IntelCPU的发展史专题培训课件

Intel+CPU的发展史Intel公司的诞生Intel的元老们，摩尔、诺宜斯、葛洛夫(从左至右)

1959年，美国仙童公司的诺伊斯用一种平面工艺制成半导体集成电路，从此开启了集成电路比黄金还诱人的时代。其后，摩尔、诺宜斯、葛洛夫这三个“伙伴”离开原来的仙童公司，一起开创事业——筹建一家他们自已的公司。三人一致认为，最有发展潜力的半导体市场是计算机存储器芯片市场。

Intel公司的诞生半导体市场几乎完全依赖于高新技术，你可以尽可能地在一个芯片上放最多的电路，谁的集成度高，谁就能成为这一行业的领袖。基于以上考虑，摩尔为新公司命名为：Intel，这个字是由“集成/电子(IntegratedElectronics)"两个英文单词组合成的，象征新公司将在集成电路市场上飞黄腾达。

崭露头角

英特尔公司发现：当电子在集成电路块的细微部位上出现或消失时，可以将若干比特(bites,资料的最小计量单位)信息非常廉价地储存在微型集成电路硅片上，他们首先将这种发现应用在商业上。1969年的春天，在公司成立一周年以后，英特尔公司生产了第一批产品，即双极处理64比特存储芯片。不久，公司又推出256比特的MOS存储器芯片，而其他的一些公司直到1980年才能生产MOS芯片和双极芯片。一个小小的Intel公司，以它的两种新产品的问世而打入了整个计算机存储器市场——这是一个辉煌的开端。在研究过程中，英特尔的研究员霍夫(Hoff)设想将计算机上的所有逻辑集成到一个芯片上并在上面编制简单通用的程序呢。这其实就是今天所有微处理器的原理。在同事的帮助及公司支持下，霍夫把中央处理器的全部功能集成在一块芯片上，再加上存储器；完善了这种后来被称为4004的芯片，也就是世界上第一片微处理器。

40041971年英特尔诞生了第一个微处理器——4004，这是第一个可用于微型计算机的四位微处理器，它包含2300个晶体管。该芯片其实是为Busicomcalculator（Busicom，一家现已不存在的日本厂商）专门设计制造的，但已经可以看到个人电脑的影子在里面了。据说当时有一位留着长发的美国人在无线电杂志上读到I4004的消息，立即就想能用这个CPU来开发个人使用的操作系统。结果经过一番仔细折腾之后，发现I4004的功能实在是太弱，而他想实现的系统功能与Basic语言并不能在上面实现只好作罢，这个人就是盖茨——微软公司的老板。不过从此之后，他对英特尔的动向非常关注，终于在1975年成就了微软公司(MicrosoftCorporation)。插曲

8008&8080后英特尔又推出了8008，由于运算性能很差，其市场反应十分不理想。1974年，8008发展成8080,成为第二代微处理器。8080作为代替电子逻辑电路的器件被用于各种应用电路和设备中，如果没有微处理器,这些应用就无法实现。8008共有四种型号，从左到右依次为C8008、C8008-1、D8008、D8008-1，8080处理器拥有16位地址总线和8位数据总线，包含7个8位寄存器(A,B,C,D,E,F,G,其中BC,DE,HL组合可组成16位数据寄存器)，支持16位内存，同时它也包含一些输入输出端口，有效解决了外部设备在内存寻址能力不足的问题。8086

1978年英特尔公司生产的8086是第一个16位的微处理器,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数学协处理器i8087,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，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。左边是8086，右边是8087协处理器8088

1979年，英特尔公司又开发出了8088。8086和8088在芯片内部均采用16位数据传输，所以都称为16位微处理器，但8086每周期能传送或接收16位数据，而8088每周期只采用8位。因为最初的大部分设备和芯片是8位的，而8088的外部8位数据传送、接收能与这些设备相兼容。8088采用40针的DIP封装，工作频率为6.66MHz、7.16MHz或8MHz，微处理器集成了大约29000个晶体管。286

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4861982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，另一种叫保护方式。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停机。80286的封装是一种被称为PGA的正方形包装。PGA是源于PLCC的便宜封装，它有一块内部和外部固体插脚，在这个封装中，80286集成了大约130000个晶体管。286

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4861985年10月17日，英特尔划时代的产品——80386DX正式发布了，80386内部内含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，其后又提高到20MHz、25MHz、33MHz等。80386DX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。它除具有实模式和保护模式外，还增加了一种叫虚拟模式的工作方式，可同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。虽然当时80386没有完善和强大的浮点运算单元，但配上80387协处理器，80386就可以顺利完成许多需要大量浮点运算的任务，从而顺利进入了主流的商用电脑市场。另外，30386还有其他丰富的外围配件支持。针对内存的速度瓶颈，英特尔为80386设计了高速缓存（Cache），采取预读内存的方法来缓解这个速度瓶颈，从此以后，Cache就和CPU成为了如影随形的东西。286

