CPU即中央處理器,是中央處理器的縮寫。它是計算機最重要的部分,由運算部件和控制器組成。如果把電腦比作壹個人,那麽CPU就是他的心臟,其重要作用由此可見壹斑。根據信息的字長,CPU可分為4位、8位、16位、32位和64位微處理器等。
英特爾標誌
英特爾公司成立於1968,作為全球最大的芯片制造商,也是全球領先的計算機、網絡和通信產品制造商。英特爾走過了38年的風風雨雨,38年的科技產品創新和引領產業發展。回顧過去,英特爾的產品影響了整個IT行業的發展,成就了無數IT行業的精英和經典事件。
1971年11月15:世界上第壹個個人微處理器4004誕生了。
1971年1年1月1日,英特爾公司的工程師發明了世界上第壹個商用微處理器——4004。從此,這壹天作為全球IT領域具有裏程碑意義的壹天,被永載史冊。這個4位微處理器雖然只有45條指令,但每秒只能執行50000條指令,運行速度只有108 kHz,甚至比不上1946年世界上第壹臺計算機ENIAC。但它的集成度要高得多,集成了2300個晶體管。
壹塊4004還不到壹個杯子重。這壹突破性發明首次應用於Busicom計算器,為無生命物體和個人電腦的智能嵌入鋪平了道路。
4004微處理器
Busicom最初的計劃是需要12個定制芯片。而英特爾工程師Hof提出了通用邏輯器件的概念,可能是更好更高效的解決方案。正是由於他的提議,微處理器才得以發展。最初,Busicom向Intel支付了60,000美元,以獲得該微處理器的所有權。在意識到“大腦”芯片的無限潛力後,英特爾提出用6萬美元換取微處理器設計的所有權。Busicom同意了英特爾的要求。1971年11月65438+5日,英特爾向全球市場推出4004款微處理器,每款售價200美元。
4004微處理器
號碼是4004。第壹個“4”表示該芯片是客戶訂購的產品編號,最後壹個“4”表示該芯片是英特爾公司制造的第四個定制芯片。這個數字代碼壹直沿用至今。霍夫終於如願以償了。他在世界上第壹個微處理器上集成了2000多個晶體管,發明了世界上第壹個大規模集成電路4004,在電子計算機史上寫下了光輝的壹頁。4004芯片基本具備微處理器的特點。把它當計算器用,改變了傳統計算器的形象。使用4004芯片後,由程序存儲器、數據存儲器、移位寄存器、鍵盤和數碼管組成壹個完整的微型計算機。
1972: 8008微處理器
讓英特爾在外的是,4004芯片推出後,業內反應相當平淡。有分析稱,這款芯片雖然有趣,但4004的處理能力確實有限,不足以引起人們的興趣。然而,當英特爾在壹年後推出其8008微處理器時,業界的目光幾乎都聚焦在了英特爾身上。8008的頻率為200Khz,晶體管總數達到了3500個,可以處理8位數據。更重要的是,英特爾還首次獲得了處理器的指令技術。
8008微處理器
8008的性能是4004的兩倍,有3500個晶體管,速度200KHz。在1974年,它被壹種叫做Mark-8的設備所采用,這是最早的家用電腦之壹。此時桌面基本形成了初步的雛形。
8008芯片最初是為德克薩斯州的Datapoint設計的,但該公司沒有足夠的資金支付它。於是雙方達成協議,英特爾擁有這款芯片的全部知識產權,也獲得了Datapoint開發的指令集。這套指令集奠定了今天英特爾X86微處理器指令集的基礎。
1974: 8080微處理器
在微處理器發展的早期,Intel8080是最具創新性的芯片。英特爾在1974年推出了這款劃時代的處理器,立刻引起了業界的轟動。由於復雜的指令集和40針封裝,8080的處理能力大大提高,其功能是8008的10倍,每秒可執行29萬條指令,集成晶體管數量為6000個,運行速度為2MHz。與此同時,微處理器的優勢已經得到了業內人士的認可,因此更多的公司開始進入這壹領域,競爭開始日趨激烈。當時與英特爾競爭的有RCA(美國無線電公司)、霍尼韋爾、飛兆、國家半導體、AMD、摩托羅拉和Zilog。值得壹提的是,全球首款4004芯片Faggin的設計者Zilog也加入了該公司。這家公司推出的Z80微處理器比Intel8080更強大,至今仍被視為經典。
