硬件工程师培训教程（三）第一节CPU的历史CPU从最初发展至今已经有20多年的历史了，这期间，按照其处理信息的字长，C PU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64位微处理器等等。
在风起云涌的IT 业界，PC机CPU厂商主要以I n t el 、AMD和V I A（威盛）三家为主，我们将以他们的产品为介绍重点。
一、Intel 阵营I n t e l（英特尔）公司大家已经是如$贯耳，不管你是否为计算机高手，也不管你是否是业内人士，只要你知道计算机这个词，对I n t el就一定不会陌生。
I n t el是全世界硬件行业的老大，是世界上最大的芯片生产商和制造商。
提到I n t el公司就不能不谈谈I n t e l C PU芯片的发展历程。
按照国际上目前比较能够得到业内认同的说法，I n t el的CPU芯片主要经历了以下几个发展阶段：1 .I n t e l 4 0 041971年，Intel 公司推出了世界上第一款微处理器4004 。
这是第一个用丁个人计算机的4位微处理器，它包含2 3 00个晶体管，由丁性能很差，市场反应冷淡。
2 .I ntel 8080 /8 0 85在4 0 04之后，I n t el 公司乂研制出了8080处理器和8 0 85处理器，加上当时美国M o t or o la 公司的M C 6 8 00微处理器和Z i l og公司的Z80微处理器，一起组成了8位微处理器家族。
3 .I ntel 8086 /8 0 8816微处理器的典型产品是I n t el公司的8086微处理器，以及同时生产出的数学协处理器，即8087 。
这两种芯片使用互相兼容的指令集，但在8 0 87指令集中增加了一些专门用丁对数、指数和三角函数等数学计算的指令。
由丁这些指令应用丁8 0 86和8 0 87,因此被人们统称为x 86指令集。
此后I n t el推出新一代CPU产品均兼容原来的x 86指令集。
1979年I n t el 公司推出了8 0 86的简化版——8088芯片，它仍是16位微处理器，内含2 9 0 00个晶体管，时钟频率为4 .7 7 M Hz,地址总线为20 位，可以使用1MB内存。
8088的内部数据总线是16位，外部数据总线是8位。
1981年，8 0 88芯片被首次用丁I B M PC机当中，开创了个人电脑的新时代。
如果说8080处理器还不为大多数人所熟知的话，那么8 0 88则可以说是家喻户晓了， P C（个人电脑）机的第一代C PU便是从它开始的。
1982年的I n t e l 8 0 2 86虽然是16位芯片，但是其内部已包含了1 3 .4 万个晶体管，时钟频率也到了前所未有的2 0 M Hz。
其内、外部数据总线均为16位，地址总线为24位，可以使用1 6 MB内存，工作方式包括实模式和保护模式两种。
5 .I nt el 80386DX/8 0386 SX32位微处理器的代表产品首推I n t el公司1 9 85年推出的8 0 3 86,这是一种全32位微处理器芯片，也是x86家族中第一款32位芯片，其内部包含了 2 7 .5 万个晶体管，时钟频率为1 2. 5MHz后逐步提高到3 3 M Hz。
8 0 3 86的内部和外部数据总线都是32位，地址总线也是32位，可以寻址到4 GB内存。
它除了具有实模式和保护模式以外，还增加了一种虚拟3 86的工作方式，可以通过同时模拟多个80 86处理器来提供多任务能力。
1 9 89年，I n t el 公司乂推出准32位处理器芯片8 0 3 8 6 SX 0它的内部数据总线为32位，与8 0 3 86相同，外部数据总线为16位。
也就是说，8 0 3 8 6 SX的内部处理速度与8 0 3 86接近，也支持真正的多任务操作，并且可以使用为8 0 2 86开发的输入/输出接口芯片。
8 0 3 8 6 SX的性能优丁8 0 2 86,而价格只及8 0 3 86的1/3 。
386处理器没有内置数学协处理器，因此不能执行浮点运算指令，如果需要进行浮点运算，必须额外购买昂贵的8 0 3 87数学协处理器。
6 .I nt el 80486DX/8 0486 SX1 9 89年，8 0 4 86处理器面市，它集成了125万个晶体管，时钟频率由25MHz逐步提升到33MHz、4 0 M Hz 和50MHz。
80486内含80386和数字协处理器80387以及一个8KB的高速缓存，并在x 86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。
由丁这些改进，8 0 4 86的性能比带有8 0 3 87数学协处理器的8 0 3 86 提高了 4 倍。
早期的486理器分为有数学协处理器的486DX和无数学协处理器的 4 8 6 SX两种，其价格也相差许多。
随着芯片技术的不断发，C PU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 C PU倍频技术，该技术使C PU内部工作频率为处理器外频的2〜3倍，486DX2、4 8 6 D X4的名字便是由此而来。
以后的日子里，C PU开始了突飞猛进的发展。
