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计算机CPU发展历史(1971-2013)

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近几十年以来,电脑技术的发展速度 可谓日新月异,尤其是CPU技术的发展。其实英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)早在1965年就提出了摩尔定律,其内容为:集成电路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,而价格则保持不 变。因此可以说,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的神速,实际上到目前为止摩尔定律仍然有效。下面大 家一起来欣赏一下历代个人电脑CPU,了解一下CPU的发展历程。

1、1971年,第一枚个人电脑CPU:i4004
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1971年INTEL公司推出了世界上第一台微处理器4004。这不但是第一个用于计算器的4位微处理器,也是第一款个人有能力买得起的电脑处理器。4004含有2300个晶体管,功能相当有限,而且速度还很慢,但是它毕竟是划时代的产品。

2、1978年,i8086

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1978年,Intel公司再次领导潮流,首次生产出16位的微处理器,并命名为i8086,同时还生产出与之相配合的数学协处理器i8087,这两种芯 片使用相互兼容的指令集,但在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指令,这就是著名的X86指令集,一直沿用至今。

3、1979年,i8088
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1979年,INTEL公司推出了8088芯片,它仍旧是属于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 使用1MB内存。8088内部数据总线都是16位,外部数据总线是8位,而它的兄弟8086是16位。1981年8088芯片首次用于IBM PC机中,开创了全新的微机时代。也正是从8088开始,PC机(个人电脑)的概念开始在全世界范围内发展起来。

4、1979年,i80286
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1982年,INTEL推出了划时代的最新产品i80286芯片,该芯片比8006和8088都有了飞跃的发展,虽然它仍旧是16位结构,但是在CPU的 内部含有13.4万个晶体管,时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据总线皆为16位,地址总线24位,可寻址16MB内存。从 80286开始,CPU的工作方式也演变出两种来:实模式和保护模式。

5、1985年,i80386
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1985年INTEL推出了80386芯片,它是80X86系列中的第一种32位微处理器,而且制造工艺也有了很大的进步,与80286相比,80386 内部内含27.5万个晶体管,时钟频率为12.5MHz,后提高到20MHz,25MHz,33MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位,地址 总线也是32位,可寻址高达4GB内存。从i80386芯片开始,INTEL公司在同系列的处理器中,针对不同的市场和应用考虑,推出不同类型的 80386芯片:80386DX、80386SX、80386SL、80386DL等。1985年推出的80386DX是标准版;1988年推出的 80386SX是市场定位在80286和80386DX之间的一种芯片,其与80386DX的不同在于外部数据总线和地址总线皆与80286相同,分别是 16位和24位(即寻址能力为16MB);1990年推出的80386 SL和80386 DL都是低功耗、节能型芯片,主要用于便携机和节能型台式机。80386 SL与80386 DL的不同在于前者是基于80386SX的,后者是基于80386DX的,但两者皆增加了一种新的工作方式:系统管理方式(SMM)。当进入系统管理方式 后,CPU就自动降低运行速度、控制显示屏和硬盘等其它部件暂停工作,甚至停止运行,进入“休眠”状态,以达到节能目的。

6、1989年,i80486
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1989年INTEL推出80486芯片,这种芯片的伟大之处就在于它实破了100万个晶体管的界限,集成了120万个晶体管。80486的时钟频率从 25MHz逐步提高到33MHz、50MHz。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内,并且在 80X86系列中首次采用了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80386DX提高了4倍。80486和80386一样,也陆续出现了几种类型。上面介绍 的最初类型是80486DX。1990年推出了80486SX,它是486类型中的一种低价格机型,其与80486DX的区别在于它没有数学协处理器。 80486 DX2由系用了时钟倍频技术,也就是说芯片内部的运行速度是外部总线运行速度的两倍,即芯片内部以2倍于系统时钟的速度运行,但仍以原有时钟速度与外界通 讯。80486 DX2的内部时钟频率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。80486 DX4也是采用了时钟倍频技术的芯片,它允许其内部单元以2倍或3倍于外部总线的速度运行。为了支持这种提高了的内部工作频率,它的片内高速缓存扩大到 16KB。80486 DX4的时钟频率为100MHz,其运行速度比66MHz的80486 DX2快40%。80486也有SL增强类型,其具有系统管理方式,用于便携机或节能型台式机。

从90年代起,生产X86系列处理 器的公司除了INTEL之外,还有AMD(超微)公司和Cyrix公司,它们生产兼容X86的处理器,同样命名为“386”和“486”,但价格比 Intel公司的低得多,当时人们也不管是谁生产的,只要是386或486CPU拿来就用,这也为AMD和Cyrix提供了不小的生存空间。随着AMD和 Cyrix的这种做法不断蚕食Intel的市场,Intel再也坐不住了。Intel要求兼容其X86的CPU不得使用X86名称,但联邦法院做出的判决 确是“X86芯片兼容的CPU厂商仍可以在它们的产品上使用X86名称”。此后的一段时间,AMD和Cyrix生产的386和486处理器数量居然超过了 Intel公司,并借此瓜分了不少的CPU市场份额,在90年代中期,形成了Intel、AMD和Cyrix三足鼎立的局面。

