简述CPU的发展历史
发展历史
X86时代的CPU
CPU可以追溯到1971年。当年，还处于研发阶段的英特尔推出了全球首款微处理器4004。这不仅是第一个用于计算器的4位微处理器，也是第一个个人买得起的电脑处理器！4004包含2300个晶体管，功能相当有限，速度还很慢。被当时的蓝色巨人IBM和大部分商业用户所不齿，但毕竟是划时代的产品。从那时起，英特尔就与微处理器结下了不解之缘。可以说，CPU的历史发展其实就是英特尔X86系列CPU的发展，也就是“CPU历史之旅”。
1978年，Intel再次引领潮流，首次生产出16位的微处理器，命名为i8086。同时还出了配套的数学协处理器i8087。这两个芯片使用了兼容的指令集，但在i8087指令集上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。因为这些指令集应用于i8086和i8087，所以人们也称之为X86指令集。虽然英特尔生产了更先进、更快速的第二代、第三代等新CPU，但仍然兼容原有的X86指令，英特尔在命名后续CPU时沿用了原有的X86顺序，直到后来由于商标注册问题，放弃了继续用阿拉伯数字命名。至于后来发展起来的其他公司，比如AMD、Cyrix，486之前(含486)的CPU都是以自己的X86 CPU命名的，但是到了586的时候，市场竞争越来越激烈。由于商标注册问题，他们不能再使用与英特尔的X86 CPU相同或相似的命名，因此他们必须命名自己的586和686兼容CPU。
1979年，INTEL推出8088芯片，仍然属于16位微处理器，包含29000个晶体管。时钟频率4.77MHz，地址总线20位，可使用1MB内存。8088的内部数据总线是16位，外部数据总线是8位，而它的兄弟8086是16位。1981 8088芯片首次用于IBM PC，开创了一个全新的微机时代。也是从8088年开始，PC(个人电脑)的概念开始在全世界发展。
1982年，当很多年轻读者还在襁褓中的时候，INTE已经推出了最新的划时代产品Zao 80286芯片，相比8006和8088有了飞速的发展。虽然它仍然是16位结构，但它在CPU中包含了134，000个晶体管。其内部和外部数据总线为16位，地址总线为24位，可寻址16MB内存。从80286开始，CPU演变为两种工作模式:实模式和保护模式。
英特尔80286处理器
1985年，INTEL推出了80386芯片，这是80X86系列的第一款32位微处理器，其制造工艺也有了很大的进步。与80286相比，80386包含275000个晶体管，时钟频率为12.5MHz，之后提升到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，最高可寻址4GB内存。除了实模式和保护模式之外，它还增加了一种叫做虚拟86的工作模式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。除了标准的80386芯片，也就是人们常说的80386DX，出于不同的市场和应用考虑，INTEL还陆续推出了一些其他类型的80386芯片:80386SX、80386SL、80386DL等等。1988推出的80386SX是一款市场定位在80286和80386DX之间的芯片。与80386DX的区别在于外部数据总线和地址总线与80286相同，分别为16位和24位(即寻址能力为16MB)。
