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不管什么样的CPU，其内部结构归纳起来都可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分，这三个部分相互协调，对命令和数据进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。

CPU从最初发展至今已经有二十多年的历史了，这期间，按照其处理信息的字长，CPU可以分为：

4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及正在酝酿构建的64位微处理器，可以说个人电脑的发展是随着CPU的发展而前进的。

初期CPU

Intel4004

1971年，英特尔公司推出了世界上第一款微处理器4004，这是第一个可用于微型计算机的四位微处理器，它包含2300个晶体管。

随后英特尔又推出了8008，由于运算性能很差，其市场反应十分不理想。

1974年，8008发展成8080,成为第二代微处理器。

8080作为代替电子逻辑电路的器件被用于各种应用电路和设备中，如果没有微处理器,这些应用就无法实现。

由于微处理器可用来完成很多以前需要用较大设备完成的计算任务，价格又便宜，于是各半导体公司开始竞相生产微处理器芯片。

Zilog公司生产了8080的增强型Z80，摩托罗拉公司生产了6800，英特尔公司于1976年又生产了增强型8085,但这些芯片基本没有改变8080的基本特点，都属于第二代微处理器。

它们均采用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。

Intel8086

1978年英特尔公司生产的8086是第一个16位的微处理器。

很快Zilog公司和摩托罗拉公司也宣布计划生产Z8000和68000。

这就是第三代微处理器的起点。

8086微处理器最高主频速度为8MHz，具有16位数据通道，内存寻址能力为1MB。

同时英特尔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。

1979年，英特尔公司又开发出了8088。

8086和8088在芯片内部均采用16位数据传输，所以都称为16位微处理器，但8086每周期能传送或接收16位数据，而8088每周期只采用8位。

因为最初的大部分设备和芯片是8位的，而8088的外部8位数据传送、接收能与这些设备相兼容。

8088采用40针的DIP封装，工作频率为6.66MHz、7.16MHz或8MHz，微处理器集成了大约29000个晶体管。

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。

1981年，美国IBM公司将8088芯片用于其研制的PC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。

Intel80286

1982年，英特尔公司在8086的基础上，研制出了80286微处理器，该微处理器的最大主频为20MHz，内、外部数据传输均为16位，使用24位内存储器的寻址，内存寻址能力为16MB。

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，这意味着性能上有了重大的进步。

80286的封装是一种被称为PGA的正方形包装。

PGA是源于PLCC的便宜封装，它有一块内部和外部固体插脚，在这个封装中，80286集成了大约130000个晶体管。

IBMPC/AT微机的总线保持了XT的三层总线结构，并增加了高低位字节总线驱动器转换逻辑和高位字节总线。

与XT机一样，CPU也是焊接在主板上的。

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。

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。

8086～80286这个时代是个人电脑起步的时代，当时在国内使用甚至见到过PC机的人很少，它在人们心中是一个神秘的东西。

到九十年代初，国内才开始普及计算机。

从386到奔腾

ntel80386

1985年春天的时候，英特尔公司已经成为了第一流的芯片公司，它决心全力开发新一代的32位核心的CPU—80386。

Intel给80386设计了三个技术要点：

使用“类286”结构，开发80387微处理器增强浮点运算能力，开发高速缓存解决内存速度瓶颈。

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。

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。

由于32位微处理器的强大运算能力，PC的应用扩展到很多的领域，如商业办公和计算、工程设计和计算、数据中心、个人娱乐。

80386使32位CPU成为了PC工业的标准。

虽然当时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。

另外，30386还有其他丰富的外围配件支持，如82258（DMA控制器）、8259A（中断控制器）、8272（磁盘控制器）、82385（Cache控制器）、82062（硬盘控制器）等。

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。

Intel80387/80287

严格地说，80387并不是一块真正意义上的CPU，而是配合80386DX的协处理芯片，也就是说，80387只能协助80386完成浮点运算方面的功能，功能很单一。

Intel80386SX

1989年英特尔公司又推出准32位微处理器芯片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，它的内部数据总线为32位，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。

