英特尔历代经典CPU产品回顾1971-2006年

CPU发展的初级阶段

　　1971年1月，英特尔公司的霍夫(Marcian E.Hoff)研制成功4位微处理器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。正因为发明了微处理器，霍夫被英国《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一。

英特尔的第一颗处理器——4004

　　4004当时只有2300个晶体管，是个四位系统，时钟频率仅为108KHz，每秒执行6万条指令（0.06 MIPs)。功能比较弱，而且计算速度较慢，只能用在Busicom计算器上。

 

 

英特尔8008处理器

 

 

　　1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器英特尔8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。

 

1976年,Intel 发布8085处理器

 

　　1973年8月，霍夫等人研制出八位微处理器英特尔8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，新一代微处理器就此诞生。主频2MHz的8080处理器运算速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了6微米技术，共有6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS。 

 

　　摩尔预言：“晶体管的密度每过18个月就会翻一番，但价格却下降一半”这就是著名的摩尔定律。

 

　1978年6月，英特尔推出4.77MHz的8086处理器，标志着第三代微处理器问世。它采用16位寄存器、16位数据总线和29000个3微米技术的晶体管，售价高达360美元。不过当时由于360美元过于昂贵，大部分人都没有足够的钱购买使用此芯片的电脑，于是英特尔在1年之后,推出4.77MHz的8位微处理器8088。IBM公司1981年生产的第一台电脑就是使用的这种芯片。这也标志着x86架构和IBM PC兼容电脑的产生。

英特尔8086 

　　发布的时候，8086的时钟频率有4.77MHz，8MHz和10MHz三个版本，包括了具有300个操作的指令集。其中8MHz版本包含了大约28,000个晶体管，具备0.8MIPs的能力。

 

　　1979年6月1日，英特尔推出4.77MHz的准16位微处理器8088,它是8086的廉价版本，价格为大众所接受。在性能方面，它在内部以16位运行，但支持8位数据总线，采用现有的8位设备控制芯片，包含29000个3微米技术的晶体管，可访问1MB内存地址，速度为0.33MIPS。

英特尔8088处理器电路结构图

　　1981年：80186和80188发布。这两款微处理器内部均以16位工作,在外部输入输出上80186采用16位,而80188和8088一样均是采用8位工作。这是一颗性能介于8088,80286之间的的CPU。但事实上80186从来都没有在PC中应用，它仅仅存在于一个小范围的圈子中，作为一个小型的控制器出现。

英特尔80186

　　1982年2月1日：在80186发布后的几周，80286就发布了。80286处理器集成了大约13.4万个晶体管,最大主频为20MHz，采用16位资料总线和24位位址总线。与8086相比，80186/80188增强了部分软硬件功能 80286增加了实存(24位地址)和虚拟存储器管理，可以在两种不同的模式下工作，一种叫实模式，另一种叫保护方式。80286开始正式采用一种被称为PGA的正方形包装。

英特尔80286

 

　　具有异常处理机制；虚拟86模式可以同时模拟多个8086处理器来加强多任务处理能力。80386的广泛应用,将PC机从16位时代带入了32位时代。此外它还具有比80286更多的指令集。发布时，80386的最快速版本的主频为20MHz，具备6.0MIPs，包含275,000个晶体管。

 英特尔80386

　　1988年6月16日：80386SX发布，它是80386DX的廉价版本，只有16-bit总线宽度。

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1989年4月，英特尔推出25MHz 486微处理器。1989年5月10日：我们大家耳熟能详的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。其实486就是80386+80387协处理器+8KB一级缓存,是超级版本的386。

英特尔486

　　1991年5月22日：80486DX的廉价版本80486SX发布，它和DX的区别是没有整合FPU。

 

 

Pentium浮出水面

 

　　1993年3月22日：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)以区别AMD和Cyrix的产品。AMD和Cyrix也分别推出了K5和6x86微处理器来对付芯片巨人，但是由于奔腾微处理器的性能最佳，英特尔逐渐占据了大部分市场。Pentum 处理器的性能接近主要的RISC CPU并兼容80x86，同时继承了长期积累下来的价值约500亿美元的庞大软件资源。

 

 

　　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两种频率下，没有我们现在所说的倍频设置。

• 1994年3月7日：英特尔发布90和100MHz 的Pentium 处理器

• 1994年10月10日：英特尔发布75MHz 版本的Pentium 处理器

• 1995年3月27日：英特尔发布120MHz 的Pentium 处理器

• 1995年6月1日：英特尔发布133MHz 版本Pentium 处理器

 

