文档介绍：CPU综述
前言
CPU是Central Processing Unit--中央处理器的缩写,它是计算机中最重要的一个部分,由运算器和控制器组成,如果把计算机比作一个人,那么CPU就是他的心脏,其重要作用由此可见一斑。不管什么样的CPU, 其内部结构归纳起来可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分,这三个部分相互协调,便可以进行分析,判断、运算并控制计算机各部分协调工作。那么到底CPU是怎么回事,它的过去、现在和将来会是什么样子的呢?下面就让各位随我一起去看看吧!
第一章历史篇
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:四位微处理器、八位微处理器、十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。
1971年,早期的Intel公司推出了世界上第一台微处理器4004,这便是第一个用于计算机的四位微处理器, 它包含2300个晶体管,由于性能很差,其市场反应十分不理想。
随后,Intel公司又研制出了8080处理器、8085处理器,加上当时Motorola公司的MC6800微处理器和Zilog 公司的Z80微处理器,一起组成了八位微处理器的家族。
十六位微处理器的典型产品是Intel公司的8086微处理器,以及同时生产出的数学协处理器,即8087。这两种芯片使用互相兼容的指令集,但在8087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,由于这些指令应用与8086和8087,因此被人们统称为X86指令集。此后Intel推出的新一代的CPU产品,均兼容原来的X86指令。
1979年Intel推出了8088芯片,它仍是十六位微处理器,内含29000个晶体管,,地址总线为20位,可以使用1MB内存。8088的内部数据总线是16位,外部数据总线是8位。1981年,8088芯片被首次用于IBM PC机当中,如果说8080处理器还不为各位所熟知的话,那么8088则可以说是家喻户晓了,个人电脑―― PC机的第一代CPU便是从它开始的。1982年的80286芯片虽然是16位芯片,,时钟频率也达到了前所未有的20MHz。其内、外部数据总线均为16位,地址总线为24位,可以使用16MB内存,可使用的工作方式包括实模式和保护模式两种。
三十二位微处理器的代表产品首推Intel公司1985年推出的80386,这是一种全三十二位微处理器芯片,也是X86家族中第一款三十二位芯片,,,后逐步提高到33MHz。8 0386的内部和外部数据总线都是32位,地址总线也是32位,可以寻址到4GB内存。它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处理器来提供多任务能力。1989年Intel公司又推出准三十二位处理器芯片80386SX。它的内部数据总线为三十二位,与80386相同,外部数据总线为十六位。也就是说,80386SX的内部处理速度与80386接近,也支持真正的多任务操作,而它又可以接受为80286开发输入/输出接口芯片。80386SX的性能优于80286,而价格只是80386的三分之一。386处理器没有内置协处理器,因此不能执行浮点运算指令,如果您需要进行浮点运算时,必须额外购买昂贵的80387协处理器芯片。
八十年代末九十年代初,80486处理器面市,它集成了120万个晶体管,时钟频率由25MHz逐步提升到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,并在X86系列中首次使用了 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协处理器的80386提高了4倍。早期的486分为有协处理器的486DX和无协处理器的486SX两种,其价格也相差许多。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内部工作频率为处理器外频的2-3倍,486DX2、486DX4的名字便是由此而来。
九十年代中期,全面超越486的新一代586处理器问世,为了摆脱486时代处理器名称混乱的困扰,最大的C PU制造商Intel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处理器来对付Intel,但是由于奔腾处理器的性能最佳,Intel逐渐占据了大部分市场。
此后