cpu的發(fā)展歷史及未來(lái)展望ppt課件

1、及未來(lái)趨勢(shì)CPU發(fā)展歷史:Intel 微處理器歷史1）Intel Pentium Intel 80486Intel 8080Intel 8008微處理器Intel 8086和8088Intel 80386Intel 80286Intel 4004Intel Pentium ProIntel CeleronIntel Pentium II :Intel 微處理器歷史2）Intel AtomIntel Core 2 DuoIntel Pentium III Intel Celeron 300AIntel Pentium 4Intel Pentium D Intel Pentium MIntel C

2、ore i7Intel Core i3Intel Core i5:#1以數(shù)字為命名方式的時(shí)代以數(shù)字為命名方式的時(shí)代:Intel 4004 微處理器微處理器發(fā)布時(shí)間：英特爾在發(fā)布時(shí)間：英特爾在1971年年11月月15日向全球市場(chǎng)推出日向全球市場(chǎng)推出.其晶體管數(shù)目：約為其晶體管數(shù)目：約為2千千3百顆。百顆。特征：特征： 頻率頻率/前端總線前端總線 : 108KHZ/ 0.74MHz (4bit) 封裝封裝/針腳數(shù)量針腳數(shù)量 : 陶瓷陶瓷DIP / 16針針 核心技術(shù)核心技術(shù)/晶體管數(shù)量晶體管數(shù)量: 10微米微米 / 2250 尺寸為尺寸為3mm4mm歷史意義：歷史意義：4004只能稱為世界上第一款

3、商用處理器只能稱為世界上第一款商用處理器:發(fā)布時(shí)間：1972年Intel推出8008，其運(yùn)算威力是4004的兩倍。晶體管數(shù)量： Intel 8008晶體管數(shù)目約為3千5百顆。特征： 8位運(yùn)算+16位地址總線+16位數(shù)據(jù)總線 共推出兩種速度，0.5 Mhz以及0.8 Mhz 8008可以支援到16KB的內(nèi)存。歷史意義：Intel C8008為世界上第一款八位元處理器。發(fā)布時(shí)間：1974年，Intel推出8080處理器。晶體管數(shù)量：Intel 8080晶體管數(shù)目約為6千顆。特征： 頻率為2MHz 16位地址總線+八位數(shù)據(jù)總線+7個(gè)八位寄存器， 支持16位內(nèi)存。 同時(shí)它也包含一些輸入輸出端口：這也是

4、一個(gè)相當(dāng)成功的設(shè)計(jì)，有效解決了外部設(shè)備在內(nèi)存尋址能力不足的問(wèn)題。:發(fā)布時(shí)間：1978，時(shí)隔4年Intel 在年推出了8086和8088處理器。晶體管數(shù)量：Intel 8088晶體管數(shù)目約為29,000。特征：16+位暫存器 + 8 位元外部 總線發(fā)布時(shí)間：1982年，同樣時(shí)隔4年，Intel推出了80286(也被稱為286).晶體管數(shù)量：Intel 80286處理器晶體管數(shù)目為13萬(wàn)4千顆。特征： 最大主頻為20MHz。 24位址總線+16位資料總線。 有兩種工作模式：真實(shí)模式和保護(hù)模式。:發(fā)布時(shí)間：1985年10月17日晶體管數(shù)量約為27萬(wàn)5千顆。特征： 次在x86處理器中實(shí)現(xiàn)了32位系統(tǒng)，

5、 可配合使用80387數(shù)字輔助處理器增強(qiáng)浮點(diǎn)運(yùn)算能力， 首次采用高速緩存外置解決內(nèi)存速度瓶頸問(wèn)題。 運(yùn)算速度達(dá)到了前代產(chǎn)品的數(shù)倍。 ，可以定址到4GB內(nèi)存，并可以管理64TB的虛擬存儲(chǔ)空間。 80386有三種工作模式：真實(shí)模式、保護(hù)模式、虛擬86模式。發(fā)布時(shí)間：1989年4月，發(fā)布間隔為4年。晶體管數(shù)量：Intel 80486晶體管數(shù)目為120萬(wàn)顆。:#2奔騰系列奔騰系列:發(fā)布時(shí)間：1993年，和以前的發(fā)布周期差不多。晶體管數(shù)量：Intel Pentium處理器晶體管數(shù)目為310萬(wàn)顆。歷史意義：Pentium是Intel首個(gè)放棄利用數(shù)字來(lái)命名的處理器產(chǎn)品，在微架構(gòu)上取得突破，讓電腦更容易處理