8080微處理器
8080有幸成為第壹臺個人電腦Altair的大腦。據說牛郎星這個名字來源於電視節目《星際迷航》中壹艘星艦企業號的目的地名稱。電腦愛好者可以花395美元購買Altair套件。幾個月之內,Altair的銷量達到數萬臺,造成了銷售史上第壹次電腦缺貨。這足以看出8080對於計算機的發展具有劃時代的意義。
1978: 8086-8088微處理器
1978年,Intel推出了第壹款16位微處理器8086,同時出了壹款數學協處理器8087。這兩種芯片使用相同的指令集,英特爾生產的所有處理器都與它們兼容。同年,英特爾推出了性能更好的8088處理器,利用了及時的市場營銷和不斷上升的市場需求。三款處理器都有29000個晶體管,速度可以分為5MHz、8MHz和10 MHz。內部數據總線(處理器內部傳輸數據的總線)和外部數據總線(處理器外部傳輸數據的總線)都是16位,地址總線是20位,可以尋址1mb內存。首次在商業市場上為消費者提供了更多的自由選擇。
8086微處理器
8088微處理器
與此同時,英特爾成功地將8088賣給了IBM全新的個人電腦部門。1981年,IBM推出的第壹批個人電腦選用了Intel 8088芯片,使8088成為IBM全新暢銷產品IBM PC的大腦。本來IBM打算采用摩托羅拉的芯片,但最終8088芯片錯誤地承擔了這壹光榮使命。隨著個人電腦的普及,英特爾開始聞名全球。8088的巨大成功使英特爾成功躋身財富500強企業,財富雜誌將該公司評為“70大商業奇跡之壹”。事後,英特爾高度評價了與IBM的這筆交易的重要性。事實上,如果沒有這筆交易,芯片市場很可能會被摩托羅拉和其他公司所主導。
1982: 80286微處理器英特爾最新的16位處理器
80286(又稱286)是處理器進入壹種全新技術的標準產品。它的字長為16位,集成了143000個晶體管,具有6MHz、8MHz、10MHz和12.5 MHz四種主頻。286是英特爾第壹款完全兼容的處理器,也就是說,它可以運行為其之前的處理器編寫的所有軟件,這種軟件兼容性已經成為英特爾處理器家族的壹個不變特征。在產品發布後的6年內,全球基於286處理器的個人電腦數量達到約15萬臺。
80286微處理器
80286微處理器
1985: 80386英特爾第壹代32位處理器
從此,英特爾的微處理器進入了32位時代。為了適應企業的全球化發展,1985年秋,英特爾再次發力,以特殊的形式在倫敦、慕尼黑、巴黎、舊金山和東京推出了英特爾80386處理器。這是英特爾的第壹款32位處理器,集成了27.5萬個晶體管,比4004芯片多100倍,每秒可以處理500萬條指令。同時也是首款具備“多任務”功能的處理器。所謂“多任務”,就是可以同時處理多個程序的指令,對微軟操作系統的發展有著重要的影響。
80386微處理器
80386微處理器
英特爾RapidCAD被遺忘的微處理器
還有壹個被很多人忽略的微處理器,這就是Intel RapidCAD。RapidCAD是英特爾有史以來第壹個用於舊個人電腦(OverDrive的前身)的升級套件。原386的用戶無需更換主板,只需購買RapidCAD,更換主板上的舊中央處理器(CPU),即可享受接近486的計算能力。RapidCAD其實就是把486 DX芯片的內部緩存去掉,放到386的封裝裏。RapidCAD也不支持486增加的新指令。但由於386包的帶寬限制,RapidCAD的整體性能提升不如直接升級到486 DX。在同樣的頻率下,486 DX可以比386/387快壹倍,而RapidCAD最多只能提升35%的整數運算,提升近70%的浮點運算。
英特爾RapidCAD
