1、計算機發展歷史簡介這張圖相信很多人都看過，世界上第一臺電子計算機ENIAC教科書里面的答案是ENIAC。這個答案不算正確，但也沒完全錯。ENIAC是美國賓州大學研制的第一臺電子計算機，也是世界上第一臺電子計算機。準確一點說：ENIAC是世界上第一臺通用型計算機。ENIAC是Electronic Numerical Integrator And Computer(電子數字積分器和計算機 )的縮寫，它于1946年2月15日誕生；當時的資助者是美國軍方，目的是計算彈道的各種非常復雜的非線性方程組。眾所周知，這些方程組是沒有辦法求出準確解的，因此只能用數值方法近似地進行計算，因此研究一種快捷準確計算的

2、辦法很有必要。那個時候的“程序設計”，需要插拔N多的插頭美國軍方花費了48萬美元經費在ENIAC項目上，這在當時可是一筆巨款，要不是為了二次世界大戰，誰能舍得出這么大的錢？事實上ENIAC也是美國陸軍軍械部和賓州大學莫爾學院聯合發布的，而非書本上所提的只有賓州大學(賓夕法尼亞大學莫爾學院的莫奇來教授和他的博士生埃克特博士研制）。從技術上而言，ENIAC是沒有太明晰的CPU概念的。因為它采用電子管作為基本電子元件。用了足足18800個電子管，而每個電子管大約有一個普通家用25瓦燈泡那么大。這樣整部電腦就有了8英尺高、3英尺寬、100英尺長的身軀，重達30噸，耗電高達140千瓦。每秒能進行5000

3、次加法運算(而人最快的運算速度每秒僅5次加法運算)，還能進行平方和立方運算，計算正弦和余弦等三角函數的值及其它一些更復雜的運算。這樣的速度在當時已經是人類智慧的最高水平。但是，其實ENIAC還不是計算機的最早始祖。現代計算機的思想由來已久，從遠古到2000多年前的西漢朝 出現的 算盤、后來的計算尺到1642年帕斯卡的機械加法器，到萊布尼茲的乘法器。到了19世紀已經才日漸成熟，1822年巴貝奇的差分機。但是當時的技術水平很低弱，所以根本無法制造出可以運行的系統來，其中最據代表性的就是巴貝奇的分析機（1832年只是設計思想）。下圖是巴貝奇分析機部件英國皇家學會會員、劍橋大學數學教授巴貝奇(Char

4、les Babbage, 1792-1871.)，是一位富有的銀行家的兒子。他于1792年出生于英格蘭西南部的托格茅斯，后來繼承了相當豐厚的遺產。巴貝奇把繼承的財富都用于科學研究，并顯示出極高的數學天賦，考入劍橋大學后，他發現自己掌握的代數知識甚至超過了教師。1817年獲碩士學位，1828年受聘擔任劍橋大學“盧卡辛講座”的數學教授，這是只有牛頓等科學大師才能獲得的殊榮。巴貝奇教授，Charles Babbage巴貝奇不但精于科學理論，更喜歡將科學應用在各種發明創造上。他最早提出，人類可以制造出通用的計算機，來代替大腦計算復雜的數學問題。當時并沒有電子技術的應用，于是巴貝奇的設想就架構在當時日趨

5、成熟的機械技術上。巴貝奇將他設想的通用計算機命名為“分析機”，并希望它能自動解算有100個變量的復雜算題，每個數達25位，速度達到每秒鐘運算一次。分析機包括齒輪式“存貯倉庫”(Store)和“運算室”即“作坊”(Mill)，而且還有他未給出名稱的“控制器”裝置，以及在“存貯倉庫”和“作坊”之間運輸數據的輸入輸出部件。這種天才的思想，劃時代地提出了類似于現代電腦五大部件的邏輯結構，也為后世的通用處理器誕生奠定了堅實的基礎。最初，巴貝奇還有政府的資助來研究設計“分析機”，但是短視的英國政府于1842年，斷然宣布停止對巴貝奇的一切資助，而當時的科學界也譏笑他是“愚笨的傻瓜”，公然稱差分機“毫無任何價

6、值”。不過英雄的故事里面總是有美人垂青，英國著名詩人拜倫的女兒愛達·拉夫拉斯伯爵夫人(注解1)，是唯一能理解巴貝奇的人，也是世界計算機先驅中的第一位女性。她幫助巴貝奇研究分析機，建議用二進制數代替原來的十進制數(真是天才！)。她還指出分析機可能像雅各織布機一樣編程，并發現了編程的要素。她還為某些計算開發了一些指令，并預言計算機總有一天會演奏音樂。第二年，她幫助巴貝奇處理論文的譯稿時，加入了許多獨特的見解，深得巴貝奇教授的贊許。在愛達夫人短暫生命的最后十年里，全力協助巴貝奇工作，甚至把自己的珠寶手飾都拿出來變賣，以幫助巴貝奇度過經濟難關。之后，巴貝奇又獨自堅持了近20年，直至1871年

