Intel中央处理器发展历史概述

1.一切的起点这一时期，是CPU初生的年代。计算机仍然是科研领域的专用设备，普通人别说使用，连听说过的人也在少数。此时的CPU是后世所有CPU的雏形，很多基本技术在此时期奠定基础，同样，这一时期的CPU各项参数仍不确定，在不停的改变和尝试。Intel这一现今的半导体巨头，也是最初CPU的缔造者。始祖——4004品名Intel4004出产时间1971年制造工艺10微米晶体管数量2300时钟频率0.74MHz数据位宽4bit工作电压15V封装形式DIP-16双列直插16针Intel4004是Intel公司出品的第一款真正意义上的微处理器，在此之前，Intel仅仅是一家生产存储器的公司，例如Intel的第一个产品3101便是世界上首枚固态存储芯片，容量只有64bit。从4004开始，Intel开始涉足CPU领域，直至发展成如今的半导体巨头。Intel4004微处理器最初是Intel专门为日本一家名为Busicom的公司设计制造，用于该公司的计算器产品。但由于技术原因，Intel的延期交货让Busicom公司颇为恼怒。与此同时，计算器领域的竞争日益激烈，当Intel彻底完成4004芯片的设计和样品的生产时，Busicom公司要求Intel打折扣，Intel同意了，但是它附加了一个条件：允许Intel在除计算器芯片市场之外的其它市场上自由出售4004芯片，至此，Intel公司完成了从单一的存储器制造商向微处理器制造商的转型。由于其在CPU发展历史上的重要地位，“摩尔定律”的创立者，英特尔公司的首席执行官戈登.摩尔将4004称之为人类历史上最具革新性的产品之一。最初的Intel4004微处理器采用金顶白色陶瓷封装，后期才出现了普通黑陶瓷以及塑料封装。金顶白陶4004又分为普通白陶、灰色痕迹白陶、5系白陶三类。其中，灰色痕迹白陶瓷版最为珍贵。相关轶事：严格来说，4004并不是世界上第一个CPU，只能说是世界上第一个商用CPU。因为在4004发布前一年的1970年，美国军方就已经在F14战斗机上装备了F14CADA芯片，用作战斗机的控制，所以它才是世界上第一个CPU。由于其军用身份，直至1998年美军将其解密，才被世人知晓它的存在。4004可以说是目前世界上最昂贵的CPU（尽管它也是性能最差的）。由于存世量及其稀少，在如今的CPU收藏爱好者手中，曾经卖出1500美元的高价。4004的升级版本：8008品名Intel8008出产时间1972年制造工艺10微米晶体管数量3500时钟频率0.5MHz/0.8MHz位宽8bit工作电压5V封装形式DIP-18双列直插18针8008比起4004有了很大的进步，尽管制造工艺没有变化，但是增加了更多的晶体管，并且将位宽提升成为8位，而且得益于内存分段技术，8008最大可以支持16K的内存地址空间。不过在实际的商业应用中，8008同4004一样遭遇了失败。Intel8008原本是英特尔为ComputerTerminalCorporation（CTC）的Datapoint2200所制造的微处理器（原本叫Intel1201），不过因为交货延迟而效能又比原本宣称的差，所以惨遭退货。不过CTC允许Intel将8008出售给其他客户。因此上，这款CPU同样只有收藏价值。相关轶事：在8008之后，Intel曾经于1974年推出另一款4004的改进产品：4040。4040能够支持16Kb内存空间，并增加了14条新的硬件指令，采用24针双列直插封装。由于其主要应用于科研领域，且推出时间晚，所以它的存在一直不被重视。进一步改进的8080品名Intel8080出产时间1974年制造工艺10微米晶体管数量6000时钟频率2MHz位宽8bit工作电压5V封装形式DIP-40双列直插40针8080被用于当时一种品牌为Altair的计算机上（牵牛星,这是当时流行科幻连续剧《星际旅行》中企业号飞船的最终目的地）。这也是有史以来第一个知名的个人计算机。当时这种计算机的套件售价是395美元，短短数月的时间里面，销售业绩达到了数万部，创造了个人计算机销售历史的一个里程碑。