Intel RapidCAD的特別之處在於它由兩個芯片組成,兩者缺壹不可。這是由於486 DX內置了浮點運算單元(FPU),而386將浮點運算單元(也就是387)分開。因為RapidCAD-1本身就含有浮點運算器(因為是486 DX的閹割版),根本不需要387,所以用RapidCAD-2來代替原來主板上的387芯片。RapidCAD-1負責所有運算,RapidCAD-2負責偽裝成浮點運算器,防止老主板認為沒有安裝浮點運算功能(特別是執行286/287程序時)。RapidCAD-1和RapidCAD-2在市場上有時是分開銷售的,這是不了解RapidCAD運行模式的結果。
1989:英特爾80486英特爾最後壹款基於數字的處理器。
1989年,英特爾發布了Intel80486處理器。486處理器是英特爾非常成功的商業項目。很多廠商也看清了英特爾處理器的發展規律,於是借助英特爾的營銷戰迅速轉型成功。80486處理器集成了1.25萬個晶體管,時鐘頻率從25MHz逐漸提高到33MHz、40MHz、50MHz以及後來的100Mhz。
英特爾80486處理器
486處理器的應用意味著用戶擺脫了命令形式的計算機,進入了“點按式”的計算時代。史密森學會美國國家歷史博物館的技術歷史學家大衛·k·艾利森(David K. Allison)回憶說:“那時,我有壹臺彩色電腦,以很快的速度進行桌面排版工作。”Intel 486處理器首次采用內置數學協處理器,將負載的數學運算功能從中央處理器中分離出來,顯著加快了運算速度。
386和486推向市場後,都取得了巨大的成功,英特爾在芯片領域的霸主地位日益凸顯。從此,英特爾開始告別微處理器數字編號時代,進入奔騰時代。
1994年3月10:英特爾奔騰CPU芯片
1993年,英特爾發布了奔騰(俗稱586)中央處理器(CPU)。本來按照通常的命名規則是80586,但實際上“586”這個數字是不能註冊為商標的,任何競爭對手都可以利用586來擾亂消費市場。事實上,在486發展的末期,已經有公司將486等級的產品標註為586進行銷售。因此,英特爾決定使用自己的品牌作為其新產品——奔騰的商標。
全球首款奔騰處理器
奔騰處理器的內部結構
英特爾奔騰處理器采用0.60微米制程技術制造,其核心由320萬個晶體管組成。支持計算機更容易地整合“真實世界”的數據,如語音、聲音、筆跡和圖片。“奔騰”壹詞頻繁出現在漫畫和電視訪談節目中,推出後不久就家喻戶曉。奔騰是劃時代的產品,影響了PC領域十年。目前,“名稱”仍在使用。
英特爾奔騰處理器
奔騰是x86系列的壹大創新。其中晶體管數量大幅增加,浮點運算功能增強,十年不變的工作電壓降為3.3V,奔騰剛推出的時候出現了不正確的浮點數除法錯誤(FDIV Bug),導致英特爾回收了大量第壹代產品(1994年12月之前的產品),所以剩下的有FDIV Bug的微處理器已經不多了。奔騰50Mhz也有這個FDIV錯誤,但是A80501-50只是行業樣本,從未在市場上出現過。上圖的Intel Pentium 60Mhz是整個Pentium系列的第壹款產品,也包含了壹個Bug FDIV。這個工程樣品是英特爾官方記錄中全球最早的奔騰CPU(Q0352),也是全球唯壹已知的。
1995年3月27日,英特爾發布了奔騰120MHz處理器,采用了0.60μ m /0.35兩種工藝,但內核依然由320萬個晶體管組成。
1995年6月,英特爾發布奔騰133MHz處理器,采用0.35制程工藝制造,核心升級為330萬晶體管。
1995 165438+10月1日,英特爾發布了奔騰150MHz、奔騰166MHz、奔騰180MHz、奔騰200MHz四款處理器,采用了0.60微米/0.35兩種工藝。此時,在之前設計的基礎上,英特爾增加了兩個版本的L2緩存:256K和512K。
1996 65438+10月4日,英特爾發布了奔騰150MHz和奔騰166MHz兩款處理器,采用0.35微米制程工藝,但核心由330萬個晶體管組成。
1996 6月10日,英特爾發布了奔騰200MHz處理器,采用0.35微米制程工藝,但內核依然由330萬個晶體管組成。
1997 65438+10月:英特爾奔騰MMX CPU
