CPU详解课件

1989年，Intel推出80486。80486集成了120万个晶体管，时钟频率从 25MHz至50MHz。它是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的 高速缓存集成在一个芯片内，并在X86系列中首次使用了RISC（精简 指令集）技术，可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了 突发总线方式，大大提高了与内存的数据交换速度。比带有80387协 处理器的80386提高了4倍。分为有协处理器的486DX和无协处理器 的486SX两种，80486的出现使得电脑的整体价格逐步下降，很多单 位和一些家庭开始购置电脑用于平时的工作。图所示为Intel 80486 CPU。
1993年,Intel推出了新一代CPU， 但是这一代CPU并没有按照惯例 用80586进行命名，为了同市面 上其他厂商的CPU命名区分开来， Intel用Pentium来命名新一代 CPU(Pentium在拉丁文里面就是" 五"的意思了，在美国是不能用 阿拉伯数字进行商标注册的)。 Intel公司还替它起了一个中文名 字“奔腾”，从此人们都记住了 Intel和奔腾。它包含了310万个 以上晶体管，内置16K的一级 Cache，时钟频率由最初的 60Mhz和66Mhz到后来的200MHz。 均采用Socket 7架构。图所示为
控制时间
英文Control time；时间控制就是对 各种操作实施时间上的定时。在一 条指令的执行过程中，在什么时间 做什么操作均应受到严格的控制。 只有这样，计算机才能有条不紊地 工作。
处理数据
即对数据进行算术运算和逻辑运算，或进行其他的 信息处理。 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， 并执行指令。在微型计算机中又称微 处理器，计算机的所有操作都受CPU控制，CPU的 性能指标直接决定了微机系统的性能指标。CPU具 有以下4个方面的基本功能：数据通信，资源共享， 分布式处理，提供系统可靠性。运作原理可基本分 为四个阶段：提取（Fetch）、解码（Decode）、 执行（Execute）和写回（Writeback）。
1999年，Intel推出了Pentium III（简称ＰIII）。早期的 Katmai核心Pentium III CPU采用Slot 1接口，系统总线频率 为100MHz，采用第六代CPU核心P6微架构，并针对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。随后Intel又推出了Coppermine核心和Tualatin核心 的Pentium III CPU，这两款CPU均采用Socket370接口。图 所示为两种接口方式的Intel Pentium III CPU。
1974年，Intel 8008发展成Intel 8080，成为第 二代微处理器。到目前为止，Intel 8080仍作 为代替电子逻辑电路的器件被广泛用于各种 应用电路和设备中。图所示为Intel 8080 CPU。
1978年，Intel公司又生产出了历史上第一块16位处 理器i8086, 它集成了2.9万只晶体管，时钟频率为 4.77MHz，内部数据总线、外部数据总线均为16位， 地址总线为20位，寻址空间为1MB。它是所有x86 兼容处理器的基础。图所示为Intel 8086 CPU。
2000年，为了进一步提高CPU 的运行频率同时降低制造成 本，Intel推出了Celeron II。 Celeron II 所使用的接口为 Socket 370，二级缓存为 128KB。开始Celeron II处理器 的外频为66MHz，随后Intel把 Celeron II处理器的外频提高到 了100MHz。其中核心为 Tulatain的CPU集成了256K二 级缓存。图所示为Intel Celeron II CPU。
1979年，Intel公司生产出了Intel 8088 CPU。它内含29000 个晶体管，时钟频率为4.77MHz，内部数据总线为16位， 外部数据总线为8位，地址总线为20位，能使用1M内存。 该处理器在IBM公司的PC中全面使用，开创了全新的微机 时代。图所示为Intel 8088 CPU。
1997年，Intel推出了Pentium II。它集Pentimu Pro 精华与MMX技术于 一身，内部集成了750万以上的晶体管，带有256K二级高速缓存，整 合了MMX指令集技术。架构已经从Socket 7转成Slot 1，并首次引入 了S.E.C封装(Single Edge Contact)技术，将高速缓存与处理器整合在一 块PCB板上。采用了双独立总线结构，大大提高了数据的交换速度， 它具有两种版本的核心：Klamath与Deschutes。图所示为Intel Pentium II CPU。 1997年，为了占领低端市场，Intel推出了Celeron(赛扬)，该CPU有 266/300两种频率，外频为66MHz，不带二级高速缓存，该CPU超频 性能极佳，但由于没有二级高速缓存，故机器整数运算性能虽然极 佳，浮点运算性能却并不好，所以在推出一段时间后，没有获得成 功，很快就淡出了市场。
主要功能
处理指令
英文Processing instructions；这是 指控制程序中指令的执行顺序。 程序中的各指令之间是有严格顺 序的，必须严格按程序规定的顺 序执行，才能保证计算机系统工 作的正确性。
执行操作
英文Perform an action；一条指令的 功能往往是由计算机中的部件执行一 系列的操作来实现的。CPU要根据指 令的功能，产生相应的操作控制信号， 发给相应的部件，从而控制这些部件 按指令的要求进行动作。
Celeron 4处理器采用0.18或0.13微米制造工艺，Socket 478 接口，带有128K二级高速缓存，前端总线为400MHz，外 频为100MHz。图所示为Intel Celeron 4 CPU。 Celeron D处理器采用0.09微米制造工艺，Socket 478或 Socket 775接口，带有256K二级高速缓存，前端总线为 533MHz，外频为133MHz。图所示为Intel Celeron D CPU。 Xeon（至强）处理器采用0.13微米制造工艺，接口为 Socket 604，外频为133MHz，带有32K一级缓存和512K二 级缓存，前端总线为533MHz，核心电压为1.475V，主要 返回 用于服务器。图所示为Intel Xeon CPU。 目录