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1989年，英特尔发布了486处理器。80486也是英特尔第一个内部包含数字协处理器的CPU，并在x86系列中首次使用了RISC(精简指令集)技术，从而提升了每时钟周期执行指令的速度。486还采用了突发总线方式，大大提高了处理器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快了4倍有余。

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486倍频技术的由来随着芯片技术的不断发展，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内部工作频率为微处理器外频的2～3倍，486DX2、486DX4的名字便是由此而来。286

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486各种486处理器Intel80486DX常见的80486CPU有80486DX－33、40、50。486CPU与386DX一样内外都是32位的，但是最慢的486CPU也比最快的386CPU要快，这是因为486SX/DX执行一条指令，只需要一个振荡周期，而386DXCPU却需要两个周期。Intel80486DX2/DX4其实这种CPU的名字与频率是有关的，这种CPU的内部频率是主板频率的两/四倍，如80486DX2－66，CPU的频率是66MHz，而主板的频率只要是33MHz就可以了。Intel80486SX80486DXCPU功能强大，当然价格也就比较昂贵。为了适应普通的用户的需要，尤其是不需要进行大量浮点运算的用户，英特尔公司推出了486SXCPU。80486SX主板上一般都有80487协微处理器插座，如果需要浮点协微处理器的功能，可以插上一个80487协微处理器芯片，这样就等同于486DX了。常见的80486SXCPU有：80486SX－25、33。286

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486Intel80486SLCPU80486SLCPU最初是为笔记本电脑和其他便携机设计的，与386SL一样，这种芯片使用3.3V而不是5V电源，而且也有内部切断电路，使微处理器和其他一些可选择的部件在不工作时，处于休眠状态，这样就可以减少笔记本电脑和其他便携机的能耗，延长使用时间。Intel486OverDrive升级486SX可以在主板的协微处理器插槽上安装一个80487SX芯片，使其等效于486DX，但是这样升级后，只是增加了浮点协微处理器的能力，并没有提高系统的速度。为了提高系统的速度，还有另外一种升级的方法，就是在协微处理器插槽上插上一个486OverDriveCPU，它的原理与486DX2CPU一样，其内部操作速度可以是外部速度的两倍。如一个20MHz的主板上安插了OverDriveCPU之后，CPU内部的操作速度可以达到40MHz。486OverDriveCPU也有浮点协微处理器的功能，常见的有：OverDrive－50、66、80。

Pentium1993年，全面超越486的新一代586CPU问世，为了摆脱486时代微处理器名称混乱的困扰，英特尔公司把自己的新一代产品命名为Pentium(奔腾)以区别AMD和Cyrix的产品。早期的奔腾75MHz～120MHz使用0.5微米的制造工艺，后期120MHz频率以上的奔腾则改用0.35微米工艺。

Pentium为了提高电脑在多媒体、3D图形方面的应用能力，许多新指令集应运而生，其中最著名的三种便是英特尔的MMX、SSE和AMD的3DNOW!。1996年底多能奔腾(PentiumMMX)发布,意为“带有MMX技术的Pentium”，从多能奔腾开始，英特尔就对其生产的CPU开始锁倍频了，但是MMX的CPU超外频能力特别强，而且还可以通过提高核心电压来超倍频，所以那个时候超频是一个很时髦的行动。超频这个词语也是从那个时候开始流行的。超频的起源PentiumMMX

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1995年秋天，英特尔发布了PentiumPro处理器。PentiumPRO是英特尔首个专门为32位服务器、工作站设计的处理器，可以应用在高速辅助设计、机械引擎、科学计算等领域。英特尔在PentiumPRO的设计与制造上又达到了新的高度，总共集成了550万个晶体管，并且整合了高速二级缓存芯片。

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1997年英特尔发布了PentiumII处理器。其内部集成了750万个晶体管，并整合了MMX指令集技术，可以更快更流畅的播放影音Video，Audio以及图像等多媒体数据。英特尔第一次在PentiumⅡ中采用了具有专利权保护的Slot1接口标准和SECC(单边接触盒)封装技术。PentiumⅡ微处理器的特点：PentiumⅡ微处理器采用了双重独立总线结构，即其中一条总线连通二级缓存，另一条负责主要内存。PentiumⅡ使用了一种脱离芯片的外部高速L2Cache，容量为512KB，并以CPU主频的一半速度运行。作为一种补偿，英特尔将PentiumⅡ的L1Cache从16KB增至32KB。另外，为了打败竞争对手，英特尔第一次在PentiumⅡ中采用了具有专利权保护的Slot1接口标准和SECC(单边接触盒)封装技术。

