微處理器發(fā)展

1、微處理器發(fā)展一、基本理論摩爾定律摩爾定律是指IC上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一 倍。摩爾定律是由英特爾（Intel）名譽董事長戈登摩爾（Gordon Moore）經(jīng)過長期觀察發(fā)現(xiàn) 得之。鐘擺理論在奇數(shù)年，英特爾將會推出新的工藝；而在偶數(shù)年，英特爾則會推出新的架構(gòu)。簡單的說， 就是奇數(shù)工藝年和偶數(shù)架構(gòu)年的概念。鐘擺策略發(fā)展趨勢一般是今年架構(gòu)、明年工藝，是讓大家循序漸進，而且實行鐘擺策略也 是帶著整個行業(yè)按著這個鐘擺形成一種共同的結(jié)構(gòu)往前走。二、微處理器的發(fā)展大致可分為第一代微處理器（1971 1973年）通常以字長是4位或8位微處理器，典型的是美國In tel

2、4004和Intel 8008微處理器。In tel 4004是一種4位微處理器，可進行4位二進制的并行運算，它有45條指令，速度0.05MIPS（Million In structio n Per Seco nd，每秒百萬條指令）。In tel 4004 的功能有限，主要用于計算器、電動打字機、照相機、臺秤、電視機等家用電器上，使這些電器設(shè)備具有智能化，從 而提高它們的性能。In tel 8008是世界上第一種8位的微處理器。存儲器采用 PMO工藝。該 階段計算機工作速度較慢，微處理器的指令系統(tǒng)不完整，存儲器容量很小，只有幾百字節(jié)，沒 有操作系統(tǒng)，只有匯編語言。主要用于工業(yè)儀表、過程控制。第

3、二代微處理器（19741977年）典型的微處理器有In tel 8080/8085，Zilog公司的Z80和Motorola公司的M6800與第 一代微處理器相比，集成度提高了 14倍，運算速度提高了 1015倍，指令系統(tǒng)相對比較完 善，已具備典型的計算機體系結(jié)構(gòu)及中斷、直接存儲器存取等功能。由于微處理器可用來完成很多以前需要用較大設(shè)備完成的計算任務(wù)，價格又便宜，于是各半導(dǎo)體公司開始競相生產(chǎn)微處理器芯片。Zilog公司生產(chǎn)了 8080的增強型Z80,摩托羅拉公司 生產(chǎn)了 6800,英特爾公司于1976年又生產(chǎn)了增強型8085,但這些芯片基本沒有改變8080的基 本特點，都屬于第二代微處理器。它

4、們均采用NMO工藝,集成度約9000只晶體管，平均指令執(zhí) 行時間為1卩S2卩S,采用匯編語言、BASIC Fortran編程，使用單用戶操作系統(tǒng)。第三代微處理器（19781984年）即16位微處理器。1978年，In tel公司率先推出16位微處理器8086,同時，為了方便 原來的8位機用戶，In tel公司又提出了一種準16位微處理器8088。在In tel公司推出8086、8088 CPU之后，各公司也相繼推出了同類的產(chǎn)品，有 Zilog公 司Z8000和 Motorola公司的M6800C等。1981年，美國IBM公司將8088芯片用于其研制的IBM-PC 機中，從而開創(chuàng)了全新的微機時代

5、。也正是從 8088開始，個人電腦（PC）的概念開始在全世界 范圍內(nèi)發(fā)展起來。從8088應(yīng)用到IBM PC機上開始,個人電腦真正走進了人們的工作和生活之 中，它也標志著一個新時代的開始。第四代微處理器（19851992年）即32位微處理器。1985年10月17日，英特爾劃時代的產(chǎn)品 80386DX正式發(fā)布 了，其內(nèi)部包含27.5萬個晶體管，時鐘頻率為12.5MHz后逐步提高到20MHz 25MHz 33MH? 最后還有少量的40MHz產(chǎn)品。由于32位微處理器的強大運算能力，PC的應(yīng)用擴展到很多的領(lǐng)域，如商業(yè)辦公和計算、 工程設(shè)計和計算、數(shù)據(jù)中心、個人娛樂。1989年， 英特爾推出了 80486

