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微处理器发展

一、基本理论

摩尔定律

摩尔定律是指IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。摩尔定律是由英特尔(Intel)名誉董事长戈登·摩尔（Gordon Moore）经过长期观察发现得之。 钟摆理论

在奇数年，英特尔将会推出新的工艺；而在偶数年，英特尔则会推出新的架构。简单的说，就是奇数工艺年和偶数架构年的概念。

钟摆策略发展趋势一般是今年架构、明年工艺，是让大家循序渐进，而且实行钟摆策略也是带着整个行业按着这个钟摆形成一种共同的结构往前走。

二、微处理器的发展大致可分为

第一代微处理器（1971—1973年）

通常以字长是4位或8位微处理器，典型的是美国 Intel 4004和Intel 8008微处理器。Intel 4004是一种4位微处理器，可进行4位二进制的并行运算，它有45条指令，速度0.05MIPs（Million Instruction Per Second，每秒百万条指令）。Intel 4004的功能有限，主要用于计算器、电动打字机、照相机、台秤、电视机等家用电器上，使这些电器设备具有智能化，从而提高它们的性能。Intel 8008是世界上第一种8位的微处理器。存储器采用PMOS工艺。该阶段计算机工作速度较慢，微处理器的指令系统不完整，存储器容量很小，只有几百字节，没有操作系统，只有汇编语言。主要用于工业仪表、过程控制。 第二代微处理器（1974—1977年）

典型的微处理器有Intel 8080/8085，Zilog公司的Z80和Motorola公司的M6800。与第一代微处理器相比，集成度提高了1～4倍，运算速度提高了10～15倍，指令系统相对比较完善，已具备典型的计算机体系结构及中断、直接存储器存取等功能。

由于微处理器可用来完成很多以前需要用较大设备完成的计算任务，价格又便宜，于是各半导体公司开始竞相生产微处理器芯片。Zilog公司生产了8080的增强型Z80，摩托罗拉公司生产了6800，英特尔公司于1976年又生产了增强型8085,但这些芯片基本没有改变8080的基本特点，都属于第二代微处理器。它们均采用NMOS工艺,集成度约9000只晶体管,平均指令执行时间为1μS～2μS,采用汇编语言、BASIC、Fortran编程，使用单用户操作系统。 第三代微处理器（1978—1984年）

即16位微处理器。1978 年，Intel公司率先推出16位微处理器8086，同时，为了方便原来的8位机用户，Intel公司又提出了一种准16位微处理器8088。

在Intel公司推出8086、8088 CPU之后，各公司也相继推出了同类的产品，有Zilog公司Z8000和Motorola公司的M68000等。1981年，美国IBM公司将8088芯片用于其研制的IBM-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IBM PC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。 第四代微处理器（1985—1992年）

即32位微处理器。1985年10月17日，英特尔划时代的产品——80386DX正式发布了，其内部包含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，后逐步提高到20MHz、25MHz、33MHz，最后还有少量的40MHz产品。

由于32位微处理器的强大运算能力，PC的应用扩展到很多的领域，如商业办公和计算、工程设计和计算、数据中心、个人娱乐。

1989年， 英特尔推出了80486芯片. 第五代微处理器（1993-2005年）

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。

2000年推出的Pentium 4处理器内建了4200万个晶体管，以及采用0.18微米的电路，Pentium 4初期推出版本的速度就高达1.5GHz，晶体管数目约为4200万颗，翌年8月，Pentium 4 处理理达到2 GHz的里程碑。2002年英特尔推出新款Intel Pentium 4处理器内含创新的Hyper-Threading(HT）超线程技术。 第六代微处理器（2005年至今）

第6阶段（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。

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。

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。 AMD CPU发展史

1: 1999年6月23日，Athlon诞生，当时为K7架构，主频从500-700 MHz之间，配备

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512 KB的半速二级缓存。

2: 2000年3月6日，世界出现第一款速度达到1GHz的处理器——Athlon 1GHz 。AMD 是第一家发表与销售 1 GHz 处理器的厂商 (Athlon)，比 Intel 的 1 GHz Pentium III 早了两天。

1GHz的Athlon处理器是一款非常优秀的产品，主频率的优势使它的性能显得出类拔萃，虽然受到1/3速L2－Cache的影响，它的整体性能仍然是当时测试过的处理器中最出色的。 对于AMD公司来说，Athlon 1GHz的象征意义更大于实用价值。

3: 2001年10月9日，Athlon XP处理器出现，“XP”指Extreme Performance(卓越性能），重启PR值对CPU性能进行标注，最终频率为1733MHz，PR值为2100+。

4:2002年6月10日，新版Athlon XP处理器出现，是是AMD首次采用0.13微米工艺的处理器。

5: 2003年2月10日，出现配备512KB二级缓存的Athlon XP 3000+处理器。 2003年9月23日，第八代CPU（K8）——Athlon 64登场，首次支持64bit计算、并内置内存控制器。

6: 2004年8月，Socket 939接口Athlon 64出现，引入90纳米工艺，加速64bit计算普及。

7: 2005年4月， Athlon FX出现，频率达到3GHz， Athlon 64 X2出现。

8:2006年5月底，首款Socket AM2接口双核心Athlon 64 X2，支持双通道DDR2 800内存。

9: 2007年9月，桌面CPU规格最高的Athlon 64 X2 6000+出现，Athlon 64 X2 5000+黑盒版诞生。

10: 2008年12月，AMD推出K10架构的Athlon 64 X2 7750黑盒版。 11: 2009年4月，AMD推出Athlon 64 X2 7850黑盒版。

Athlon X2 7850 BE是Athlon X2 7750 BE的后续产品，也是Kuma巅峰之作。Athlon X2 7850 Black Edition的定位主要是面向超频市场，虽然它的主频仍未超越3GHz，但是由于此处理器的定价不会太高，所以很适合普通超频爱好者使用。

历经十年的发展，Athlon处理器见证了32位到64位的转变，也推动了单核到多核的进步，最新一代的Athlon X2 7xxx系列已经日益成熟，核心架构由K8升级到K10，拥有了K10架构才有的2MB三级缓存，HT 3.0总线等完整技术规格，在游戏性能与高效能计算上相比前代5000、6000系列有了大幅提高。 中国微处理器简介

2004年2月18日，由清华大学自主研发的32位微处理器THUMP芯片终于领到了由国家教育部颁发的“身份证”：典型工作频率400MHz，功耗1.17mW/MHz，芯片颗粒40片，最高工作频率可达500MHz，是目前国内工作频率最高的微处理器。 “这标志着我国在自主研发CPU芯片领域迈开了实质性的一大步。”教育部对THUMP的诞生给予了较高评价。 在龙芯1号、龙芯2号的基础上，中国正在自主研发新一代的龙芯3号。

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