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英特尔35款经典CPU回顾(上)

发布时间: 2023-10-21 18:33:19   来源: 极速体育nba

  市场风光无限的英特尔,其实也有着发展路上苦涩的经历,各种成功、失败、喜悦、沮丧,汇集在一起,才使得这位行业大佬发展到今天这样的位置。

  下面,小编就带你梳理一下该公司历史上的35款经典芯片,看英特尔CPU的发展都经历了哪些鲜为人知的故事,也看看它走麦城时候的样子。

  1971年,英特尔第一款微处理器——四位的4004面世,它与其他三个芯片配合工作,分别是4001的ROM,4002的RAM,以及移位寄存器4003。而4004负责进行计算。当时,4004在计算器和类似的设备中大量采用,但还未能应用于计算机中,它的最大时钟速度为740 kHz。

  4004之后,一款类似的处理器出现了,称为4040,它绝大多数都是一款扩展的指令集和更高性能的改进版本的4004。

  4004打响了英特尔微处理器业务的第一枪,随后,英特尔推出了全新的八位处理器,1972年,8008诞生,紧随其后的是1974年的8080和1975年的8085。8008是由英特尔生产的第一款八位处理器,值得一提的是,8080的速度比4004快,这得益于其八位处理数据的能力,但它的时钟频率偏保守,在200kHz~800kHz之间,8008的性能没有能够吸引多少系统开发商。8008使用10微米晶体管制程技术。

  8080则较为成功。它在8008基础上加入了新的指令,并过渡到了6微米的晶体管制程。这使其时钟速率提升了一倍以上,1974年,最高性能的8080芯片运行在2 MHz。8080被应用到了很多设备当中,这导致一些软件开发商,如那一段时间刚成立的微软,开始关注适用于英特尔处理器的软件开发。

  当8086发布时,它是基于8080,并保持软件的向后兼容性。8080和关键硬件因素已出现在所有基于x86处理器的生产当中,8080的软件可以运行在任何x86处理器上。

  英特尔首款16位处理器是8086,相比以前的设计,提高了性能。它不仅是主频高于8088,还采用16位外部数据总线字节的预取队列。它也能够运行16位的任务(尽管大多数软件是专为八位处理器设计的)。地址总线MB内存,性能显著提升。8086成为了第一个x86

  AMD开发的处理器都是建立在8086基础之上的。英特尔在同一时间还推出了8088。该处理器是基于8086

  1MB的RAM,比以前的处理器更高的频率,但它比8086慢一点。80186

  80186上,针对嵌入式应用。为推动这项工作,英特尔将主板上的一些硬件进了CPU,包括时钟发生器、中断控制器定时器。对某些指令,即使在相同的时钟频率,80186比8086跑得快得多。当然,英特尔自然会提升CPU的频率,以进一步提升性能。80188同样把一些硬件功能块集成了进去。但同8088

  比其他产品快几倍。然而,该款处理器最终失败了,原因主要在于一些设计缺陷。虽然x86处理器相对复杂,但iAPx 432将CISC带到了一个全新的复杂程度。硬件设计相当大胆,迫使英特尔将其从两个独立的die中进行制作。该处理器假如没有极高的带宽,则表现不佳。iAPX 432的性能超过了8080和8086,但是它很快就被较新的x86产品超过了,因此,最终被放弃了。i960

  处理器的直接竞争对手,因为它是作为一个安全的嵌入式解决方案。它使用伯克利RISC设计概念的32位超标量架构。第一款i960处理器的时钟频率相比来说较低,其中最慢的模式运行在10 MHz,但多年来,它被改进,并转变为使用更高的制程,使其达到100 MHz。它还支持4GB的受保护的内存。i960被大范围的应用在军事和商业系统。