6、芯片.第五代微處理器（1993-2005年）第5階段（1993-2005年）是奔騰（pentium）系列微處理器時代，通常稱為第5代。 典型產(chǎn)品是In tel公司的奔騰系列芯片及與之兼容的 AMD勺K6系列微處理器芯片。內(nèi)部采用 了超標量指令流水線結(jié)構(gòu)，并具有相互獨立的指令和數(shù)據(jù)高速緩存。隨著MMX（MultiMediaeXtended ）微處理器的出現(xiàn)，使微機的發(fā)展在網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化和智能化等方面 跨上了更高的臺階。2000年推出的Pentium 4處理器內(nèi)建了 4200萬個晶體管，以及采用0.18微米的電路， Pentium 4初期推出版本的速度就高達1.5GHz,晶體管數(shù)目約為4200萬

7、顆，翌年8月，Pentium 4處理理達到2 GHz的里程碑。2002年英特爾推出新款I(lǐng)n tel Pen tium 4處理器內(nèi)含創(chuàng)新的Hyper-Threading（HT ）超線程技術(shù)。第六代微處理器（2005年至今）第6階段（是酷睿（core ）系列微處理器時代，通常稱為第6代?！翱犷！笔且豢铑I(lǐng) 先節(jié)能的新型微架構(gòu)，設(shè)計的出發(fā)點是提供卓然出眾的性能和能效，提高每瓦特性能，也就是所謂的能效比。早期的酷睿是基于筆記本處理器的?？犷?：英文名稱為Core 2 Duo，是是英特爾在2006年推出的新一代基于Core微架構(gòu)的產(chǎn)品體系統(tǒng)稱。于 2006年7月27日發(fā)布。 酷睿2是一個跨平臺的構(gòu)架體系，

8、包括服務(wù)器版、桌面版、移動版三大領(lǐng)域。其中，服務(wù)器版 的開發(fā)代號為 Woodcrest，桌面版的開發(fā)代號為 Con roe，移動版的開發(fā)代號為 MeromSNB（Sandy Bridge ）是英特爾在2011年初發(fā)布的新一代處理器微架構(gòu)，這一構(gòu)架的最大 意義莫過于重新定義了 “整合平臺”的概念，與處理器“無縫融合”的“核芯顯卡”終結(jié)了“集成顯卡”的時代。在2012年4月24日下午北京天文館，intel正式發(fā)布了 ivy bridge （IVB）處理器。22nm Ivy Bridge 會將執(zhí)行單元的數(shù)量翻一番，達到最多24個，自然會帶來性能上的進一步躍進。Ivy Bridge 會加入對DX11的

9、支持的集成顯卡。另外新加入的 XHCI USB 3.0控制器則共享其 中四條通道，從而提供最多四個 USB 3.0，從而支持原生USB3Q cpu的制作采用3D晶體管 技術(shù)的CPU耗電量會減少一半。AMD CP發(fā)展史1: 1999年6月23日，Athlon誕生，當(dāng)時為K7架構(gòu)，主頻從500-700 MHz之間，配備512 KB的半速二級緩存。2: 2000年3月6日，世界出現(xiàn)第一款速度達到1GHZ勺處理器 Athlon 1GHz。AMD是 第一家發(fā)表與銷售1 GHz處理器的廠商(Athlon)，比Intel 的1 GHz Pentium III 早了兩 天。1GHz的Athlon處理器是一款非

10、常優(yōu)秀的產(chǎn)品，主頻率的優(yōu)勢使它的性能顯得出類拔萃，雖然 受到1/3速L2- Cache的影響，它的整體性能仍然是當(dāng)時測試過的處理器中最出色的。對于AMD公司來說，Athlon 1GHz的象征意義更大于實用價值。3: 2001 年 10 月 9 日，Athlon XP 處理器出現(xiàn)，“ XP指 Extreme Performance(卓越性 能)，重啟PR值對CPU性能進行標注，最終頻率為1733MHz PR值為2100+。4:2002年6月10日，新版Athlon XP處理器出現(xiàn)，是是 AMD首次采用0.13微米工藝的 處理器。5: 2003年2月10日，出現(xiàn)配備512KB二級緩存的 Athlo

11、n XP 3000+處理器。2003年9月23日，第八代CPU( K8) Athlo n 64登場，首次支持64bit計算、并內(nèi) 置內(nèi)存控制器。6: 2004年8月，Socket 939接口 Athlon 64 出現(xiàn)，引入90納米工藝，加速 64bit計算 普及。7: 2005 年 4 月，Athlon FX 出現(xiàn)，頻率達到 3GHz Athlon 64 X2 出現(xiàn)。8:2006年5月底，首款Socket AM2接口雙核心 Athlon 64 X2，支持雙通道 DDR2 800內(nèi) 存。9: 2007 年 9 月，桌面 CPU規(guī)格最高的 Athlon 64 X2 6000+ 出現(xiàn)，Athlon

