高中信息技术 cpu发展史教案

1、自从人类1947年发明晶体管以来，50多年间半导体技术经历了硅晶体管、集成电路、超大规模集成电路、甚大规模集成电路等几代，发展速度之快是其他产业所没有的。半导体技术对整个社会产生了广泛的影响，因此被称为“产业的种子”。中央处理器是指计算机内部对数据进行处理并对处理过程进行控制的部件，伴随着大规模集成电路技术的迅速发展，芯片集成密度越来越高，CPU可以集成在一个半导体芯片上，这种具有中央处理器功能的大规模集成电路器件，被统称为“微处理器”。 今天，微处理器已经无处不在，无论是录像机、智能洗衣机、移动电话等家电产品，还是汽车引擎控制，以及数控机床、导弹精确制导等都要嵌入各类不同的微处理器。微处理器

2、不仅是微型计算机的核心部件，也是各种数字化智能设备的关键部件。国际上的超高速巨型计算机、大型计算机等高端计算系统也都采用大量的通用高性能微处理器建造。 根据微处理器的应用领域，微处理器大致可以分为三类：通用高性能微处理器、嵌入式微处理器和数字信号处理器、微控制器。一般而言，通用处理器追求高性能，它们用于运行通用软件，配备完备、复杂的操作系统；嵌入式微处理器强调处理特定应用问题的高性能，主要用于运行面向特定领域的专用程序，配备轻量级操作系统，主要用于蜂窝电话、CD播放机等消费类家电；微控制器价位相对较低，在微处理器市场上需求量最大，主要用于汽车、空调、自动机械等领域的自控设备。CPU是Centr

3、al Processing Unit（中央微处理器）的缩写，它是计算机中最重要的一个部分，由运算器和控制器组成。如果把计算机比作人，那么CPU就是人的大脑。CPU的发展非常迅速，个人电脑从8088(XT)发展到现在的Pentium 4时代，只经过了不到二十年的时间。从生产技术来说，最初的8088集成了29000个晶体管，而Pentium的集成度超过了2810万个晶体管；CPU的运行速度，以MIPS(百万个指令每秒)为单位，8088是0.75MIPS，到高能奔腾时已超过了1000MIPS。不管什么样的CPU，其内部结构归纳起来都可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分，这三个部分相互协调，对

4、命令和数据进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。CPU从最初发展至今已经有二十多年的历史了，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，可以说个人电脑的发展是随着CPU的发展而前进的。1971 Intel 40041971年，英特尔公司推出了世界上第一款微处理器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。每秒运算6万次当时售价为 299 美元Intel第一块CPU 4004,4位主理器,主频108kHz,运算速度0.06MIPs(每秒百万条指令),集成晶体管2,300个,1

5、0微米制造工艺,最大寻址内存640 bytes,生产曰期1971年11月1972 Intel 80088008是Intel在1972年推出的，它的性能是4004的两倍，拥有3,500晶体管数量，速度为200 KHz，并且于1974年被一款名为 Mark-8 的设备采用，Mark-8 是第一批家用计算机之一，此时台式机基本上形成了一个最初雏形。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。1978 Intel 80861978年英特尔公司生产的80

6、86是第一个16位的微处理器。这就是第三代微处理器的起点。8086,16位主理器,主频8MHZ,运算速度0.75MIPs,集成晶体管29,000个,3微米制造工艺,最大寻址内存1MB,生产曰期1978年6月.1981年，美国IBM公司将8088芯片用于其研制的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。1982 Intel 802861982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2

7、0MHz，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。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集成了大约个晶体管。808680286这个时代是个人电脑起步的时代，当时在国内使用甚至见到过PC机的人很少，它在人们心中是一个神秘的东西。到九十年代初，国内才开始普及计算机。在6年的销售期中，全球各地共安装了1500万部286个人电脑。1985 Intel 803861985年春天的时候，英特尔公司已经成为了第一流的芯

8、片公司，它决心全力开发新一代的32位核心的CPU80386。Intel给80386设计了三个技术要点：使用“类286”结构，开发80387微处理器增强浮点运算能力，开发高速缓存解决内存速度瓶颈。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。80386DX有比80286更多的指令，频率为12.5MHz的80386每秒钟可执行6百万条指令，比频率为16MHz的80286快2.2倍。 1989 Intel 804861989年，我们大家耳熟能详的

9、80486芯片由英特尔推出。这款经过四年开发和3亿美元资金投入的芯片的伟大之处在于它首次实破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管，使用1微米的制造工艺。80486的时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz。1993 Intel Pentium1993年，全面超越486的新一代586 CPU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)英特尔逐渐占据了大部分市场。Pentium最初级的CPU是Pentium 60和Pentium 66，分别工作在与系统总线频率相同的60MHz和66MHz两种频率 ,并且

10、都采用了0.80 微米工艺技术制造，核心由310万个晶体管组成。其间Intel 还推出过Intel Pentium MMXIntel Pentium Pro1997 Intel Pentium1997年1998年是CPU市场竞争异常激烈的一年，这一时期的CPU芯片异彩纷呈，令人目不暇接。Pentium的中文名称叫“奔腾二代”，它有Klamath、Deschutes、Mendocino、Katmai等几种不同核心结构的系列产品，其中第一代采用Klamath核心，0.35微米工艺制造，内部集成750万个晶体管，核心工作电压为2.8V。英特尔第一次在Pentium中采用了具有专利权保护的Slot 1

11、接口标准和SECC(单边接触盒)封装技术。1998 Intel Celeron(赛扬)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CPUCeleron（中文名叫赛扬）。最初推出的Celeron有266MHz、300MHz两个版本， 0.35微米工艺制造，内部集成1900万个晶体管和32KB一级缓存，工作电压为2.0V，外频66MHz。Celeron与Pentium相比，去掉了片上的L2 Cache,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Pentium MMX。1999 Intel Pentium1999年春节刚过，英特尔公

12、司就发布了采用Katmai核心的新一代微处理器Pentium。该微处理器除采用0.25微米工艺制造，内部集成950万个晶体管， 2000-2002年：Pentium 4处理器2000年11月20日，英特尔发布Pentium 4 1.4GHz、Pentium 4 1.5GHz处理器，采用了0.18微米工艺技术,提供L2 cache为256K的二级缓存，核心高达4200万个晶体管组成。此时迎来了INTEL的P4时代。2005： Intel Pentium D 处理器2005年，英特尔让首颗内含2个处理核心的Intel Pentium D 处理器登场，从而正式揭开了x86处理器多核心时代。Intel Pentium D 处理器架构了90纳米技术，是双核心加了64位指令集，这是它和Pentium 4 最本质的区别。Pentium D 处理器是用于台式机的双内核处理器。它在一个物理处理器内包含两个完整的执行内核，这2个内核以相同的频率运行。2个内核共享相同的封装和芯片组/内存接口。双内核处理器类似于四车道，可处理相当于双车道可处理的车辆数的2倍，而无需让每辆