7、，這位先驅者孤獨地離開了人世時，分析機終于沒能制造出來，未完成的一部分也被保留在英國皇家博物館里。巴貝奇逝世后，他的兒子亨利·巴貝奇少將制造了若干個復制品，送往世界各地保存。亨利堅定地相信，總有一天，他父親的這種機器一定會被后人制造出來。近年來，科學界已經普遍確認巴貝奇在信息科學的鼻祖地位。1991年，為了紀念巴貝奇200周年誕辰，英國肯圣頓(Kensington)科學博物館根據這些圖紙重新建造了一臺差分機。復制過程中，只發現圖紙存在著幾處小的錯誤。復制者特地采用18世紀中期的技術設備來制作，不僅成功地造出了機器，而且可以正常運轉。后人完成的巴貝奇分析機1890年美國的霍勒雷斯按照巴

8、貝奇分析機思路做出來一套機器叫穿孔機，用在美國當年人口普查，原來幾個月完成的事情幾周就完成了，后來成立公司最后1911年（和另外鐘表公司、磅秤公司等合并）發展成IBM（國際商業機器）公司。為什么要提這些舊事？其實無論是英特爾、IBM、微軟，還是甲骨文，如果沒有這些先驅們的奉獻，就沒有今天的繁榮。另外，我國的教育對于這一段歷史的描述非常差，希望這樣的說明能夠在開始以下intel x86神奇時光之旅前，有一個很好的交待，權作拋磚引玉吧。注解1：1981年，美國國防部花了10年的時間，研制了一種計算機全功能混合語言，并成為軍方數千種電腦的標準。為了紀念愛達夫人，這種語言被正式命名為ADA語言，并贊譽

9、她是“世界上第一位軟件工程師”。電子管的發明（1904年弗萊明）1愛迪生效應1877年晶體管的發明（1947年12月，貝爾實驗室肖克萊、巴丁、布萊頓，因此獲1956年諾貝爾獎）晶體管比電子管的優點：1可靠性高、壽命長2功耗低、體積小3不需要預熱、適于批量生產。在以下部分的介紹里，集成電路的通用型CPU誕生了！集成電路的發明（IC）其實早在英特爾公司誕生前，集成電路技術就已經被發明。1947年，AT&T貝爾實驗室的三位科學家（巴丁、布萊頓、肖克萊）發明了晶體管，晶體管的出現，迅速替代電子管占領了世界電子領域。隨后，晶體管電路不斷向微型化方向發展。1957年，美國科學家達默提出“將電子設備

10、制作在一個沒有引線的固體半導體板塊中”的大膽技術設想，這就是半導體集成電路的核心思想。1958年，美國德克薩斯州儀器公司的工程師杰克(Jack Kilby)在一塊半導體硅晶片上將電阻、電容等分立元件集成在里面，制成世界上第一片集成電路。也正因為這件事，2000年的諾貝爾物理獎頒發給了已退休的杰克。1959年，美國仙童公司的諾伊斯用一種平面工藝制成半導體集成電路，從此開啟了集成電路比黃金還誘人的時代。1968年，摩爾、諾宜斯、葛洛夫這三個“伙伴”離開原來的仙童公司，一起開創事業籌建一家他們自已的公司。三人一致認為，最有發展潛力的半導體市場是計算機存儲器芯片市場。英特爾的元老，摩爾英特爾的元老，葛

11、洛夫英特爾的元老，諾宜斯吸引他們成立新公司的另一個重要原因是：這一市場幾乎完全依賴于高新技術，你可以盡可能地在一個芯片上放最多的電路，誰的集成度高，誰就能成為這一行業的領袖。基于以上考慮，摩爾為新公司命名為：Intel，這個字是由“集成/電子(Integrated Electronics)"兩個英文單詞組合成的，象征新公司將在集成電路市場上飛黃騰達，結果就真的如此，看來在摩爾有生之年，請他起個名字一定發達。intel這個名字有著深遠涵義當時，這三位創業者說服風險資本家阿瑟.羅克給他們投資了200萬美元；還找到了他們創業的最佳地點，就是原聯合碳化物電子公司的大樓，這可比惠普的車庫要強多

12、了。公司創建不久，三位創建人就與公司職員(這時是1968年底，英特爾公司已約定，他們將不拘泥于任何特定的技術或產品生產線，用諾宜斯的話來說就是“對當今所有技術進行快鏡拍攝，從中發現哪種技術行得通，哪種技術最卓有成效，就開發哪種技術”，公司有的是時間、才能和資金，所以他們不能草率行事。諾宜斯說：“沒能任何合同規定我們必須保證某一生產線的生產。我們也不受任何舊技術的約束。”英特爾公司發現：當電子在集成電路塊的細微部位上出現或消失時，可以將若干比特(bites,資料的最小計量單位)信息非常廉價地儲存在微型集成電路硅片上，他們首先將這種發現應用在商業上。1969年的春天，在公司成立一周年以后，英特爾公

13、司生產了第一批產品，即雙極處理64比特存儲芯片。不久，公司又推出256比特的MOS存儲器芯片。一個小小的Intel公司，以它的兩種新產品的問世而打入了整個計算機存儲器市場這是一個輝煌的開端，而其他的一些公司直到1980年才能生產MOS芯片和雙極芯片。隨著日本公司加入競爭，內存的生意越來越艱難。盡管當時有很多美國人抱怨日本人公司以低于成本的價格向美國傾銷產品，但一個不可否認的事實是，日本在芯片制造上的速度和質量是無與倫比的。這時候，英特爾公司面對有史以來最大的生存危機。不過最終他們作出一個令人欽佩的決斷：放棄內存，全力投入微處理器業務。說到微處理器業務，其實最初是件很偶然的事情：英特爾的一家客戶