7、intel奔腾处理器、AMD、Cyrix 5X86处理器
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1993年intel推出了全新一代的高性能处理器——奔腾。由于CPU市场的竞争越来越趋向于激烈化,INTEL觉得不能再让AMD和其他公司用同样的 名字来抢自己的饭碗了,于是提出了商标注册,由于在美国的法律里面是不能用阿拉伯数字注册的,于是INTEL玩了哥花样,用拉丁文去注册商标。奔腾在拉丁 文里面就是“五”的意思了。奔腾的内部含有的晶体管数量高达310万个。奔腾最初的起始主频为50Mhz,其后发布了55Mhz、60Mhz、 65Mhz、70Mhz、75Mhz然后直接跳到90Mhz、100Mhz、120Mhz、133Mhz,其中最后一款产品是当时人们梦寐以求的,不是一 般人可以拥有。也只有在拥有它的机器上才可以不用解压卡而直接比较完美的播放VCD。
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与此同时,AMD和Cyrix公司针对Intel的Pentium推出了5X86,让人感觉这是可与Pentium媲美的、80486后的新一代CPU产 品。但事实上,5X86只是486的增强版,从各个方面来看,它都无法达到Pentium的性能,不过,由于5X86的价格比Pentium便宜得多,而 且可以安装在原有486的主板上,因此,也在当时的CPU市场上占有一定份额。然而,5X86毕竟只是80486与Pentium之间的过渡性产品,面对 激烈竞争的CPU市场,AMD和Cyrix两家公司不再单纯复制Intel的产品,而将注意力转向芯片的原始设计。

8、AMD K5、Cyrix 6X86、Intel Pentium PRO
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1994年,Cyrix推出的6X86,Cyrix公司的6X86CPU提供两个流水线,每个流水线为七级,与Intel Pentium的两个五级流水线相比,它采用了多种措施改进流水线:6X86将指令结果同时提供给两个流水线以减少延时,它具有更好的分支预测和乱序执行 功能。Cyrix推出的6X86是市场上第一个与Intel Pentium处理器竞争的处理器。但在浮点运算及多媒体性能方面与Pentium相比,仍然有较大差距,只能专攻低端市场。
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1995年AMD公司推出K5处理器,K5具有6条流水线,能够将解码和执行功能分开,它有六个功能单元:一个分支单元、两个加载/存储单元、一个浮点单 元、两个算术逻辑单元。K5的频率一共有六种:75/90/100/120/133/166,内部总线的频率和奔腾差不多,都是60或者66MHz,虽然 它在浮点 运算方面比不上奔腾,但是由于K5系列CPU都内置了24KB的一级缓存,比奔腾内置的16KB多出了一半,因此在整数运算和系统整体性能方面甚至要高于 同频率的奔腾。即便如此,因为k5系列的交付日期一拖再拖,AMD公司在“586”级别的竞争中最终还是败给了INTEL。
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面对AMD和Cyrix咄咄逼人的气势,Intel在1995年底推出了Pentium PRO,该处理器集成了550万个晶体管,它在几个方面对Pentium进行了改进。在处理方面,Pentium PRO引入了新的指令执行方式,其内部核心是PISC处理器,因而执行速度更快;Pentium PRO具有3个流水线,每个流水线达到14级,指令执行速度明显提高;当时计算机系统的瓶颈之一是主板上的二级高速缓存只能与总线同步工 作,Pentium PRO采用将256K二级高速缓存封装在芯片内核与CPU同频运行解决了这个问题。不过由于当时缓存技术还没有成熟,加上当时缓存芯片还非常昂贵,因此尽 管Pentimu Pro性能不错,但远没有达到抛离对手的程度,加上价格十分昂贵,Pentimu Pro实际上出售的数目非常至少,市场生命也非常的短,Pentimu Pro可以说是Intel第一个失败的产品。

9、Intel Pentium MMX、AMD K6、Cyrix 6X86MX、Cyrix M2
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1997年1月,Intel公司推出了Pentium MMX芯片,它在X86指令集的基础上加入了57条多媒体指令。这些指令专门用来处理视频、音频和图象数据,使CPU在多媒体操作上具有更强大的处理能 力,Pentium MMX还使用了许多新技术。单指令多数据流SIMD技术能够用一个指令并行处理多个数据,缩短了CPU在处理视频、音频、图形和动画时用于运算的时间;流 水线从5级增加到6级,一级高速缓存扩充为16K,一个用于数据高速缓存,另一个用于指令高速缓存,因而速度大大加快;Pentium MMX还吸收了其他CPU的优秀处理技术,如分支预测技术和返回堆栈技术,它可以在支持MMX的软件上把速度提高50%。也使人们真正的认识到了多媒体计 算机。
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1997年4月AMD推出了K6(代号Little Foot)处理器,K6集成了880万个晶体管,加入了MMX指令集,包含两个32KB的一级缓存单元(32KB指令+32KB数据),除了浮点运算能力 略低于Pentium MMX外,K6在其他性能上都胜过Pentium MMX,而且在许多方面已与PentiumII相差无几,而K6的价格比这两款处理器都低。因此,当时在低端市场抢占了不少的市场份额。
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1997年6月Cyrix推出了6X86MX,它在上一代6X86的基础上增加了MMX技术的支持,此后,采用0.25微米工艺替代了0.35微米工艺, 生产了Cyrix M2处理器。Cyrix M2含有64KB的一级缓存,增加的57条MMX的指令可提高多媒体软件的运行速度,从总体上看,Cyrix M2的性能在Pentium MMX与PentiumII之间。但此时Cyrix公司已经到了强弩之末,1997年11月,国家半导体(NS)并购了Cyrix公司,后来又进入了芯片 组厂商巨头VIA的大门,但始终未能起死回生,Cyrix品牌渐渐退出人们的视野了。

