cpu知识扫盲Intel篇.docx
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cpu知识扫盲Intel篇
cpu知识扫盲Intel篇
Intel公司的创立
CPU（Centralprocessingunit）又称为微处理器（Microprocessor）,是现代计算机的核心部件。
对于PC而言，CPU的规格与频率常常被用来作为衡量一台电脑性能强弱重要指标。
早在19世纪和20世纪初就有了相应计算理念的分析机和ENIAC电子计算机，但是如果要说通用计算的真正实现，还是自有了集成电路式CPU才开始的，也是自那里起才真正有了CPU这样一个概念。
当然集成电路并不是因为CPU才出现的，它早在英特尔公司诞生前相应技术就已经被发明。
1947年，AT&T贝尔实验室的三位科学家发明了晶体管。
由于其体积和性能都远比当时的电子管具有无比的优越性，所以晶体管一出现，即迅速取代了原来的电子管，占领了世界电子领域。
随后，晶体管电路不断向微型化方向发展。
直到1957年，美国科学家达默提出“将电子设备制作在一个没有引线的固体半导体板块中”的大胆技术设想，也就开始了半导体集成电路的设计思想。
正因有了达默这一大胆设想，1958年，美国德克薩斯州仪器公司的工程师基尔比（JackKilby）在这种思想的指导下在一块半导体硅晶片上将电阻、电容等分离元件集成在里面，制成了世界上第一片集成電路。
还因这件事，已退休的基尔比却获取2000年的诺贝尔物理奖，当然这是后话。
有了前人的大胆设想和第一次成功的尝试，1959年，美国仙童公司的诺伊斯用一种平面工艺技术制成半导体集成电路，从此开启了集成电路比黃金还诱人的时代。
后来，为了谋求更大的发展，仙童公司的三位主力工程师：
摩尔、诺宜斯、葛洛夫离开了公司，一起开创事业—筹建一家他们自己的公司。
这就是现在鼎鼎有名的“Intel”（英特尔）公司。
Intel公司的最初是由摩尔命名的，“Intel”这个字是由“IntegratedElectronics（集成/电子）”两个英文单词組合成的，象征新公司的主要业务将在集成电路市场上。
可是当初的Intel公司并不是一开始就从事计算机微处理器的研究，因为当时三人一致认为，最有发展潜力的半导体市场是计算机存储芯片市场。
当时，这三位创业者说服风险投资家阿瑟罗克給他们投资了200万美元；还找到了他们创业的最佳地点，就是原联合碳化物电子公司的大楼，这可比惠普当时起家时的车库要强多了。
公司成立不久，英特尔公司发現：
可将若干比特（bites）信息非常廉价地存储在微型集成电路硅片上，并将这个发现应用于商业。
1969年的春天，在公司成立一周年以后，英特尔公司生产了第一批产品，即双极处理64比特存储芯片。
不久，公司又推出256比特的MOS存储器芯片。
一个小小的Intel公司，就是这两个小小的新产品而成功打入了整个计算机存储器市场。
但是这样的辉煌时期并没有在Intel公司长久永驻，随着日本公司加入竞争，存储芯片（就是现在俗称的“内存”）的生意越来越艰难。
而且日本公司的存储芯片质量和性能在当初几乎是无与伦比的，其价格也远低于Intel公司的同类产品。
这时候，英特尔公司面临着当时有史以来最大的生存危机。
最终他们做出一个令人钦佩的決断：
放弃内存，全力投入微处理器业务。
就这样原来专门从事存储芯片市场的Intel向计算机微处理器市场转向了，也正是从此开始，Intel这颗新星一直得到全球计算机界的关注！
当然在做出这样的大胆决定也并不是凭空拍脑袋乱决定的，在作这决定之前，还是有过过业务的经历。
当初英特尔的一家客户（Busicomcalculator）要求英特尔为其专门设计一些处理芯片。
在研究过程中，英特尔的研究员霍夫（Hoff）问自己：
对于集成电路，能否在外部软件的操纵下以简单的指令进行复杂的工作呢？
为什么不可将这个计算机上的所有逻辑集成到一个芯片上，并在上面编制简单通用的程序呢？
这其实就是今天所有微处理器的原理。
1971年，霍夫在同事的帮助及公司支持下，尝试着把中央处理器的全部功能集成在一块芯片上，并加上存储器，最终获得成功，这就是Intel最初的一块集成电路微处理器，后来被称为4004的芯片。
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摩尔
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诺宜斯
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葛洛夫
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Intel4004
1971年11月15日，霍夫（MarcianE.Hoff）在同事的帮助及公司支持下,把中央处理器的全部功能集成在一块芯片上，并加上存储器，这就是Intel最初的一块集成电路微处理器，后来被称为4004的芯片。
这块最初的微处理器芯片非常简单，采用16脚双列直插式封装，含2300个晶体管，是个4位系统，时钟频率108KHz，每秒执行6万条指令，成本不到100美元。
英特尔公司的首席执行官戈登·摩尔将4004称之为“人类历史上最具革新性的产品之一”。