1990推出的80386 SL和80386 DL是低功耗节能芯片，主要用于便携式电脑和节能台式机。80386 SL和80386 DL的区别在于，前者基于80386SX，后者基于80386DX，但两者都增加了新的工作模式:系统管理模式。进入系统管理模式时，CPU会自动降低运行速度，控制显示屏、硬盘等部件停止工作，甚至停止运行，进入“睡眠”状态，达到节能的目的。1989年，众所周知的80486芯片是INTEL推出的。这款芯片的伟大之处在于，它实际上打破了1万个晶体管的界限，集成了1.2万个晶体管。80486的时钟频率从25MHz逐渐提高到33MHz和50MHz。80486将80386、数学协处理器80387和一个8KB缓存集成在一个芯片中，80X86系列首次采用RISC(精简指令集)技术，一个时钟周期可以执行一条指令。它还采用了突发总线模式，大大提高了与存储器的数据交换速度。由于这些改进，80486的性能比带有80387数学协处理器的80386DX高4倍。和80386一样，80486也有几种类型。上面介绍的原型号是80486DX。1990介绍了80486SX，是486型的低价机型。它和80486DX的区别在于它没有数学协处理器。80486 DX2基于时钟倍频技术，这意味着芯片内部的运行速度是外部总线的两倍，即芯片内部的运行速度是系统时钟的两倍，但仍然以原来的时钟速度与外界通信。80486 DX2的内部时钟频率主要包括40MHz、50MHz和66MHz。80486 DX4也是一款采用时钟倍频技术的芯片，可以让其内部单元以两倍或三倍于外部总线的速度运行。为了支持这种提高的内部工作频率，其片内高速缓存扩展到16KB。80486 DX4的时钟频率为100MHz，比80486 DX2的66MHz快40%。80486还有SL增强型，有系统管理模式，用于便携式电脑或节能台式机。
[1]各种品牌的双核处理器
美国英特尔公司(财富500强公司之一ˌ以生产CPU芯片著称)
奔腾双核:
它是奔腾D和奔腾4EE与普雷斯勒核心。基本上，普雷斯勒核心是一个简单的产品耦合两个雪松轧机核心在一起。
核心1代
采用Yonah核心架构。
[2]第二代酷睿处理器
采用Conroe核心(不完整)。
“芯”是领先的节能新型微建筑。设计的出发点是提供出色的性能和能效，提高每瓦性能，也就是所谓的能效比。早期的酷睿是基于笔记本处理器的。
随着IT技术的进步，“多核”的概念逐渐火热，主要指基于X86开放架构的双核技术。在这方面，领先的厂商主要是英特尔和AMD。其中，两个学校的想法不同。AMD从设计之初就考虑了多核的支持。所有组件都直接连接到CPU，消除了系统架构中的挑战和瓶颈。多个处理器内核直接连接到同一个内核，内核以芯片速度通信，进一步降低了处理器之间的延迟。英特尔使用多个内核来共享前端总线。专家认为，AMD的架构更容易实现双核或多核，英特尔的架构会遇到多核争夺总线资源的瓶颈问题。
双核处理器技术的引入是提高处理器性能的有效途径。因为处理器的实际性能是处理器在每个时钟周期可以执行的处理器指令总数，所以通过增加一个内核，处理器在每个时钟周期可以执行的单元数将会翻倍。这里必须强调的是，要想让系统达到最大性能，就必须充分利用两个核心中的所有可执行单元:也就是让所有执行单元都有工作可做！
各种品牌的双核处理器
美国英特尔公司(财富500强公司之一ˌ以生产CPU芯片著称)
“芯”是领先的节能新型微建筑。设计的出发点是提供出色的性能和能效，提高每瓦性能，也就是所谓的能效比。早期的酷睿是基于笔记本处理器的。
Core 2:英文Core 2 Duo是英特尔推出的基于Core微架构的新一代产品系统之一。发表于2006年7月27日。Core 2是跨平台架构，包括服务器版、桌面版和移动版。其中，服务器版的开发代码为Woodcrest，桌面版的开发代码为Conroe，移动版的开发代码为Merom。
特点:
全新的核心架构
全部采用65纳米制造工艺。
全线产品有单核、双核、四核。到现在为止，L2缓存容量有两个版本:2MB和4MB，上市的时候曾经出现过2MB的缓存容量。
性能提升40%
能耗降低40%，主流产品平均能耗65瓦。
前端总线升级为1066Mhz(Conroe)、1333Mhz(Woodcrest)和667Mhz(Merom)。
服务器类Woodcrest是开发代码，实际产品名称是Xeon 5100系列。
使用LGA771接口。
