硬件工程师培训教程（三）

精品资料网（）25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座精品资料网（）专业提供企管培训资料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，CPU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Intel、AMD和VIA(威盛)三家为主，我们将以他们的产品为介绍重点。一、Intel阵营Intel(英特尔)公司大家已经是如雷贯耳，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Intel就一定不会陌生。Intel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Intel公司就不能不谈谈IntelCPU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，Intel的CPU芯片主要经历了以下几个发展阶段:1.Intel40041971年，Intel公司推出了世界上第一款微处理器4004。这是第一个用于个人计算机的4位微处理器，它包含2300个晶体管，由于性能很差，市场反应冷淡。2.Intel8080/8085在4004之后，Intel公司又研制出了8080处理器和8085处理器，加上当时美国Motorola公司的MC6800微处理器和Zilog公司的Z80微处理器，一起组成了8位微处理器家族。3.Intel8086/808816微处理器的典型产品是Intel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8087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。由于这些指令应用于8086和8087，因此被人们统称为x86指令集。此后Intel推出新一代CPU产品均兼容原来的x86指令集。1979年Intel公司推出了8086的简化版——8088芯片，它仍是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，8088芯片被首次用于IBMPC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8088则可以说是家喻户晓了，PC(个人电脑)机的第一代CPU便是从它开始的。4.Intel802861982年的Intel80286虽然是16位芯片，但是其内部已包含了13.4万个晶体管，时钟频率也到了前所未有的20MHz。其内、外部数据总线均为16位，地址总线为24位，可以使用16MB内存，工作方式包括实模式和保护模式两种。5.Intel80386DX/80386SX32位微处理器的代表产品首推Intel公司1985年推出的80386，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27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，后逐步提高到33MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位，地址总线也是32位，可以寻址到4GB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386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。1989年，Intel公司又推出准32位处理器芯片80386SX。它的内部数据总线为32位，与80386相同，外部数据总线为16位。也就是说，80386SX的内部处理速度与80386接近，也支持真正的多任务操作，并且可以使用为80286开发的输入/输出接口芯片。80386SX的性能优于80286，而价格只及80386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80387数学协处理器。精品资料网（）25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座精品资料网（）专业提供企管培训资料6.Intel80486DX/80486SX1989年，80486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、40MHz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x86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。由于这些改进，80486的性能比带有80387数学协处理器的80386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486SX两种，其价格也相差许多。随着芯片技术的不断发，CPU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CPU倍频技术，该技术使CPU内部工作频率为处理器外频的2～3倍，486DX2、486DX4的名字便是由此而来。以后的日子里，CPU开始了突飞猛进的发展。7.IntelPentiumClassic(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:0.8～0.35μm晶体管数目:310～330万个芯片面积:191mm2缓存容量:16KBL1Cache指令内置:x86指令集、x86译码器、80位浮点单元接口类型:Socket7早期的Pentium处理器(主要是Pentium60和Pentium66)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，Pentium再度成为市场上最畅销的产品。8.IntelPentiumPro(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:0.5～0.35μm晶体管数目:550～700万个芯片面积:196mm2缓存容量:16KBL1Cache、256KB/512KB/1MBL2Cache指令内置:x86指令集、x86译码器、80位浮点单元、分支预测功能接口类型:Socket89.IntelPentiumMMX代号:P55C发布时间:1997年精品资料网（）25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座精品资料网（）专业提供企管培训资料核心频率:166～233MHz总线频率:60～66MHz内核电压:2.8VI/O电压:3.3V制造工艺:0.35μm晶体管数目:450万个芯片面积:128mm2缓存容量:32KBL1Cache指令内置:x86指令集、x86译码器、80位浮点单元、MMX多媒体指令集接口类型:Socket7PentiumMMX有16KB数据缓存、16KB指令缓存和4路写缓存，并增加了从PentiumPro而来的分支预测单元和从Cyrix6x86而来的返回堆栈技术。新增的57条MMX指令用来处理音频、视频和图像数据，使CPU在多媒体应用上的能力大大增强。10.IntelPentiumⅡ代号:Klamath(1997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)μm核心电压:2.8V(Klamath)/2.0V(Deschutes)晶体管数目:750万个芯片面积:130.9mm2缓存容量:32KBL1Cache、512KBL2Cache接口类型:Slot1PentiumⅡ是在PentiumPro的基础上将内置的L2Cache移出，与CPU焊在同一块电路板上，然后封装成卡匣形式而成。外置L2Cache的容量为512KB，以CPU速度的一半运行。11.IntelCeleron(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:0.25μm晶体管数目:750万个芯片面积:153.9mm2缓存容量:32KBL1Cache接口类型:Slot112.IntelCeleronMendocino(新赛扬)代号:Mendocino发布时间:1998年核心频率:300～533MHz总线频率:66MHz精品资料网（）25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座精品资料网（）专业提供企管培训资料制造工艺:0.25μm晶体管数目:1900万个芯片面积:153.9mm2缓存容量:32KBL1Cache、128KBL2Cache接口类型:Slot1、Socket370由于具有和PentiumⅡ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PentiumⅡ一样出色。但没有了L2Cache，Celeron的整数性能大打折扣，Celeron266的整数运算能力甚至还不及PentiumMMX233，在与K6-2的争斗中一败涂地。所以Intel又加入了128KB全速L2Cache，此为新赛扬。新赛扬只有128KBL2Cache，虽然比起PentiumⅡ的512KB少得多，但其性能并不比PentiumⅡ差。因为新赛扬的缓存速度与CPU核心频率相同，而PentiumⅡ的缓存速度只有CPU核心频率的一半。正因为如此，新赛扬不但具有同频PentiumⅡ的高性能，并且具有很强的超频能力，部分300MHzCeleronA能超到令人吃惊的504MHz甚至更高。13.IntelPentiumⅢ代号:Katmai、Coppermine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)μm晶体管数目:950万个芯片面积:153.9mm2缓存容量:32KBL1Cache、512KBL2Cache指令内置:MMX指令集和SSE指令集PentiumⅢ处理器增加了70条SSE指令，并具有惟一的处理器序列号。