80386SX推出后，受到市场的广泛的欢迎，因为80386SX的性能大大优于80286，而价格只是80386的三分之一。

Intel80386SL/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80386DX/SX的节能型，其中，80386DL是基于80386DX内核，而80386SL是基于80386SX内核的。

这两种类型的芯片，不但耗电少，而且具有电源管理功能，在CPU不工作的时候，自动切断电源供应。

Motorola68000

摩托罗拉的68000是最早推出的32位微微处理器，当时是1984年，推出后，性能超群，并获得如日中天的苹果公司青睐，在自己的划时代个人电脑“PC－MAC”中采用该芯片。

但80386推出后，日渐没落。

AMDAm386SX/DX

AMD的Am386SX/DX是兼容80386DX的第三方芯片，性能上和英特尔的80386DX相差无己，也成为当时的主流产品之一。

IBM386SLC

这个是由IBM在研究80386的基础上设计的，和80386完全兼容，由英特尔生产制造。

386SLC基本上是一个在80386SX的基础上配上内置Cache，同时包含80486SX的指令集，性能也不错。

Intel80486

1989年，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。

80486的时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz。

80486是将80386和数学协微处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内。

80486中集成的80487的数字运算速度是以前80387的两倍，内部缓存缩短了微处理器与慢速DRAM的等待时间。

并且，在80x86系列中首次采用了RISC（精简指令集）技术，可以在一个时钟周期内执行一条指令。

它还采用了突发总线方式，大大提高了与内存的数据交换速度。

由于这些改进，80486的性能比带有80387数学协微处理器的80386DX性能提高了4倍。

随着芯片技术的不断发展，CPU的频率越来越快，而PC机外部设备受工艺限制，能够承受的工作频率有限，这就阻碍了CPU主频的进一步提高。

在这种情况下，出现了CPU倍频技术，该技术使CPU内部工作频率为微处理器外频的2～3倍，486DX2、486DX4的名字便是由此而来。

Intel80486DX

常见的80486CPU有80486DX－33、40、50。

486CPU与386DX一样内外都是32位的，但是最慢的486CPU也比最快的386CPU要快，这是因为486SX/DX执行一条指令，只需要一个振荡周期，而386DXCPU却需要两个周期。

Intel80486SX

因为80486DXCPU具有内置的浮点协微处理器，功能强大，当然价格也就比较昂贵。

为了适应普通的用户的需要，尤其是不需要进行大量浮点运算的用户，英特尔公司推出了486SXCPU。

80486SX主板上一般都有80487协微处理器插座，如果需要浮点协微处理器的功能，可以插上一个80487协微处理器芯片，这样就等同于486DX了。

常见的80486SXCPU有：

80486SX－25、33。

Intel80486DX2/DX4

其实这种CPU的名字与频率是有关的，这种CPU的内部频率是主板频率的两/四倍，如80486DX2－66，CPU的频率是66MHz，而主板的频率只要是33MHz就可以了。

Intel80486SLCPU

80486SLCPU最初是为笔记本电脑和其他便携机设计的，与386SL一样，这种芯片使用3.3V而不是5V电源，而且也有内部切断电路，使微处理器和其他一些可选择的部件在不工作时，处于休眠状态，这样就可以减少笔记本电脑和其他便携机的能耗，延长使用时间。

Intel486OverDrive

升级486SX可以在主板的协微处理器插槽上安装一个80487SX芯片，使其等效于486DX，但是这样升级后，只是增加了浮点协微处理器的能力，并没有提高系统的速度。

为了提高系统的速度，还有另外一种升级的方法，就是在协微处理器插槽上插上一个486OverDriveCPU，它的原理与486DX2CPU一样，其内部操作速度可以是外部速度的两倍。

