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一、X86 时代的 CPU
CPU 的溯源可以一直去到 1971 年。在那一年，当时还处在发展阶段的 INTEL 公司推 出了世界上第一台微处理器 4004。这不但是第一个用于计算器的 4 位微处理器，也是第一 款个人有能力买得起的电脑处理器！！4004 含有 2300 个晶体管，功能相当有限，而且速 度还很慢，被当时的蓝色巨人 IBM 以及大部分商业用户不屑一顾，但是它毕竟是划时代的 产品，从此以后，INTEL 便与微处理器结下了不解之缘。可以这么说，CPU 的历史发展历
程其实也就是 INTEL 公司 X86 系列 CPU 的发展历程， 我们就通过它来展开我们的"CPU 历
史之旅"。
4004 处理器核心架构图
1978 年，Intel 公司再次领导潮流，首次生产出 16 位的微处理器，并命名为 i8086，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，但在
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指令。由于这些指令 集应用于 i8086 和 i8087，所以人们也这些指令集统一称之为 X86 指令集。虽然以后 Intel
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 Intel 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。至于在后来发展壮大的其他公司，例如 AMD 和 Cyrix 等，在 486 以前（包括 486）的 CPU 都是按 Intel 的命名方式为自己的 X86 系列 CPU 命名，但到 了 586 时代，市场竞争越来越厉害了，由于商标注册问题，它们已经无法继续使用与 Intel
的 X86 系列相同或相似的命名，只好另外为自己的 586、686 兼容 CPU 命名了。
1979 年，INTEL 公司推出了 8088 芯片，它仍旧是属于 16 位微处理器，内含 29000
个晶体管，时钟频率为 4.77MHz，地址总线为 20 位，可使用 1MB 内存。8088 内部数据总 线都是 16 位，外部数据总线是 8 位，而它的兄弟 8086 是 16 位。1981 年 8088 芯片首次 用于 IBM PC 机中，开创了全新的微机时代。也正是从 8088 开始，PC 机（个人电脑）的
概念开始在全世界范围内发展起来。
Intel 8086 处理器
1982 年，许多年轻的读者尚在襁褓之中的时候，INTE 已经推出了划时代的最新产品棗 80286 芯片，该芯片比 8006 和 8088 都有了飞跃的发展，虽然它仍旧是 16 位结构，但是 在 CPU 的内部含有 13.4 万个晶体管，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，地址总线 24 位，可寻址 16MB 内存。从 80286 开始，CPU
的工作方式也演变出两种来：实模式和保护模式。
Intel 80286 处理器
1985 年 INTEL 推出了 80386 芯片，它是 80X86 系列中的第一种 32 位微处理器，而 且制造工艺也有了很大的进步，与 80286 相比，80386 内部内含 27.5 万个晶体管，时钟频
率为 12.5MHz，后提高到 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，可寻址高达 4GB 内存。它除具有实模式和保护模式外，还增 加了一种叫虚拟 86 的工作方式，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，也就是我们以前经常说的 80386DX 外，出于不同的市场和应用考
虑，INTEL 又陆续推出了一些其它类型的 80386 芯片：80386SX、80386SL、80386DL 等。
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1988 年推出的 80386SX 是市场定位在 80286 和 80386DX 之间的一种芯片， 其与 80386DX 的不同在于外部数据总线和地址总线皆与 80286 相同，分别是 16 位和 24 位(即寻址能力为 16MB)。1990 年推出的 80386 SL 和 80386 DL 都是低功耗、节能型芯片，主要用于便携机 和节能型台式机。80386 SL 与 80386 DL 的不同在于前者是基于 80386SX 的，后者是基于 80386DX 的，但两者皆增加了一种新的工作方式：系统管理方式(SMM)。当进入系统管理 方式后，CPU 就自动降低运行速度、控制显示屏和硬盘等其它部件暂停工作，甚至停止运
行，进入"休眠"状态，以达到节能目的。
Intel 80386 处理器
1989 年，我们大家耳熟能详的 80486 芯片由 INTEL 推出，这种芯片的伟大之处就在 于它实破了 100 万个晶体管的界限，集成了 120 万个晶体管。80486 的时钟频率从 25MHz 逐步提高到 33MHz、50MHz。80486 是将 80386 和数学协处理器 80387 以及一个 8KB 的 高速缓存集成在一个芯片内，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 数学协处理器的 80386DX 提高了 4
倍。 80486 和 80386 一样， 也陆续出现了几种类型。 上面介绍的最初类型是 80486DX。 1990 年推出了 80486SX，它是 486 类型中的一种低价格机型，其与 80486DX 的区别在于它没 有数学协处理器。80486 DX2 由系用了时钟倍频技术，也就是说芯片内部的运行速度是外 部总线运行速度的两倍，即芯片内部以 2 倍于系统时钟的速度运行，但仍以原有时钟速度 与外界通讯。80486 DX2 的内部时钟频率主要有 40MHz、50MHz、66MHz 等。80486 DX4