6、“現(xiàn)實(shí)世界的資料，例如語(yǔ)音、聲音、書(shū)寫(xiě)、以及相片影像。源自漫畫(huà)與電視脫口秀的Pentium，在問(wèn)市后立即成為家喻戶曉的名字。:發(fā)布時(shí)間：2019年11月1日，這次發(fā)布間隔為2年。晶體管數(shù)量：Pentium Pro的內(nèi)部含有高達(dá)550萬(wàn)個(gè)的晶體管。歷史意義：初步占據(jù)了一部分CPU市場(chǎng)的INTEL并沒(méi)有停下自己的腳步，在其他公司還在不斷追趕自己的奔騰之際，又在2019年推出了最新一代的第六代X86系列CPU棗P6。P6只是它的研究代號(hào)，上市之后P6有了一個(gè)非常響亮的名字棗Pentium Pro。內(nèi)部時(shí)鐘頻率為133MHZ，處理速度幾乎是100MHZ的PENTIUM的2倍。Pentium Pro的一

7、級(jí)(片內(nèi))緩存為8KB指令和8KB數(shù)據(jù)。值得注意的是在Pentium Pro的一個(gè)封裝中除Pentium Pro芯片外還包括有一個(gè)256KB的二級(jí)緩存芯片，兩個(gè)芯片之間用高頻寬的內(nèi)部通訊總線互連，處理器與高速緩存的連接線路也被安置在該封裝中，這樣就使高速緩存能更容易地運(yùn)行在更高的頻率上。:發(fā)布時(shí)間：2019年，發(fā)布周期縮短到一年。晶體管數(shù)量：內(nèi)含750萬(wàn)個(gè)晶體管。歷史意義：Pentium II處理器結(jié)合了Intel MMX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Single Edge Contact (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

8、輯、以及透過(guò)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(lè)或制作家庭電影的轉(zhuǎn)場(chǎng)效果、使用視訊電話以及透過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電話線與網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)傳送影片。:歷史意義：當(dāng)時(shí)，AMD的低價(jià)政策奏效，以 1/3 于 Intel 同時(shí)脈處理器的價(jià)格，成功的大舉入侵低價(jià)處理器市場(chǎng)，當(dāng)時(shí)基本型電腦 (NT$:30,00025,000-) 大行其道，加上 AMD 的 K6-2 處理器本身的整數(shù)運(yùn)算能力優(yōu)，非常適合一般家庭的基本需求，各大廠紛紛推出 Socket-7 平臺(tái)的低價(jià)電腦。 在這段期間，Intel 為了完全主導(dǎo)下一代處理器走向，宣布放棄 Socket-7 架構(gòu)，和美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體共同發(fā)表了新一代架構(gòu) - Slot-1，

9、并且推出全新架構(gòu)的處理器 - Pentium II，雖然這款處理器，成功的打入主流市場(chǎng)，不過(guò)昂貴的 Pentium II，加上昂貴的主機(jī)板，使得 Intel 完全失去低價(jià)市場(chǎng)的這塊大餅。 為了入侵這塊市場(chǎng)，推出新款的低價(jià)處理器投入戰(zhàn)場(chǎng)，是必須的，但設(shè)計(jì)一款新的處理器，所需要投資的初期研發(fā)成本相當(dāng)高，所以 Intel 打算從原有的 Pentium II 處理器著手，在 2019 年3月的時(shí)候，Intel 正式推出新款處理器 - Celeron。 當(dāng)初推出的 Celeron 處理器，架構(gòu)上維持和 Pentium II 一樣 (Deschutes)，采用 Slot-1，核心架構(gòu)也和 Pentium

10、II 一樣，具有 MMX 多媒體指令集，但是原本在 Pentium II 上的兩顆 L2 快取記憶體則取消了。 Intel 拿掉 L2 快取，除了可以降低成本之外，最主要是為了和當(dāng)時(shí)的主流Cache-less 的 Celeron 低價(jià)處理器，剛剛推出時(shí)，目標(biāo)放在低價(jià)電腦上，由于采用 Slot-1 架構(gòu)，當(dāng)時(shí)可以搭配的主機(jī)板晶片組只有 440 LX 以及 440BX，不過(guò)這類型的主機(jī)板都是以搭配 Pentium II 為主，價(jià)位上也難以壓低，加上 Cache-Less 的 Celeron 處理器，在 Whinstone 測(cè)試中，成績(jī)低的可憐，所以，Intel 最早推出的 Celeron 266/

