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CPU技術(shù)發(fā)展歷程
來源: 日期:2013-10-4 22:42:34 人氣:標(biāo)簽:
CPU也稱為微處理器。微處理器的歷史可追溯到1971年,當(dāng)時(shí)INTEL公司推出了世界上第一臺(tái)微處理器4004。它是用于計(jì)算器的4位微處理器,含有2300個(gè)晶體管。從此以后,INTEL便與微處理器結(jié)下了不解之緣。下面以INTEL公司的80×86系列為例介紹一下微處理器的發(fā)展歷程。
1978和1979年,INTEL公司先后推出了8086和8088芯片,它們都是16位微處理器,內(nèi)含29000個(gè)晶體管,時(shí)鐘頻率為4.77MHz,地址總線為20位,可使用1MB內(nèi)存。它們的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線都是16位,外部數(shù)據(jù)總線8088是8位,8086是16位。1981年8088芯片首次用于IBM PC機(jī)中,開創(chuàng)了全新的微機(jī)時(shí)代。
1982年,INTEL推出了80286芯片,該芯片含有13.4萬個(gè)晶體管,時(shí)鐘頻率由 初的6MHz逐步提高到20MHz。其內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線皆為16位,地址總線24位,可尋址16MB內(nèi)存。80286有兩種工作方式:實(shí)模式和保護(hù)模式。
1985年INTEL推出了80386芯片,它是80×86系列中的第一種32位微處理器,內(nèi)含27.5萬個(gè)晶體管,時(shí)鐘頻率為12.5MHz,后提高到20MHz,25MHz,33MHz。其內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線都是32位,地址總線也是32位,可尋址4GB內(nèi)存。它除具有實(shí)模式和保護(hù)模式外,還增加了一種叫虛擬86的工作方式,可以通過同時(shí)模擬多個(gè)8086處理器來提供多任務(wù)能力。
除了標(biāo)準(zhǔn)的80386芯片(稱為80386DX)外,出于不同的市場(chǎng)和應(yīng)用考慮,INTEL又陸續(xù)推出了一些其它類型的80386芯片:80386SX、80386SL、80386DL等。
1988年推出的80386SX是市場(chǎng)定位在80286和80386DX之間的一種芯片,其與80386DX的不同在于外部數(shù)據(jù)總線和地址總線皆與80286相同,分別是16位和24位(即尋址能力為16MB)。
1990年推出的80386 SL和80386 DL皆是低功耗、節(jié)能型芯片,主要用于便攜機(jī)和節(jié)能型臺(tái)式機(jī)。80386 SL與80386 DL的不同在于前者是基于80386SX的,后者是基于80386DX的,但兩者皆增加了一種新的工作方式:系統(tǒng)管理方式(SMM)。當(dāng)進(jìn)入系統(tǒng)管理方式后,CPU就自動(dòng)降低運(yùn)行速度、控制顯示屏和硬盤等其它部件暫停工作,甚至停止運(yùn)行,進(jìn)入“休眠”狀態(tài),以達(dá)到節(jié)能目的。
1989年INTEL推出了80486芯片,這種芯片實(shí)破了100萬個(gè)晶體管的界限,集成了120萬個(gè)晶體管。其時(shí)鐘頻率從25MHz逐步提高到33MHz、50MHz。80486是將80386和數(shù)學(xué)協(xié)處理器80387以及一個(gè)8KB的高速緩存集成在一個(gè)芯片內(nèi),并且在80×86系列中首次采用了RISC技術(shù),可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令。它還采用了突發(fā)總線方式,大大提高了5內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換速度。由于這些改進(jìn),80486的性能比帶有80387數(shù)學(xué)協(xié)處理器的80386DX提高了4倍。
80486和80386一樣,也陸續(xù)出現(xiàn)了幾種類型。上面介紹的 初類型是80486DX。1990年推出了80486SX,它是486類型中的一種低價(jià)格機(jī)型,其與80486DX的區(qū)別在于它沒有數(shù)學(xué)協(xié)處理器。
80486 DX2由系用了時(shí)鐘倍頻技術(shù),其芯片內(nèi)部的運(yùn)行速度是外部總線運(yùn)行速度的兩倍,即芯片內(nèi)部以2倍于系統(tǒng)時(shí)鐘的速度運(yùn)行,但仍以原有時(shí)鐘速度與外界通訊。80486 DX2的內(nèi)部時(shí)鐘頻率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。
80486 DX4也是采用了時(shí)鐘倍頻技術(shù)的芯片,它允許其內(nèi)部單元以2倍或3倍于外部總線的速度運(yùn)行。為了支持這種提高了的內(nèi)部工作頻率,它的片內(nèi)高速緩存擴(kuò)大到16KB。80486 DX4的時(shí)鐘頻率為100MHz,其運(yùn)行速度比66MHz的80486 DX2快40%。
80486也有SL增強(qiáng)類型,其具有系統(tǒng)管理方式,用于便攜機(jī)或節(jié)能型臺(tái)式機(jī)。
INTEL公司于1993年又推出了80586,其正式名稱為PENTIUM。PENTIUM含有310萬個(gè)晶體管,時(shí)鐘頻率 初為60MHZ和66MHZ,后提高到100MHZ。66MHZ的PENTIUM微處理器的性能比33MHZ的80486 DX提高了3倍多,而100MHZ的PENTIUM則比33MHZ的80486 DX快6至8倍。
PENTIUM引起的轟動(dòng)尚未結(jié)束,今年2、3月份INTEL公司在世界各地舉行的一系列產(chǎn)品介紹會(huì)上又介紹了它將要推出的新一代微處理器__P6。
P6含有550萬個(gè)晶體管,時(shí)鐘頻率為133MHZ,處理速度幾乎是100MHZ的PENTIUM的2倍。P6的一級(jí)(片內(nèi))緩存為8KB指令和8KB數(shù)據(jù)。值得注意的是在P6的一個(gè)封裝中除P6芯片外還包括有一個(gè)256KB的二級(jí)緩存芯片,兩個(gè)芯片之間用高頻寬的內(nèi)部通訊總線互連。P6 引人注目的是具有一項(xiàng)稱為“動(dòng)態(tài)執(zhí)行”的創(chuàng)新技術(shù),這是繼PENTIUM在超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)實(shí)破之后的又一次飛躍。
在短短四分之一世紀(jì)內(nèi),微處理器的發(fā)展日新月異,令人難以置信。目前的PENTIUM比1981年用于第一臺(tái)PC機(jī)的8088幾乎要快300倍。可以說,人類的其它發(fā)明都沒有微處理器發(fā)展得那么神速、影響那么深遠(yuǎn)。
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