cpu市場調(diào)查報告與發(fā)展前景分析

CPU調(diào)查報告一、發(fā)展歷史計算機的發(fā)展主要表現(xiàn)在其核心部件——微處理器的發(fā)展上，每當(dāng)一款新型的微處理器出現(xiàn)時，就會帶動計算機系統(tǒng)的其他部件的相應(yīng)發(fā)展，如計算機體系結(jié)構(gòu)的進一步優(yōu)化，存儲器存取容量的不斷增大、存取速度的不斷提高，外圍設(shè)備的不斷改進以及新設(shè)備的不斷出現(xiàn)等。根據(jù)微處理器的字長和功能，可將其發(fā)展劃分為以下幾個階段。第1階段第1階段（1971——1973年）是4位和8位低檔微處理器時代，通常稱為第1代，其典型產(chǎn)品是Intel4004和Intel8008微處理器和分別由它們組成的MCS-4和MCS-8微機?；咎攸c是采用PMOS工藝，集成度低（4000個晶體管/片），系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)都比較簡單，主要采用機器語言或簡單的匯編語言，指令數(shù)目較少（20多條指令），基本指令周期為20~50μs，用于簡單的控制場合。Intel在1969年為日本計算機制造商Busicom的一項專案，著手開發(fā)第一款微處理器，為一系列可程式化計算機研發(fā)多款晶片。最終，英特爾在1971年11月15日向全球市場推出4004微處理器，當(dāng)年Intel4004處理器每顆售價為200美元。4004是英特爾第一款微處理器，為日后開發(fā)系統(tǒng)智能功能以及個人電腦奠定發(fā)展基礎(chǔ)，其晶體管數(shù)目約為2300顆。翌年，Intel推出8008微處理器，其運算威力是4004的兩倍。RadioElectronics于1974年刊載一篇文章介紹一部采用8008的Mark-8裝置，被公認(rèn)是第一部家用電腦，在當(dāng)時的標(biāo)準(zhǔn)來看，這部電腦在制造、維護、與運作方面都相當(dāng)困難。Intel8008晶體管數(shù)目約為3500顆。第2階段第2階段（1971——1977年）是8位中高檔微處理器時代，通常稱為第2代，其典型產(chǎn)品是Intel8080/8085、Motorola公司、Zilog公司的Z80等。它們的特點是采用NMOS工藝，集成度提高約4倍，運算速度提高約10~15倍（基本指令執(zhí)行時間1~2μs），指令系統(tǒng)比較完善，具有典型的計算機體系結(jié)構(gòu)和中斷、DMA等控制功能。軟件方面除了匯編語言外，還有BASIC、FORTRAN等高級語言和相應(yīng)的解釋程序和編譯程序，在后期還出現(xiàn)了操作系統(tǒng)。1974年，Intel推出8080處理器，并作為Altair個人電腦的運算核心，Altair在《星艦奇航》電視影集中是企業(yè)號太空船的目的地。電腦迷當(dāng)時可用395美元買到一組Altair的套件。它在數(shù)個月內(nèi)賣出數(shù)萬套，成為史上第一款下訂單后制造的機種。Intel8080晶體管數(shù)目約為6千顆。第3階段第3階段（1978——1984年）是16位微處理器時代，通常稱為第3代，其典型產(chǎn)品是Intel公司的8086/8088，Motorola公司的M68000，Zilog公司的Z8000等微處理器。其特點是采用HMOS工藝，集成度（20000~70000晶體管/片）和運算速度（基本指令執(zhí)行時間是0.5μs）都比第2代提高了一個數(shù)量級。指令系統(tǒng)更加豐富、完善，采用多級中斷、多種尋址方式、段式存儲機構(gòu)、硬件乘除部件，并配置了軟件系統(tǒng)。這一時期著名微機產(chǎn)品有IBM公司的個人計算機。1981年IBM公司推出的個人計算機采用8088CPU。緊接著1982年又推出了擴展型的個人計算機IBMPC/XT，它對內(nèi)存進行了擴充，并增加了一個硬磁盤驅(qū)動器。80286（也被稱為286）是英特爾首款能執(zhí)行所有舊款處理器專屬軟件的處理器，這種軟件相容性之后成為英特爾全系列微處理器的注冊商標(biāo)，在6年的銷售期中，估計全球各地共安裝了1500萬部286個人電腦。Intel80286處理器晶體管數(shù)目為13萬4千顆。1984年，IBM公司推出了以80286處理器為核心組成的16位增強型個人計算機IBMPC/AT。由于IBM公司在發(fā)展個人計算機時采用了技術(shù)開放的策略，使個人計算機風(fēng)靡世界。第4階段第4階段（1985——1992年）是32位微處理器時代，又稱為第4代。其典型產(chǎn)品是Intel公司的80386/80486，Motorola公司的M69030/68040等。其特點是采用HMOS或CMOS工藝，集成度高達(dá)100萬個晶體管/片，具有32位地址線和32位數(shù)據(jù)總線。每秒鐘可完成600萬條指令（MillionInstructionsPerSecond，MIPS）。微型計算機的功能已經(jīng)達(dá)到甚至超過超級小型計算機，完全可以勝任多任務(wù)、多用戶的作業(yè)。同期，其他一些微處理器生產(chǎn)廠商（如AMD、TEXAS等）也推出了80386/80486系列的芯片。Intel80386微處理器內(nèi)含275,000個晶體管—比當(dāng)初的4004多了100倍以上，這款32位元處理器首次支持多工任務(wù)設(shè)計，能同時執(zhí)行多個程序。Intel80386晶體管數(shù)目約為27萬5千顆。