  ,发布于1985年。该处理器有一个关键的优势是它的32位地址总线GB的系统内存。虽然这远超于所有人的使用需求,内存限制往往伤害现有x86的性能和竞争处理器。与现代CPU不同的是,在80386发布的时候,更多的RAM几乎总是转化为性能提升。英特尔还实施了几个架构增强功能,可以将性能提升到80286以上,即使两个系统都使用相同的RAM数量。它还支持虚拟模式处理,从而增加了多任务支持。为了更经济的分割其产品阵容,英特尔还推出了80386SX。

  32位架构,但其数据总线位,以节省成本。i8601989年,英特尔又试图摆脱其

  与早期的i960不同,该CPU被设计为在桌面市场上竞争的高性能模型,但设计证明是有问题的。其最重要的缺陷是处理器的性能完全依赖于编译器,按照在软件首次创建时需要执行的顺序放置指令,这有助于英特尔保持芯片尺寸和i860的整体复杂性,但是在编译程序时,几乎没办法正确列出从开始到结束的所有指令,这导致CPU在尝试处理问题时不断停止工作。80486:集成

  英特尔的80486在性能方面又是一个重大的进步。其成功的关键是将组件更紧密地集成到CPU

  是第一个包含L1缓存的x86 CPU。早期的80486型号带有8KB的裸片,并在1000nm工艺上刻蚀。但随着设计转变为600nm,L1缓存大小翻了一番,达到了16KB。英特尔还将FPU整合到CPU中,到目前为止,这是一个单独的功能处理单元。

  还使用更快的FSB接口来增加带宽,并且核心有各种其他调整推动IPC。这些变化显着提高了80486的性能,高端机型比旧式80386快了多倍。第一个80486处理器达到50 MHz,后来使用改进的600nm工艺的型号高达

  。为了针对经济型用户,英特尔还发布了一款名为80486SX的80486版本,其中FPU已被禁用。P5:第一个奔腾处理器

  Intelx86处理器。在内部,Pentium使用了P5架构,这是英特尔首款x86超标量设计。虽然奔腾的速度一般比80486快,但其最突出的特点就是FPU大幅度的提升。原始奔腾的FPU比80486的老化单位快十倍以上。这在英特尔发布奔腾MMX的后期几年中变得更显着。这款处理器在架构上与原始Pentium相同,但支持英特尔新的MMXSIMD指令集,可大幅度的提高性能。英特尔还相对于80486增加了奔腾处理器的L1缓存。初始

  ,而Pentium MMX则上升到32KB。当然,这些处理器也以较高的时钟速率运行。第一台Pentium处理器使用800nm晶体管制程,可能只能达到60 MHz,但随后转变为英特尔250nm工艺,并将频率推高至300MHz。P6:Pentium Pro

  英特尔计划以Pentium Pro为基础的P6架构快速跟随奔腾,但遇到了技术难题。

  )设计,Pentium Pro在32位操作中比Pentium快得多。它具有重新设计的内部架构,将指令解码为微操作,然后在通用执行单元上执行。由于附加的解码硬件,它还使用了显着扩展的14级流水线。由于第一款Pentium Pro处理器面向服务器市场,英特尔将地址总线位,并增加了PAE技术,使其能够支持高达64GB

  RAM。这远超于一般用户的需求,但能支持更大量的RAM是英特尔服务器的关键。处理器的缓存系统也被重做。L1缓存限于两个分段的8KB缓存,一个用于指令,一个用于数据。为了弥补与Pentium MMX相比的16KB的缺陷,英特尔在附加到CPU包的单独芯片上放置了256KB和1MB的L2缓存。它使用背面总线(BSB)连接到CPU。英特尔最初计划将Pentium Pro推向消费者,但最终将其限制为服务器产品。Pentium Pro具有几项革命性的功能,但在性能方面却与Pentium和Pentium MMX相悖。在16位操作中,较早的Pentium部件都显着增加,16位软件在当时仍然被大量使用。处理器也不支持MMX指令集,这导致奔腾MMX在MMX优化软件中表现优于Pentium Pro。Pentium Pro可能在消费市场上有机会,但由于包含L2缓存的独立芯片,生产所带来的成本也相当高昂。最快的PentiumPro处理器的运行频率为200 MHz,采用500到350nm之间的晶体管制程。