如一个20MHz的主板上安插了OverDriveCPU之后，CPU内部的操作速度可以达到40MHz。

486OverDriveCPU也有浮点协微处理器的功能，常见的有：

OverDrive－50、66、80。

TI486DX

作为全球知名的半导体厂商之一，美国德州仪器（TI）也在486时代异军突起，它自行生产了486DX系列CPU，尤其在486DX2成为主流后，其DX2－80因较高的性价比成为当时主流产品之一，TI486最高主频为DX4－100，但其后再也没有进入过CPU市场。

Cyrix486DLC

这是Cyrix公司生产的486CPU，说它是486CPU，是指它的效率上逼近486CPU，却并不是严格意义上的486CPU，这是由486CPU的特点而定的。

486DLCCPU只是将386DXCPU与1KCache组合在一块芯片里，没有内含浮点协微处理器，执行一条指令需要两个振荡周期。

但是由于486DLCCPU设计精巧，486DLC－33CPU的效率逼近英特尔公司的486SX－25，而486DLC－40CPU则超过了486SX－25，并且486DLC－40CPU的价格比486SX－25便宜。

486DLCCPU是为了升级386DM而设计的，如果原来有一台386电脑，想升级到486，但是又不想更换主板，就可以拔下原来的386CPU，插上一块486DLCCPU就可以了。

Cyrix5x86

自从英特尔另辟蹊径，开发了Pentium之后，Cyrix也很快推出了自己的新一代产品5x86。

它仍然延用原来486系列的CPU插座，而将主频从100MHz提高到120MHz。

5x86比起486来说性能是有所增加，可是比起Pentium来说，不但浮点性能远远不足，就连Cyrix一向自豪的整数运算性能也不那么高超，给人一种比上不足比下有余的感觉。

由于5x86可以使用486的主板，因此一般将它看成是过渡产品。

AMD5x86

AMD486DX是AMD公司在486市场的利器，它内置16KB回写缓存，并且开始了单周期多指令的时代，还具有分页虚拟内存管理技术。

由于后期TI推出了486DX2－80，价格非常低，英特尔又推出了Pentium系列，AMD为了抢占市场的空缺，推出了5x86系列CPU。

它是486级最高主频的产品，为5x86－120及133。

它采用了一体的16K回写缓存，0.35微米工艺，33×

4的133频率，性能直指Pentiun75，并且功耗要小于Pentium。

IntelPentium

1993年，全面超越486的新一代586CPU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。

Pentium最初级的CPU是Pentium60和Pentium66，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。

早期的奔腾75MHz～120MHz使用0.5微米的制造工艺，后期120MHz频率以上的奔腾则改用0.35微米工艺。

经典奔腾的性能相当平均，整数运算和浮点运算都不错。

IntelPentiumMMX

为了提高电脑在多媒体、3D图形方面的应用能力，许多新指令集应运而生，其中最著名的三种便是英特尔的MMX、SSE和AMD的3DNOW!

。

MMX（MultiMediaExtensions，多媒体扩展指令集）是英特尔于1996年发明的一项多媒体指令增强技术，包括57条多媒体指令，这些指令可以一次处理多个数据，MMX技术在软件的配合下，就可以得到更好的性能。

多能奔腾（PentiumMMX）的正式名称就是“带有MMX技术的Pentium”，是在1996年底发布的。

从多能奔腾开始，英特尔就对其生产的CPU开始锁倍频了，但是MMX的CPU超外频能力特别强，而且还可以通过提高核心电压来超倍频，所以那个时候超频是一个很时髦的行动。

超频这个词语也是从那个时候开始流行的。

多能奔腾是继Pentium后英特尔又一个成功的产品，其生命力也相当顽强。

多能奔腾在原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，使得多能奔腾即使在运行非MMX优化的程序时，也比同主频的PentiumCPU要快得多。