Intel80486處理器世代讓電腦從命令列轉(zhuǎn)型至點選式（pointtoclick）的圖形化操作環(huán)境，開始能以大幅加快的速度進行桌面排版作業(yè)。”Intel80486處理器率先內(nèi)建數(shù)學(xué)協(xié)同處理器，由于能扮演中央處理器處理復(fù)雜數(shù)學(xué)運算，因此能加快整體運算的速度。Intel80486晶體管數(shù)目為120萬顆。第5階段第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Intel公司的奔騰系列芯片及與之兼容的AMD的K6系列微處理器芯片。內(nèi)部采用了超標(biāo)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。1997年推出的PentiumII處理器結(jié)合了IntelMMX技術(shù)，能以極高的效率處理影片、音效、以及繪圖資料，首次采用SingleEdgeContact(S.E.C)匣型封裝，內(nèi)建了高速快取記憶體。這款晶片讓電腦使用者擷取、編輯、以及透過網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)和親友分享數(shù)位相片、編輯與新增文字、音樂或制作家庭電影的轉(zhuǎn)場效果、使用視訊電話以及透過標(biāo)準(zhǔn)電話線與網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)傳送影片，IntelPentiumII處理器晶體管數(shù)目為750萬顆。PentiumIII處理器加入70個新指令，加入網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)串流SIMD延伸集稱為MMX，能大幅提升先進影像、3D、串流音樂、影片、語音辨識等應(yīng)用的性能，它能大幅提升網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)的使用經(jīng)驗，讓使用者能瀏覽逼真的線上博物館與商店，以及下載高品質(zhì)影片，Intel首次導(dǎo)入0.25微米技術(shù)，IntelPentiumIII晶體管數(shù)目約為950萬顆。2000年推出的Pentium4處理器內(nèi)建了4200萬個晶體管，以及采用0.18微米的電路，Pentium4初期推出版本的速度就高達(dá)1.5GHz，晶體管數(shù)目約為4200萬顆，翌年8月，Pentium4處理理達(dá)到2GHz的里程碑。2002年英特爾推出新款I(lǐng)ntelPentium4處理器內(nèi)含創(chuàng)新的Hyper-Threading(HT）超線程技術(shù)。超線程技術(shù)打造出新等級的高性能桌上型電腦，能同時快速執(zhí)行多項運算應(yīng)用，或針對支持多重線程的軟件帶來更高的性能。超線程技術(shù)讓電腦性能增加25%。除了為桌上型電腦使用者提供超線程技術(shù)外，英特爾也達(dá)成另一項電腦里程碑，就是推出運作頻率達(dá)3.06GHz的Pentium4處理器，是首款每秒執(zhí)行30億個運算周期的商業(yè)微處理器，如此優(yōu)異的性能要歸功于當(dāng)時業(yè)界最先進的0.13微米制程技術(shù)，翌年，內(nèi)建超線程技術(shù)的IntelPentium4處理器頻率達(dá)到3.2GHz。第6階段第6階段（2005年至今）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Core2Duo，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，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Conroe，移動版的開發(fā)代號為Merom?？犷?處理器的Core微架構(gòu)是Intel的以色列設(shè)計團隊在Yonah微架構(gòu)基礎(chǔ)之上改進而來的新一代英特爾架構(gòu)。最顯著的變化在于在各個關(guān)鍵部分進行強化。為了提高兩個核心的內(nèi)部數(shù)據(jù)交換效率采取共享式二級緩存設(shè)計，2個核心共享高達(dá)4MB的二級緩存。SNB(SandyBridge）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。這一創(chuàng)舉得益于全新的32nm制造工藝。由于SandyBridge構(gòu)架下的處理器采用了比之前的45nm工藝更加先進的32nm制造工藝，理論上實現(xiàn)了CPU功耗的進一步降低，及其電路尺寸和性能的顯著優(yōu)化，這就為將整合圖形核心（核芯顯卡）與CPU封裝在同一塊基板上創(chuàng)造了有利條件。此外，第二代酷睿還加入了全新的高清視頻處理單元。視頻轉(zhuǎn)解碼速度的高與低跟處理器是有直接關(guān)系的，由于高清視頻處理單元的加入，新一代酷睿處理器的視頻處理時間比老款處理器至少提升了30%。在2012年4月24日下午北京天文館，intel正式發(fā)布了ivybridge（IVB）處理器。22nmIvyBridge會將執(zhí)行單元的數(shù)量翻一番，達(dá)到最多24個，自然會帶來性能上的進一步躍進。IvyBridge會加入對DX11的支持的集成顯卡。另外新加入的XHCIUSB3.0控制器則共享其中四條通道，從而提供最多四個USB3.0，從而支持原生USB3.0。cpu的制作采用3D晶體管技術(shù)的CPU耗電量會減少一半。二、性能指標(biāo)與發(fā)展趨勢

