CPU发展趋势

2.生产工艺
在生产GPU的过程中，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元件。其生产的精度以um来表示。早期的处理器都是使用0.5um工艺制造出来的，随后出现了0.35um、0.25um工艺，现在的CPU产品一般采用0.18um和0.13um生产工艺。另一方面，芯片内部作为导体的金属介质对CPU的生产与性能也有很大影响。几年前芯片内部都是使用锅作为导体，但是由于芯片速度的的提高，芯片面积的缩小，铝线已经接近其性能极限，所以芯片制造厂商必须找出更好的能够代替铝导线的新的技术，这便是我们常说的铜导线技术。铜导线与锚导线相比，其导电性要优于铝，电阻小，所以发热量也要小于铝，从而可以有效地提高芯片的稳定性。此外，由于采用0.18或0.13um的制造工艺，CPU的面积进一步减小，故现在的锅导线技术已经全面地取代了铝导线技术。
除了标准的80386芯片外，还有针对不同市场和应用的80386SX、80386SL、
80386DL等芯片被开发出来。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，且两者皆增加了一种新的工作方式：系统管理方式(SMM)。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。
2.外频
外频是CPU与周边设备传输数据的频率，具体是指CPU到芯片组之间的总线速度。外频时钟由电脑主板时钟电路提供，一般情况下CPU的前端总线(FSB)频率与主板提供的工作频率相同。由于计算机系统中的内存工作频率一般与外频同步，所以提高外频后可以间接提高计算机的整体性能。现在的主板外频已经提高到
533MHz。
正文：
引言：根据摩尔定律，CPU的速度应该每过18个月翻一番。在过去的几十年中，CPU的速度以一个令人意想不到的速度上升，根据两位计算机界的传奇人物John Hennessy和David Patterson的说法，在这当中每年性能的提升可以达到58%之多。可是自从1996年以后，CPU速度上升的步伐似乎慢了下来。根据专家们的分析，从1996年到2002年，CPU的提升速度只有41%，而从2002年至今，更是下降到25%。有业内人士分析说，这种下降的趋势还会继续下去。那么究竟是什么因素阻碍着CPU的快速发展？首先看看CPU的发展历史。
80486芯片则实破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管。时钟频率提高到50MHz，并首次采用了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。由于这些改进，80486的性能比80386DX提高了4倍。
1993年全新一代的高性能处理器Pentium面世。Pentium的时钟频率由最初推出的60MHZ和66MHZ，后提高到200MHZ。最初版本的66MHZ的PENTIUM微处理器，其运算性能比33MHZ的80486 DX就提高了3倍多，而100MHZ的PENTIUM则比33MHZ的80486 DX要快6至8倍。也就是从PENTIUM开始，我们大家有了超频这样一个用尽量少的钱换取尽量多的性能的好方法。
3.工作电压
工作电压指CPU正常工作所需的电压，提高电压，可以增强CPu的内部信号，增加CPU的稳定性。但过高的电压会导致CPU的发热量大增，改变CPU的化学介质，降低CPU的寿命，甚至会烧毁芯片。早期CPU的工作电压为5V，随着生产工艺与主频的提高，CPU的工作屯压逐渐下降到现在的1.75V~1.5V。
1981年，8088芯片首次用于IBM PC机中，开创了全新的微机时代。从此，PC机（个人电脑）的概念开始在全世界范围内发展起来，一代代CPU芯片不断推陈出新。
80286芯片的CPU时钟频率提高到20MHz，CPU具有实模式和保护模式两种工作模式。
80386芯片是80X86系列中的第一种32位微处理器，制造工艺有了很大的进步，时钟频率高达33MHz，内部和外部数据总线、地址总线都是32位，可寻址高达4GB内存。它除具有实模式和保护模式外，还增加了一种叫虚拟模式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。
影响CPU性能的主要因素
1.主频
CPU内部的时钟频率，是CPU运行时的工作频率。一般来说，主频越高，一个时钟周期里完成的指令数也越多，CPU的运算速度也越快。但由于内部结构不同，并非所有时钟相同的CPU性能都一样。CPU的主频已经从8086的4．77MHz提高到Pentium IV的3．06GMHz(1G=1000MHz)。
CPU的发展历史：1971年，世界上第一台微处理器4004面世。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！4004含有2300个晶体管，功能相当有限，而且速度还很慢，被当时的蓝色巨人IBM以及大部分商业用户不屑一顾，但是它毕竟是划时代的产品。
1978年，名为i8086的16位微处理器被开发出来，同时还有与之相配合的数学协处理器i8087，这两种芯片使用相互兼容的指令集，但在i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算指令（又称X86指令集）。后来的所有CPU新品，都兼容X86指令。