11、300 MHz，在效能上一直為大家所唾棄。:發(fā)布時(shí)間：2019年，由于前一代處理器市場(chǎng)響應(yīng)不是很好，時(shí)隔一年Intel又推出了第二代賽揚(yáng)處理器。2019年8月24日這個(gè)日子讓像筆者這樣熱愛(ài)硬件的人們都會(huì)無(wú)法忘記，Intel推出了裝有二級(jí)高速緩存的賽揚(yáng)A處理器，這就是日后被眾多DIYer捧上神壇的賽揚(yáng)300A，一個(gè)讓經(jīng)典不能再經(jīng)典的型號(hào)。賽揚(yáng)300A，從某種意義上已經(jīng)是Intel的第二代賽揚(yáng)處理器。第一代的賽揚(yáng)處理器僅僅擁有266MHz、300MHz兩種版本，第一代的Celeron處理器由于不擁有任何的二級(jí)緩存，雖然有效的降低了成本，但是性能也無(wú)法讓人滿意。:發(fā)布時(shí)間：2019年，發(fā)布間隔為1年

12、。晶體管數(shù)量：Intel Pentium III晶體管數(shù)目約為950萬(wàn)顆。歷史意義：Intel Pentium III 處理器加入70個(gè)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(jìn)影像、3D、串流音樂(lè)、影片、語(yǔ)音辨識(shí)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(yàn)，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)。發(fā)布時(shí)間：2000年，發(fā)布間隔1年。晶體管數(shù)量：Pentium 4處理器內(nèi)建了4200萬(wàn)個(gè)晶體管。歷史意義：及采用0.18微米的電路，首款微處理器Intel 4004的運(yùn)作頻率為108KHz，Pentium 4初期推出版本的

13、速度就高達(dá)1.5GHz，第二年8月，Pentium 4 處理理達(dá)到2 GHz的里程碑。:發(fā)布時(shí)間：2019年，發(fā)布時(shí)隔3年。晶體管數(shù)量：數(shù)目高達(dá)7700萬(wàn)的晶體管。歷史意義：由以色列小組專門設(shè)計(jì)的新型移動(dòng)mobileCPU，Pentium M是英特爾公司的x86架構(gòu)微處理器，供筆記簿型個(gè)人電腦使用，亦被作為Centrino的一部分，公布有以下主頻：標(biāo)準(zhǔn)1.6GHz，1.5GHz，1.4GHz，1.3GHz，低電壓1.1GHz，超低電壓900MHz。為了在低主頻得到高效能，Banias作出了優(yōu)化，使每個(gè)時(shí)鐘所能執(zhí)行的指令數(shù)目更多，并通過(guò)高級(jí)分支預(yù)測(cè)來(lái)降低錯(cuò)誤預(yù)測(cè)率。時(shí)間：2019年5月26日正式

14、發(fā)布，時(shí)間上領(lǐng)先于AMD的雙核心Athlon 64 X2。特性：架構(gòu) 90 納米技術(shù) 二級(jí)高速緩存 2x1MB 時(shí)鐘速度 3.20、3.0、2.80 GHz 前端總線 800 MHz 芯片組 英特爾 955X 高速芯片組 英特爾 945P 高速芯片組 英特爾 945G 高速芯片組 插槽 LGA775 主板 英特爾臺(tái)式機(jī)主板高端系列 英特爾 臺(tái)式機(jī)主板中端系列:發(fā)布時(shí)間：2019年。晶體管數(shù)量：Core 2 Duo處理器內(nèi)含2.91億個(gè)晶體管。歷史意義：Core微架構(gòu)桌面處理器，核心代號(hào)Conroe將命名為Core 2 Duo/Extreme家族，其E6700 2.6GHz型號(hào)比先前推出之最強(qiáng)的