1998年，Intel推出了主要用于服务器和工作站的Pentium II Xeon（至强），采用 330线的Slot 2插槽，制造工艺为0.25微米。最低主频400MHz，内部带有512K或者 1M的二级高速缓存。这款CPU主要是为了占领高端服务器市场。图所示为Intel Pentium II Xeon CPU。 1998年，为了弥补Celeron的不足，Intel又推出了Celeron A处理器，这款处理器 堪称经典。它集成了128K二级缓存，采用了66MHz的前端总线，其中Celeron 300A 的外频可以轻松上到100MHz，使得这款处理器可以稳定运行在450MHz的速度。 超频到450MHz的Celeron 300A处理器足以与比它贵不少的Pentium II 400抗衡,该处 理器成为了当时人们购置电脑的首选CPU。该CPU使用Slot 1接口，主频有 300/333/366几种。
1995年，Intel推出了专门为32位服务器、工作站 设计的处理器Pentium Pro。它集成了550万个晶体 管，主频有150/166/180和200MHz几种。Pentium Pro整合了高速二级缓存芯片，外部地址总线扩展 至36位，处理器的直接寻址能力达到64GB。图所 示为Intel Pentium Pro CPU。
1981年，Intel曾开发了一款80186的 CPU，但因为存在软件兼容的问题， 没有被PC厂商采纳，最终没有推向 市场。
1982年，Intel公司开发出80286CPU, 80286具备16位字长，集成了 14.3万个晶体管，时钟频率由6MHz到20MHz。内部和外部数据总线 皆为16位，地址总线24位，可寻址16MB，并能够使用外存储设备 模拟大量存储空间，还能通过多任务硬件机构使处理器在各种任务 间来回快速切换，以同时运行多个任务，其运行速度比8086提高了 5倍甚至更多。该CPU也使得人们逐渐的对计算机熟悉起来。图所示 为Intel 80286 CPU。
自由之翼
组员：
制作人：小熊V尼
CPU发展历程 贰 主要功能
壹
CPU
叁 肆 伍
工作过程
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性能参数
选购
CPU发展历程
1971年，人类历史上第一块真正意 义上的中央处理器-4004在Intel诞 生了！它集成了2250个晶体管，每 个晶体管的距离是10微米，它能够 处理4比特的数据，每秒运算6万次， 运行的频率为108KHz，成本不到100 美元。这个CPU的发明是人类历史上 最具革新性的产品之一，同时也标 志着计算机进入了一个全新的时代。 随后英特尔又推出了Intel 8008， 但Intel 8008的运算性能较差，没 有收到好的市场效果。图所示为 Intel 4004 CPU。
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工作过程
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作，然后发出各种控制 命令，执行微操作系列，从而完成一条指令的执行。指令是计算机 规定执行操作的类型和操作数的基本命令。指令是由一个字节或者 多个字节组成，其中包括操作码字段、一个或多个有关操作数地址 的字段以及一些表征机器状态的状态字以及特征码。有的指令中也 直接包含操作数本身。
进入21世纪之后，Intel相继推出了Pentium 4、Celeron 4、Celeron D、Xeon等处理 器。Pentium 4分为Socket 423、Socket 478、Socket 775三种接口，有Willamette、 Northwood和Prescott三种核心。Willamette核心属于Pentium 4最早期的产品，采 用0.18微米制造工艺，发热量比较大，频率提升比较困难，而且二级缓存只有 256KB。代表产品有P4 1.7G和P4 1.8G。Northwood核心的Pentium 4采用0.13微米制 造工艺，二级缓存为512KB。Prescott核心的Pentium 4采用0.09微米制造工艺，采 用了令人咋舌的31级流水线设计，配备16KB的一级缓存和多达1MB的二级缓存。 其中带有超线程技术的P4是Intel的一个卖点。Pentium 4处理器的前端总线有400、 533、800MHz三种，外频有100MHz和133MHz、200MHz三种。图所示为三种接口 的Intel Pentium 4 CPU。
1996年，Intel推出了Pentium MMX。它集成了 450万个以上晶体管，只有166/200/233三种频 率，一级缓存均为32KB，使用Socket 7接口， 这也是最后一款采用陶瓷封装的处理器。该 处理器首次引入了MMX多媒体指令扩展集， 增强了CPU的多媒体处理能力，音像、图形和 通信应用方面而采取的新技术，它为CPU增加 了57条MMX指令，除了指令集中增加MMX 指 令外，还将CPU芯片内的一级缓存由原来的 16KB增加到32KB，因此MMX CPU比普通CPU 在运行含有MMX指令的程序时，处理多媒体 的能力有了极大的提高。当时采用MMX CPU 的PC在出售时被称为“多媒体计算机”。图 所示为Intel Pentium MMX CPU。
1985年，Intel开发出80386 CPU。80386集成了27.5万个晶体管，时 钟频率为12.5MHz,内、外部数据总线均为32位，可寻址4GB内存。 并在x86处理器中首次实现了32位系统，可配合使用80387数字协处 理器增强浮点运算能力，并且首次采用高速缓存（外置）解决内存 速度瓶颈问题。使得PC的速度比起286时代有了很大的提升。同时 人们也将电脑用X86来称呼，并用来衡量电脑的速度。图所示为 Intel 80386 CPU。