教育专题：CPU发展史.ppt

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1、CPU发展史计算机协会技术小组Intel公司成立于公司成立于1968年，年，格鲁夫（左）、诺依斯（中）格鲁夫（左）、诺依斯（中）和摩尔（右）是微电子业界和摩尔（右）是微电子业界的梦幻组合的梦幻组合格格鲁鲁夫夫“只只有有偏偏执执狂狂才才能能生生存存”摩尔定律摩尔定律摩尔预言，晶摩尔预言，晶体管的密度每过体管的密度每过18个月就会翻一番，个月就会翻一番，这就是著名的摩尔这就是著名的摩尔定律。定律。CPU主要性能指标：主频即CPU的时钟频率(CPU Clock Speed)，这是我们最关心的，我们所说的3.2GHz、2.0GHz等就是指它，一般说来，主频越高，CPU的速度就越快，整机的就越高。不过现

2、在AMD都采用了更加模糊的命名方式，企图让消费者淡化以主频率计算性能的观念。比如Athlon 3000+，它的频率有可能是2.20GHz，也有可能是2.0GHz。Intel 则采用了Pentium 643这种更易让人眼花缭乱的命名方式，一般人不查参数，很难记得它的意义。FSB前端总线即CPU的外部时钟频率，由电脑主板提供，以前一般是133MHz，目前Intel公司最新的芯片组i925XE芯片组使用1066MHz的FSB。内部缓存（L1 Cache）封闭在CPU芯片内部的高速缓存，用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据，存取速度与CPU主频一致，L1缓存的容量单位一般为KB。L1缓存越大，CP

3、U工作时与存取速度较慢的L2缓存和内存间交换数据的次数越少，相对电脑的运算速度可以提高。外部缓存（L2 Cache）CPU外部的高速缓存，现在处理器的L2 Cache是和CPU运行在相同频率下的（以前P2 P3的二级缓存运行在相当于CPU频率一半下）。1971年年1月，月，Intel公司的公司的霍夫霍夫(MarcianE.Hoff)研研制成功世界上第一枚制成功世界上第一枚4位位微处理器芯片微处理器芯片Intel4004，标志着第一代微处理器，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时问世，微处理器和微机时代从此开始。代从此开始。4004当时只有当时只有2300个晶体管，是个四位系统，时个晶体管

4、，是个四位系统，时钟频率在钟频率在108KHz，每秒执行，每秒执行6万条指令（万条指令（0.06MIPs)。功能比较弱。功能比较弱,且计算速度较慢且计算速度较慢,只能用在只能用在Busicom计算器上。计算器上。40041972年年4月，霍夫等月，霍夫等人开发出第一个人开发出第一个8位微位微处理器处理器Intel8008。由。由于于8008采用的是采用的是P沟沟道道MOS微处理器，因微处理器，因此仍属第一代微处理此仍属第一代微处理器。器。1973年年8月，霍夫等人研制月，霍夫等人研制出出8位微处理器位微处理器Intel8080，以以N沟道沟道MOS电路取代了电路取代了P沟道，第二代微处理器就此

5、沟道，第二代微处理器就此诞生。主频诞生。主频2MHz的的8080芯芯片运算速度比片运算速度比8008快快10倍，倍，可存取可存取64KB存储器，使用存储器，使用了基于了基于6微米技术的微米技术的6000个个晶体管，处理速度为晶体管，处理速度为0.64MIPS。Intel8085处理器处理器1978年年6月，月，Intel推出推出4.77MHz的的8086微处理微处理器，标志着第三代微处器，标志着第三代微处理器问世。它采用理器问世。它采用16位位寄存器、寄存器、16位数据总线位数据总线和和29000个个3微米技术的微米技术的晶体管，售价晶体管，售价360美元。美元。不过当时由于不过当时由于360

6、美元美元过于昂贵，大部分人都过于昂贵，大部分人都没有足够的钱购买使用没有足够的钱购买使用此芯片的电脑，于是此芯片的电脑，于是Intel在在1年之后年之后,推出推出4.77MHz的的8位微处理位微处理器器8088。IBM公司公司1981年生产的第一台电脑就年生产的第一台电脑就是使用的这种芯片。这是使用的这种芯片。这也标志着也标志着x86架构和架构和IBMPC兼容电脑的产兼容电脑的产生。生。Intel8086Intel8088电路电路1979年6月1日，Intel推出4.77MHz的准16位微处理器8088,它是8086的廉价版本,价格为大众所接受。在性能方面，它在内部以16位运行，但支持8位数据

7、总线，采用现有的8位设备控制芯片，包含29000个3微米技术的晶体管，可访问1MB内存地址，速度为0.33MIPS。AMD8088AMD8086Zilogz80Intel80186Intel80286Intel386AMD386Intel486AMD486PentiumAMD-K5PentiumMMXPentiumPRO作为作为Intel的主要竞的主要竞争对手，争对手，AMD也发也发布了布了AMD-K6-MMX处理器，包处理器，包含相近的指令集，含相近的指令集，从而导致了一连串从而导致了一连串的法律纠纷。的法律纠纷。PentiumII同时代竞争的是同时代竞争的是AMD的的K6-2，这时候的口碑

8、也，这时候的口碑也相当不错相当不错celeron，引发超频热潮引发超频热潮Intel推出奔腾推出奔腾III处理器，它采处理器，它采用用0.25微米制造工艺，拥有微米制造工艺，拥有32K一级缓存和一级缓存和512K二级缓存二级缓存（运行在芯片核心速度的一半（运行在芯片核心速度的一半下），包含下），包含MMX指令和指令和Intel自自己的己的“3D”指令指令SSEAMD-K6-IIIAthlon2000年年3月月6日日：AMD发布发布Athlon1GHz2000年年3月月8日：日：Intel限量供应限量供应1GHzPentiumIII处理器处理器Prescott核心的核心的Pentium4采用了另