在90年代初期,CPU生产厂家形成了以Intel、AMD、Cyrix三强争雄,起初的数年一直属于拉锯战,但当Intel推出Pentium和 Pentium MMX之后,战局开始向不利于AMD和Cyrix的方向发展,在上一篇中提到,Cyrix已经成为了第一个失败者。就在Intel马上就要看见胜利曙光的 时候,Intel天命中的宿敌AMD开始了一场令人称奇的绝地反击战。AMD开始意识到自己相比Intel的劣势还是在浮点运算方面,于是AMD在K6的 基础上经过修改推出了K6-2处理器,新加入的3D NOW!技术让AMD处理器有了脱胎换骨的变化,而其可以在原有Socket 7平台上继续使用,这一战术给了Intel沉重的打击,Intel没有想到AMD凭借一己之力居然撑起了已经被自己判了死刑的Socket 7平台。

10、Intel Pentium II、XEON、Celeron;AMD K6-2、K6-3
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1997年5月,Intel公司推出了PentiumII处理器,它采用SLOT1架构,通过单边插接卡(SEC)与主板相连,SEC卡盒将CPU内核和 二级高速缓存封装在一起,二级高速缓存的工作速度是处理器内核工作速度的一半;处理器采用了与Pentium PRO相同的动态执行技术,可以加速软件的执行;通过双重独立总线与系统总线相连,可进行多重数据交换,提高系统性能;PentiumII也包含MMX指 令集。Intel此举希望用SLOT1构架的专利将AMD等一棍打死,可没想到Socket 7平台在以AMD的K6-2为首的处理器的支持下,走入了另一个春天。
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随后,Intel又推出了针对高端服务器和工作站的PentiumII产品:XEON处理器,它仍采用0.25微米工艺制造,主频有400、450和 500MHZ,二级高速缓存512KB、1MB和2MB三种规格,而且与Pentium PRO类似,它的二级高速缓存内置于CPU工作速度与处理器内核工作速度相同,可看作Pentium PRO的替代品,由于它的高价格因素,XEON面向的是高级工作站和服务器市场,一般的用户很少问津的。从这时开始,今后Intel每推出新一代的 Pentium,都会有相应的XEON处理器面市。
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Celeron是INTEL为了赶快挽回低端市场专门制造的产品。Intel将PentiumII处理器中的二级缓存完全拿掉,这样既节省了 研发时间和成本,又不会对PentiumII的高端市场造成冲击。早期的赛Celeron采用了当时非常先进的0.25微米工艺制造。其超频和发热量的控 制都很出色,但没有二级高速缓存的实际表现令人非常失望。Intel也很快了解到这个情况,于是随机应变,1998年8月,推出了集成128KB二级缓存 的Celeron,起始频率为300Mhz,为了和没有集成二级缓存的同频Celeron区分,它被命名为Celeron 300A。有一定使用电脑历史的朋友可能都会对这款CPU记忆犹新,它集成的二级缓存容量只有128KB,但它和CPU频率同步,而奔腾 Ⅱ只是CPU频率一半,因此Celeron 300A的性能和同频奔腾 Ⅱ非常接近。更诱人的是,这款CPU的超频性能奇好,大部分都可以轻松达到450Mhz的频率,要知道当时频率最高的奔腾 Ⅱ也只是这个频率,而价格是Celeron 300A的好几倍。这个系列的Celeron出了很多款,最高频率一直到566MHz,才被采用奔腾Ⅲ结构的第二代Celeron所代替。
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AMD作为Intel最强劲的对手,1998年3月,AMD公开发布了K6-2处理器,它在K6的基础上作了几项重要的改进,其中最主要的一 项是采用了3D NOW!技术,此技术在原有的K6处理器中新加入了21条新的指令,能迅速地对3D图形进行辅助处理,同时,K6-2也支持MMX技术,3D NOW!与MMX技术之间形成相辅相承的关系,MMX用来加强整数运算能力,而3D NOW!则补充浮点运算能力的不足,这两项技术的融合,为多媒体应用提供了强劲的动能。AMD第一次在浮点运算方面赶上了Intel。但是K6-2在性能 强悍的新赛扬冲击下,也变得举步维艰。
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1999年,AMD在成功推出K6-2之后,AMD趁热打铁,推出了升级版产品K6-3和K6-2+,其中K6-3先于K6-2+推出。其实 它们与K6-2的差别就在二级缓存上。K6-2的二级缓存是建立在主板上,并以CPU主频速度的一半来工作,而K6-3则仿效了Intel的 Celeron A的做法,把二级缓存封装在CPU内部,并以全速运行,在原有的主板上的缓存配合下构成了史无前例的三级缓存。不过这样势必带来成本的巨大提升,而复杂的 设计也使得良品率很低,因此K6-3的价格一直不被普通大众所接受,尽管其在整数方面的性能非常出色。K6-2+则是AMD应对CeleronII而推出 的过渡性产品,同样也将二级缓存封装在CPU内部。而K6-3的推出也是Socket 7平台最后的疯狂。