12、64 X2 5000+ 黑盒版誕生。10: 2008 年 12 月，AM推出 K10架構(gòu)的 Athlon 64 X2 7750 黑盒版。11: 2009 年 4 月，AMD隹出 Athlon 64 X2 7850 黑盒版。Athlon X2 7850 BE 是 Athlon X2 7750 BE 的后續(xù)產(chǎn)品，也是 Kuma巔峰之作。Athlon X27850 Black Edition的定位主要是面向超頻市場，雖然它的主頻仍未超越3GHz但是由于此處理器的定價不會太高，所以很適合普通超頻愛好者使用。歷經(jīng)十年的發(fā)展，Athlon處理器見證了 32位到64位的轉(zhuǎn)變，也推動了單核到多核的進 步，最新

13、一代的Athlon X2 7xxx系列已經(jīng)日益成熟，核心架構(gòu)由 K8升級到K10,擁有了 K10 架構(gòu)才有的2MB三級緩存，HT 3.0總線等完整技術(shù)規(guī)格，在游戲性能與高效能計算上相比前 代5000、6000系列有了大幅提高。中國微處理器簡介2004年2月18日，由清華大學(xué)自主研發(fā)的32位微處理器THUM芯片終于領(lǐng)到了由國家 教育部頒發(fā)的“身份證”：典型工作頻率400MHz功耗1.17mW/MH，芯片顆粒40片，最高工 作頻率可達500MHz是目前國內(nèi)工作頻率最高的微處理器?！斑@標志著我國在自主研發(fā) CPU芯片領(lǐng)域邁開了實質(zhì)性的一大步?！苯逃繉HUM的誕生給予了較高評價。在龍芯1號、龍芯2

14、號的基礎(chǔ)上，中國正在自主研發(fā)新一代的龍芯3號。龍芯3A的工作頻率為900MH 1GHz功耗約15W頻率為1GHZ寸雙精度浮點運算速度峰 值達到每秒160億次，單精度浮點運算速度峰值每秒 320億次。龍芯3A采用意法半導(dǎo)體公司(STMicro) 65納米CMO工藝生產(chǎn)，晶體管數(shù)目達4.25億個，芯片采用BGA封裝，弓I腳的數(shù) 目為1121個，功耗小于15瓦。龍芯3A集成了四個64位超標量處理器核、4MB的二級Cache 兩個DDR2/3內(nèi)存控制器、兩個高性能HyperTransport控制器、一個PCI/PCIX控制器以及LPC SPI、UART GPIO等低速I/O控制器。龍芯3A的指令系統(tǒng)與

15、MIPS64兼容并通過指令擴展支持 X86二進制翻譯。龍芯3號在包括服務(wù)器、高性能計算機、低能耗數(shù)據(jù)中心、個人高性能計 算機、高端桌面應(yīng)用、高吞吐計算應(yīng)用、工業(yè)控制、數(shù)字信號處理、高端嵌入式應(yīng)用等產(chǎn)品中 具有廣闊的市場應(yīng)用前景。微處理器發(fā)展史1971年：4004微處理器1972年：8008微處理器1974年：8080微處理器1978年：8086-8088微處理器1982年：286微處理器1985年：英特38664微處理器1989年：英特爾48664 DX CPU微處理器1993年：英特爾奔騰(Pentium)處理器1995年：英特爾高能奔騰(Italium Pentium )處理器1997年：

16、英特爾奔騰II (Pentium II )處理器1998年：英特爾奔騰II至強(Xeon)處理器1999年：英特爾賽揚(Celeron )處理器1999年：英特爾奔騰III (Pentium III )處理器1999年：英特爾奔騰III至強(Pentium III Xeon )處理器2000年：英特爾奔騰4 ( Pentium 4 )處理器2001年：英特爾至強(Xeon)處理器2001年：英特爾安騰(Itanium )處理器2002 年：英特爾安騰 2 處理器(Itanium2 ) Intel Pentium 4 /Hyper Threading處理器2003年：英特爾奔騰 M (Penti

17、um M) /賽揚M (Celeron M )處理器2005 年：In tel Pen tium D 處理器2005 年：In tel Core 處理器2006年：Intel Core2 (酷睿2,俗稱“扣肉”)/賽揚Duo處理器2007年：In tel四核心服務(wù)器用處理器2007年：Intel QX9770 四核至強45nm處理器2008年：In tel Atom 凌動處理器Intel TerraFlops80 核處理器2008年11月17日：英特爾發(fā)布core i7處理器2010年3月30日，Intel公司宣布推出Intel至強處理器7500系列2011年4月6日，In tel正式發(fā)布了基