14、(Busicom，一家現已不存在的日本廠商)要求英特爾為其專門設計一些處理芯片。在研究過程中，英特爾的研究員霍夫(Hoff)問自已：對于集成電路，能否在外部軟件的操縱下以簡單的指令進行復雜的工作呢？為什么不可將這個計算器上的所有邏輯集成到一個芯片上并在上面編制簡單通用的程序呢？這其實就是今天所有微處理器的原理。但日本公司對此毫無興趣。在同事的幫助及公司支持下，霍夫把中央處理器的全部功能集成在一塊芯片上，再加上存儲器；完善了這種后來被稱為4004的芯片，也就是世界上第一片微處理器。4004CPU的樣子，可愛吧？1971年英特爾誕生了第一個微處理器4004。該芯片其實是為Busicom calcu

15、lator專門設計制造的，但已經可以看到個人電腦的影子在里面了。據說當時有一位留著長發的美國人在無線電雜志上讀到I4004的消息，立即就想能用這個CPU來開發個人使用的操作系統。結果經過一番仔細折騰之后，發現I4004的功能實在是太弱，而他想實現的系統功能與Basic語言并不能在上面實現只好作罷，這個人就是比爾.蓋茨微軟公司的老板。不過從此之后，他對英特爾的動向非常關注，終于在1975年成就了微軟公司(Microsoft Corporation)。的核心電路照片這個也是4004Intel 4004。4004的集成度只有2300個晶體管其實4004處理只能處理4位數據，但內部指令是8位的。400

16、4擁有46條指令，采用16針直插式封裝。數據內存和程序內存分開，1K數據內存，4K程序內存。運行時鐘頻率預計為1M，最終實現達到了740kHz，能進行二進制編碼的十進制數學運算。這款處理器很快得到了整個業界的承認，藍色巨人IBM還將4004裝備在IBM 1620機器上。另外一種樣子的40044004系列CPU的全家福接下來到了80088008的運算能力比4004強勁2倍。1974年，一本無線電雜志刊登了一種使用8008作處理器的機器，叫做“Mark-8(馬克八號)”，這也是目前已知的最早的家用電腦了。雖然從今天的角度看來，“Mark-8”非常難以使用、控制、編程及維護，但是這在當時卻是一種偉大

17、的發明。8008的樣子這顆比較清楚一點8008的核心照片事實上，8008共有四種型號，分別如下：C8008就是剛才發的第二張8008圖片C8008-1剛才發的第一張8008圖片D8008現在發D8008-1下一代產品叫做8080，8080被用于當時一種品牌為Altair(牽牛星，這個名字來源于當時電視節目里一個流行的科幻劇)的電腦上。這也是有史以來第一個知名的個人電腦。當時這種電腦的套件售價是395美金，短短數月的時間里面，銷售業績達到了數萬部，創造了個人電腦銷售歷史的一個里程碑。8080A8080的核心照片史前總結：4004的集成度只有2300個晶體管，功能其實比較弱，且計算速度較慢，以致只

18、能用在Busicom計算器上，更不用說進行復雜的數學計算了。不過比起第一臺電子計算機ENIAC來說，它已經輕巧太多太多了。而且最大的歷史意義是，它是第一個通用型處理器，這在當時專用集成電路設計橫行的時代是難得的突破。所謂專用集成電路設，就是為不同的應用設計獨特的產品，一旦應用條件變化，就需要重新設計；當然在商業盈利上，對設計公司是很有好處的。但是英特爾公司的目光并沒有這么短淺，霍夫做出大膽的設想：使用通用的硬件設計加上外部軟件支持來完成不同的應用，這就是最初的通用微處理器的設想。英特爾公司很快對這個設想進行了論證，發現確實可行，而且這種產品的好處就在于采用不同的軟件支持就能完成不同的工作，這比

19、重新設計專用的集成電路要簡單得多。看到這種產品將來的廣闊前景，英特爾公司馬上投入了設計工作并很快推出了產品世界上第一塊微處理器在4004發布后不久，英特爾連續的發布了幾款CPU：4040、8008，但市場反響平平，不過卻為開發8位微處理器打下了良好基礎。1974年，英特爾公司又在8008的基礎上研制出了8080處理器、擁有16位地址總線和8位數據總線，包含7個8位寄存器(A,B,C,D,E,F,G,其中BC,DE,HL組合可組成16位數據寄存器)，支持16位內存，同時它也包含一些輸入輸出端口，這是一個相當成功的設計，還有效解決了外部設備在內存尋址能力不足的問題。大家一般都只知道8086，很少知

20、道8085的存在，這個就是8085的真面目：1978年，8086處理器誕生了。這個處理器標志著x86王朝的開始，為什么要紀念英特爾x86架構xx周年？主要原因是從8086開始，才有了目前應用最廣泛的PC行業基礎。雖然從1971年，英特爾制造4004至今，已經有39年歷史；但是從沒有像8086這樣影響深遠的神來之作。80868086/8088的核心8086的協處理器：80878087實際上有13種型號，這里只給出一種的圖片，因為都大同小異。還有一個更關鍵的因素，是時IBM研究新的PC機來打擊蘋果的個人電腦。IBM公司需要選擇一款強大，易于擴展的處理器來驅動，英特爾的x86處理器取得了絕對的勝利，

