处理器的发展历程

处理器的发展历程
处理器的发展历程

处理器的发展历程
第1阶段
第1阶段（1971——1973年）是4位和8位低档微处理器时代,通常称为第1代,其典型产品是Intel4004和Intel8008微处理器和分别由它们组成的MCS-4和MCS-8微机.基本特点是采用PMOS工艺,集成度低（4000个晶体管/片）,系统结构和指令系统都比较简单,主要采用机器语言或简单的汇编语言,指令数目较少（20多条指令）,基本指令周期为20~50μs,用于简单的控制场合.
Intel在1969年为日本计算机制造商Busicom的一项专案,着手开发第一款微处理器,为一系列可程式化计算机研发多款晶片.最终,英特尔在1971年11月15日向全球市场推出4004微处理器,当年Intel 4004处理器每颗售价为200美元.4004 是英特尔第一款微处理器,为日后开发系统智能功能以及个人电脑奠定发展基础,其晶体管数目约为2300颗.
第2阶段
第2阶段（1971——1977年）是8位中高档微处理器时代,通常称为第2代,其典型产品是Intel8080/8085、Motorola公司、Zilog公司的Z80等.它们的特点是采用NMOS工艺,集成度提高约4倍,运算速度提高约10~15倍（基本指令执行时间1~2μs）,指令系统比较完善,具有典型的计算机体系结构和中断、DMA等控制功能.软件方面除了汇编语言外,还有BASIC、FORTRAN等高级语言和相应的解释程序和编译程序,在后期还出现了操作系统.
1974年,Intel推出8080处理器,并作为Altair个人电脑的运算核心,Altair在《星舰奇航》电视影集中是企业号太空船的目的地.电脑迷当时可用395美元买到一组Altair的套件.它在数个月内卖出数万套,成为史上第一款下订单后制造的机种.Intel 8080晶体管数目约为6千颗.
第3阶段
第3阶段（1978——1984年）是16位微处理器时代,通常称为第3代,其典型产品是Intel公司的8086/8088,Motorola公司的M68000,Zilog公司的Z8000等微处理器.其特点是采用HMOS工艺,集成度（20000~70000晶体管/片）和运算速度（基本指令执行时间是0.5μs）都比第2代提高了一个数量级.指令系统更加丰富、完善,采用多级中断、多种寻址方式、段式存储机构、硬件乘除部件,并配置了软件系统.这一时期著名微机产品有IBM公司的个人计算机.1981年IBM公司推出的个人计算机采用8088CPU.紧接着1982年又推出了扩展型的个人计算机IBM PC/XT,它对内存进行了扩充,并增加了一个硬磁盘驱动器.
80286（也被称为286）是英特尔首款能执行所有旧款处理器专属软件的处理器,这种软件相容性之后成为英特尔全系列微处理器的注册商标,在6年的销售期中,估计全球各地共安装了1500万部286个人电脑.Intel 80286处理器晶体管数目为13万4千颗.1984年,IBM公司推出了以80286处理器为核心组成的16位增强型个人计算机IBM PC/AT.由于IBM公司在发展个人计算机时采用 了技术开放的策略,使个人计算机风靡世界.
第4阶段
第4阶段（1985——1992年）是32位微处理器时代,又称为第4代.其典型产品是Intel公司的80386/80486,Motorola公司的M69030/68040等.其特点是采用HMOS或CMOS工艺,集成度高达100万个晶体管/片,具有32位地址线和32位数据总线.每秒钟可完成600万条指令（Million Instructions Per
Second,MIPS）.微型计算机的功能已经达到甚至超过超级小型计算机,完全可以胜任多任务、多用户的作业.同期,其他一些微处理器生产厂商（如AMD、TEXAS等）也推出了80386/80486系列的芯片.Intel 80386微处理器内含275,000 个晶体管—比当初的4004多了100倍以上,这款32位元处理器首次支持多工任务设计,能同时执行多个程序.Intel
80386晶体管数目约为27万5千颗.

第5阶段
第5阶段（1993-2005年）是奔腾（pentium）系列微处理器时代,通常称为第5代.典型产品是Intel公司的奔腾系列芯片及与之兼容的AMD的K6系列微处理器芯片.内部采用了超标量指令流水线结构,并具有相互独立的指令和数据高速缓存.随着MMX（MultiMediaeXtended）微处理器的出现,使微机的发展在网络化、多媒体化和智能化等方面跨上了更高的台阶.
1997年推出的PentiumII处理器结合了Intel MMX技术,能以极高的效率处理影片、音效、以及绘图资料,首次采用Single Edge Contact (S.E.C) 匣型封装,内建了高速快取记忆体.这款晶片让电脑使用者撷取、编辑、以及透过网际网络和亲友分享数位相片、编辑与新增文字、音乐或制作家庭电影的转场效果、使用视讯电话以及透过标准电话线与网际网络传送影片,Intel Pentium
II处理器晶体管数目为750万颗.

Pentium III处理器加入70个新指令,加入网际网络串流SIMD延伸集称为MMX,能大幅提升先进影像、3D、串流音乐、影片、语音辨识等应用的性能,它能大幅提升网际网络的使用经验,让使用者能浏览逼真的线上博物馆与商店,以及下载高品质影片,Intel首次导入0.25微米技术,Intel Pentium III晶体管数目约为950万颗.
第6阶段
第6阶段（2005年至今）是酷睿（core）系列微处理器时代,通常称为第6代.“酷睿”是一款领先节能的新型微架构,设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效,提高每瓦特性能,也就是所谓的能效比.早期的酷睿是基于笔记本处理器的. 酷睿2：英文名称为Core 2
Duo,是是英特尔在2006年推出的新一代基于Core微架构的产品体系统称.于2006年7月27日发布.酷睿2是一个跨平台的构架体系,包括服务器版、桌面版、移动版三大领域.其中,服务器版的开发代号为Woodcrest,桌面版的开发代号为Conroe,移动版的开发代号为Merom.

酷睿2处理器的Core微架构是Intel的以色列设计团队在Yonah微架构基础之上改进而来的新一代英特尔架构.最显著的变化在于在各个关键部分进行强化.为了提高两个核心的内部数据交换效率采取共享式二级缓存设计,2个核心共享高达4MB的二级缓存.
SNB(Sandy Bridge）是英特尔在2011年初发布的新一代处理器微架构,这一构架的最大意义莫过于重新定义了“整合平台”的概念,与处理器“无缝融合”的“核芯显卡”终结了“集成显卡”的时代.这一创举得益于全新的32nm制造工艺.由于Sandy Bridge
构架下的处理器采用了比之前的45nm工艺更加先进的32nm制造工艺,理论上实现了CPU功耗的进一步降低,及其电路尺寸和性能的显著优化,这就为将整合图形核心（核芯显卡）与CPU封装在同一块基板上创造了有利条件.此外,第二代酷睿还加入了全新的高清视频处理单元.视频转解码速度的高与低跟处理器是有直接关系的,由于高清视频处理单元的加入,新一代酷睿处理器的视
新老酷睿大作战 CPU五年性能提升多少(19张)频处理时间比老款处理器至少提升了30%.

在2012年4月24日下午北京天文馆,intel正式发布了ivy bridge（IVB）处理器.22nm Ivy Bridge会将执行单元的数量翻一番,达到最多24个,自然会带来性能上的进一步跃进.Ivy Bridge会加入对DX11的支持的集成显卡.另外新加入的XHCI USB
3.0控制器则共享其中四条通道,从而提供最多四个USB 3.0,从而支持原生USB3.0.cpu的制作采用3D晶体管技术的CPU耗电量会减少一半.