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1998年英特尔发布了PentiumIIXeon(至强)处理器。Xeon是英特尔引入的新品牌，取代之前所使用的PentiumPro品牌。这个产品线面向中高端企业级服务器、工作站市场；是英特尔公司进一步区格市场的重要步骤。Xeon主要设计来运行商业软件、因特网服务、公司数据储存、数据归类、数据库、电子，机械的自动化设计等。PentiumIIXeon处理器不但有更快的速度，更大的缓存，更重要的是可以支持多达4路或者8路的SMP对称多CPU处理功能。

Pentium在Pentium的浪潮中，英特尔为进一步抢占低端市场，于1998年4月推出了一款廉价的CPU—Celeron（中文名叫赛扬）。

Celeron与PentiumⅡ相比，去掉了片上的L2Cache,此举虽然大大降低了成本，但也正因为没有二级缓存，该微处理器在性能上大打折扣，其整数性能甚至不如PentiumMMX。为弥补缺乏二级缓存的Celeron微处理器性能上的不足，英特尔发布了采用Mendocino核心的新Celeron微处理器—Celeron300A、333、366。它采用Slot1架构及SEPP封装形式，内建32KBL1Cache、128KBL2Cache，且以CPU相同的核心频率工作，从而大大提高了L2Cache的工作效率。

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1999年春节刚过，英特尔公司就发布了采用Katmai核心的新一代微处理器—PentiumⅢ。

PentiumⅢ具有以下新特点：系统总线频率为100MHz；采用第六代CPU核心—P6微架构，针对32位应用程序进行优化，双重独立总线；一级缓存为32KB(16KB指令缓存加16KB数据缓存)，二级缓存大小为512KB，以CPU核心速度的一半运行；采用SECC2封装形式；新增加了能够增强音频、视频和3D图形效果的SSE(StreamingSIMDExtensions,数据流单指令多数据扩展）指令集，共70条新指令。从左到右依次是旧封装和新封装的PIII照片

Pentium和PentiumⅡXeon一样，英特尔同样也推出了面向服务器和工作站系统的高性能CPU—PentiumⅢXeon至强微处理器。该款微处理器是采用0.18微米工艺制造，Slot2架构和SECC封装形式，内置32KB一级缓存和512KB二级缓存，工作电压为1.6V。

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2000年英特尔发布了Pentium4处理器。用户使用基于Pentium4处理器的个人电脑，可以创建专业品质的影片，透过因特网传递电视品质的影像，实时进行语音、影像通讯，实时3D渲染，快速进行MP3编码解码运算，在连接因特网时运行多个多媒体软件。这是目前空前强大的个人电脑处理器产品，仍然在继续销售中。

Pentium4还引入了全新的NetBurst结构，Pentium4还提供的SSE2指令集，这套指令集增加144个全新的指令，在128bit压缩的数据，在SSE时，仅能以4个单精度浮点值的形式来处理，而在SSE2指令集，该资料能采用多种数据结构来处理：4个单精度浮点数(SSE)对应2个双精度浮点数(SSE2)；对应16字节数(SSE2)；对应8个字数(word)；对应4个双字数(SSE2)；对应2个四字数(SSE2)；对应1个128位长的整数(SSE2)。

从左到右依次是：P4423Pin和P4478Pin

Pentium与PentiumⅢ一样，英特尔也推出了与Pentium4相应的赛扬和至强版处理器，分别应用于低端市场和服务器市场。左边是赛扬，右边是至强

Pentium自首颗Pentium4上市至今，Pentium4的型号之多是空前的，这里就不再详细讲述，只以列表的形式进行说明(Pentium4上市之后的PentiumⅢ不再讨论)：cpu名称接口核心名称支持指令集及特色技术制程（nm）Pentium4Socket423willametteMMX,TM1,SSE180Pentium4Socket478willametteMMX,TM1,SSE180Pentium4ASocket478NorthwoodMMX,TM1,SSE(1,2)130Pentium4BSocket478NorthwoodMMX,TM1,SSE(1,2)130Pentium43.06GSocket478NorthwoodMMX,TM1,SSE(1,2),HT130Pentium4CSocket478NorthwoodMMX,TM1,SSE(1,2),HT130Pentium4ESocket478PrescottMMX,TM1,SSE(1,2,3),HT90

PentiumPentium4ASocket478PrescottMMX,TM1,SSE(1,2,3)90Pentium4ELGA775PrescottMMX,TM1,SSE(1,2,3)90Pentium45XXLGA775PrescottMMX,TM2,SSE(1,2,3),HT90Pentium45X0JLGA775PrescottMMX,TM2,SSE(1,2,3),HT,C1E,NX90Pentium45X5JLGA775PrescottMMX,TM2,SSE(1,2,3),HT,C1E,NX90Pentium45XXEM64TLGA775PrescottMMX,TM2,SSE(1,2,3),HT,C1E,NX,EM64T90Pentium46X0LGA775Prescott2MBMMX,TM2,SSE(1,2,3),HT,C1E,NX,EM64T90Pentium46X2LGA775Prescott2MBMMX,TM2,SSE(1,2,3),HT,C1E,NX,EM64T,VT90Pentium46X1LGA775CedarMillMMX,TM1,SSE(1,2,3),HT,NX,EM64T65Pentium4524LGA775PrescottMMX,TM2,SSE(1,2,3),HT,C1E,NX,EM64T90