21、成為IBM PC的新“大腦”。這個歷史的選擇也將英特爾公司日后帶入了財富500強大公司的行列，并被財富雜志稱之為：“七十大商業奇跡之一(Business Triumphs of the Seventies)”IBM公司的PC大獲成功，不但帶旺了英特爾的生意，還造就了另外一個商業奇跡微軟公司。比爾.蓋茨搭車銷售了DOS操作系統，為今天稱霸軟件行業攫取了第一桶金。不但如此，因為IBM公司的遠見，開放了PC架構的授權，康柏(今天已經變成HP的一部分)等第三方的制造商也大獲其利。甚至中國臺灣等經濟的騰飛都與這次歷史的聯合有著必然的聯系，無論從歷史，還是產業的眼光來閱讀，這個事件都非常值得稱頌！8088

22、的圖片使用8088芯片的筆記本，它的配置如下：Intel 8088 CPU 128Kb RAM 3.5" 360kb 或者 720kb 軟驅 5MB 硬盤 事實上，IBM在PC XT選用的是8088這個型號。以技術的觀點來看，8088其實是8086的一個簡版，其內部指令是16位的，但是外部是8位數據總線；相對于8086內部數據總線(CPU內部傳輸數據的總線)、外部數據總線(CPU外部傳輸數據的總線)均為16位，地址總線為20位，可尋址1MB內存的規格來說，是稍差了一點，但是已經足以勝任DOS系統和當時的應用程序了。8086集成2.9萬只晶體管，時鐘頻率為4.77MHz，同時還生產出與

23、之配合的數學協處理器8087，這兩種芯片使用相同的指令集，可以互相配合提升科學運算的效率。當然現在的CPU都內建數學協處理器，因此不再需要額外的數學協處理器芯片，但是七十年代的技術限制，一般只能將數學協處理器做成另外一個芯片，供用戶選擇。這樣的好處是減少了制造的成本，提高了良品率，更降低速度不敏感的用戶的支出：他們可以暫時不買數學協處理器，直到需要的時候買1982年，英特爾發布了80286處理器，也就是俗稱的286。這是英特爾第一個可以運行所有為其撰寫的處理器，在發布后的六年中，全球一共交付了一千五百萬臺基于286的個人電腦。80286圖片80286的核心照片使用80286的電腦80286芯片

24、集成了14.3萬只晶體管、16位字長，時鐘頻率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其內部和外部數據總線皆為16位，地址總線24位。與8086相比，80286尋址能力達到了16MB，可以使用外存儲設備模擬大量存儲空間，從而大大擴展了80286的工作范圍，還能通過多任務硬件機構使處理器在各種任務間來回快速切換，以同時運行多個任務，其速度比8086提高了5倍甚至更多。IBM公司將80286用在技術更為先進AT機中，與IBM PC機相比，AT機的外部總線為16位(PC XT機為8位)，內存一般可擴展到16MB，可支持更大的硬盤，支持VGA顯示系統，比PC XT機在性能上有了重大的進步。但是這時候，I

25、BM公司內部發生了很大的分歧：內部很多人反對快速轉換到286計算機的銷售，因為286 PC會對IBM的小型機與之前的PC XT銷售有影響，他們希望緩慢過渡。但是intel公司并不能等，80286處理器已經批量生產了，不可能堆在倉庫里等IBM慢慢消化；這時候生產兼容IBM PC的康柏公司就鉆了一個空子快速推出286的PC機，一舉打敗IBM成為PC市場的新霸主。微處理器決定了計算機的性能和速度，誰能制造出性能卓越的高速PC，誰便能領導計算機的新潮流，這就是游戲規則。IBM的人最初順應的這個規則，因此在PC市場大獲成功，但是到了286時代，卻又放棄了正確的選擇，真是讓人為之嘆惋。80386進入了32

26、位元的世代1985年，英特爾再度發力推出了80386處理器。386集成了27萬5千只晶體管，超過了4004芯片的一百倍。并且386還是英特爾第一種32位處理器，同時也是第一種具有“多任務”功能的處理器這對微軟的操作系統發展有著重要的影響，所謂“多任務”就是說處理器可以在同時處理幾個程序的指令。80386圖片80386的核心照片80286之前還有一個，80186， 我們單位現在存有三片，可惜在印刷機上呢，不能拆下來，80186剛推出沒幾周，80286就出現了，所以一般都沒有聽過80186的名字不過就如過渡到286一樣，英特爾遇到了很大壓力。當時有一種流行的觀點認為，286已經足夠了，根本沒有必要

27、生產386電腦，在銷售上開始并不如意。但是英特爾的領導人并不這樣認為，在宣傳上采納很多新的手法，借鑒了很多消費類產品的辦法，讓人耳目一新；另一方面，也對386芯片區分出不同的規格，去適應不同的用戶需求。尤其是后來推出的80386SX芯片，內部數據總線為32位，與80386相同，但是外部數據總線為16位，既有386的優點，又有286的成本優勢，取得了很大的市場成功；同時原本的386芯片改稱為386DX，以區別386SX。386時代，Intel在技術有了很大的進步。80386內部內含27.5萬個晶體管，時鐘頻率為12.5MHz，其后又提高到20MHz、25MHz、33MHz等。80386DX的內部