15、Intel Pentium D 960 (3.6GHz)處理器，在性能方面提升了40%，省電效率也增加40%。發(fā)布時(shí)間：2019年6月3日，英特爾在北京向媒體介紹了他們與臺(tái)北電腦展上同步推出的凌動(dòng)處理器Atom。歷史意義：英特爾凌動(dòng)處理采用45納米制造工藝，2.5瓦超低功耗，價(jià)格低廉且性能滿足基本需求，主要為上網(wǎng)本(Netbook)和上網(wǎng)機(jī)(Net top)運(yùn)用。作為具有簡(jiǎn)單易用、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的新型上網(wǎng)設(shè)備上網(wǎng)本和上網(wǎng)機(jī)，他們主要具有較好的互聯(lián)網(wǎng)功能，還可以進(jìn)行學(xué)習(xí)、文娛、圖片、視頻等應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)與便攜相結(jié)合的新電腦產(chǎn)品。:#3i時(shí)代的到來(lái)時(shí)代的到來(lái):發(fā)布時(shí)間：處于2019年11月17日年推出的6

16、4位四核心CPU。歷史意義：Intel官方正式確認(rèn)，基于全新Nehalem架構(gòu)的新一代桌面處理器將沿用“Core”（酷睿） 稱號(hào)，沿用x86-64指令集，并以Intel Nehalem微架構(gòu)為基礎(chǔ)，取代Intel Core 2系列處理器。Nehalem曾經(jīng)是Pentium 4 10 GHz版本的代號(hào)。而Core就是延續(xù)上一代Core處理器的成功，有些人會(huì)以“愛(ài)妻昵稱之。發(fā)布時(shí)間：2009年?？犷5處理器是英特爾的一款產(chǎn)品，同樣建基于Intel Nehalem微架構(gòu)。與Core i7支持三通道存儲(chǔ)器不同，Core i5只會(huì)集成雙通道DDR3存儲(chǔ)器控制器。另外，Core i5會(huì)集成一些北橋的功能

17、，將集成PCI-Express控制器。接口亦與Core i7的LGA 1366不同，Core i5采用全新的LGA 1156。處理器核心方面，采用45納米制程的Core i5會(huì)有四個(gè)核心，不支持超線程技術(shù)，總共僅提供4個(gè)線程:發(fā)布時(shí)間：2019年?？犷3作為酷睿i5的進(jìn)一步精簡(jiǎn)版，是面向主流用戶的CPU家族標(biāo)識(shí)。擁有Clarkdale(2019年)、Arrandale(2019年)、Sandy Bridge(2019年)等多款子系列。發(fā)布時(shí)間：SNB(Sandy Bridge )是在2019年初發(fā)布的新一代處理器微架構(gòu)。歷史意義：這一構(gòu)架的最大意義莫過(guò)于重新定義了“整合平臺(tái)的概念，與處理器“

18、無(wú)縫融合的“核芯顯卡終結(jié)了“集成顯卡的時(shí)代。 這一創(chuàng)舉得益于全新的32nm制造工藝。由于Sandy Bridge 構(gòu)架下的處理器采用了比之前的45nm工藝更加先進(jìn)的32nm制造工藝，理論上實(shí)現(xiàn)了CPU功耗的進(jìn)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。:他他 能能 發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律嗎比如摩爾定律:我 來(lái) 給 他 覺(jué)得來(lái)給:c u t t i n g數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)0100000000200000000300000000400000000500000000600000000700000000800000000197119721974197

19、81982198519891993199519971998199920002003200520082009晶體管晶體管晶體管:c u t t i n g數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)05000001000000150000020000002500000300000035000004000000450000019711972197419781982198519891993199519971998199920002003200520082009頻率頻率頻率:當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。.那我們關(guān)于那我們關(guān)于CPU的設(shè)想？的設(shè)想？:更小的布線寬度和更多的晶體管