至强5100系列包含两种FSB产品规格(1066 MHz用于5110，1333 MHz用于5130)。拥有两个处理核心和4MB共享L2缓存，平均功耗65W，最高80W，优于AMD的骁龙95W的功耗。
台式电脑的Conroe处理器分为两种:普通版和至尊版。产品线包括E6000系列和E4000系列。它们之间的主要区别是不同的FSB频率。
常见的E6000系列处理器主频从1.8GHz到2.67GHz不等，虽然频率较低，但Conroe处理器由于出色的核心架构，性能非常出色。此外，Conroe处理器还支持英特尔的VT、EIST、EM64T和XD技术，并增加了Sup-SSE3指令集，也就是俗称的SSE3指令集。由于Core的高效架构，Conroe不再提供HT支持。
年龄相关性黄斑变性
AMD，也就是处理器插槽是Socket AM2，940针。
AMD的Athlon 64系列处理器已经上市一年多了。由于内存控制器的集成，Athlon 64系列处理器平台还停留在DDR时代，而早在2004年中期，英特尔已经开始大力推广DDR2内存。在这种情况下，AMD推出了首款支持DDRII内存的处理器。AM2采用90nm SOI工艺，配备1MB或2MB。
1.Socket AM2处理器的技术特点分析
1，频率提升是个难题，期待新工艺的推出。
带有Socket AM2引脚的内核被称为“F”步进，拥有目前“E”步进内核的所有特征，但唯一不同的是，它从上一代支持双通道DDR 400升级为双通道DDR2 800，并加入了AMD虚拟技术。
与目前的“E”步进核相比，“F”步进核除了内存控制器的变化和AMD虚拟技术的加入，在L2缓存上明显减少。根据AMD官方文件，由于制造工艺的成熟，Rev F版本核心的L2缓存经过了重新设计，减少为用作电路(晶体管)来提高速度。此外，“F”步进核的质量也得到了提升，在相同功耗的情况下，频率可以比上一代Rev E提高7%，或者该频率下的功耗可以降低7%左右，因此“F”步进核将能够提高低功耗版本的产能。
在晶体管数量方面，虽然L2缓存使用的晶体管数量有所减少，但由于改用DDR2内存控制器和加入AMD虚拟技术，Rev F core的晶体管数量和核心尺寸都有所增加。例如，用于双核处理器的Windsor core从上一代的2.33亿增加到2.43亿，管芯尺寸也从199平方毫米增加到220平方毫米。
整体功耗有所降低，只有FX-62是个特例，所以要多提AMD AM2产品的整体性能提升和功耗降低。
L2缓存由AMD位于德国德累斯顿的Fab 30工厂制造。
2.内置DDR2内存控制器支持DDR2-800内存。
Socket AM2处理器最大的改进是集成了DDR2内存控制器——最初它将支持DDR2 667，后来它将支持DDR2 800甚至DDR2 1066。
DDR2的优缺点非常明显:DDR2内存虽然提高了带宽，但是DDR2的内存延迟比DDR内存长，这也造成了DDR2高频低能量的缺点。好在目前内存厂商已经提高了生产工艺，新一代DDR2 667内存的延迟已经达到了3-3-3时序的水平。同时凭借高带宽的优势，性能已经等于甚至超过了之前的DDR400内存。
考虑到AMD的AM2处理器本身集成了CPU内部的内存控制器，其高带宽和极低延迟的优势将在内存控制方面领先于英特尔最新的DDR2平台。但是，DDR模块需要184个管脚，DDR2模块需要240个管脚。AMD在基本保持处理器管脚数量的前提下，从支持双通道DDR升级到双通道DDR2，一定程度上增加了核心的复杂度。
需要注意的是，AM2平台的高端处理器和低端处理器支持的DDR2内存频率大多相同。最高端的速龙64 FX和速龙64 X2支持最高的DDR2-800，内存传输带宽达到12.8GB/s/s，低端的速龙64和Sempron处理器支持DDR2-667，内存传输带宽为10.66GB/s/s..也就是说AM2放弃了对DDR2-533内存的支持，升级到AM2处理器的玩家需要根据自己选择的具体处理器来匹配内存，以免浪费投资。