这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。

与经典奔腾不同，多能奔腾采用了双电压设计，其内核电压为2.8V，系统I/O电压仍为原来的3.3V。

如果主板不支持双电压设计，那么就无法升级到多能奔腾。

多能奔腾的代号为P55C，是第一个有MMX技术（整量型单元执行）的CPU，拥有16KB数据L1Cache，16KB指令L1Cache，兼容SMM，64位总线，528MB/s的频宽，2时钟等待时间，450万个晶体管，功耗17瓦。

支持的工作频率有:

133MHz、150MHz、166MHz、200MHz、233MHz。

IntelPentiumPro

曾几何时，PentiumPro是高端CPU的代名词，PentiumPro所表现的性能在当时让很多人大吃一惊，但是PentiumPro是32位数据结构设计的CPU，所以PentiumPro运行16位应用程序时性能一般，但仍然是32位的赢家，但是后来，MMX的出现使它黯然失色。

PentiumPro（高能奔腾，686级的CPU）的核心架构代号为P6（也是未来PⅡ、PⅢ所使用的核心架构），这是第一代产品，二级Cache有256KB或512KB，最大有1MB的二级Cache。

工作频率有:

133/66MHz（工程样品），150/60MHz、166/66MHz、180/60MHz、200/66MHz。

AMDK5

K5是AMD公司第一个独立生产的x86级CPU，发布时间在1996年。

由于K5在开发上遇到了问题，其上市时间比英特尔的Pentium晚了许多，再加上性能不好，这个不成功的产品一度使得AMD的市场份额大量丧失。

K5的性能非常一般，整数运算能力不如Cyrix的6x86，但是仍比Pentium略强，浮点运算能力远远比不上Pentium，但稍强于Cyrix。

综合来看，K5属于实力比较平均的那一种产品。

K5低廉的价格显然比其性能更能吸引消费者，低价是这款CPU最大的卖点。

AMDK6

AMD自然不甘心Pentium在CPU市场上呼风唤雨，因此它们在1997年又推出了K6。

K6这款CPU的设计指标是相当高的，它拥有全新的MMX指令以及64KBL1Cache（比奔腾MMX多了一倍），整体性能要优于奔腾MMX，接近同主频PⅡ的水平。

K6与K5相比，可以平行地处理更多的指令，并运行在更高的时钟频率上。

AMD在整数运算方面做得非常成功，K6稍微落后的地方是在运行需要使用到MMX或浮点运算的应用程序方面，比起同样频率的Pentium要差许多。

K6拥有32KB数据L1Cache,32KB指令L1Cache,集成了880万个晶体管,采用0.35微米技术,五层CMOS,C4工艺反装晶片,内核面积168平方毫米（新产品为68平方毫米）,使用Socket7架构。

Cyrix6x86/MX

Cyrix也算是一家老资格的CPU开发商了，早在x86时代，它和英特尔，AMD就形成了三雄并立的局面。

自从Cyrix与美国国家半导体公司合并后，使它终于拥有了自己的芯片生产线，成品也日益完善和完备。

Cyrix的6x86是投放到市场上与Pentium兼容的微处理器。

IDTWinChip

美国IDT公司（IntegratedDeviceTechnology）作为新加入此领域的CPU生产厂商，在1997年推出的第一个微微处理器产品是WinChip（即C6），在整个CPU市场上所占的份额还不足1%。

1998年5月，IDT宣布了它的第二代产品WinChip2。

WinChip2在原有WinChip的基础上作了一些改进，增加了一个双指令的MMX单元，增强了浮点运算功能。

改进后的WinChip2比相同频率的WinChip性能提高约10%，基本达到IntelPentium微处理器的性能。

IntelPentiumⅡ

1997年～1998年是CPU市场竞争异常激烈的一年，这一时期的CPU芯片异彩纷呈，令人目不暇接。

PentiumⅡ的中文名称叫“奔腾二代”，它有Klamath、Deschutes、Mendocino