1997 1年6月,Intel推出奔騰MMX芯片,在X86指令集的基礎上增加了57條多媒體指令。這些指令專門用於處理視頻、音頻和圖像數據,使CPU在多媒體操作中更加強大。奔騰MMX也使用了許多新技術。單指令多數據SIMD技術可以用壹條指令並行處理多個數據,縮短了CPU處理視頻、音頻、圖形、動畫時的計算時間。流水線從5級增加到6級,壹級緩存擴展到16K,壹級數據緩存,壹級指令緩存,速度大大加快。奔騰MMX還吸收了其他CPU的優秀處理技術,如分支預測技術和返回堆棧技術。
奔騰MMX CPU
奔騰MMX相當於奔騰的增強型中央處理器(CPU)。除了增加67條MMX(多媒體擴展)指令和64位數據類型,還將內置指令和數據緩存從之前的8KB增加到16KB,內部工作電壓降至2.8V,Intel之後的臺式機CPU包含MMX指令。
1997:英特爾奔騰超速驅動
英特爾奔騰Overdrive處理器
英特爾奔騰OverDrive中央處理器(CPU)是英特爾為老計算機用戶提供的另壹個升級選項。奔騰的OverDrive有兩種,壹種(不包括MMX,5V)是升級80486,另壹種(包括MMX,3.3V)是升級更早的奔騰產品(Socket6,50-66Mhz)。他們都有散熱器和風扇。
英特爾奔騰MMX超速200
1997-1998:奔騰II處理器
1997年5月7日,英特爾發布了奔騰II 233MHz、奔騰II 266MHz、奔騰II 300MHz三款PII處理器,采用0.35微米制程工藝,將內核升級為750萬晶體管。采用SLOT1架構,通過單面插卡(SEC)與主板連接。SEC卡盒封裝了CPU核和二級緩存,二級緩存的工作速度是處理器核的壹半。處理器采用與奔騰PRO相同的動態執行技術,可以加速軟件的執行。通過雙獨立總線與系統總線連接,可以進行多種數據交換,提高系統性能;PentiumII還包含MMX指令集。Intel希望用SLOT1架構的專利幹掉AMD等人,但沒想到Socket 7平臺在AMD的K6-2為首的處理器支持下,又進入了壹個春天。從此,英特爾走上了壹條前途未蔔的道路,開始頻頻制定自己的標準,企圖快速碾壓競爭對手。然而,市場和用戶的需求讓英特爾不斷陷入被動和不利的局面。
奔騰II處理器
在此期間,市場上已經出現了頻率為100MHZ的SDR內存,但英特爾卻出人意料地宣布,他們將放棄並行內存,推廣壹款名為Rambus的內存。當時西門子、惠普、戴爾等很多大公司都投資了Rambus,但後來DDR內存的普及證明了英特爾的失敗。
1997年6月2日,英特爾發布了采用MMX指令技術的奔騰II 233MHz處理器,采用0.35微米制程工藝,核心由450萬個晶體管組成。
1997 8月18日,英特爾發布了L2緩存為1M的奔騰II 200MHz處理器,采用0.35微米制程工藝,核心由550萬個晶體管組成。
1998 65438+10月26日,英特爾發布奔騰II 333MHz處理器,采用0.35微米制程工藝,核心由750萬個晶體管組成。
1998 4月15日,英特爾發布了奔騰II 350MHz、奔騰II 400MHz以及首款賽揚266MHz處理器。這三款CPU都采用了最新的0.25微米制程工藝,核心由750萬個晶體管組成。
1998年8月24日,英特爾發布奔騰II 450MHz處理器,采用0.25微米制程工藝,核心由750萬個晶體管組成。
隨著這壹時期CPU的發展,不能不說英特爾奔騰II Cerelon處理器。英特爾將賽揚處理器的L2緩存設置為只有奔騰II的壹半(即128KB),既有合理的性能,又有相對較低的價格(帶後綴)。這壹策略延續至今。但是很快就發現,雙賽揚的系統和雙奔騰II的系統差距不大,但是價格便宜很多,導致賽揚沖擊高端市場。後來英特爾決定取消賽揚處理器的SMP功能來解決這個問題。
奔騰II賽揚處理器