 

Pentium Pro

 

　　英特尔推出Pentium Pro微处理器，采用了一种新的总线接口Socket 8。新的处理器对多媒体功能提供了很好的支持。

　　1995年11月1日，英特尔推出了Pentium Pro处理器。Pentium Pro的工作频率有150/166/180和200MHz四种，都具有16KB的一级缓存和256KB的二级缓存。它是基于Pentium完全相同的指令集和兼容性，达到了440 MIPs 的处理能力和5.5 M个晶体管。这几乎相当于比4004处理器的晶体管提升了2400倍。值得一提的是Pentium Pro采用了“PPGA” 封装技术。即一个256KB的二级缓存芯片与Pentium Pro芯片封装在一起，两个芯片之间用高带宽的内部总线互连，处理器与高速缓存的连接线路也被安置在该封装中，这样就使高速缓存能更容易地运行在更高的频率上。

　　例如Pentium Pro 200MHz CPU的L2 Cache就是运行在200MHz，也就是工作在与处理器相同的频率上，这在当时可以算得上是CPU技术的一个创新。Pentium Pro的推出，为以后Intel推出PⅡ奠定了基础。

• 1996年1月4日：英特尔发布150&166 MHz Pentium 处理器，包括了越3.3M个晶体管

• 1996年10月6日：英特尔发布200MHz Pentium 处理器

 

Intel Pentium MMX

 

　　1997年1月8日：英特尔在1996年推出的Pentium系列的改进版本，内部代号P55C，也就是我们平常所说的Pentium MMX。Pentium MMX在原Pentium的基础上进行了重大的改进，增加了片内16KB数据缓存和16KB指令缓存，4路写缓存以及从Pentium Pro、Cyrix而来的分支预测单元和返回堆栈技术，特别是新增加的57条MMX多媒体指令。

Intel Pentium II

　　MMX技术是Intel最新发明的一项多媒体增强指令集技术，它的英文全称可以翻译成“多媒体扩展指令集”。使得Pentium MMX即使在运行非MMX优化的程序时也比同主频的Pentium CPU要快的多。57条MMX指令专门用来处理音频、视频等数据，这些指令可以大大缩短CPU在处理多媒体数据时的等待时间，使CPU拥有更强大的数据处理能力。MMX CPU比普通CPU在运行含有MMX指令的程序时，处理多媒体的能力提高了60％左右。MMX技术开创了CPU开发的新纪元。

　　Pentium MMX系列的频率只有三种：166MHz、200MHz、233MHz，一级缓存从Pentium的16KB增加到了32KB，核心电压2.8v，倍频分别为2.5、3、3.5。插槽都是Socket 7。

 

 

Intel Pentium II

　　1997年4月7日 。英特尔发布了Pentium II处理器。内部集成了750万个晶体管，并整合了MMX指令集技术。此时，英特尔 Pentium II架构已经从Socket 7转成Slot 1，并首次引入了S.E.C封装(Single Edge Contact)技术，将高速缓存与处理器整合在一块PCB板上。Slot 1的Pentium II晶体管数为900万，并且具有两种版本的核心：Klamath与Deschutes。

 

• 1997年6月2日： Intel发布233MHz Pentium MMX

• 1998年2月：Intel 发布333MHz Pentium II处理器，开发代号为Deschutes，并且首次采用了0.25微米制造工艺，在低发热量的情况下提供比以前产品更快的速度。

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  1999年1月，英特尔推出奔腾III处理器，它采用0.25微米制造工艺，拥有32K一级缓存和512K二级缓存（运行在芯片核心速度的一半下），包含MMX指令和Intel自己的“ 3D”指令SSE，最初发行的PIII有450和500MHz两种规格，其系统总线频率为100MHz。此外其身份代码还可通过Internet读取。 

   

  
  
  英特尔0.25微米Pentium III

  　　1999年10月，Intel推出了基于0.18微米工艺制造的Pentium III处理器，这款Pentium III处理器有256K在二级高速缓存，代码名为Coppermine。Coppermine以733MHz登台。随着工艺尺寸从0.25微米减少到0.18微米，不仅提高了Pentium III处理器的时钟速度，也使的Intel在技术上能够推出了集成的二级高速缓存。虽然集成的二级高速缓存只有老式Pentium III处理器的一半，但在处理器全速下运行，性能仍有显著提高。