  英特尔并没放弃P6架构,而是等到1997年发布了Pentium II。奔腾II设法克服了Pentium Pro几乎所有的负面因素。其基础架构与Pentium Pro类似,并且接着使用一个14阶段的管道,对内核进行了几项改进,以改进IPC。L1增长到16KB数据+ 16KB指令高速缓存。

  英特尔也转移到更加经济实惠的高速缓存芯片,连接到更大的硅封装以降低生产所带来的成本。这是使Pentium II成本更低的有效方法,但这些内存模块无法以CPU的速度运行。相反,L2缓存以半频率运行,而这些早期的处理器足以提高性能。英特尔还增加了对MMX指令集的支持。Pentium II内部使用的代码为“Klamath”和“Deschute

  英特尔计划使用基于其Netburst架构的处理器来跟踪奔腾II,但尚未准备好。相反,英特尔将P6架构再次推出为Pentium III。这些处理器中的第一个代号为“Katmai”,与Pentium II非常相似,因为它使用了一个含有低质量二级缓存的插槽式墨盒,占据CPU速度的一半。底层架构纳入其他重大变化,因为14级管道的几个部分融合在一起,将其缩短到10个等级。由于更新的管道和时钟速度的提高,奔腾III处理器中的第一个处理器通常以小幅度优于其Pentium II对手。

  Katmai使用250nm晶体管制程。然而,随着迈向180nm制造工艺,英特尔能够显着提升Pentium III的性能。这个更新的实现,代号为“Coppermine”,将L2缓存移动到CPU中,并将其容量减少一半(低至256KB)。但是由于能够以处理器的频率运行,性能仍然高涨。Coppermine是英特尔与AMD Athlon的竞争产品,在竞争中打破了1GHz。英特尔试图生产1.13GHz的型号,但是汤姆硬件公司的Tom Pabst博士调查发现,这是不稳定的情况后,最终才被召回。这使得1 GHz型号成为最快的Coppermine Pentium III。

  Pentium III内核的最后一个命名为“Tualatin”。它采用130nm工艺,时钟频率高达1.4GHz。它还将L2缓存增加到512KB,这有助于提高性能。

  在奔腾II发布之前,英特尔还推出了其Celeron和Xeon产品系列。这一些产品使用与Pentium II或Pentium III相同的内核,但具有不一样数量的缓存。基于Pentium II的第一款Celeron品牌处理器就没有二级缓存,导致了可怕的性能。与Pentium III相比,之前基于Pentium III的型号的二级缓存的一半禁用。这导致Celeron处理器使用的Coppermine内核只包含128KB的L2缓存;基于Tualatin的后期模型将其增加到256KB。这些半高速缓存衍生产品被称为Coppermine-128和Tualatin-256。英特尔以与Pentium III相当的时钟速度出货,这使他们表现良好,使其对AMD的Duron处理器有着非常强的竞争力。微软使用了以733 MHz为单位的Coppermine-128 Celeron处理器,作为Xbox游戏机的CPU。

  在讨论英特尔Netburst架构和奔腾4之前,重要的是要检查其深层流程背后的想法,该思路描述了指令通过核心的过程。线程通常执行多个任务,但有时它们专门用于单个功能。通过添加新硬件或将一个线程分为多个线程,可以扩展执行通道。处理器流水线也能够最终靠删除硬件或将多个组件

  管道的长度或深度对延迟,IPC,时钟速度和架构的吞吐量有直接影响。较长的管道常常要大量的带宽,但是如果流水线保持适当的数据馈送,那么管道中的每个阶段都保持忙碌状态。具有更长管道的处理器通常能够以更高的时钟速率运行。

