2.1 微机核心部件

2.1.1 CPU发展

人们常说，好的计算机要有一个好的心脏。所谓计算机的心脏，就是指计算机的处理器，即CPU。目前，主要的CPU生产厂家有：Intel公司、AMD公司、Cyrix公司、VIA公司等。

Intel公司无疑是生产CPU的龙头老大，它的全系列产品涵盖了高、中、低端。

1971年，世界上第一块微处理器4004在Intel公司诞生了。它出现的意义是划时代的，它是一个包含了2300个晶体管的4位CPU。功能相当有限，而且速度还很慢。

1978年，Intel公司首次生产出16位的微处理器，命名为i8086，同时还生产出与之相配合的数字协处理器i8087，这两种芯片使用相互兼容的指令集。由于这些指令集应用于i8086和i8087，所以人们把这些指令集统一称为X86指令集。这就是X86指令集的来历。

1979年，Intel公司推出了8088芯片，它是第一块成功用于个人计算机的CPU。它仍旧属于16位微处理器，内含29000个晶体管，时钟频率为4.77 MHz，地址总线为20位，寻址范围仅仅是1 MB内存。8088内部数据总线是16位，外部数据总线是8位，而它的兄弟8086是16位，这样做只是为了方便计算机制造商设计主板。1981年8088芯片首次用于IBM PC中，开创了全新的微机时代。

1982年，Intel推出80286芯片，相比8086和8088有了飞跃的发展，虽然它仍旧是16位结构，但在CPU的内部集成了13.4万个晶体管，时钟频率由最初的6 MHz提高到20 MHz。其内部和外部数据总线皆为16位，地址总线24位，可寻址内存16 MB。80286是应用比较广泛的一块CPU。

1985年，Intel推出了80386芯片，它是X86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。80386内含27.5万个晶体管，时钟频率从12.5 MHz提高到33 MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位，地址总线也是32位，可寻址内存高达4 GB，可以使用Windows操作系统。

1989年，Intel推出80486芯片，它的特殊意义在于首次突破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管。80486将80386和数字协处理器80387以及一个8 KB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（Burst）方式，大大提高了与内存交换数据的速度。

1993年，Intel公司又推出了80586，为32位微处理器，其正式名称为Pentium。Pentium含有310万个晶体管，时钟频率有60 MHz和66 MHz两种，后提高到200 MHz。66 MHz的Pentium微处理器的性能比33 MHz的80486DX提高了3倍多，而100 MHz的Pentium则比33 MHz的80486DX快6～8倍。

1995年，Intel公司推出新一代32位微处理器Pentium Pro，即P6。Pentium Pro含有550万个晶体管，时钟频率为133 MHz，处理速度几乎是100 MHz的Pentium的两倍。

1997年，在Pentium（P54C）和Pentium Pro的基础上又有了新的发展，一块Pentium（P54C）加上57条多媒体指令，构成了多功能Pentium MMX（P55C）。MMX（Multitude Media X）主要是将一些重要的多媒体和通信技术融入CPU中。

1999年，推出名为“Katmai”的Pentium Ⅲ处理器，它在以往MMX指令的基础上增加了70条多媒体指令，其中包含提高3D图形运算效率的50条SIMD浮点运算指令、12条MMX整数运算增强指令和8条优化内存中连续数据块的传输指令。

2001年，推出Pentium Ⅳ微处理器。Pentium Ⅳ微处理器是Intel公司继Pentium Pro微处理器之后，推出的第一种全新结构的微处理器。Pentium Ⅲ、Pentium Ⅳ、Celeron和Xeon等多种微处理器，全都采用了Pentium Pro微处理器的P6微架构。

2005年，最引人注目的代号“Smithfield”的桌面双核心处理器发布。Smithfield处理器的每个核心都将拥有1 MB的L2 Cache，这样每块处理器就包含2MB的L2 Cache。

2006年7月推出的是65 nm“Merom”和“Conroe”双内核处理器。这两款处理器是针对移动机和台式机市场而分别设计的，Yonah为Intel酷睿双/单核处理器的开发名称，它采用60 nm制程，Socket 479 接口针脚，前端总线提升至667 MHz，引入了双核技术，通过SmartCache共享2 MB L2缓存，并且开始加入SEE3多媒体指令集。

2008年Intel Core i7的发布，把桌面CPU性能提升到全新高度，成为当时全球最强的桌面CPU。

2009年发布八核心的“蒙特利尔”，用于服务器工作站市场，规格方面变化巨大，比如每核心1 MB二级缓存（共计8 MB）、6～12 MB三级缓存、支持DDR3内存、真正4X HT 3.0总线、支持AMD-V虚拟化技术，改用Socket G3 Piranha接口等。

到了2015年，Intel将会推出尺寸小于所有IA核心的CPU产品，每一款产品将会基于低功耗处理器架构，与此同时这些CPU将会具备非常高的性能。目前Intel公司已经指定其Austin设计团队进行相关处理器核心的研发工作。

微处理器的出现是一次伟大的工业革命，从1971—2009年，在短短的40年内，微处理器的发展日新月异，令人目不暇接的更新换代的速度越来越快。可以说，人类的其他发明很难有微处理器发展得那么神速，影响那么深远。