28、和外部數據總線都是32位，地址總線也是32位，可尋址高達4GB內存。它除具有實模式和保護模式外，還增加了一種叫虛擬模式的工作方式，可同時模擬多個8086處理器來提供多任務能力。80386DX的照片80186的核心照片雖然有80186，可是從來沒有在PC機上出現過，因此，這是一個容易讓人遺忘的芯片_好，接著剛才的386來1989年，英特爾發布了486處理器。486處理器是英特爾非常成功的商業項目。很多廠商也看清了英特爾處理器的發展規律，因此很快就隨著英特爾的營銷戰而轉型成功。80486處理器集成了125萬個晶體管，時鐘頻率由25MHz逐步提升到33MHz、40MHz、50MHz及后來的100Mh

29、z。80486也是英特爾第一個內部包含數字協處理器的CPU，并在x86系列中首次使用了RISC(精簡指令集)技術，從而提升了每時鐘周期執行指令的速度。486還采用了突發總線方式，大大提高了處理器與內存的數據交換速度。由于這些改進，80486的性能比帶有80387數學協處理器的80386快了4倍有余。英特爾將區格用戶的策略再次應用在486產品上，因此486分為有數學協處理器的486DX和無數學協處理器的486SX兩種，486SX的價格要便宜一些。后來486在倍頻上規格有所改進，就出現了486DX2、486DX4的新“變種”。以DX2來舉例，其涵義是處理器內部工作頻率為外頻的2倍，這樣緩解處理器內

30、部高速與外部總線的慢速的矛盾。80486的照片80486DX80486的核心照片Pentium，第一款與數字無關的處理器1993年，英特爾發布了Pentium(奔騰)處理器。本來按照慣常的命名規律是80586，但是因為實際上“586”這樣的數字不能注冊成為商標使用，因此任何競爭對手都可以用586來混淆概念，擾亂市場。事實上在486發展末期，就已經有公司將486等級的產品標識成586來銷售了。因此英特爾絕對使用自造的新詞來作為新產品的商標Pentium。Pentium的照片Pentium/Pentium Pro的核心照片這是387協處理器的照片Pentium處理器集成了310萬個晶體管，最初推出

31、的初始頻率是60MHz、66MHz，后來提升到200MHz以上。第一代的Pentium代號為P54C，其后又發布了代號為P55C，內建MMX(多媒體指令集)的新版Pentium處理器。如果購買了最初60MHz、66MHz Pentium的用戶比較倒霉，不但其Socket插座與其后推出的Socket 7不同，不能升級以外；更有極大可能是有內部缺陷的產品：早期的幾批產品存在浮點運算錯誤的問題，雖然英特爾開始稱這樣的錯誤只是非常小一部分用戶才會遇到，但是因為市場反應嘩然，一時之間造成了很大的銷售停滯。最后，當時的英特爾總裁安迪葛洛夫于1993年11月29日向全球用戶誠意道歉，并承諾回收產品而告終。據

32、后來的統計數字表明回收成本高達4億美金，這在當時是十分冒險的行為，對于公司的資金實力是一個生死存亡的考驗；但最終的結果是重新贏得了消費者的信任，Pentium再度成為市場上最暢銷的產品。Pentium Pro的照片Pentium MMX是英特爾在Pentium內核基礎上改進，最大的特點是增加了57條MMX指令。這些指令專門用來處理音視頻相關的計算，目的是提高CPU處理多媒體數據的效率。MMX指令非常成功，在之后生產的各型CPU都包括這些指令集。據Toms Hardware測試，即使最慢的Pentium MMX 166MHz也比Pentium 200MHz普通版要快。Pentium MMX的照片

33、1995年秋天，英特爾發布了Pentium Pro處理器。Pentium PRO是英特爾首個專門為32位服務器、工作站設計的處理器，可以應用在高速輔助設計、機械引擎、科學計算等領域。英特爾在Pentium PRO的設計與制造上又達到了新的高度，總共集成了550萬個晶體管，并且整合了高速二級緩存芯片。Pentium PRO透露出英特爾對企業市場的雄心，不過作為第一代產品，還是有很多商榷的地方。最有趣的一件事情是，Pentium PRO執行16位程序的效能還不及同頻率Pentium的水平；當然這不是一個錯誤，只是在當時16位程序數量還很多，32位軟件尚未成為主流的情形下就顯得太過超前。Pentiu

34、m Pro的核心照片1997年英特爾發布了Pentium II處理器。其內部集成了750萬個晶體管，并整合了MMX指令集技術，可以更快更流暢的播放影音Video，Audio以及圖像等多媒體數據。Pentium II首次引入了S.E.C封裝(Single Edge Contact)技術，將高速緩存與處理器整合在一塊PCB板上。通過Pentium II，用戶可以透過因特網來捕捉、編輯、共享數碼圖片給自己的朋友和家人；甚至在影片上加入一些文字、音樂、效果等；可以使用視頻電話等最新的多媒體技術。而之前的處理器在效能上就遜色很多了；因此在行銷宣傳上，英特爾特別凸現Pentium II的多媒體能力，這也很

35、大促進了多媒體技術的流行。Pentium II 的照片Pentium II 核心的照片1999年，英特爾發布了Celeron(賽揚)處理器。簡單的說，Celeron與Pentium II并沒有本質上的不同，因為它們的內核是一樣的，最大的區別在于高速緩存上。最初的Celeron是沒有二級緩存的，目的是降低成本來奪取低端市場的份額，就像當年在386、486上，制造386SX、486SX簡化版的做法一樣。但是很遺憾的是，完全沒有二級緩存的Celeron處理器效能極差，消費者并不買帳，因此很快英特爾就調整戰略：將Celeron處理器的二級緩存設定為只有Pentium II的一半(也就是128KB)，這