  在2000年,英特尔的Netburst架构终于准备好了,并被推出了奔腾4。这个组合将在未来六年内领衔英特尔的高端CPU。第一个被命名为“Willamette”,它在其生命的头两年承载了Netburst和Pentium 4。然而,这对英特尔来说是一个困扰的时期,芯片的竞争力超过奔腾III。Netburst能够显着提高频率,Willamette设法达到2 GHz,但在某些任务中,1.4 GHz的Pentium III仍然更快。AMD的Athlon处理器在此期间表现良好。Willamette的问题是,英特尔将管道延伸到20个线GHz的时钟频率,但由于功耗和散热问题,它没办法实现这些目标。英特尔的130nm设计被称为“Northwood”,情况有所改善,扩大到3.2 GHz,二级缓存从256KB翻一番,达到512KB。Netburst的功耗和散热依然存在。然而,Northwood却表现较好,对AMD的竞争很激烈。在高端机型上,英特尔还推出了超线程技术,以提高强调多任务的环境中的资源利用率。

  与上一代基于Celeron和Xeon的产品一样,英特尔提升或降低了二级缓存大小,以区分其性能。P6:奔腾M

  电脑设计的第一个架构。Pentium-M基于P6架构,但具有更长的12-14级流水线。这也是英特尔的第一个可变长度管道,这在某种程度上预示着如果指令所需的信息已经加载到缓存中,则可以在仅仅12个阶段之后执行指令。假如没有,它一定要经过两个额外的阶段来加载数据。

  这些处理器中的第一个采用130nm晶体管制程,并包含1MB二级缓存。它设法达到1.8 GHz,而功耗仅为24.5W。被称为“Dothan”的后续版本于2004年发布,转换为90nm制程。这使得英特尔将L2缓存增加到2MB,并结合许多核心增强功能,提供了体面的IPC吞吐量改进。CPU也扩大到2.27 GHz,功率略微增加到27W。

  它采用了90nm的制造工艺,使Intel能够将L2缓存增加到1MB。英特尔还推出了新的LGA 775接口,其特点是支持DDR2内存和比第一个基于Northwood的CPU更快的四泵浦FSB。这些变化导致Prescott的带宽明显高于Northwood,这对于提高净爆弹的表现至关重要。Prescott还是英特尔第一款64位x86处理器,允许它一次访问更多的RAM并运行64位。普雷斯科特应该是英特尔基于Netburst处理器系列的失败案例。英特尔再次延长其执行流程,此次达到31个阶段。该公司希望提高时钟速率足以抵消更长的管道,但只能达到3.8 GHz。普雷斯科特太热了,功耗高。英特尔预计采用90nm制程以缓解这样的一个问题,但晶体管密度的增加使得制冷更加困难。由于无法达到更高的频率,普雷斯科特的进化变化会损害整体性能。即使有了所有的增强功能和额外的缓存,Prescott在任何给定的时钟速率下,都与Northwood一样。大约在同一时间,AMD的K8处理器也正在向更小的晶体管制程转移,从而使其处于更高的频率。在这个短暂的时间内,AMD主宰了桌面CPU市场。Netburst

  然而,奔腾D面临着同样困扰普雷斯科特的问题。两个基于Netburst的die的热能和功率最大限制了时钟频率为3.2 GHz。由于架构受带宽限制,Smithfield的IPC吞吐量分在两个内核之间。运作也不是非常顺畅。而AMD的双核CPU由一个模块构建,被认为是优越的。随后,史密斯菲尔德被普雷斯勒(Presler)所接受,后者转向了65nm制程技术它在MCM上包含两个Ceder Mill的die。这有助于降低处理器的热量和功耗,并让英特尔将其时钟频率提高到3.8 GHz。

  所有Pentium D处理器都支持64位软件,可通过超过4GB的RAM。

  好了,今天先介绍这些吧,明天会继续为您带来该公司后来开发的、直到今天的经典CPU。

  将于明年推出,达到扩大产品的覆盖范围,同时也能扩大产品的生产数量。相信在不久的明天,不管是在入门级还是旗舰级的平板电脑

  运行Windows Vista以上来自于谷歌翻译以下为原文how can i make it possible to run Windows Vista on a motherboard with Intel

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