  
  英特尔0.18微米Pentium III

  　　其后Intel推出了Pentium III Xeon处理器。作为Pentium II Xeon的后继者，除了在内核架构上采纳全新设计以外，也继承了Pentium III处理器新增的70条指令集，以更好执行多媒体、流媒体应用软件。除了面对企业级的市场以外，Pentium III Xeon加强了电子商务应用与高阶商务计算的能力。Intel还将Xeon分为两个部分，低端Xeon和高端Xeon。其中，低端Xeon和普通的Coppermine一样，仅装备256KB二级缓存，并且不支持多处理器。这样低端Xeon和普通的Pentium III的性能差距很小，价格也相差不多；而高端Xeon还是具有以前的特征，支持更大的缓存和多处理器。

  • 2000年3月8日： Intel 限量供应1GHz Pentium III 处理器

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    2000年11月20日，英特尔正式发布了下一代处理器——奔腾4。这不仅仅是一款新产品的发布，它还标志着一个处理器新时代的开始，奔腾4可以说对英特尔至关重要。最早的Pentium 4使用的是SOCKET 423接口，后来转变为SOCKET 478接口，接下来又过渡到现金主流的LGA775接口。奔腾4处理器经过了几年的核心变迁，性能也获得了显著提升。

    
    
    423接口Pentium 4

    　　423接口Pentium4处理器原始代号为Willamette，采用0.18微米铝导线工艺，配合低温半导体介质（Low-Kdiclcctric）技术制成，是一颗具有超级深层次管线化架构的处理器。

    
    423接口Pentium 4

    　　Pentium 4处理器最主要的特点就是抛弃了Intel沿用了多年的P6结构，采用了新的NetBurst CPU结构 。NetBurst结构具有不少明显的优点：20段的超级流水线、高效的乱序执行功能、2倍速的ALU、新型的片上缓存、SSE2指令扩展集和400MHz的前端总线等等。

     

    • 新的处理器系统总线（FSB）

    　　英特尔近来在前端系统总线（FSB）方面一直不敌AMD：Pentium Ⅲ最高为133MHz的FSB和内存频率（外频）；而AMD雷鸟用的 是100MHz的内存频率（外频）和266MHz的FSB（类似于CPU倍频的方式来连接这两个频率）。

    　　Pentium 4终于有了突破：虽然Pentium 4系统总线仅为100Mhz，并且也是64位数据宽度，但由于利用与 APG4X 相同的原理“四倍泵速”，因此可传输高达8位*100百万次/秒 *4=3,200MB/秒的数据传输速度。明显地远超过AMD公布的Athlon总线数据传输速度。Athlon总线速度为133Mhz，64位、2倍速，提供8 位 * 133 百万次/秒 * 2 =2,133 MB/秒的数据传输率。

    　　这项特色使得Pentium 4传输数据到系统的其它部分比目前所有的 x86 处理器还快，也一并去除了 Pentium 3系统所遭受的瓶颈限制。不过，如果主存储器无法提供相对数据传输的话，这么快的处理器总线速度也是英雄无用武之地。因此，早期此处理器的芯片组850 就搭配了两条Rambus通道并使用昂贵的 RDRAM内存。这两个RDRAM通道能提供与Pentium 4系统总线(3,200MB/s)相同的数据频宽，这样的搭配将是理论上最完美的结合─提供处理器、系统与主存储器间最高的数据传输率，这也是最明显的优势之一。不过系统的整体系统的成本将会因为使用较昂贵的 RDRAM 而提高。

    • 高速执行缓存

    　　为了增加8KB的数据缓存，P4包含了一个执行跟踪缓存，可存储12K的微指令以帮助程序执行。这些指令不在主程序循环中执行，不被存储，从而大大提高了系统性能。

    •  快速执行引擎

    　　算术逻辑单元（ALU）以双倍的时钟速度运行，这让类似于加、减、逻辑与、逻辑或等基本运算的执行只用了1/2时钟。例如，1.5GHz的快速执行引擎其实是以3GHz在运算。

    • 高级动态执行

    　　高级动态执行是控制CPU执行顺序的动态单元。P4可以发出126条动态指令，使流水线完成48次载入和24次存储。与前一代的PⅢ处理器相比，它能够增加33%的预处理速度，还可以在缓存中存储更多的历史信息从而快速取出。