1999年2月17日,Intel发布了SLOT1构架Pentium III处理器,第一批的Pentium III处理器采用了Katmai内核,主频有450和500Mhz两种,这个内核最大的特点是更新了名为SSE的多媒体指令集,这个指令集在MMX的基础上添加了70条新指令,以增强三维和浮点应用,并且可以兼容以前的所有MMX程序。

11、Intel Pentium III、Celeron 2;AMD K7 Athlon
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不过平心而论,Katmai内核的Pentium III除了上述的SSE指令集以外,吸引人的地方并不多,它仍然基本保留了Pentium II的架构,采用0.25微米工艺,100Mhz的外频,Slot1的架构,512KB的二级缓存(以CPU的半速运行)因而性能提高的幅度并不大。不过 得益于INTEL的品牌效应和强大的广告宣传策略,在Pentium III刚上市时掀起了很大的热潮,曾经有人以上万元的高价去买第一批的Pentium III。
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1999年6月,AMD正式发布了他们的K7处理器(Pluto核心)。第一代K7使用了和Pentium II近似的SLOT1的SLOTA接口,采用0.25微米工艺制造,使用了EV6总线,当时就达到了令人称奇的200MHz的FSB,同时也使得内存第一 次成为了处理器的瓶颈,起始主频为500MHz,最高主频700MHz,而K7在浮点运算性能更是大幅度超越Pentium III,Intel最后的一点优势也顷刻间化为乌有。AMD也因此真正的和Intel开始了齐头并进的竞争。K7不但将性能强劲的PentiumIII击 败,而且经过改进之后居然跟Pentium4也一直竞争,从这个时候起,K7开始书写自己的神话。
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面对着AMD K7处理器巨大的挑战和SLOT1平台昂贵的价格,Intel于1999年下半年推出了采用Socket370 FC-PGA封装的全新铜矿(Coppermine)核心PentiumIII处理器,处理器使用0.18微米工艺制造,133MHz的前端总线,在性能上大幅超过了老PentiumIII,达到了和K7同级的水平。
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看到Coppermine核心的奔腾III大受欢迎,Intel开始着手把Celeron处理器也转用了这个核心,在2000年中,推出了 Coppermine128核心的Celeron处理器,俗称Celeron2,由于转用了0.18的工艺,Celeron的超频性能又得到了一次飞跃, 超频幅度可以达到100%。

12、Intel Tualatin Pentium III、Celeron 3;AMD Tunderbird Athlon、Duron
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Intel改进制造工艺,于2000年发布了0.13微米工艺制造的Tualatin核心PentiumIII-S处理器,最高主频为 1400MHz,512KB的全速二级缓存,而且加入了最新的数据预先读取(prefetch)的扩充功能,这项技术在Pentium4处理器上也得到了 延续。其后又推出了Tualatin核心的Celeron,二级缓存缩减为256KB,但性能依然十分强劲,可以说是K7最为称职的对手。
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AMD在2000年中发布了第二个Athlon核心——Tunderbird(雷鸟),这个核心的Athlon制造工艺改进为0.18微米,并且接口界面 改为了SocketA,这是一种类似于Socket370,但针脚数为462的安装接口。最后是二级缓存改为256KB,但速度和CPU同步,与 Coppermine核心的奔腾III一样。Tunderbird核心的Athlon不但在性能上要稍微领先于奔腾III,而且其最高的主频也一直比奔腾 III高,1Ghz频率的里程碑就是由这款CPU首先达到的。
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在低端CPU方面,AMD推出了Duron(毒龙) CPU,它的基本架构和Athlon一样,只是二级缓存只有64KB。Duron从发布开始,就能远远抛离同样主攻低端市场的Celeron,而且价格更 低廉,一时间Duron成为低价DIY兼容机的第一选择,但Duron也有它致命的弱点,首先是继承了Athlon发热量大的特点,其次是它的核心非常脆 弱,在安装CPU散热器时很容易损坏。因此尽管在兼容机市场很受欢迎,但始终打不进利润最高的品牌机市场。

