H 56H 78H 栈底 21000H 20FFFH 栈顶 20FFEH 20FFDH 20FFCH 12H 34H 56H 78H
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•1992:Pentium –增加新的指令支持多处理 •1985:Pentium pro –只增加了FP寄存器重命名 –使用RISC-Like core
•在处理器芯片内部, X86指令转换成RISClike指令,在RISC-like的处理器Core执行.
•1997:MMX版本的Pentium和Pentium II –提高多媒体和通信性能 –+57新指令
•7-11stages:执行微操作,采用保留站技术 (Tomasulo’s 扩展算法)以数据流顺序执行
•12-14 stages:按源码顺序调整指令
性能的提高
•8088的CPI大于20 •80286的CPI大约是5.5 •80386的CPI进一步减小到4左右 •80486的CPI已经接近2 •Pentium处理机的CPI已经与RISC 十分接近
Reg. and Memory(MIPS)
•32 registers provided (but not 32-useable registers!) –R0 .. R31 You’ll sometimes see $ instead of R (R6 and $6 both denote register 6) –Register R0 is hard-wired to zero –wRegister $at is reserved by assembler •Arithmetic instructions operands must be registers
Memory Organization
•Viewed as a large, single-dimension array, with an address. – A memory address is an index into
the array
– "Byte addressing" means that the index points to a byte of memory.
80X86的历史
•Intel 4004(4bits)-->8008(8bits) •8080:累加器结构 •1978: 8086(16bits):80X86的开始 •8086在8080基础上: –累加器结构+通用寄存器结构 •1980:出现浮点协处理器8087 –基于堆栈和寄存器结构
•1982:80286 –24位寻址 –增加了一些新的指令 •1985:80386 –32位寻址 –增加了一些新的指令 –段式&页式虚存管理 •1989:80486 –高性能386 –无用户可见的变化
–+57新的指令 –对多媒体和通信的优化
•Packed operands(64bits) –8 packed bytes –4 packed halfwords –2 packed words –1 doubleword
•8 bits color (game):一条MMX指令可 以pack 8 Pixels; •一条X86指令只能处理一个像素 •Audio&Comm often use 16-bit data •MMX指令可以同时处理四个数据
Pentium Pro & Pentium II
•Pentium Pro & Pentium II 实现 –CISC前端& RISC-like Core –80X86CISC 指令变换成简单的操 作--微操作,+5执行部件) •乱序执行 •推测执行 •寄存器重命名
Instruction Set Definition (programming model)
•
Objects = architected entities = machine state
•General purpose •Special purpose (e.g. program counter, condition code, stack pointer)
汇编指令的执行
•Pentium Pro & Pentium II use 14 stage super-pipeline across three units: –fetch/decode unit –dispatch/execution unit –retire unit
•1-4 stages对X86指令进行取指和译码 •5-6 stages 有3个译码部件同时工作将指 令转换成微操作,然后放到乱序推测执行 的操作缓冲池
–Registers
–Memory locations
•
Linear address space: 0, 1, 2, … , 2 s -1
•Operations = instruction types –Data operation (Arithmetic/ Logical) –Data transfer ( Move/Load/Store ) –Instruction sequencing(Branch/Jump)
•MIPS, a word is 32 bits or 4 bytes.
–232bytes with byte addresses from 0 to 232-1 –230bytes with byte addresses 0,4,8, to 232-4
Instruction cycle(Execution model)
•1999~2001 Merced –64bits –X86指令--->some other Inst.(VLIW?) –two chip processor –one processor:Translation –used for X86/PA-RISC
MMX指令系统
•MMX是X86变化最大的一次 –+8个寄存器(FP)
•MMX for Parallel processing –MMX指令可以对多个数据值指令同一 操作(SIMD) –SIMD suit for multimedia operations: MPEG propressing; Fourier Transforms;color space conversion; texture mapping.
problem
某机器指令字长16位。设有单地址和双 地址两类指令。若每个地址字段为6位， 且双地址指令有X条，问单地址指令最 多有多少条？
Answer?
MIPS汇编语言简介
MIPS Assembly Language Notation
•Generic
op x, y, z
;x <-- y op z •Addition add a, b, c ;a <-- b + c addi a, a, 10 ;a <-- a + 10 •Subtraction sub a, b, c ;a <-- b c subi a, b, 4 ;a <-- b - 4 •f = (g + h) - (i + j) add t0, g, h # t0 <-- g + h add t1, i, j # t1 <-- i + j
•Sequential execution model –程序是指令的序列 –指令执行具有原子性,顺序性 •storage program concept –程序+数据==>memory –fetch Instr. From memory for execution
Instruction cycle(Execution model)