7 .I n t e l Pent i u m C l assi c（经典奔腾）代号:P54C发布时间:1993 年核心频率:60 〜200MHz总线频率:50 〜66MHz工作电压:3.3V制造工艺:0.8 〜0.35 m晶体管数目:310 〜330万个芯片面积：191mm 2缓存容量：16KB L1 Cache指令内置:x 86指令集、x 86译码器、80位浮点单元接口类型：Socket 7早期的Pentium 处理器（主要是Pentium 60和Pentium 66）存在浮点运算错误的问题，Intel 为此花4亿美元回收了大批有问题的CPU这在当时是十分冒险的行为，但Intel 的这一做法最终赢得了用户的信任,Pent i um再度成为市场上最畅销的产品。
8 .I ntel Pent i umPr o（高能奔腾）代号:P6发布时间:1995 年核心频率：150 〜200MHz总线频率:60 〜66MHz工作电压:3.1V/3.3V制造工艺:0.5 〜0.35 m晶体管数目:550 〜700万个芯片面积：196mm 2缓存容量：16KB L1 Cache、256KB/512KB/1MB L2 Cache指令内置:x 86能接口类型:Socket9 .I n t e 代号:P55C 发布时间:1997 核心频率：166 - 总线频率:60 〜内核电压:2.8V I/O 电压:3.3V 制造工艺:0.35 晶体菅数目:450 心片面积:128mm 缓存容量:32KB 指令内置:x 86体指令集接口类型:Socket指令集、x8l Pen年-233MHz66MHzp m万个2L1 Cache指令集、x786 t86译码器、i u译码器、.80m M80位浮点单元、MX位浮点单元、分支预测功M MX多媒Pent i u m M MX 有 16 KB 数据缓存、 1 6 KB 指令缓存和4路写缓存，并增加了从Pentium Pro而来的分支预测单元和从Cyrix 6x86而来的返回堆栈技术。
新增的57条M MX指令用来处理音频、视频和图像数据，使C PU在多媒体应用上的能力大大增强。
1 0 .I nt el Pent i umH 代号:K l a m a t h （1 9 97 年上市）、Deschutes（1998 年上市）核心频率:233 〜333MHz（66MHz 外频）、350 〜450MHz（100MHz 外频）总线频率:66 〜100MHz 制造工艺:0.35（Klamath）/0.25（Deschutes）小 m 核心电压:2.8V（Klamath）/2.0V（Deschutes）晶体管数目:750万个芯片面积：130.9mm 2 缓存容量：32KB L1 Cache、512KB L2 Cache 接口类型：Slot 1 Pentium 皿是在Pentium Pro 的基础上将内置的L2 Cache 移出，与C PU焊在同一块电路板上，然后封装成卡匣形式而成。
外置L 2 C a c he的容量为5 1 2 KB,以C PU速度的-半运行。
1 1 .I nt el Cele r o n（赛扬）代号:Covington发布时间:1998 年核心频率:266 〜300MHz总线频率:66MHz制造工艺:0.25 m晶体菅数目:750万个芯片面积：153.9mm 2缓存容量：32KB L1 Cache接口类型：Slot 11 2 .I n t e l C e l e r o n M e n d o c i n o（新赛扬）代号:Mendocino发布时间:1998 年核心频率:300 〜533MHz总线频率:66MHz制造工艺:0.25 m晶体管数目:1900 万个芯片面积：153.9mm 2缓存容量：32KB L1 Cache、128KB L2 Cache接口类型：Slot 1 、Socket 370由丁具有和Pentium 皿一样的核心，所以Celeron 的浮点能力依然强劲,在游戏和3D图形处理方面与Pent i u m皿一样出色。
但没有了L 2 C a c he,C e l e r on的整数性能大打折扣，Celeron 266的整数运算能力甚至还不及Pentium MMX 233,在与K6-2 的争斗中一败涂地。
所以I n tel 乂加入了1 2 8 KB全速L 2 C a c he,此为新赛扬。
新赛扬只有128KB L2 Cache,虽然比起Pent i umU的5 1 2 KB少得多，但其性能并不比Pent i u m U差。
因为新赛扬的缓存速度与C PU核心频率相同，而Pent i u m H 的缓存速度只有C PU 核心频率的一半。
正因为如此，新赛扬不但具有同频Pent i u m II的高性能，并且具有很强的超频能力，部分300MHz Celeron A能超到令人吃惊的 5 0 4 M Hz甚至更高。
1 3 .I nt el Pent i umm代号:K a t m ai 、Copper mi ne发布时间：1999 年核心频率:450MHz以上总线频率：100 〜133MHzCPU核心电压:1.8V制造工艺：0.25(Katmai)/0.18(Coppermine) 小 m晶体管数目:950万个芯片面积：153.9mm 2缓存容量：32KB L1 Cache、512KB L2 Cache指令内置:MMX指令集和SSE指令集Pentium 用处理器增加了70条SSE指令，并具有惟一的处理器序列号。