2000年11月,借助Intel 强大的宣传攻势,Pentium4进入了人们的视野。初期的Pentium4(Willamette)使用0.18微米工艺制造,内部集成256KB二级 缓存,起始主频就达到了1300MHz,采用Socket 423的i850平台搭配RDRAM内存来满足400MHz FSB的带宽需要。虽然人们对Pentium4充满了希望,可产品面市之后,却让人大跌眼镜,20级超长流水线的设计,虽然将频率提升到一个新的高度,但 性能却受到了严重的影响,一颗Tualatin核心的Celeron 1000MHz处理器的性能都在1500MHz主频的Pentium4之上。但为了不让Tualatin抢占了Pentium4的高端市场,Intel人 为的将Tualatin自毁。

13、Intel Pentium 4、Athlon XP
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随后Intel将Pentium 4的产品不断升级,推出了好几个系列的产品。
2001年7月发布了全新改进的Pentium4/Celeron处理器(Northwood),Northwood核心的Pentium4采用0.13 微米工艺制造,将二级缓存提升到了512KB,FSB从400MHz提高到533MHz,主频起始1.6G,最高达到了3.2G。
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2004年6月Intel又推出了采用Prescott核心的Pentium4处理器,而且逐步向LGA 775平台迈进。但相对Pentium4C来说除了在3D性能方面(加入了对SSE3技术的支持)之外,其他性能并没有很大的提升,而且由于采用了并不成 熟的0.09微米工艺,导致晶体管在高频率下电流泄漏严重,反而是功耗和发热量提高了不少。总的来说Pentium 4各个型号,包括赛扬D,都有着高频低能,高功耗的特点,算不上是一款成功的处理器。
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2001年10月,此时的AMD推出了Athlon XP处理器(Palomino),Athlon XP在技术上没有更多的突破,只是改变了封装(使用OPGA封装)、增加了温度监控电路、降低能耗和功率、提供了对SSE的支持、改进了数据预取技术,进 而有效的提高了缓存TLB的数据命中率。同时,AMD见识到了人们都对频率感兴趣,因此采用了新的频率标称制度,Athlon XP型号上的数字并不代表实际频率,而是根据一个公式换算相当于竞争对手(也就是Intel)产品性能的频率,例如Athlon XP 1500+处理器实际频率并不是1.5Ghz,而是1.33GHz,但实际性能相当于1.5Ghz的Pentium 4处理器。
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面对Northwood 核心P4的挑战,AMD于2002年4月推出了Thoroughbred A核心的AMD AthlonXP处理器。同年6月又推出了经过改良的Thoroughbred B核心的AthlonXP处理器,FSB也提升到了266/333MHz。相比于Thoroughbred A核心,Thoroughbred B核心使用了更加成熟的工艺,使得超频性能大幅度提升,而且发热量更小。

但Thoroughbred B核心的AMD AthlonXP处理器在性能上还不足以真正的对抗Pentium4,于是AMD推出了Barton核心的AthlonXP处理器,二级缓存升级到了 512KB,FSB为333MHz/400MHz。虽然性能和超频性能都非常出色,可面对Pentium4C,不超频的Barton在性能上实在没有什么 突出的地方,连AMD也不得不承认这个事实。但售价却比较便宜,如果超频到2.2G(3200+)之后,性能也是十分可观的。至此,K7以其优异的表现完 成了它的历史使命。

14、Intel Pentium M
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2003年Intel发布了Pentium M处理器。Pentium M处理器不同于以往利用台式处理器进行改进而来,而是完全为了移动PC设计,强劲的性能配合高级的节电技术,使得Pentium M处理器有了翻天覆地的变化。英特尔将Pentium M处理器结合了855芯片组与Intel 802.11 PRO WiFi无线/Wireless2100网络联机技术,启用了一个全新的名称:Centrino(迅驰)。这样让人们再次看到了以技术为主导的 Intel。Pentium M处理器起初的FSB为400MHz,1M的二级缓存,后起推出的Dothan核心将二级缓存升级到了2M。

Intel的Pentium4在AMD的Athlon64面前已经毫无优势可言之时,而Pentium-M的性能大家有目共睹,所以人们更加期待的是Intel能够推出桌面版的Pentium-M来应对。

15、AMD Athlon64、INTEL Pentium 4 EM64T
计算机CPU发展历史(1971-2013)
2003年9月24日,AMD Athlon64处理器正式推出,Athlon64的发布才真正的宣告了个人64位计算时代的到来。之后AMD又推出了Socket939接口的 Athlon64FX、Athlon64(支持双通道内存、硬件防病毒、Cool‘n’Quiet智能温控技术及SSE3等)以代替Socket754接 口的Athlon64(不支持双通道内存)处理器来进行高端市场的争夺。而Socket754方面则采用Sempron处理器以应对低端市场。
计算机CPU发展历史(1971-2013)
在64位时代,无疑Intel落在了后面,Intel意识到了问题的严重性,于是在2004年推出了Nocona代号Pentium 4 EM64T,但实际上EM64T也采用的是Prescott核心,只不过增加了对64位数据的处理能力。 EM64T技术同AMD的X86-64技术有很多相似之处,Intel借鉴了AMD的设计思路。不过在处理器的一些关键技术上Athlon 64/Opteron和EM64T技术的Pentium 4还是有很多区别,例如Intel未集成内存控制器等等。