3.支持Presidio安全技术和Pacifica虚拟技术。
当然，Socket AM2处理器的改进不仅仅是提供对DDR2内存和pin码更改的支持。AMD表示，Socket AM2处理器将支持Presidio安全技术和Pacifica虚拟技术。事实上，Athlon64是第一款支持反病毒技术的台式机处理器。考虑到这也是未来CPU的发展趋势之一，Socket AM2处理器依然保留这一功能也就不足为奇了。
值得我们关注的是Pacifica虚拟技术，它将大大提高桌面处理器的运行能力。Pacifica技术最突出的特点在于内存控制器的改进。“Pacifica”通过直连架构以及在处理器和内存控制器中引入新的模型和功能，改进了CPU的虚拟应用。
与以往的虚拟应用方法不同，这种新技术通过兼容现有的虚拟系统管理软件，可以降低程序的复杂性，提高虚拟系统的安全性，降低虚拟管理系统的成本。例如，用户可以轻松地在一台机器上创建多个独立和隔离的分区，从而降低分区之间病毒传播的风险。然而，AMD在虚拟化技术方面仍然落后英特尔一步。
AMD插座AM2的三个核心系列分析
根据AMD的计划，包括Windsor、Orleans和Manila在内的新一代处理器核心将开始采用Socket AM2规格和90nm工艺，并且还支持双通道DDR2内存。Windsor core的Athlon64 X2双核处理器和Orleans core的Athlon64内置Pacifica虚拟技术，Manila core的Sempron处理器不支持该技术。下面，我们简单介绍一下AMD的三款新系列处理器。
高端市场的“温莎核心”
针对今年的高端处理器市场，AMD准备了基于Socket AM2架构、代号Windsor core的速龙64 X2双核处理器。由于高端双核Athlon64 X2的出货量从2006年开始将逐渐增加，取代单核Athlon64处理器在中高端市场的地位，仅Athlon 64 X2就在下一代Socket AM2处理器中规划了4200+，4600+，4800+，5000+，5200+等众多产品。
此外，AMD还将为我们带来Windsor core的Athlon 64 FX处理器，该处理器仍然定位于“为3D游戏和单线程应用提供最佳性能”，并将继续扮演游戏最佳处理器的角色。
面向主流市场的“奥尔良核心”
代号为“Orleans”的核心是一款针对主流处理器市场的单核处理器。今年AMD将推出Athlon 64 3500+，Athlon 64 3800+，Athlon 64 4000+，均支持Pacifica虚拟技术:Socket M2 Athlon 64 4000+工作在2.6GHz，565 438+02kb L2；Socket M2速龙64 3800+处理器工作在2.4GHz，Socket M2速龙64 3500+处理器工作在2.2GHz，可能配备512KB L2缓存。考虑到Socket AM2平台的DDR2内存子系统性能将超越Socket939，AMD可能会再次使用新的名称。
低端市场的“马尼拉芯”
在未来的低端处理器市场，AMD仍将以Sempron系列为主，并将从目前的Socket 754和Socket 939接口过渡到Socket AM2接口。新Socket AM2接口的Sempron核心代码是“Manila”。我们可以把它看作是“奥尔良”的简化版。其缓存数量减少到主流CPU的四分之一，即512KB L2。同时，它不支持安全和虚拟技术。不过支持双通道DDR2的规格并没有缩水，上市时间当然会晚一些。
Socket M2 Sempron处理器将以3500+、3400+、3200+和3000+率先上市，工作频率分别为2.2GHz、2.0GHz、1.8GHz和1.6GHz。此外，Socket M2 Sempron处理器还可能加入现有的2.4GHz 3600+和2.6GHz 3800+产品。