PentiumⅡXeon时钟速率从400MHz起，具有新型插槽Slot2和先进的管理特性，譬如：热敏传感器、检错纠错(ECC)、功能冗余检查、系统管理总线等等。它的一系列先进的管理特性加强了服务器平台对其环境的监测和保护能力，最大限度地增加系统正常运转时间。
Pentium III采用了0.25微米制造工艺，使用Katmai内核和新的SECC2插口，除了包含MMX指令外，还增加了"3D"指令――SSE，Streaming SIMD Extensions。PIII新增的SSE指令集的确可以使它的性能有脱胎换骨的提升。而且PentiumⅢ的设计考虑了互连网的应用，其处理器包含了序列号，相当于电脑的"身份证"，可以提高用户在互联网上的安全性。
Pentium MMX（多能奔腾），是旨在增强Pentium CPU在音像、图形和通信方面应用的Pentium系列的改进版本，最主要是采用了MMX技术（INTEL发明的"多媒体扩展指令集"）。Pentium MMX CPU比普通CPU在运行含有MMX指令的程序时，处理多媒体的能力上提高了60％左右。MMX技术不但是一个创新，而且还开创了CPU开发的新纪元。
3.倍频
倍频是CPU和系统总线之问相差的倍数。40686之前并没有倍频的概念，CPU的主频和系统总线的频率是一样的，但是CPU的速度越来越快，倍频技术也就应运而生。它可以使系统总线工作在相对较低的频率上，而CPU的频率可以通过倍频来提升。现在CPU主频的计算公式为：主频=外频×倍频。例如Pentiumlv2．4G，其外频为400MHz，倍频为6，则CPU的主频为：400MHz×6=2400MHz。
CPU性能分析：
CPU(Central Processing unit)是中央处理器的缩写。它是计算机的大脑和
心脏，由运算器和控制器组成，它的工作速度快慢直接影响到整个计算机的运行速度。CPU集成了成千上万个晶体管，可以分为控制单元(ControI unit，Cu)、逻辑单元(Arlthmetic Logic unit，ALU)、存储单元(Memory Unit，MU)三大部分。这三个部分相互协调，便可以进行分析，判断、运算并控制计算机各部分协调工作。
高就代表了性能越高。不过从CPU的最新发展中我们将看到，这个思路越来越显
现出它的局限性。其实，除了时钟频率外，总线结构、接口技术、内存缓存结构和大小、指令
集、工作模式、制造工艺等方面因素都是影响CPU性能的重要因素。同时，随着计算机用户的深入普及，计算机CPU的处理能力要适应用户的使用环境需要，适应应用程序的需要，逐渐成为CPU发展的重要导向，因此CPU的发展中逐步出现了为适应应用程序的其他技术如：管理功能、处理器编序列号、芯片组群集等
CPU最新发展情况：
仅以Intel公司为例:
1.“铜矿赛扬”
“铜矿赛扬”将上市，主要是把Coppermine内核用于赛扬处理器，但是把“铜矿”的256KB Cache减少到128KB，以拉开产品线。今年第二季度Intel还会推出代号为“Willamette”处理器，一开始主频就是1GHz，并采用200MHz的
代号为“Coppermine”的新型PentiumⅢ处理器率先采用0.18微米的制造工艺。由于制造工艺的提高，使芯片集成度大为提高，芯片面积和功耗都大为减小、成本也得以降低，更适用于笔记本电脑使用。
纵观CPU从4004到PentiumⅢ的发展，可以发现，每次CPU的更新换代，都是在CPU的某些特性方面进行了改进或创新，从而较大幅度提高了CPU性能，成为新一代产品。在CPU发展历史中使用最多的是通过提高时钟频率来提高CPU性能这个方法，从而在人们中心目中基本形成了这样一种思维导向：时钟频率越
Pentium Pro包含了两级缓存，其L2CACHE工作在与处理器相同的频率上，这样的设计使Pentium Pro达到了最高的性能。而Pentium Pro中"动态执行"技术，是继PENTIUM在超标量体系结构上实现实破之后的又一次飞跃。由于其强大的性能，许多服务器系统都采用了Pentium Pro甚至是双Pentium Pro系统。
背侧总线，不过不会是AMD用的EV6总线，将会是一种新的总线结构
2. Itanium
64位的Itanium将在年中上市，Intel公司日前表示，它正在向电脑硬件和软件开发商提供采用Itanium微处理器原型产品的系统，以便让这些开发商开发基于Itanium微处理器技术的软、硬件产品。预计将于今年年中批量投放商业市场的Itanium微处理器，是Intel公司生产的第一种采用64位结构的微处理器。去年八月份，Intel公司宣布它已经成功制造出了第一枚Itanium微处理器。现在，它又开始向电脑软硬件开发商提供采用Itanium微处理器原型产品的服务器和工作站系统，用来加快未来采用这种新型微处理器的电脑系统和软件产品的开发工作。在此前大约一年多的时间里，电脑软硬件开发商都一直在使用模拟软件，来模拟Itanium微处理器和它的新64位结构环境。Intel日前表示，预计在明年第1季度，它将向电脑软、硬件厂商送出数千台采用64位Itanium微处理器的原型电脑系统，以便让它们开发出基于该处理器技术的软硬件产品。同时，Intel还在努力开发新的支持Itanium处理器的芯片组460GX。按Intel的计划，这些产品将在明年中期批量投放市场。