在进入新世纪以来,CPU的频率不 断攀升,INTEL的奔腾4尤其明显,Prescott 最高主频达到3.8G。但芯片设计工程师发现,受到工艺、材质、发热量等因素的限制,CPU的频率是不可能无止境提升的。但如何继续提高CPU的性能呢? 工程师们想到了一个办法,就是一个CPU内集成两个内核。在2005年Intel和AMD相继推出了采用双核心的CPU,计算机CPU进入了双核时代。

16、Intel Pentium D、AMD Athlon 64 X2
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Athlon 64成功夺冠之后,为了继续统治桌面市场,AMD推出了 Athlon 64 X2系列处理器。该处理器拥有2个CPU核心,内置有内存控制器。该处理器内部数据连接要优于Intel的双核心设计。X2系列处理器加入了对SSE3指 令的支持,但是最重要的是该系列处理器仍然使用的是Socket 939插座。虽然并不是所有的主板都能够支持,但是大部分老939主板只需要通过BIOS升级就可以对X2处理器提供支持。
计算机CPU发展历史(1971-2013)
Intel也推出Pentium D处理器,Pentium D也是属于NetBurst架构,由两个单独的CPU核心组成。虽然在产品设计上不如AMD的原生双核心设计,性能也差距明显,但是Pentium D 依然提供了不错的多任务处理性能,出色的超频性能以及极具竞争力的价格。Pentium D核心频率从2.66G到3.73G,可以超频至4.26G,是Intel核心频率最高的CPU。

17、Intel Core 2 、Pentium 双核、AMD Phenom(羿龙)
计算机CPU发展历史(1971-2013)
2006年,INTEL终于放弃了Netburst架构,推出了Core 2微架构再一次震动了业界。这一次Intel不再将注意力放在处理器的频率上,而是在处理器的执行效率上。虽然新架构处理器频率不高,但是其性能却足以让 其重回处理器性能之王的宝座。
首款 Core 2 Duo处理器拥有1.67亿个晶体管,基于的是65nm工艺,拥有4M L2缓存,前端总线频率为1,066MHz。虽然Core 2 Duo的低端型号核心频率只有 1.86GHz 和 2.13GHz (E6300 E6400), 但是性能却极具吸引力。之后 Core 2生产工艺又提升至45nm,代表产品是Penryn。四核心Penryn的晶体管数量达到了8.2亿,核心频率也达到了3.2GHz。
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2007年INTEL推出了Pentium双核处理器,看到Pentium这个名字你也许会觉得有些奇怪,虽然这个名字会让人有些迷糊,但是Pentium双核处理器基于的是Core架构,而不是早期的Pentium,与Pentium D也没有什么关系。第一款Pentium双核处理器其实是面向笔记本电脑市场推出的,后来推出了桌面版产品。其目的是为了填补Celeron 和 Core 2处理器之间的市场空白。
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2007年AMD推出了Phenom(羿龙)处理器。当性能之王的宝座被Core 2架构夺走之后,AMD希望通过Barcelona重新赢回来,这就是Phenom处理器。但是推出Phenom后,性能之王仍然属于 Intel,Phenom无法实现高频率,自然超频性能也一般。

其实从本身来看,Phenom微架构并不算差,比如该处理器可以支持多种SIMD指令,包括有MMX,Enhanced 3DNow!,SSE,SSE2,SSE3以及 SSE4a,而且Phenom从一开始设计时就考虑到了对四核心的支持,每个核心都直接连接到CPU内部,而且核心之间以芯片速度通信,彻底消除系统架构 方面的挑战和瓶颈。唯一遗憾的就是,其性能还无法对抗Intel的旗舰产品,不过倒是让Intel开始打起了价格战。

2008年INTEL推出了 Core i7处理器,为AMD带来了更大的压力,因为Core i7已经成为了Intel阵营新领军人物。Core i7 与上一代产品Core 2 相比有诸多改进,其中最重要的变化体现在以下几个方面:第一,Corei7是Intel第一款原生4核处理器,并支持超线程技术;第二,采用了全新的 LGA1366接口;第三,引入了QPI(快车直接通道)总线技术,同时还在CPU内部集成了三通道DDR3内存控制器。

18、Intel Core i7、AMD Phenom II
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2008年INTEL推出了Core i7处理器,为AMD带来了更大的压力,因为Core i7已经成为了Intel阵营新领军人物。Core i7 与上一代产品Core 2 相比有诸多改进,其中最重要的变化体现在以下几个方面:第一,Corei7是Intel第一款原生4核处理器,并支持超线程技术;第二,采用了全新的 LGA1366接口;第三,引入了QPI(快车直接通道)总线技术,同时还在CPU内部集成了三通道DDR3内存控制器。
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为了迎接INTEL Core i7的挑战,AMD推出了Phenom II处理器,在Phenom的基础上,采用了新的生产工艺,配备了更大容量的三级缓存,支持DDR3内存,并大幅提高工作频率,性能自然也获得了很大提 升。另外,其功耗也有明显下降,超频能力也显得相当不错,Phenom II 比前一代产品在各方面都有了长足的进步。该处理器的推出让AMD大大拉近了与Intel的距离,但是其综合实力仍旧赶不上Core i7。AMD只有在价格上大做文章,凭借性价比优势来夺取市场。