36、樣既有合理的效能，又有相對低廉的售價；這樣的策略一直延續到今天。Celeron(賽揚)處理器不過很快有人發現，使用雙Celeron的系統與雙Pentium II的系統差距不大，而價格卻便宜很多，結果造成了Celeron沖擊高端市場的局面。后來英特爾決定取消Celeron處理器的SMP功能，才解決了這個問題。可以看出，Celeron與Pentium II是英特爾決定將高低產品線用不同的品牌區分的開始，事實也證明這種市場策略的成功。Pentium II Xeon，PRO的繼承者1998年英特爾發布了Pentium II Xeon(至強)處理器。Xeon是英特爾引入的新品牌，取代之前所使用的Pent

37、ium Pro品牌。這個產品線面向中高端企業級服務器、工作站市場；是英特爾公司進一步區格市場的重要步驟。Xeon主要設計來運行商業軟件、因特網服務、公司數據儲存、數據歸類、數據庫、電子，機械的自動化設計等。Pentium II Xeon處理器不但有更快的速度，更大的緩存，更重要的是可以支持多達4路或者8路的SMP對稱多CPU處理功能。Pentium II XEON，至強的開始1999年英特爾發布了Pentium III處理器。從Pentium III開始，英特爾又引入了70條新指令(SIMD，SSE)，主要用于因特網流媒體擴展(提升網絡演示多媒體流、圖像的性能)、3D、流式音頻、視頻和語音識別

38、功能的提升。Pentium III可以使用戶有機會在網絡上享受到高質量的影片，并以3D的形式參觀在線博物館、商店等。老PIII的照片新封裝的PIII照片Pentium III Xeon，決戰服務器市場1999年，英特爾發布了Pentium III Xeon處理器。作為Pentium II Xeon的后繼者，除了在內核架構上采納全新設計以外，也繼承了Pentium III處理器新增的70條指令集，以更好執行多媒體、流媒體應用軟件。除了面對企業級的市場以外，Pentium III Xeon加強了電子商務應用與高階商務計算的能力。在緩存速度與系統總線結構上，也有很多進步，很大程度提升了性能，并為更好

39、的多處理器協同工作進行了設計。 PIII的核心照片Pentium 4、Celeron，一統江湖的風云2000年英特爾發布了Pentium 4處理器。用戶使用基于Pentium 4處理器的個人電腦，可以創建專業品質的影片，透過因特網傳遞電視品質的影像，實時進行語音、影像通訊，實時3D渲染，快速進行MP3編碼解碼運算，在連接因特網時運行多個多媒體軟件。這是目前空前強大的個人電腦處理器產品，仍然在繼續銷售中。 P4 423PinP4 478PinPentium 4處理器集成了4200萬個晶體管，到了改進版的Pentium 4(Northwood)更是集成了5千5百萬個晶體管；并且開始采用0.18微米

40、進行制造，初始速度就達到了1.5GHz(gigahertz)，相當于從舊金山到紐約只花了13秒的車程(當然，沒人有這么快的汽車)。Pentium 4還引入了NetBurst新結構，以下是NetBurst結構帶來的好處：1.較快的系統總線(Faster System Bus)；2.高級傳輸緩存(Advanced Transfer Cache)；3.高級動態執行(Advanced Dynamic Execution) (包含執行追蹤緩存Execution Trace Cache、高級分支預測Enhanced Branch Prediction)4.超長管道處理技術(Hyper Pipelined

41、Technology)；5.快速執行引擎(Rapid Execution Engine)；6.高級浮點以及多媒體指令集(SSE2)等等。當程序指令與數據一開始進入處理時，就會進入系統總線隊列。Pentium 3處理器外頻FSB設定在133Mhz，每時鐘周期傳輸64位數據，提供8字節*133Mhz=1066MB/s的數據帶寬；而Pentium 4處理器的系統總線雖然僅為100Mhz，同樣是64位數據帶寬，但由于其利用了與AGP4X相同的原理“四倍速”(即FSB400)技術，因此可傳輸高達3200MB/秒的數據傳輸速度。因此，Pentium 4處理器傳輸數據到系統的其他部分比目前所有的x86處理器

42、都快，也打破了Pentium 3處理器受系統總線瓶頸的限制。其后英特爾又不斷改進系統總線技術，推出了FSB533、FSB800的新規格，將數據傳輸速度進一步提升。并且在最新的Pentium 4處理器，英特爾已經支持雙通道DDR技術，讓內存與處理器傳輸速度也有很大的改進。Pentium 4還提供的SSE2指令集，這套指令集增加144個全新的指令，在128bit壓縮的數據，在SSE時，僅能以4個單精度浮點值的形式來處理，而在SSE2指令集，該資料能采用多種數據結構來處理：4個單精度浮點數(SSE)2個雙精度浮點數(SSE2)16字節數(SSE2)8個字數(word)數(SSE2)4個雙字數(SSE

43、2)2個四字數(SSE2)1個128位長的整數(SSE2) Pentium 4也有對應型號的Celeron處理器，來應對低端市場。Pentium 4 Willamette 核心照片Pentium 4 Northwood 核心照片P4 Celeron 照片XEON：Pentium 4的至強版本XEON MP：Pentium 4的至強版本Itanium，64位元的時代來臨2001年英特爾發布了Itanium(安騰)處理器。Itanium處理器是英特爾第一款64位元的產品。這是為頂級、企業級服務器及工作站設計的，在Itanium處理器中體現了一種全新的設計思想，完全是基于平行并發計算而設計(EPIC