賽揚300A是壹款感動了很多人,陪伴很多年輕讀者走過漫長學生時代的產品。賽揚300A在某種意義上已經是英特爾的第二代賽揚處理器了。第壹代賽揚處理器只有266MHz和300MHz兩個版本。第壹代賽揚處理器沒有任何二級緩存,有效降低了成本,但性能並不盡如人意。為了彌補性能上的不足,英特爾終於首次推出了采用L2緩存的賽揚處理器——采用Mendocino內核的Celeron300A、333和366。經典,從此誕生。
奔騰II賽揚處理器
1999:英特爾奔騰III處理器
1999年2月26日,英特爾發布奔騰III 450MHz和奔騰III 500MHz處理器。同時采用0.25微米制程工藝,核心由950萬個晶體管組成。從此,英特爾踏上了PIII之旅。
英特爾奔騰III處理器
奔騰III是臺式電腦的中央處理器(CPU),相當於奔騰II的增強版,增加了70條新指令(SIMD,SSE)。和奔騰II壹樣,奔騰III也有移動、至強、Cerelon等不同版本。賽揚系列和奔騰III最大的區別在於二級緩存。圖拉丁賽揚1GHz搭配100MHz外頻,可以輕松跳到133MHz外頻。更重要的是,圖拉丁賽揚具有良好的後向兼容性,甚至440BX主板在使用適配卡後也有望采用這種CPU,因此成為很多升級用戶的首選。
英特爾奔騰III處理器
特別是奔騰III有三個不同的系列:Katmai槽1,Coppermine槽1,Coppermine插座370。後來Intel拋棄了插件接口,回歸到插座接口(Socket 370)。當socket370封裝推出時,壹些消費者放棄了slot1平臺,選擇了新的處理器。新PGA包分為PPGA和FC-PGA。前者比較便宜,所以被賽揚處理器采用,後者比較貴,被奔騰III處理器采用。例外情況是,采用Mendocino內核的賽揚處理器在不同的封裝中有兩個版本。PPGA封裝的賽揚處理器可以通過適配卡在slot1的主板上使用,而FC-PGA封裝的奔騰3處理器卻無能為力。
2000年:英特爾奔騰4處理器
奔騰4相信大家都不陌生。這也是英特爾營銷戰略新時代的開始。從P4開始,英特爾不再每兩年推出壹款全新命名的中央處理器(CPU),而是反復使用奔騰4這個名字。這種做法導致了奔騰4家族的壹堆兄弟姐妹,而這個P4家族持續了五年,這在英特爾的營銷策略中是史無前例的。Penitum 4有很多工藝,Willamette是P4最早的產品,包括Socket 423,和後來的封裝不兼容(因為pin號不壹樣),但正是因為不能升級,只能用Rambus這種怪物內存規格,所以這款產品賣的不好。
帶插座423引腳的P4處理器
Socket423和slot1接口壹樣短命,從2000年6月推出到2006年8月5438+0,只用了不到壹年的時間。大部分用戶最終升級到了更成熟的socket478平臺,很多購買socket423處理器的用戶投資了水漂。socket423接口的CPU只有壹個,即威拉米特核心的奔騰4處理器。最終,這款處理器在市場上的銷量遠低於預期,但同期英特爾的市場份額卻有所上升。奔騰四和Netburst的發布給了人們很大的鼓舞。直到今天,英特爾的3.8GHZ處理器仍然使用這種架構。新處理器中還應用了支持快速視頻流編碼的SSE2指令集等壹系列新技術。
478針P4處理器
隨著處理器主頻和內部集成晶體管數量的增加,處理器消耗的能量也開始大幅增加。為了滿足處理器所需的巨大功率,由於奔騰IV處理器的功率已經達到了72W,需要在主板上附加壹個額外的電源接口來滿足處理器的供電需求,而由於發熱量的增加,散熱風扇也成為了必需品。Intel搭載奔騰IV的主要平臺是850平臺,雙通道Rambus內存達到了前所未有的2.5GB/S的內存數據帶寬,但由於Rambus內存價格昂貴,早期的P4平臺也相當昂貴。但由於合同限制,英特爾無法使用當時市場上已經出現的DDR內存。
雖然新的奔騰4處理器已經相當成熟,但其在市場上的銷量仍然不盡如人意,主要原因是昂貴的RDRAM內存。雖然後來Intel推出了845方案讓用戶可以使用SDR內存,但是SDR內存的數據傳輸速率顯然不盡如人意。當時市場上已經出現了DDR內存,但是由於協議問題,英特爾無法使用這種廉價的解決方案。