20、目前，Intel和AMD的CPU都已經(jīng)采用了0.18甚至0.13微米技術(shù)。就目前的硅芯片來(lái)說(shuō)，減小布線寬度是提升CPU速度的關(guān)鍵。那么，0.13微米以后呢？專家預(yù)計(jì)，2019年單片系統(tǒng)集成芯片的設(shè)計(jì)將達(dá)到這樣一些指標(biāo)：最小特征尺寸0.1微米，芯片集成度2億個(gè)晶體管。而從制作工藝方面講也取得了一些突破。IBM開(kāi)發(fā)出了一種新的芯片封裝技術(shù)，使芯片廠商能夠使用銅導(dǎo)線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁制連線以連接芯片上的晶體管。由于銅導(dǎo)線可以比鋁導(dǎo)線做得更細(xì)，從而使芯片上可集成的晶體管數(shù)量更多，這就使得單位包裝的計(jì)算能力得到大幅度提高。銅芯片已經(jīng)成為處理器未來(lái)發(fā)展的方向。:高總線速度:“ ”科學(xué)界中絕大多數(shù)人都認(rèn)為，傳統(tǒng)的

21、硅芯片計(jì)算機(jī)將不可避免地遭遇發(fā)展極限。那么，這種極限何時(shí)出現(xiàn)呢？:量子密碼通信方案最早提出者之一貝納特教授認(rèn)為，盡管摩爾定理從理論上預(yù)測(cè)到傳統(tǒng)硅芯片計(jì)算機(jī)要遭遇極限，但應(yīng)該說(shuō)它只是一個(gè)趨勢(shì)，等處理器到了原子尺度大小時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。他預(yù)計(jì)要等到這一天大概得有幾十年的時(shí)間。但大多數(shù)量子科學(xué)家則認(rèn)為極限不會(huì)那么久才出現(xiàn)。最早提出離子阱離子計(jì)算等諸多重大新學(xué)術(shù)思想的奧地利科學(xué)家左拉教授給出了一個(gè)相對(duì)的估計(jì)數(shù)，他認(rèn)為大概十年后傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器將會(huì)遭遇極限。:量子計(jì)算量子計(jì)算量子計(jì)算量子計(jì)算negative = positive摩爾定律的終結(jié)者，未來(lái)科技發(fā)展方向:我們目前所使用的常規(guī)計(jì)算機(jī)能處理二進(jìn)制信息，

22、我們目前所使用的常規(guī)計(jì)算機(jī)能處理二進(jìn)制信息，即即0和和1。普通計(jì)算機(jī)中的。普通計(jì)算機(jī)中的2位寄存器在某一時(shí)位寄存器在某一時(shí)間僅能存儲(chǔ)間僅能存儲(chǔ)4個(gè)二進(jìn)制數(shù)個(gè)二進(jìn)制數(shù)00、01、10、11中的一個(gè)，而量子計(jì)算機(jī)中的中的一個(gè)，而量子計(jì)算機(jī)中的2位量子位位量子位qubit寄存器可同時(shí)存儲(chǔ)這四個(gè)數(shù)，因?yàn)槊考拇嫫骺赏瑫r(shí)存儲(chǔ)這四個(gè)數(shù)，因?yàn)槊恳粋€(gè)量子比特可表示兩個(gè)值。使用量子計(jì)算，計(jì)一個(gè)量子比特可表示兩個(gè)值。使用量子計(jì)算，計(jì)算機(jī)能并行處理更多信息，計(jì)算速度將遠(yuǎn)超當(dāng)今算機(jī)能并行處理更多信息，計(jì)算速度將遠(yuǎn)超當(dāng)今的計(jì)算機(jī)。的計(jì)算機(jī)。如果一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)包含少量的量子位，這個(gè)概念完如果一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)包含少量的量子位，這個(gè)概念完全可行，然而當(dāng)大量的量子位同事進(jìn)行處理時(shí)，全可行，然而當(dāng)大量的量子位同事進(jìn)行處理時(shí)，目前的技術(shù)就捉襟見(jiàn)肘，無(wú)能為力了。目前的技術(shù)就捉襟見(jiàn)肘，無(wú)能為力了。:當(dāng)下的計(jì)算機(jī)處理芯片都是“沙子”，也就是硅做的，其物理體積隨著時(shí)間的退推移越來(lái)越小，而處理速度卻越來(lái)越快?，F(xiàn)在的處理器已經(jīng)可以做到一個(gè)指甲蓋大小，而且處理速度也遠(yuǎn)超普通體積的處理器。在常規(guī)計(jì)算機(jī)中,信息單元用二進(jìn)制的 1 個(gè)位來(lái)表示, 它不是處于“ 0” 態(tài)就是處于“ 1” 態(tài)。在二進(jìn)制量子計(jì)算機(jī)中，信息單元稱為量子位，它除了處