19、AMD Athlon II、Sempron X2
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为了丰富产品线,AMD在2009年推出了Athlon II和Sempron X2处理器。Athlon II 系列采用 AMD K10 微架构,与 Phenom 系列不同的是,Athlon II 处理器均不设L3缓存,但把旧有的每核 512KB L2 缓存增至每核 1MB(四核仍为 512KB)。Athlon II 的市场定位主要对手是INTEL的Pentium双核。
Athlon II 的双核产品均属本地设计(四核心系列部份不是),即并非通过屏蔽一颗四核处理器的其中两个内核,因此处理器的TDP功耗也比Phenom II系列为低。三核心的 Athlon II 之核心架构也是与Athlon II X4相同,只是将其中一颗核心屏蔽起来作为市场区隔。AMD于2009年9月16日所推出的四核心系列,AMD证实有些部份是 Phenom II 系列屏蔽 L3 而得来的。所以用户可以通过破解方法,打开 L3 缓存。
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AMD Sempron X2是一款低端入门级双核处理器,它是AMD闪龙系列中规格最高的一款CPU。Sempron X2处理器基于45纳米K10架构研发,它采用AM3接口规格,拥有2x512K二级缓存,实际上Sempron X2看起来更像是更低端的Athlon2 X2速龙2双核系列,而非Sempron闪龙系列。低价双核心无疑是Sempron X2处理器最大的优势。Sempron X2 的市场定位主要对手是INTEL的Celeron双核。

20、AMD Phenom II X6、INTEL Core i7 980X
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2010年3月16日,英特尔公司正式推出了酷睿 i7处理器至尊版Intel Core i7 980x处理器。Core i7 980X是全球第一款桌面六核CPU,基于Intel最新的Westmere架构,采用领先业界的32nm制作工艺,拥有3.33G主频、12MB三级缓 存,并继承了Core i7 900系列的全部特性,如集成三通道内存控制器、支持超线程技术、睿频加速技术、智能缓存技术等。从规格上已能感受到其强大的性能。

Core i7 980X与Core i7 975两代旗舰相比,i7 980X采用了更先进的Westmere架构与32nm制作工艺,核心数和线程数从4核8线程增加到6核12线程,三级缓存从8MB增加到12MB,使其性能大幅度提升。
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2010年4月27日AMD也发布了其首个六核心桌面处理器和产品Phenom II X6,Phenom II X6 1000T系列开发代号“Thuban”,采用GlobalFoundries 45nm SOI工艺制造,晶体管9.04亿个,核心面积346平方毫米。相比于同样45nm工艺、四核心的Phenom II X4 900系列,新处理器晶体管增多了19.3%,核心面积加大了34.1%,不过得益于制造工艺的完善,最高热设计功耗仍保持在125W。

随着CPU技术的不断发展,集成度 越来越高,INTEL和AMD都把显卡核心集成到CPU里面,实现了CPU与GPU真正的融合,大幅度提高电脑的性能,AMP在这方面做的尤为出色,得益 于ATI的技术,AMD在核显方面性能非常强大,AMD最新的APU-A10集成的核心显卡Radeon HD 7660D,性能达到中高端主流显卡的水平,可轻松应付主流的大型游戏。

20、第二代的Core i3/i5/i7
计算机CPU发展历史(1971-2013)
2010年6月份,Intel再次发布革命性的处理器——第二代i3/i5/i7。第二代i3/i5/i7全部基于全新的Sandy Bridge微架构,相比第一代产品主要带来五点重要革新:
1)采用全新32nm的Sandy Bridge微架构,更低功耗、更强性能。
2)内置高性能GPU(核芯显卡),视频编码、图形性能更强。
3)睿频加速技术2.0,更智能、更高效能。
4)引入全新环形架构,带来更高带宽与更低延迟。
5)全新的AVX、AES指令集,加强浮点运算与加密解密运算。

可能不少朋友不清楚酷睿i3、i5、i7的区别。其实i7定位高端、i5定位中端、i3定位低端,i7、i5是给对系统性能要求较高的玩家准备的,这些玩 家一般都会配独显而不会去用集成显卡,因此没有内置显卡;i3是为看高清或对性能要求不高的用户准备的,这些人并不需要多好的显卡,集成足矣,又能节省预 算,在以往他们都是用集显的主板,而intel首次在i3当中集成了GPU(显示芯片),而不需要主板集成,可见技术又大大地进步了。

这三款处理器的主要区别如下:

酷睿i7——核心数:4个或6个;线程数:8或12;缓存:8M或12M;支持睿频加速;无内置显卡

酷睿i5——核心数:2个或4个;线程数:4;缓存:4M或8M;支持睿频加速;有内置显卡(i5 750系列无显卡)

酷睿i3——核心数:2个;线程数:4;缓存:4M;不支持睿频加速;有内置显卡

什么是睿频加速技术呢?