4004芯片其实是为Intel客户Busicomcalculator专门设计制造的，功能其实比较弱，且计算速度较慢，只能用在Busicom计算器上。
4004处理器只能处理4位数据，内部指令是8位的。
4004拥有46条指令，采用16针直插式封裝。
数据內存和程序内存分开，1KB数据内存，4KB程序内存。
运行时钟频率预计为1MHz，最终实现达到了740kHz，能进行二进制编码的十进制数学运算。
这款处理器很快得到了整个业界的承认，蓝色巨人IBM还将4004装备在IBM1620机器上。
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Intel8008
1972年4月1日，INTEL推出8008微处理器。
8008微处理器芯片是4004之后的第一个改进版，它已不再是专门为某家客户而开发的，而是属于第一块通用意义上的微处理器。
8008的运算能力比4004要強劲2倍。
1974年，一本无线电杂志刊登了一种使用8008作处理器的机器，叫做“Mark-8（马克八号）”，这也是目前已知的最早的家用电脑了。
虽然从今天的角度看来，“Mark-8”非常难以使用、控制、编程及维护，但是这在当时却是一种伟大的发明。
如图所示的就是Intel8008微处理器的芯片示意图，从图中可以看出，它同样采用双列封装方式，但增加了2个引脚，达18脚。
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Intel8080
1974年4月1日:
Intel发布了其8位微处理器芯片8080。
8080处理器的主频为2M，每秒处理50万条指令。
它拥有16位地址总线和8位数据总线，包含7个8位寄存器（A、B、C、D、E、F、G,其中BC、DE、HL组合可组成16位数据寄存器），支持16位内存，同时它也包含一些输入输出端口，这是一个相当成功的设计，还有效解決了外部设备在内存寻址能力不足的问题。
8080微处理器芯片的外观如图所示，它相对这之前的微处理器芯片来说要复杂许多，封装方式仍是双列直插式，但引脚已增加到40脚，增加幅度达100%以上
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Intel8085
英特尔公司于1976年又生产了8080增强型微处理器－8085,采用NMOS工艺,集成度约9000只晶体管,平均指令执行时间为1μS～2μS,采用汇编语言、BASIC、Fortran编程，使用单用户操作系统。
[本帖最后由woxihuan于2005-8-318:
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Intel8086
1978年6月8日，Intel的8086处理器诞生了，它具有划时代的意义。
因为自这块芯片开始，Intel的微处理器芯片得到了最广泛的应用，从而奠定了x86微处理器架构王朝的基础，使得Intel在今后的处理市场上处于绝对垄断的地位。
这块神奇的8086微处理器芯片如图所示。
Intel8086集成2.9万只晶体管，时钟频率为4.77MHz，内部数据总线（CPU内部传输数据的总线）、外部数据总线（CPU外部传输数据的总线）均为16位，地址总线为20位，可寻址1MB内存。
除了8086这块处理器芯片之外，为了提高处理器的运算性能，还专门开发一块用于辅助处理器运算的芯片，那就是8087数学协处理器芯片，如图所示。
x86指令集：
英特尔在生产8086的同时还生产出与之相配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集，但i8087指令集中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，人们将这些指令集统一称之为x86指令集。
虽然以后英特尔又陆续生产出第二代、第三代等更先进和更快的新型CPU，但都仍然兼容原来的x86指令，而且英特尔在后续CPU的命名上沿用了原先的x86序列直到后来因商标注册问题，才放弃了继续用阿拉伯数字命名。
[本帖最后由woxihuan于2005-8-307:
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Intel8088
INTEL发布的16位微处理器8086非常昂贵，为了迎合低价电脑的需要，1979年6月1日，INTEL又发布了8088微处理器。
8088其实是8086的简化版，它采用40针的DIP封装，内含29000个晶体管，地址总线为20位，时钟频率为4.77MHz，可以使用1M内存。
其内部指令是16位的，但是外部是8位数据总线。
相对于8086内部数据总线、外部数据总线均为16位而言，8088的性能是稍差了一点，但是已经足以胜任DOS系统和当时的应用程序了。
1981年，美国IBM公司将8088芯片用于其研制的第一代IBMPC机中，从而开创了全新的微机时代。
也正是从8088开始，个人电脑（PC）的概念开始在全世界范围内发展起来。
从8088应用到IBMPC机上开始,个人电脑真正走进了人们的工作和生活之中，它也标志着一个新时代的开始。