比尔‧盖兹（BillGates）当初就是在杂志上看到使用Intel8080当中央处理器芯片（CPU）的Altair8080计算机才决定来帮这款计算机设计BASIC程序语言，当然后来的微软霸业也就是从这台计算机开始的。因此上来说，在整个计算机历史上，8080也是值得纪念的一款产品。相关轶事：8080微处理器芯片需要+5V,-5V,以及+12V三种电压才能运作，使用不便，所以不久之后Intel就推出了改进版本8085，仅需要一路5V供电即可运行，且工作频率提升到了3-6MHz，很快便取代了8080。也正是由于8085的存在，才使得后来一款奠定当今计算机基础的CPU被命名为8086。2.诸侯混战Intel并不是唯一对CPU产业有兴趣的企业，在这一产业初露端倪的时候，众多的企业都曾经加入这一场争斗，Intel只不过是其中的一支力量，究竟最终鹿死谁手，那时还无法确定。在这一场争斗中，也有许多我们今天仍旧熟知的身影，只不过如今我们已经无法将它们和CPU联系起来，比如摩托罗拉，比如西门子。那个年代，可以称为CPU历史上的战国年代，一个又一个的厂商加入了混战，又一个一个在争斗中失败退出。大浪淘沙过后，存活下来的厂商寥寥无几，其中就包括Intel，以及它的宿敌——AMD。创立一个时代的8086品名Intel8086出产时间1978年制造工艺3微米晶体管数量29000时钟频率4.77MHz位宽16bit工作电压5V封装形式DIP-40双列直插40针Intel8086以8080和8085的设计为基础，拥有类似的暂存器组，但是扩充为16bit，成为世上第一款16位CPU。8086微处理器最高主频速度为8MHz，具有16位数据通道，内存寻址能力为1MB。同时，英特尔还生产出与之相配合的浮点运算数学协处理器8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集，但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的指令。人们将这些指令集统一称之为x86指令集。虽然以后英特尔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，也就是我们所说的X86指令集。而且英特尔在后续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。即便说8086是Intel历史上最重要的产品也不为过，它所创立的x86指令集不断扩展沿用至今，并且其他厂商所生产的CPU也都兼容x86指令集，这已经成为现今的事实标准，并成就了Intel半导体霸主的地位。相关轶事：在早期的CPU历史上，经常会出现“协处理器”这个概念。这是由于受限于当时的工艺水平，不适合将所有功能集成在一个芯片内，所以将专门的数学运算或其他功能独立出来单独做成一枚芯片，这样可以降低设计难度并提高良品率。不过随着现今生产工艺的提升，已经没有这样做的必要了。廉价的8088品名Intel8088出产时间1979年制造工艺3微米晶体管数量29000时钟频率5MHz-8MHz位宽内部16bit/外部8bit工作电压5V封装形式DIP-40双列直插40针8086固然强大，但是其采用了当时最为顶级的技术，因而造成了售价过高的问题，严重阻碍了它的普及。为此，Intel对8086进行了性能削减，将外部总线降低成了8bit，而在内部仍然保持16bit。尽管做出了这样的削弱,但这样的性能对于当时的DOS程序来说,还是足够了，关键是售价大幅降低，使得8088获得了商业上的成功。IBM出品的第一款个人电脑PC-XT便使用8088作为CPU。相关轶事：1981年，美国IBM公司将8088芯片用于其研制的PC机中，从而开创了全新的微机时代。也正是从8088开始，个人电脑(PC)的概念开始在全世界范围内发展起来。从8088应用到IBMPC机上开始,个人电脑真正走进了人们的工作和生活之中，它也标志着一个新时代的开始。