当启动一个运行程序后,处理器会自动加速到合适的频率,而原来的运行速度会提升 10%~20% 以保证程序流畅运行;应对复杂应用时,处理器可自动提高运行主频以提速,轻松进行对性能要求更高的多任务处理;当进行工作任务切换时,如果只有内存和硬盘在进行主要的工作,处理器会立刻处于节电状态。这样既保证了能源的有效利用,又使程序速度大幅提升。

举个简单的例子,如果某个游戏或软件只用到一个核心,Turbo Boost技术就会自动关闭其他三个核心,把运行游戏或软件的那个核心的频率提高,也就是自动超频。

21、AMD APU
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AMD在2011年推出了第一代 APU,APU全称是“Accelerated Processing Units”,加速处理器,它是融聚了CPU与GPU功能的产品,也是PC上两个最重要的处理器融合,相互补足,发挥最大性能。正因为AMD同时拥有强大 的CPU与GPU技术,使CPU与GPU的融合成为了可能,从而大幅提升电脑运行效率,实现了CPU与GPU真正的融合。APU是处理器未来发展的趋势。

APU有面向笔记本和迷你机市场的E系列(E350、E450)和面向桌面市场的A系列(A4、A6、A8、A10)。E系列的APU,CPU性能并不理想,优点是价格低,集成显卡的性能不错。主要用在HTPC、迷你电脑和部分低端笔记本电脑上。

A系列的APU型号较多,主要区别如下:

A4-3300/3400:双核心,双线程,制作工艺是32纳米,主频2.5~2.7G,功耗65W,显卡核心型号为AMD Radeon HD 6410;

A6-3600:四核心,四线程,制作工艺是32纳米,主频2.1G,功耗65W,显卡核心型号为AMD Radeon HD 6530;

A8-3800:四核心,四线程,制作工艺是32纳米,主频2.4G,功耗65W,显卡核心型号为AMD Radeon HD 6550。

22、第三代的Core i3/i5/i7
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2012年8月底Intel Ivy Bridge架构的Core i3处理器上市,这是第三代的Core i3处理器,三代Ivy Bridge的i3采用了新的内核设计,同样主频下CPU性能比二代Sandy Bridge架构高出10%左右,但三代的最大亮点并不是性能,这点性能提升是很有限的。三代采用了最新的22nm工艺,相比上一代SNB的32nm工艺 功耗大幅降低,并且IVB i3加入了对DDR3 1600内存规范的支持,而上一代SNB i3仅仅支持到DDR3 1333,遗憾的是IVB架构的亮点之一PCI-E 3.0规范,在i3上被砍掉,只有IVB架构的i5和i7才能够支持最新一代的PCI-E 3.0规范。

IVB i3全部采用新一代的HD2500核芯显卡,性能比上一代HD2000平均提升40%,支持DX11所有特性,全面支持Win 8所有特性,并且首次在Intel系列集显中加入了对OpenCL 1.1通用编程技术的支持,而上一代的SNB内置的HD2000则仅支持DX10,而且不支持OpenCL三代i3 CPU功耗降低,但由于采用了性能更强的核显,所以TDP设计功耗并没有比二代降低太多,i3 2120的TDP为65W,而i3 3220的TDP则为55W,仅降低10W。

23、AMD 第二代 APU
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2012年5月AMD推出了第二代的APU,新的APU才用FM2接口,可以向下兼容FM1,与前一代APU相比,代号为Trinity的第二代A系列 APU采用颠覆性的设计,较上一代APU产品每瓦性能提升一倍,核显AMD Radeon HD7000系列显卡令图形性能较上一代提升幅度达56% 。

第二代APU各型号的主要区别如下:
A4-5300:双核心,双线程,制作工艺是32纳米,主频3.4G,功耗65W,显卡核心型号为AMD Radeon HD 7480D。
A6-5400:双核心,双线程,制作工艺是32纳米,主频3.6G,功耗65W,显卡核心型号为AMD Radeon HD 7540D。
A8-5500:四核心,四线程,制作工艺是32纳米,主频3.2G,功耗65W,显卡核心型号为AMD Radeon HD 7560D。
A10-5700:四核心,四线程,制作工艺是32纳米,主频3.4G,功耗65W,显卡核心型号为AMD Radeon HD 7660D。
A10-5800K:四核心,四线程,制作工艺是32纳米,主频3.8G,功耗99W,显卡核心型号为AMD Radeon HD 7660D。

结束语:
从INTEL最初发布的i4004 CPU到现在已经经历了40年,CPU的制造工艺和性能已经发生了翻天覆地的变化,这也是CPU厂商之间的技术竞争才促使了CPU性能的不断攀升,我们应 该向那些设计制造处理器的伟大工程师们致以最高的敬意,此刻没有不同品牌间的门户之争,只有对技术的共同追求,是竞争催生了一代代的优秀产品,让摩尔定律 持续有效。
本次处理器发展历史介绍就到这里,感谢看完本文的朋友,相信这些CPU会勾起不少朋友的回忆,如果你曾使用过或正在使用本文介绍的这些CPU,不妨畅所欲言,跟大家分享一下您的感受!


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