經過消費者漫長的等待,英特爾終於與Rambus達成協議,隨後英特爾隨即推出了兩款基於DDR內存平臺的芯片組,845D和845GD。雖然DDR比SDR增加了壹倍的數據帶寬,但與Rambus相比仍然不足。直到雙通道DDR內存的出現才解決了這個問題。
2002-2004年:超線程P4處理器
2002年6月165438+10月14日,英特爾在全新的英特爾奔騰4處理器3.06 GHz上推出了其創新的超線程(HT)技術。超線程(HT)技術支持更高水平的高性能臺式機,可同時快速運行多個計算應用,或通過多線程為單個軟件程序提供更高的性能。超線程(HT)技術可以將計算機性能提高高達25%。除了將超線程(HT)技術引入臺式機用戶之外,英特爾還在推出英特爾奔騰4處理器3.06GHZ時達到了壹個計算機裏程碑。這是第壹款商用微處理器,每秒運行30億個周期,采用當時業界最先進的0.13微米工藝制造。
奔騰4處理器3.06GHz
英特爾發布了前端總線為533MHz的奔騰4 3.06 GHz處理器,采用0.13微米工藝技術,提供512K的L2緩存,核心由5500萬個晶體管組成。壹年後,英特爾發布了支持超線程技術的P4處理器至尊版3.20 GHz。基於這種新處理器的高性能計算機是專為高端遊戲玩家和計算愛好者設計的,並已由世界各地的系統制造商全面推出。英特爾奔騰4處理器至尊版構建於英特爾0.13微米工藝之上,具有512 KB L2高速緩存、2MB三級高速緩存和800MHz系統總線速度。
P4處理器至尊版3.20GHz
該處理器與現有的英特爾865和英特爾875芯片組家族產品以及標準系統內存兼容。2MB L3緩存可以預裝圖形幀緩沖區或視頻幀,以滿足處理器的後續需求,從而在訪問內存和I/O設備時實現更高的吞吐量和更快的幀帶速。最後,這可以帶來更真實的遊戲效果和改進的視頻編輯性能。增強的CPU性能還可以支持軟件廠商打造完美的軟件物理引擎,從而帶來栩栩如生的角色動作和人工智能,讓電腦控制的角色更加生動逼真。
半年後的2004年6月,Intel發布了P4 3.4GHz處理器,支持HT技術,采用0.13微米工藝,擁有512 KB L2緩存,2 MB三級緩存,800MHz系統前端總線速度。
諾斯伍德是第二代產品,采用0.13微米工藝,具有電壓低、體積小、溫度低等優點。然後是Prescott(0.09微米),這個技術雖然很新,但是因為效率提升不明顯,而且存在過熱的問題。後來,英特爾推出了超線程技術,大大提高了工作效率,使P4成為市場寵兒。英特爾後來推出了至尊版、帶Prestonia的CPU(最初用於服務器的至強核)和Galatin (0.13微米諾斯伍德外頻升級改進版)。目前市面上的高端奔騰4以Socket LGA 775的Prescott為主。
2005-2006年:雙核處理器
2005年4月,英特爾的首款雙核處理器平臺包括采用英特爾955X高速芯片組和3.2 GHz頻率的英特爾奔騰處理器至尊版840。這種產品的出現標誌著壹個新時代的到來。雙核和多核處理器旨在將兩個或更多完整的執行內核集成到壹個處理器中,以支持同時管理多個活動。英特爾超線程(HT)技術支持壹個執行內核扮演兩個邏輯處理器的角色,因此當與該技術結合使用時,英特爾奔騰處理器至尊版840可以充分利用之前閑置的資源,同時處理四個軟件線程。
英特爾奔騰d處理器
5月,采用英特爾945高速芯片組家族的雙處理核心英特爾奔騰D處理器上市,它可以帶來消費電子產品的壹些功能,如環繞聲音頻、高清視頻和增強的圖形功能。2006年6月5438+10月,Intel發布了奔騰D 9xx系列處理器,包括支持VT虛擬化技術的奔騰D 960(3.60GHz)和950(3.40GHz),以及不支持VT的奔騰D 945(3.4 GHz)、925(3 GHz)和96544。
英特爾酷睿2雙核處理器
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