    • 改进的浮点数运算和多媒体单元

    　　P4的128位运算动态增加了运算单元，使得浮点数运算和多媒体表现都得到了较大的改进。

    •  网络数据流单指令多数据扩展2（SSE2）

    　　通过增加的144条新指令，SSE2具有更强多媒体增强指令和数据流单指令。这些特性包括一个128位单指令多数据整数运算和128位单指令多数据双精度浮点指令，这些指令减少了原有的指令执行数量，大大增加了执行速度。使得用户的视频、音频、图象处理、加密、财政、工程和科学应用都极大增强。SSE2可以提高多媒体的执行效率，特别是DVD/MP3/MPEG4的回放，可以最大效果地体现P4新指令集的威力。

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    总结：在理论上，Pentium 4是完美无缺，可是实际状况却远非英特尔想象的那么简单。第一代423针脚Pentium 4可以说是英特尔近几年内的最大失败。

    
    
    Willamette核心构架

    　　首先是P4耗电惊人，所以P4系统使用的主板被设计为电源的12V电压（ATX12），通过一个4脚的插座和3.3V、5V一起供给主板，另外还在20针电源接口的旁边另加了一个6针的辅助电源接口。

    　　最致命的硬伤还是Willamette核心属于Pentium 4最早期的产品，因此它的发热量很大、频率提升困难，只从1.5GHz到1.8GHz。而且它的二级缓存只有256KB，超深的处理流水线使得总体性能并不理想，特别是对于超频用户来说，这类产品难以让人感到满意。

    
    Northwood核心构架

    　　因此英特尔很快就开发出了Northwood核心的产品，以满足消费者的需求。Northwood核心的Pentium 4采用0.13微米工艺制造，相比Willamette内核的处理器，其主频有了很大飞跃，二级缓存也从256K翻番到512KB。

    
    奔腾4 3.0C

    　　Northwood核心Pentium 4的第二个核心，因此核心面积减小了60％，可搭配512KB或2MB二级缓存，外频400MHz、533MHz或800MHz，支持SSE2指令集，集成5500万个晶体管，核心面积131平方毫米，使用铜来连接晶体管。

    
    Prescott核心构架

    　　Prescott核心是Pentium 4的第三个核心，生产工艺进一步升级为90纳米，可搭配512KB、1MB、2MB二级缓存，外频533MHz或800MHz，增加了SSE3指令集支持，激活曾1.25亿个晶体管，核心面积112平方毫米，使用铜来连接晶体管。

    
    Pentium 4 506正面外观

    　　而Prescott核心的Pentium 4采用了令人咋舌的31级流水线设计，配备16KB的一级数据缓存和多达1MB的二级缓存。
    
    2005年11月14日，英特尔发布了带有VT（虚拟技术，代号为“Vanderpool”）的Prescott 2M处理器。英特尔只发布了两款这种分别运行于3.6GHz 和 3.8GHz的Prescott 2M处理器：662和672。
    Cedar Mill
    英特尔将在2006年第一季度发布代号为'Cedar Mill'的最后一个奔腾4版本。有86W TDP的Cedar Mill有望解决Prescott的过热问题。Cedar Mill有一个65nm工艺的内核，带有31级的流水线（同Prescott一样）、800MHz的FSB、EM64T、超线程和虚拟技术。Cedar Mill将带有一个2MB的L2缓存。Cedar Mill将作为从频率2.8GHz到3.8GHz的奔腾6x1和6x3发布，如果市场足够大的话，英特尔将会发布4.0GHz或者更高时钟频率的芯片。
    
    英特尔已经发布了市场推广标识为Pentium D8xx的三款主流双核Pentium 4版本。人们称赞这些芯片每个时钟速度有60-80%的性能提升。一个极致版〔Extreme Edition〕也已上市，它有允许四个线程并行处理的超线程技术。其它的特点包括SpeedStep技术（在3.0GHz及以上版本）、xD bit和EM64T。这些芯片在2005年5月推向了市场。
    绰号为Smithfield内核的第一款Pentium D处理器使两个相连的Prescott内核。电源消耗大约155瓦。英特尔开发人员通过让每个内核工作在极低的时钟频率实现了降低了从Prescott的电力消耗（115瓦）的大幅度增加。极致版工作在3.2GHz，主流型号的频率分别为3.2、3.0和2.8GHz。除805使用533MHz FSB外，其他基于Smithfield的处理器都使用800MHz的FSB。
    
    2006年第一季度推出的是Presler，它是一个Smithfield内核的65纳米版本。基于Presler的Pentium D有800MHz的FSB、发布型号将是920、930、940、950，分别工作在2.8、3.0、3.2和3.4GHz。基于Presler的奔腾极致版使用型号955，工作在3.46GHz，带有1066MHz的FSB和超线程技术。
    
    
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