过渡产品80186品名Intel80186出产时间1982年制造工艺/晶体管数量/时钟频率3MHz-20MHz位宽16bit工作电压5V封装形式68pinLCC无引线载体68脚80186就是8086的升级版，所以仍然是16bit位宽，同样需要一款名为80187的协处理器来辅助进行浮点运算。同样的，它也有一款削减版的产品80188，就是把外部位宽降低到8bit的版本。当初只有少数个人计算机采用80186当作中央处理器芯片，其中包括了西门子（Siemens）所生产的第一台个人SiemensPC-D（采用MS-DOS2.11）以及一些学校教学用计算机（瑞典、英国以及加拿大）。但从时间上看，就在80186刚推出没几周，80286就出现了，所以它并不像80286一样造成个人计算机界的旋风，很多人甚至没有听说过这款产品，相关资料也很少提到它。相关轶事：8080微处理器芯片需要+5V,-5V,以及+12V三种电压才能运作，使用不便，所以不久之后Intel就推出了改进版本8085，仅需要一路5V供电即可运行，且工作频率提升到了3-6MHz，很快便取代了8080。也正是由于8085的存在，才使得后来一款奠定当今计算机基础的CPU被命名为8086。值得记忆的80286品名Intel80286出产时间1982年制造工艺1.5微米晶体管数量134000时钟频率4MHz-25MHz位宽16bit工作电压5V封装形式68pinLCC/68pinPGA80286（通常我们简称为286）就是造成个人计算机风行的一款中央处理器芯片，在发布后的六年中，全球配备286的个人计算机一共出货了一千五百万台。它除了改善了一些指令的执行速度，同时也增加最大内存支持到16MB。当初预计这种内存支持大概在十年之内都不会需要再增加了。1982年，英特尔公司在8086的基础上，研制出了80286微处理器，该微处理器的最大主频为20MHz，内、外部数据传输均为16位，使用24位内存储器的寻址，内存寻址能力为16MB。80286可工作于两种方式，一种叫实模式（相当于与MSDOS兼容，具有8086与8088芯片的限制），另一种叫保护方式（增加了微处理器的功能）。在实模式下，微处理器可以访问的内存总量限制在1兆字节；而在保护方式之下，80286可直接访问16兆字节的内存。此外，80286工作在保护方式之下，可以保护操作系统，使之不像实模式或8086等不受保护的微处理器那样在遇到异常应用时会使系统遭到停机。IBM公司将80286微处理器用在先进技术微机即AT机中，引起了极大的轰动。80286在以下四个方面比它的前辈有显著的改进：支持更大的内存。达到了当时前所未有的16MB；能够模拟内存空间。这使得微处理器可以使用外存储设备模拟的大量存储空间，这样就大大扩展了80286所能胜任的工作范围；能同时运行多个任务。多任务是通过多任务硬件机构使微处理器在各种任务间来回快速切换；处理速度。最早PC机的速度是4MHz，第一台基于80286的AT机运行速度为6MHz至8MHz，一些制造商还自行提高速度，使80286达到了20MHz，这确实意味着性能上有了重大的进步。从80286开始，Intel逐步将封装形式过渡到PGA，286也就有了LCC封装和PGA封装两种版本。也是从80286开始,中国人开始逐渐接触到了微机的概念。相关轶事：将286电脑第一次引入中国并不是现在大名鼎鼎的联想，而是长城。1987年05月：第一台国产286微机“长城286”在北京展览馆发布，年产量20000台。不过联想紧随其后，也推出了286电脑，由此奠定下今日成功的基础。32位鼻祖80386品名Intel80386出产时间1985年制造工艺1微米晶体管数量275000时钟频率16MHz-40MHz位宽32bit工作电压5V封装形式132pinPGA从386开始，个人电脑进入了32位时代，其内存寻址范围高达4GB，这在当时看来是一个如此奢侈而遥远的想法。即便是今天我们大部分人使用的系统仍然是32位的，可以说和386