44、)。對于最苛求性能的企業或者需要高性能運算功能支持的應用(包括電子交易安全處理、超大型數據庫、電腦輔助機械引擎、尖端科學運算等)而言，Itanium處理器基本是PC處理器中唯一的選擇。Itanium的照片Itanium的照片Itanium 2處理器是以Itanium架構為基礎所建立與擴充的產品。提供了二位元的相容性，可與專為第一代Itanium處理器優化編譯的應用程序兼容，并大幅提升了50%100%的效能。Itanium 2具有6.4GB/sec的系統總線帶寬、高達3MB的L3緩存，據英特爾稱Itanium 2的性能，足足比Sun Microsystems的硬件平臺高出50%。Itanium

45、2的照片Itanium核心的照片Itanium2核心的照片Pentium M，移動、網絡、節能的鐵騎2003年英特爾發布了Pentium M處理器。以往雖然有移動版本的Pentium II、III，甚至是Pentium 4-M產品，但是這些產品仍然是基于臺式電腦處理器的設計，再增加一些節能，管理的新特性而已。即便如此，Pentium III-M和Pentium 4-M的能耗遠高于專門為移動運算設計的CPU，例如全美達的處理器。英特爾Pentium M處理器結合了855芯片組家族與Intel PRO/Wireless2100網絡聯機技術，成為英特爾Centrino(迅馳)移動運算技術的最重要組成

46、部分。Pentium M處理器可提供高達1.60GHz的主頻速度，并包含各種效能增強功能，如：最佳化電源的400MHz系統總線、微處理作業的融合(Micro-OpsFusion)和專門的堆棧管理器(Dedicated Stack Manager)，這些工具可以快速執行指令集并節省電力。更關鍵的是，Pentium M處理器加上802.11的無線WiFi技術，就構成了英特爾Centrino(迅馳)移動運算技術的整套解決方案。這樣不僅具備了節能、長續航時間的優點，更領導了目前流行的無線網絡風尚。因此，IBM、Sony、HP等各大筆記本電腦廠商已經全面轉用Pentium M處理器來制造自己的主流產品。

47、照片順便把Mobile Pentium II的照片補上Mobile CeleronMobile Pentium IIIAMD接下來該介紹AMD的CPU了首先是AMD8080AMD8088-2-BQAAMDAMZ8002AMDAMZ8068DCAMDD8086AMDC80186-3AMDCG80286-8-C2AMDAm29000-25GCAMDAm29030-25GCAMDAm29040-33GCAMDA80386DXL-33AMDNG80386SXL-33AMDNG80386DX-40AMDA80486SX2-66AMDK5PR100ABQAMDK5PR133ABQAMDK6200ALYDk

48、6-300Ak6-2-350k6-iii AMD athlon一顆有紀念意義的CPUthunderbird核心的athlonduronpalomino核心的athlon xp 2000+thunderbird核心的athlonAMD K5核心照片AMD K6核心照片AMD K6-2核心照片AMD K6-III核心照片AMD K7 (Athlon)AMD K6-III核心照片AMD Opteron（K8）核心照片CPU又叫中央處理器，是英文單詞Central Processing Unit的縮寫，負責對信息和數據進行運算和處理，并實現本身運行過程的自動化。在早期的計算機當中，CPU被分成了運算器

49、和控制器兩個部分，后來由于電路集成度的提高，在微處理器問世時，就將它們都集成在一個芯片中了。需要智能控制、大量信息處理的地方就會用到CPU。CPU有通用CPU和嵌入式CPU，通用和嵌入式的分別，主要是根據應用模式的不同而劃分的。通用CPU芯片的功能一般比較強，能運行復雜的操作系統和大型應用軟件。嵌入式CPU在功能和性能上有很大的變化范圍。隨著集成度的提高，在嵌入式應用中，人們傾向于把CPU、存儲器和一些外圍電路集成到一個芯片上，構成所謂的系統芯片（簡稱為SOC），而把SOC上的那個CPU成為CPU芯核。現在，指令系統的優化設計有兩個截然相反的方向。一個是增強指令的功能,設置一些功能復雜的指令，

50、把一些原來有軟件實現的常用功能改用硬件的指令系統來實現，這種計算機成為復雜指令系統計算機。早期Intel的X86指令體系就是一種CISC指令結構。RISC是Reduced Instruction Set Computer的縮寫中文翻譯成精簡指令系統計算機，是八十年代發展起來的，盡量簡化指令功能，只保留那些功能簡單，能在一個節拍內執行完成的指令，較復雜的功能用一段子程序來實現，這種計算機系統成為精簡指令系統計算機。目前采用RISC體系結構的處理器的芯片廠商有SUN、SGI、IBM的Power PC系列、DEC公司的Alpha系列、Motorola公司的龍珠和Power PC等等。MIPS是世界上

51、很流行的一種RISC處理器。MIPS的意思是"無內部互鎖流水級的微處理器"(Microprocessor without interlocked piped stages)，其機制是盡量利用軟件辦法避免流水線中的數據相關問題。他最早是在80年代初期由斯坦福（Stanford）大學Hennessy教授領導的研究小組研制出來的。MIPS公司的R系列就是在此基礎上開發的RISC工業產品的微處理器。這些系列產品以為很多打計算機公司采用構成各種工作站和計算機系統。要講CPU，就必須先講一下指令系統。指令系統指的是一個CPU所能夠處理的全部指令的集合，是一個CPU的根本屬性。比如我們現