Pentium小故事：贝瑞特当众下跪，Intel止步于4GHz：2004年10月，在美国佛罗里达州举行的产业会议上，Intel首席执行官贝瑞特跪在地上，为Pentium4新一代芯片取消上市而向大家道歉，请求原谅。

Itanium(安腾)

2001年英特尔发布了Itanium(安腾)处理器。Itanium处理器是英特尔第一款64位元的产品。这是为顶级、企业级服务器及工作站设计的，在Itanium处理器中体现了一种全新的设计思想，完全是基于平行并发计算而设计(EPIC)。对于最苛求性能的企业或者需要高性能运算功能支持的应用(包括电子交易安全处理、超大型数据库、电脑辅助机械引擎、尖端科学运算等)而言，Itanium处理器基本是PC处理器中唯一的选择。

Itanium(安腾)

Itanium2处理器是以Itanium架构为基础所建立与扩充的产品。提供了二位元的相容性，可与专为第一代Itanium处理器优化编译的应用程序兼容，并大幅提升了50%～100%的效能。Itanium2具有6.4GB/sec的系统总线带宽、高达3MB的L3缓存，据英特尔称Itanium2的性能，足足比SunMicrosystems的硬件平台高出50%。

CeleronD

2004年6月24日，当赛扬发展到第四代时，Intel推出了全新的Prescott核心的Celeron处理器，命名为“赛扬D（CeleronD）”，用以取代Northwood核心Celeron4。新核心CeleronD采用90nm的Prescott核心，二级缓存为256KB，前端总线533MHz，支持13条SEE3指令，不支持HT。

CeleronD如同Pentium4一样，赛扬D发展到今天，型号之多让人眼花缭乱，下面也以列表的形式进行展示：cpu名称接口核心名称支持指令集及特色技术制程（nm）CeleronDLGA775PrescottMMX,TM1,SSE(1,2,3)90CeleronDJLGA775PrescottMMX,TM1,SSE(1,2,3)90CeleronDEM64TLGA775PrescottMMX,TM1,SSE(1,2,3),EM64T90CeleronD(65nm)LGA775CedarMillMMX,TM1,SSE(1,2,3),NX,EM64T65

双核时代经历30多年的发展，cpu从功能极其简单，到功能丰富而强大，让人感受到了科技的魅力和给人们带来的方便。但当人们还沉浸在科技的迷雾中的时候，CPU的两大巨头－Intel和AMD则将人们的视线拉伸到另外一个高度，那就是双核心。从第一颗双核CPU

PentiumD诞生开始，两个巨头不断完善双核的功能，并尽量降低价格，加速双核的普及进程。下面，我们就讲一讲Intel的双核CPU的发展情况。

双核时代2005年春，Intel正是发布第一款家用的桌面双核cpu-PentiumD805,自此，人们的生活开始进入双核时代。PentiumD805

双核时代经历两年多的发展，PentiumD系列已经比较壮大，旗下共有PD8X5,PD8X0,PD9X5等等型号，由于价格的不断下滑，现在已经成为入门级双核的首选之一。左边PentiumD820，右边PentiumD915

双核时代但是，由于CPU的核心构架比较落后，所生产的产品功耗比较高，这也正成全了AMD,因为AMD的CPU流水线较短，工艺也运用的得当，使得同性能的CPU要比Intel的功耗低一些。虽然不断的对PentiumD系列进行制程等工艺方面的改，但他始终不能从AMD手中捞到便宜，始终摆脱不了低能高耗的形象。

为了彻底改变被动局面，2006年7月，Intel正式宣布推出采用Core(中文名“扣肉”)微架构的Conroe桌面级双核心处理器，并于2006年7月27日正式上架销售。Conroe处理器分为两大系列：Core2Duo和Core2Extreme。首批上市的产品共有5款，其型号分别为：IntelCore2DuoE6300、IntelCore2DuoE6400、IntelCore2DuoE6600、IntelCore2DuoE6700和最为顶级的IntelCore2ExtremeX6800。

双核时代

Core微架构拥有双核心、64bit指令集、4发射的超标量体系结构和乱序执行机制等技术，使用65nm制造工艺生产，支持36bit的物理寻址和48bit的虚拟内存寻址，支持包括SSE4在内的Intel所有扩展指令集。Core微架构的每个内核拥有32KB的一级指令缓存、32KB的双端口