18、于上代 Westmere架構(gòu)的 Westmere-EX 基于新一代 Sandy Bridge 架構(gòu)的 Sandy Bridge-EN，。2012年4月24日下午北京天文館，intel正式發(fā)布了 ivy bridge（ IVB）處理器。三、In tel 與amd比較1、從單晶硅工藝上：INTEL: 0.09，AMD 0.132、 從流水線上：INTEL： 31級（主頻高，發(fā)熱量大，造成指令執(zhí)行效率低）；AMD 20 級（頻率提升有限，發(fā)熱量相對較低，效率和頻率是 2個不同的發(fā)展方向，主要看使用者的選 擇了）3、 緩存：INTEL: 1級16K, 2級1M-2M（整數(shù)運算以及游戲性能沒有 AMD勺

19、快但對于網(wǎng)絡(luò)和多媒體（浮點運算）的應(yīng)用比對手強）AMD 1級128K 2級：512K（整數(shù)運算快，游戲性能好，但對于多媒體的應(yīng)用稍微遜色）4、 內(nèi)存管理架夠：INTEL采用由主板上的南北橋方式來管理，AMD是 CPU內(nèi)部集成內(nèi)存控 制器減少了 CPU與內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r，但 AMD集成內(nèi)存架構(gòu)不利于升級。5、指令集 INTEL: MM，SSE SSE2 SSE3 EM64T但64位指令對于現(xiàn)在新的 64位系統(tǒng)有兼容性的缺點。AMD 3DNOW+MMX SSE SSE2 SSE3 X86-646、 AMDt先進的K8架構(gòu)，僅僅14級流水線，執(zhí)行效率更高，而in tel的prescott核心 有3

20、1級。雖然有更高的頻率，但這個頻率是依靠高流水線。AMD英特爾CPU勺制造是兩 種完全不同的技術(shù)，所以不能由主頻來看 AMD勺性能！ AMD性價比是毫無質(zhì)疑的.7、AMDcp中集成了內(nèi)存控制器，這樣可以大大減小延遲。&由于核心的問題，AMD功耗更小。9、AMD勺cpu價格便宜。但是，為了和Intel競爭，AM大幅地加大了 Cpu本身的晶體管數(shù)量，他付出比Intel多 3倍的晶體管在Cpu內(nèi)部，盡管提高性能，但也就犧牲了部分的系統(tǒng)穩(wěn)定性，增加了發(fā)熱量。四、市場占有率2010年的全球微處理器市場營收同比增長 25雅V 400億美元。英特爾在該市場中的份額達 到了 81%，相比2009年的80.6%

21、增長0.4個百分點；排在第二位的AMD去年份額為11.4%,相 比2009年的12.2%下降0.8個百分點。2011年Q4全球CPU市場營收額度達到109億美元，相比2011年Q3增幅1.8%。 桌面處理器市場部分，英特爾的份額是 73.8%,提升1.7%; AM為26%下滑1.6%;移動處理器市場，英特爾占據(jù)83.8%，損失2.6%，同時AMD憑借著APU的問世獲得了 16% 的市場份額，提升2.7%;服務(wù)器和工作站市場，英特爾依舊保持著主導(dǎo)地位，市場份額為94.5%,獲得1.5%提升，AMD 5.5% 損失 1.5%2012年9月份的CPU市場上，品牌關(guān)注格局從整體來看比較穩(wěn)定。依然是In

22、 tel領(lǐng)先，其本月的品牌關(guān)注比例為53.4%，市場關(guān)注份額超過了五成。AMD新動向今年10月份，在經(jīng)過苦苦的等待之后，AMD終于正式發(fā)布了全新一代桌面版 APU代號為 Trinity 的新一代融合加速處理器在早些時候率先登陸移動平臺， 而這一次它將代表著AMD勺 意志向桌面領(lǐng)域再次出擊。去年年初，AMD發(fā)布了第一款融合加速處理器，為 PC處理器進行了重新定義：將 CPU與 GPU完美融合，以全新的協(xié)同工作、加速計算理念引領(lǐng)了硬件發(fā)展潮流?，F(xiàn)如今新一代桌面級 APU終于發(fā)布，這一次它來勢更加兇猛，經(jīng)過一年半的錘煉，它擁有了全新武器，大幅提升了 自身效能并引入全新特性，可以預(yù)見到它會再次對PC硬件帶來一番不小的震動。AM噺一代APU產(chǎn)品延續(xù)了前代產(chǎn)品