52、在所用的CPU都是采用x86指令集的，他們都是同一類型的CPU，不管是PIII、Athlon或Joshua。我們也知道，世界上還有比PIII和Athlon快得多的CPU，比如Alpha，但它們不是用x86指令集，不能使用數量龐大的基于x86指令集的程序，如Windows98。之所以說指令系統是一個CPU的根本屬性，是因為指令系統決定了一個CPU能夠運行什么樣的程序。    所有采用高級語言編出的程序，都需要翻譯（編譯或解釋）成為機器語言后才能運行，這些機器語言中所包含的就是一條條的指令。一條指令一般包括兩個部分：操作碼和地址碼。操作碼其實就是指令序列號，用來告訴CPU需要執

53、行的是那一條指令。地址碼則復雜一些，主要包括源操作數地址、目的地址和下一條指令的地址。在某些指令中，地址碼可以部分或全部省略，比如一條空指令就只有操作碼而沒有地址碼。    舉個例子吧，某個指令系統的指令長度為32位，操作碼長度為8位，地址長度也為8位，且第一條指令是加，第二條指令是減。當它收到一個“”的指令時，先取出它的前8位操作碼，即00000010，分析得出這是一個減法操作，有3個地址，分別是兩個源操作數地址和一個目的地址。于是，CPU就到內存地址00000100處取出被減數，到00000001處取出減數，送到ALU中進行減法運算，然后把結果送到00000110處。&

54、#160;   這只是一個相當簡單化的例子，實際情況要復雜的多。一般說來，現在的指令系統有以下幾種類型的指令：（）算術邏輯運算指令    算術邏輯運算指令包括加減乘除等算術運算指令，以及與或非異或等邏輯運算指令。現在的指令系統還加入了一些十進制運算指令以及字符串運算指令等。（）浮點運算指令    用于對浮點數進行運算。浮點運算要大大復雜于整數運算，所以CPU中一般還會有專門負責浮點運算的浮點運算單元。現在的浮點指令中一般還加入了向量指令，用于直接對矩陣進行運算，對于現在的多媒體和3D處理很有用。（）位操作指令    學過C的

55、人應該都知道C語言中有一組位操作語句，相對應的，指令系統中也有一組位操作指令，如左移一位右移一位等。對于計算機內部以二進制不碼表示的數據來說，這種操作是非常簡單快捷的。（）其他指令    上面三種都是運算型指令，除此之外還有許多非運算的其他指令。這些指令包括：數據傳送指令、堆棧操作指令、轉移類指令、輸入輸出指令和一些比較特殊的指令，如特權指令、多處理器控制指令和等待、停機、空操作等指令。    對于指令中的地址碼，也會有許多不同的尋址（編址）方式，主要有直接尋址，間接尋址，寄存器尋址，基址尋址，變址尋址等，某些復雜的指令系統會有幾十種甚至更多的尋址方式。

56、3、 CISC與RISC    CISC，Complex Instruction Set Computer，復雜指令系統計算機。RISC，Reduced Instruction Set Computer，精簡指令系統計算機。雖然這兩個名詞是針對計算機的，但下文我們仍然只對指令集進行研究。（）CISC的產生、發展和現狀    一開始，計算機的指令系統只有很少一些基本指令，而其他的復雜指令全靠軟件編譯時通過簡單指令的組合來實現。舉個最簡單的例子，一個a乘以b的操作就可以轉換為a個b相加來做，這樣就用不著乘法指令了。當然，最早的指令系統就已經有乘法指令了，這是

57、為什么呢？因為用硬件實現乘法比加法組合來得快得多。    由于那時的計算機部件相當昂貴，而且速度很慢，為了提高速度，越來越多的復雜指令被加入了指令系統中。但是，很快又有一個問題：一個指令系統的指令數是受指令操作碼的位數所限制的，如果操作碼為8位，那么指令數最多為256條（2的8次方）。那么怎么辦呢？指令的寬度是很難增加的，聰明的設計師們又想出了一種方案：操作碼擴展。前面說過，操作碼的后面跟的是地址碼，而有些指令是用不著地址碼或只用少量的地址碼的。那么，就可以把操作碼擴展到這些位置。    舉個簡單的例子，如果一個指令系統的操作碼為2位，那么可以有00、0

58、1、10、11四條不同的指令。現在把11作為保留，把操作碼擴展到4位，那么就可以有00、01、10、1100、1101、1110、1111七條指令。其中1100、1101、1110、1111這四條指令的地址碼必須少兩位。然后，為了達到操作碼擴展的先決條件：減少地址碼，設計師們又動足了腦筋，發明了各種各樣的尋址方式，如基址尋址、相對尋址等，用以最大限度的壓縮地址碼長度，為操作碼留出空間。    就這樣，慢慢地，CISC指令系統就形成了，大量的復雜指令、可變的指令長度、多種的尋址方式是CISC的特點，也是CISC的缺點：因為這些都大大增加了解碼的難度，而在現在的高速硬件發展下，復雜指令所帶來的速度提升早已不及在解碼上浪費點的時間。除了個人PC市場還在用x86指令集外，