9、人咋舌的采用了另人咋舌的31级流水级流水线设计，配备线设计，配备16KB的一级的一级数据缓存和多达数据缓存和多达1MB的二级的二级缓存。缓存。Barton核心的核心的AthlonXP2500+是当时最经典，也是是当时最经典，也是最畅销的最畅销的CPU64位位AMD的翻身仗的翻身仗Athlon64的发布，使得桌的发布，使得桌面电脑可以迅速迈入面电脑可以迅速迈入64-bit时代，目前操作系统、软件时代，目前操作系统、软件都已经逐渐成熟。都已经逐渐成熟。Athlon64除了处理速度快，上除了处理速度快，上下兼容模式等特点外，下兼容模式等特点外，整合了内整合了内存控制器存控制器更是更是Athlon64

10、最大的最大的特点之一。特点之一。Athlon64将本来集将本来集成在主板北桥芯片的内存控制器，成在主板北桥芯片的内存控制器，集成到了集成到了Athlon64处理器的内处理器的内部，这样有效的控制内存工作频部，这样有效的控制内存工作频率，使之操作在与处理器相同的率，使之操作在与处理器相同的水平上，同时由于内存数据直接水平上，同时由于内存数据直接传输到处理器内部，因而不需要传输到处理器内部，因而不需要再经过北桥，从而有效的再经过北桥，从而有效的降低传降低传输过程中的时间延迟输过程中的时间延迟。（内存控。（内存控制器集成到制器集成到CPU内，如同把仓库内，如同把仓库搬到了加工车间旁边，效率自然搬到了

11、加工车间旁边，效率自然有了极大的提高）。有了极大的提高）。Athlon64是如何实现是如何实现64位运做的：位运做的：作为第一款作为第一款64位桌面处理器，位桌面处理器，Athlon64使用的是使用的是X86-64架构，架构，X86-64则是则是从从INTEL制定的业界标准制定的业界标准X86-32上提上提升而来的。升而来的。X86-64在轻松实现在轻松实现64位计位计算的同时，还可以算的同时，还可以上下兼容上下兼容；比如说执；比如说执行的是行的是32位指令，它会在位指令，它会在32位指令前位指令前加上加上32个个“0”，从而实现，从而实现64位指令；位指令；这种过渡方式具有相当的优势，因此这

12、种过渡方式具有相当的优势，因此Athlon64在现阶段的普及上具有得天在现阶段的普及上具有得天独厚的优势。独厚的优势。Athlon643000+接口类型接口类型:SocketAM2生产工艺生产工艺:0.09um主频主频:1.8GHz二级缓存二级缓存:L2512K前端总线前端总线:800MHz￥632元元AMDAM2Athlon64X23600+接口类型接口类型:SocketAM2生产工艺生产工艺:0.09um主频主频:2.0GHz二级缓存二级缓存:L22562K前端总线前端总线:1000MHz￥1005元元告别奔腾的日子告别奔腾的日子conroe王者之风王者之风标志着“频率至上”年代的结束处理

13、器的竞争将跨入微架构比拼的更高层面 更新微架构的目的在于让处理器拥有更为强大的性能和更低的功耗 引入了Mobile核心的节能技术设置了数码热量传感器，能够实时侦测处理器热量并通过专门的电路控制动态电压调节、运行模式调节和风扇运行调节 创新功能 宽位动态执行（Wide Dynamic）智能电源管理（Intelligent Power Capability）高级职能高速缓存（Advanced Smart Cache）智能缓存加速（Smart Memory Acceleratory）高级数字媒体增强（Advanced Digital Media Boost）代号桌面平台级产品Conroe移动平台处理

14、器Merom用于笔记本 服务器平台处理器Woodcrest命命命命名名名名Core 2 DuoCore 2 Duo命命命命名名名名Core 2 Extreme Core 2 Extreme 多核处理器将成为未来发展方向 x86领域英特尔已在准备四核服务器处理器，计划在2007年推出。再远一些，英特尔正在准备一款代号为“Yorkfield”的八核芯片，计划在2008年推出。AMD也在开发四核芯片预计在2007年使内核数量增至两个以上非x86领域Sun已在供应一款八核服务器处理器即UltraSparcT1(以前的“Niagara”)IBM的一款八核心处理器的一款八核心处理器IBM的一款八核心处理器

15、的一款八核心处理器Intel 多核产品路线图 2005 2005 2006 2006 2007 Future 2007 Future单单核核核核多核多核(=2cores)PlatformPlatform安安安安腾处腾处理器理器理器理器Itanium2ProcessorItanium2ProcessorMontecitoMontvale多核多核多核多核(=4cores)(=4cores)All products and dates are preliminary and subject to change without notice.Refer to fact sheet for specif

16、ic product timingsDimonaDimonatodayTukwilaTukwila PoulsonPoulsonIntelIntelXeonXeon processorMPprocessorMP多路服多路服多路服多路服务务器器器器双路服双路服双路服双路服务务器器器器TulsaDempseyIntelXeonIntelXeon Processorw/2MBProcessorw/2MBcachecacheWoodcrestTigertonDunningtonTigertonDunningtonSossaman台式机台式机台式机台式机PentiumD(Presler)PentiumDPentiumProcessorExtremeEditionConroe移移移移动产动产品品品品PentiumPentiumMprocessorMprocessorMeromIntelCoreDuoFutureFutureClovertownClovertownKentsfieldKentsfieldIntelXeonprocessorMPIntelXeonprocessorFutureFutureFutureFutureAMD的四核计划的四核计划K8L构架构架谢谢下周同一时间欢迎再来长安大学计算机协会技术小组