排名型號二級+三級緩存前端總線(MHz)功率(瓦)主頻(MHz)核心/線程工藝(納米)64位1IntelCorei7-3940XM1MB+8MB553000-39004/8222IntelCorei7-3920XM1MB+8MB552900-38004/8223IntelCorei7-3840QM1MB+8MB452800-38004/8224IntelCorei7-3820QM1MB+8MB452700-37004/8225IntelCorei7-3740QM1MB+6MB452700-37004/8226IntelCorei73720QM1MB+6MB452600-36004/8227IntelCorei72960XM1MB+8MB552700-37004/8328IntelCorei72860QM1MB+8MB452500-36004/8329IntelCorei73615QM1MB+6MB452300-33004/82210IntelCorei73610QM1MB+6MB452300-33004/82211IntelCorei72920XM1MB+8MB552500-35004/83212IntelCorei72760QM1MB+6MB452400-35004/83213IntelCorei72820QM1MB+8MB452300-34004/83214IntelCorei73612QM1MB+6MB352100-31004/82215IntelCorei72720QM1MB+6MB452200-33004/83216IntelCorei72675QM1MB+6MB452200-31004/83217IntelCorei72670QM1MB+6MB452200-31004/83218IntelCorei7-2635QM1MB+6MB452000-29004/83219IntelCorei72630QM1MB+6MB452000-29004/83220IntelCorei7940XM1MB+8MB2500552130-33334/84521IntelCorei7920XM1MB+8MB2500552000-32004/84522IntelCorei7-3520M512KB+4MB352900-36002/42223IntelCorei53360M512KB+3MB352800-35002/42224IntelCorei7-2640M512KB+4MB352800-35002/43225IntelCorei53320M512KB+3MB352600-33002/42226IntelCorei7840QM1MB+8MB2500451860-32004/84527IntelCorei72620M512KB+4MB352700-34002/43228IntelCorei53210M512KB+3MB352500-31002/42229IntelCorei7640M512KB+4MB2500352800-34602/43230IntelCorei7820QM1MB+8MB2500451730-30604/84531IntelCore2ExtremeQX930012MB10664525304/44532IntelCorei52540M512KB+3MB352600-33002/43233IntelCorei7620M512KB+4MB2500352660-33332/43234IntelCorei7740QM1MB+6MB2500451730-29304/84535IntelCorei52520M512KB+3MB352500-32002/43236IntelCorei52450M512KB+3MB352500-31002/43237IntelCorei5580M512KB+3MB4800352666-33332/43238IntelCorei52435M512KB+3MB352400-30002/43239IntelCorei52430M512KB+3MB352400-30002/43240IntelCorei7-3667U512KB+4MB172000-31002/42241IntelCorei5-2415M512KB+3MB352300-29002/43242IntelCorei52410M512KB+3MB352300-29002/43243IntelCorei7-3517U512KB+4MB171900-30002/42244IntelCorei5560M512KB+3MB2500352667-32002/43245IntelCorei7720QM1MB+6MB2500451600-28004/84546IntelCorei3-3110M512KB+3MB3524002/44547IntelCore2ExtremeX91006MB10664430602/24548IntelCore2DuoT99006MB10663530602/24549IntelCore2DuoT98006MB10663529202/24550IntelCorei5480M512KB+3MB2400352666-29332/432CPU發(fā)展趨勢分析：從CPU的發(fā)展歷程可以發(fā)現(xiàn)，為提高處理器性能，使用得最多的方法是提高處理器的運行速度，因此，CPU的時鐘頻率一直在不斷地提高。當(dāng)前最快的一款，其速度已達(dá)3.8GHz。雖然強化處理器的運行速度，也增強了芯片運作效能，但速度提升卻使得芯片的能源消耗量增