[本帖最后由woxihuan于2005-8-307:
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Intel80186
8086和8088问世后不久，英特尔公司就开始对他们进行改进，他们将更多功能集成在芯片上，这样在1981年就诞生了80186和80188。
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8088一样是采用8位工作。
但是因为其寄存器等与其他不兼容，所以这颗CPU没有被PC厂商所采纳。
[本帖最后由woxihuan于2005-8-308:
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Intel80286
1982年2月，英特尔发布了80286处理器，也就是俗称的286，这是英特尔第一个可以运行所有为其开发的应用程序的处理器。
80286芯片集成了14.3万只晶体管，每秒执行270万条指令，时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。
其内部和外部数据总线皆为16位，内存储器地址总线为24位，内存寻址能力为16MB。
可以使用外存储设备模拟大量存储空间，从而大大扩展了80286的工作范围，还能通过多任务硬件机构使处理器在各种任务间来回快速切换，以同时运行多个任务，其速度比8086提高了5倍以上。
80286可工作于两种方式，一种叫实模式，另一种叫保护方式。
在实模式下，微处理器可以访问的内存总量限制在1兆字节；而在保护方式之下，80286可直接访问16兆字节的内存。
此外，80286工作在保护方式之下，可以保护操作系统，使之不像实模式或8086等不受保护的微处理器那样，在遇到异常应用时会使系统停机。
IBM公司将80286微处理器用在“先进技术微机”即AT机中，引起了极大的轰动。
80286在以下四个方面比它的前辈有显著的改进：
支持更大的内存；能够模拟内存空间；能同时运行多个任务；提高了处理速度。
最早PC机的速度是4MHz，第一台基于80286的AT机运行速度为6MHz至8MHz（一些制造商还自行提高速度，使80286达到了20MHz）。
与IBMPC/XT机相比，IBMPC/AT机的外部总线为16位（XT机为8位），内存一般可扩展到16MB，可支持更大的硬盘，支持VGA显示系统，比PCXT机在性能上有了重大的进步。
那时的原装机仅指IBMPC机，而兼容机就是除了IBMPC以外的其它机器，比如Compaq公司发布的IBM-PC兼容机。
在当时，生产CPU的公司除英特尔外，还有AMD及西门子公司等，而人们对自己电脑用的什么CPU也不关心，因为AMD等公司生产的CPU几乎同英特尔的一样，直到486时代人们才关心起自己的CPU来。
在80286处理器发布后的六年中，全球一共交付了一千五百万台基于286的个人电脑。
[本帖最后由woxihuan于2005-8-309:
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Intel80386
1、80386DX
1985年10月17日，英特尔划时代的产品——80386DX正式发布了。
其内部包含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，后逐步提高到20MHz、25MHz、33MHz，最后还有少量的40MHz产品。
80386DX有比80286更多的指令，频率为12.5MHz的80386每秒钟可执行6百万条指令，比频率为16MHz的80286快2.2倍。
80386最经典的产品为80386DX－33MHz，一般我们说的80386就是指它。
80386DX的内部和外部数据总线是32位，地址总线也是32位，可以寻址到4GB内存，并可以管理64TB的虚拟存储空间。
它的运算模式除了具有实模式和保护模式以外，还增加了一种“虚拟86”的工作方式，可以通过同时模拟多个8086微处理器来提供多任务能力。
针对内存的速度瓶颈，英特尔为80386设计了高速缓存（Cache），采取预读内存的方法来缓解这个速度瓶颈，从此以后，Cache就和CPU成为了如影随形的东西。
80386没有完善和强大的浮点运算单元，但配上80387协处理器，80386就可以顺利完成许多需要大量浮点运算的任务，从而顺利进入了主流的商用电脑市场。
2、80386SX
19886月6日Intel又发布了80386SX,这是Intel为了扩大市场份额而推出的一种较便宜的普及型CPU。
80386SX芯片，内部数据总线为32位，与80386相同，但是外部数据总线为16位，它可以接受为80286开发的16位输入/输出接口芯片，降低整机成本。
因为80386SX的性能大大优于80286，而价格只是80386的三分之一，所以受到市场的广泛的欢迎。
3、80386SL和80386DL
英特尔在1990年推出了专门用于笔记本电脑的80386SL和80386DL两种型号的386芯片。
这两个类型的芯片可以说是
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