微机CPU发展史
控制科学与工程学院 自动化四班 200900171137 刘婷 CPU发展史
CPU的溯源可以一直去到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～～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，从此以后，INTEL便与微处理器结下了不 解之缘。可以这么说，CPU的历史发展历程其实也就是INTEL公司X86系列CPU的发展历程，我们就通过它来展开我们的“CPU历史之旅”。
X86时代的CPU
x86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”。
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，同时还生产出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。由于这些指令集应用于i8086和i8087，所以人们也这些指令集统一称之为X86指令集。虽然以后Intel又陆续生产出第二代、第三代等更先进和更快的新型CPU，但都仍然兼容原来的X86指令，而且Intel在后续CPU的命名上沿用
了原先的X86序列，直到后来因商标注册问题，才放弃了继续用阿拉伯数字命名。至于在后来发展壮大的其他公司，例如AMD和Cyrix等，在486以前(包括486)的CPU都是按Intel的命名方式为自己的X86系列CPU命名，但到了586时代，市场竞争越来越厉害了，由于商标注册问题，它们已经无法继续使用与Intel的X86系列相同或相似的命名，只好另外为自己的586、686兼容CPU命名了。
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。
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枣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。其内部和外部数
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据总线皆为16位，地址总线24位，可寻址16MB内存。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。
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。其内部和外部数据总线皆为16位，地址总线 24位，可寻址16MB内存。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。
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。80386的内部和外部数据总线都是32位，地址总线也是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86的工作方式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。除了标准的80386芯片，也就是我们以前经常说的80386DX外，出于不同的市场和应用考虑，INTEL又陆续推出了一些其它类型的80386芯片:80386SX、80386SL、80386DL等。1988年推出的80386SX是市场定位在80286和80386DX之间的一种芯片，其与80386DX的不同在于外部数据总线和地址总线皆与80286相同，分别是16位和24位(即寻址能力为16MB)。
1990年推出的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。80386 SL与80386 DL的不同在于前者是基于80386SX的，后者是基于80386DX的，但两者皆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。
Intel 80386处理器
Intel 80386，是英特尔(Intel)公司的一款x86系列CPU，最初发布于1985年10月17日。 80386处理器被广泛应用在1980年代中期到1990年代中期的IBM PC兼容机中。这些PC被称为“80386电脑”或“386电脑”，有时也简称“80386”或“386”。80386的广泛应用，将PC从16位时代带入了32位时代。80386的强大运算能力也使PC机的应用领域得到巨大扩展，商业办公、科学计算、工程设计、多媒体处理等应用得到迅速发展。
80386的重要特点是:在x86处理器中实现了32位系统(IA-32);可配合使用80387数字辅助处理器增强浮点运算能力;首次采用高速缓存(外置)解决内存速度瓶颈问题。由于这些设计，80386的运算速度达到了前代产品80286的数倍。
80386DX的内部和外部数据总线是32位，地址总线也是32位，可以寻址到4GB存储器，并可以管理64TB的虚拟存储空间。80386有三种工作模式:实模式、保护模式、虚拟86模式。实模式为DOS系统的常用模式，直接内存访问空间被限制在1M字节;保护模式下
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80386-DX可以直接访问4G字节的内存，并具有异常处理机制;虚拟86模式可以同时模拟多个8086处理器来加强多任务处理能力。初期推出的80386 DX处理器集成了大约27.5万个晶体管，工作频率为12.5MHz。此后80386处理器逐步提高到20MHz、25MHz、33MHz直至最后的40MHz。
Intel 80486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。80486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，并且在80X86系列中首次采用了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的性能比带有80387数学协处理器的80386DX提高了4倍。80486和80386一样，也陆续出现了几种类型。上面介绍的最初类型是80486DX。1990年推出了80486SX，它是486类型中的一种低价格机型，其与80486DX的区别在于它没有数学协处理器。80486 DX2由系用了时钟倍频技术，也就是说芯片内部的运行速度是外部总线运行速度的两倍，即芯片内部以2倍于系统时钟的速度运行，但仍以原有时钟速度与外界通
讯。80486 DX2的内部时钟频率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。80486 DX4也是采用了时钟倍频技术的芯片，它允许其内部单元以2倍或3倍于外部总线的速度运行。为了支持这种提高了的内部工作频率，它的片内高速缓存扩大到16KB。80486 DX4的时钟频率为100MHz，其运行速度比66MHz的80486 DX2快40%。80486也有SL增强类型，其具有系统管理方式，用于便携机或节能型台式机。
Intel 8088处理器
Intel 8088 是一个 Intel 以 8086 为基础的 微处理器，拥有 16 比特 暂存器 和 8 位外部 数据总线。这是原本 IBM PC 上所使用的处理器。
8088 使用 8 位的设计，所针对的是较为经济之系统。在它推出时候，大的数据总线宽度电路板还是相当地昂贵。8088 的预取(prefetch) 贮列(queue) 是 4 位组，相对于 8086 的是 6 字节。8088 的后代包括到现在还在使用的intel 80188、80288(不再制造或使用)、和 80388 单片机(microcontroller)。
到目前为止使用 8088 之最重要的微电脑是 IBM PC。原本的 PC 处理器是以 4.77 MHz 的时钟频率运行。
奔腾 MMX:
INTEL吸取了奔腾 Pro的教训，在1996年底推出了奔腾系列的改进版本，厂家代号P55C，也就是我们平常所说的奔腾 MMX(多能奔腾)。这款处理器并没有集成当时卖力不讨好的二级缓存，而是独辟蹊径，采用MMX技术去增强性能。
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MMX技术是INTEL最新发明的一项多媒体增强指令集技术，它的英文全称可以翻译“多媒体扩展指令集”。MMX是Intel公司在1996年为增强奔腾 CPU在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术，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L1缓存由原来的16KB增加到32KB(16K指命+16K数据)，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，后来的SSE，3D NOW～等指令集也是从MMX发展演变过来的。
从INTEL最初发布i4004 CPU到现在已经经历了40年，CPU的制造工艺和性能已经发生了翻天覆地的变化，对技术的共同追求，是催生了一代代的优秀产品，让摩尔定律持续有效。
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微机CPU发展史