也是采用了时钟倍频技术的芯片，它允许其内部单元以 2 倍或 3 倍于外部总线的速度运行。
为了支持这种提高了的内部工作频率，它的片内高速缓存扩大到 16KB。80486 DX4 的时钟 频率为 100MHz，其运行速度比 66MHz 的 80486 DX2 快 40%。80486 也有 SL 增强类型，
其具有系统管理方式，用于便携机或节能型台式机。
二、奔腾时代的 CPU
继承着 80486 大获成功的东风，赚翻了几倍资金的 INTEL 在 1993 年推出了全新一代
的高性能处理器——奔腾。由于 CPU 市场的竞争越来越趋向于激烈化，INTEL 觉得不能再
让 AMD 和其他公司用同样的名字来抢自己的饭碗了，于是提出了商标注册，由于在美国的 法律里面是不能用阿拉伯数字注册的，于是 INTEL 玩了哥花样，用拉丁文去注册商标。奔 腾在拉丁文里面就是"五"的意思了。INTEL 公司还替它起了一个相当好听的中文名字——奔
腾。奔腾的厂家代号是 P54C，奔腾的内部含有的晶体管数量高达 310 万个，时钟频率由最 初推出的 60MHZ 和 66MHZ，后提高到 200MHZ。单单是最初版本的 66MHZ 的奔腾微处
理器， 它的运算性能比 33MHZ 的 80486 DX 就提高了 3 倍多， 100MHZ 的奔腾则比 33MHZ 而
的 80486 DX 要快 6 至 8 倍。也就是从奔腾开始，我们大家有了超频这样一个用尽量少的
钱换取尽量多的性能的好方法。作为世界上第一个 586 级处理器，奔腾也是第一个令人超 频的最多的处理器，由于奔腾的制造工艺优良，所以整个系列的 CPU 的浮点性能也是各种 各样性能是 CPU 中最强的，可超频性能最大，因此赢得了 586 级 CPU 的大部分市场。奔 腾家族里面的频率有 60/66/75//90/100/120/133/150/166/200，至于 CPU 的内部频率则是 从 60MHz 到 66MHz 不等。值得一提的是，从奔腾 75 开始，CPU 的插座技术正式从以前 的 Socket4 转换到同时支持 Socket 5 和 7 同时支持，其中 Socket 7 还一直沿用至今。而且
所有的奔腾 CPU 里面都已经内置了 16K 的一级缓存，这样使它的处理性能更加强大。
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Intel 奔腾处理器
与此同时，AMD 公司也不甘示弱推出了 K5 系列的 CPU。（AMD 公司也改名字了！） 它的频率一共有六种：75/90/100/120/133/166，内部总线的频率和奔腾差不多，都是 60 或
者 66MHz，虽然它在浮点 运算方面比不上奔腾，但是由于 K5 系列 CPU 都内置了 24KB
的一级缓存，比奔腾内置的 16KB 多出了一半，因此在整数运算和系统整体性能方面甚至要 高于同频率的奔腾。即便如此，因为 k5 系列的 交付日期一再后拖，AMD 公司在"586"级别
的竞争中最终还是败给了 INTEL。
1、初受挫折——奔腾 Pro：
初步占据了一部分 CPU 市场的 INTEL 并没有停下自己的脚步， 在其他公司还在不断追
赶自己的奔腾之际，又在 1996 年推出了最新一代的第六代 X86 系列 CPU——P6。P6 只 是它的研究代号，上市之后 P6 有了一个非常响亮的名字——奔腾 Pro。Pentimu Pro 的内 部含有高达 550 万个的晶体管，内部时钟频率为 133MHZ，处理速度几乎是 100MHZ 的奔
腾的 2 倍。Pentimu Pro 的一级(片内)缓存为 8KB 指令和 8KB 数据。
Intel 奔腾 Pro 处理器
值得注意的是在 Pentimu Pro 的一个封装中除 Pentimu Pro 芯片外还包括有一个
256KB 的二级缓存芯片，两个芯片之间用高频宽的内部通讯总线互连，处理器与高速缓存
的连接线路也被安置在该封装中，这样就使高速缓存能更容易地运行在更高的频率上。奔腾
Pro 200MHZCPU 的 L2 CACHE 就是运行在 200MHZ，也就是工作在与处理器相同的频率
上。这样的设计领奔腾 Pro 达到了最高的性能。 而 Pentimu Pro 最引人注目的地方是它具 有一项称为"动态执行"的创新技术，这是继奔腾在超标量体系结构上实现实破之后的又一次
飞跃。Pentimu Pro 系列的工作频率是 150/166/180/200，一级缓存都是 16KB，而前三者 都有 256KB 的二级缓存，至于频率为 200 的 CPU 还分为三种版本，不同就在于他们的内 置的缓存分别是 256KB，512KB，1MB。不过由于当时缓存技术还没有成熟，加上当时缓 存芯片还非常昂贵，因此尽管 Pentimu Pro 性能不错，但远没有达到抛离对手的程度，加上
价格十分昂贵，一次 Pentimu Pro 实际上出售的数目非常至少，市场生命也非常的短，
Pentimu Pro 可以说是 Intel 第一个失败的产品。
2、辉煌的开始——奔腾 MMX：
INTEL 吸取了奔腾 Pro 的教训，在 1996 年底推出了奔腾系列的改进版本，厂家代号
P55C，也就是我们平常所说的奔腾 MMX（多能奔腾）。这款处理器并没有集成当时卖力
不讨好的二级缓存，而是独辟蹊径，采用 MMX 技术去增强性能。
MMX 技术是 INTEL 最新发明的一项多媒体增强指令集技术， 英文全称可以翻译"多 它的
媒体扩展指令集"。MMX 是 Intel 公司在 1996 年为增强奔腾 CPU 在音像、图形和通信应用
方面而采取的新技术，为 CPU 增加了 57 条 MMX 指令，除了指令集中增加 MMX 指令外，
还将 CPU 芯片内的 L1 缓存由原来的 16KB 增加到 32KB（16K 指命+16K 数据），因此
MMX CPU 比普通 CPU 在运行含有 MMX 指令的程序时，处理多媒体的能力上提高了 60％
左右。 MMX 技术不但是一个创新， 还开创了 CPU 开发的新纪元， 来的 SSE， NOW！
而且 后 3D
等指令集也是从 MMX 发展演变过来的。
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