CPU發展歷史
CPU是Central Processing Unit（中央微處理器）的縮寫，它是計算機中最重要的壹個部分，由運算器和控制器組成。如果把計算機比作人，那麽CPU就是人的大腦。CPU的發展非常迅速，個人電腦從8088(XT)發展到現在的Pentium 4時代，只經過了不到二十年的時間。
從生產技術來說，最初的8088集成了29000個晶體管，而PentiumⅢ的集成度超過了2810萬個晶體管；CPU的運行速度，以MIPS(百萬個指令每秒)為單位，8088是0.75MIPS，到高能奔騰時已超過了1000MIPS。不管什麽樣的CPU，其內部結構歸納起來都可以分為控制單元、邏輯單元和存儲單元三大部分，這三個部分相互協調，對命令和數據進行分析、判斷、運算並控制計算機各部分協調工作。
CPU從最初發展至今已經有二十多年的歷史了，這期間，按照其處理信息的字長，CPU可以分為：4位微處理器、8位微處理器、16位微處理器、32位微處理器以及正在醞釀構建的64位微處理器，可以說個人電腦的發展是隨著CPU的發展而前進的。
Intel 4004
1971年，英特爾公司推出了世界上第壹款微處理器4004，這是第壹個可用於微型計算機的四位微處理器，它包含2300個晶體管。隨後英特爾又推出了8008，由於運算性能很差，其市場反應十分不理想。1974年，8008發展成8080,成為第二代微處理器。8080作為代替電子邏輯電路的器件被用於各種應用電路和設備中，如果沒有微處理器,這些應用就無法實現。
由於微處理器可用來完成很多以前需要用較大設備完成的計算任務，價格又便宜，於是各半導體公司開始競相生產微處理器芯片。Zilog公司生產了8080的增強型Z80，摩托羅拉公司生產了6800，英特爾公司於1976年又生產了增強型8085,但這些芯片基本沒有改變8080的基本特點，都屬於第二代微處理器。它們均采用NMOS工藝,集成度約9000只晶體管,平均指令執行時間為1μS～2μS,采用匯編語言、BASIC、Fortran編程，使用單用戶操作系統。
Intel 8086
1978年英特爾公司生產的8086是第壹個16位的微處理器。很快Zilog公司和摩托羅拉公司也宣布計劃生產Z8000和68000。這就是第三代微處理器的起點。
8086微處理器最高主頻速度為8MHz，具有16位數據通道，內存尋址能力為1MB。同時英特爾還生產出與之相配合的數學協處理器i8087,這兩種芯片使用相互兼容的指令集，但i8087指令集中增加了壹些專門用於對數、指數和三角函數等數學計算的指令。人們將這些指令集統壹稱之為 x86指令集。雖然以後英特爾又陸續生產出第二代、第三代等更先進和更快的新型CPU，但都仍然兼容原來的x86指令，而且英特爾在後續CPU的命名上沿用了原先的x86序列，直到後來因商標註冊問題，才放棄了繼續用阿拉伯數字命名。
1979年，英特爾公司又開發出了8088。8086和8088在芯片內部均采用16位數據傳輸，所以都稱為16位微處理器，但8086每周期能傳送或接收16位數據，而8088每周期只采用8位。因為最初的大部分設備和芯片是8位的，而8088的外部8位數據傳送、接收能與這些設備相兼容。8088采用40針的DIP封裝，工作頻率為6.66MHz、7.16MHz或8MHz，微處理器集成了大約29000個晶體管。
8086和8088問世後不久，英特爾公司就開始對他們進行改進，他們將更多功能集成在芯片上，這樣就誕生了80186和80188。這兩款微處理器內部均以16位工作，在外部輸入輸出上80186采用16位，而80188和8088壹樣是采用8位工作。
1981年，美國IBM公司將8088芯片用於其研制的PC機中，從而開創了全新的微機時代。也正是從8088開始，個人電腦(PC)的概念開始在全世界範圍內發展起來。從8088應用到IBM PC機上開始,個人電腦真正走進了人們的工作和生活之中，它也標誌著壹個新時代的開始。
Intel 80286
1982年，英特爾公司在8086的基礎上，研制出了80286微處理器，該微處理器的最大主頻為20MHz，內、外部數據傳輸均為16位，使用24位內存儲器的尋址，內存尋址能力為16MB。80286可工作於兩種方式，壹種叫實模式，另壹種叫保護方式。
在實模式下，微處理器可以訪問的內存總量限制在1兆字節；而在保護方式之下，80286可直接訪問16兆字節的內存。此外，80286工作在保護方式之下，可以保護操作系統，使之不像實模式或8086等不受保護的微處理器那樣，在遇到異常應用時會使系統停機。
IBM公司將80286微處理器用在先進技術微機即AT機中，引起了極大的轟動。80286在以下四個方面比它的前輩有顯著的改進：支持更大的內存；能夠模擬內存空間；能同時運行多個任務；提高了處理速度。最早PC機的速度是4MHz，第壹臺基於80286的AT機運行速度為6MHz至8MHz，壹些制造商還自行提高速度，使80286達到了20MHz，這意味著性能上有了重大的進步。
80286的封裝是壹種被稱為PGA的正方形包裝。PGA是源於PLCC的便宜封裝，它有壹塊內部和外部固體插腳，在這個封裝中，80286集成了大約130000個晶體管。
IBM PC/AT微機的總線保持了XT的三層總線結構，並增加了高低位字節總線驅動器轉換邏輯和高位字節總線。與XT機壹樣，CPU也是焊接在主板上的。
那時的原裝機僅指IBM PC機，而兼容機就是除了IBM PC以外的其它機器。在當時，生產CPU的公司除英特爾外，還有AMD及西門子公司等，而人們對自己電腦用的什麽CPU也不關心，因為AMD等公司生產的CPU幾乎同英特爾的壹樣，直到486時代人們才關心起自己的CPU來。
8086～80286這個時代是個人電腦起步的時代，當時在國內使用甚至見到過PC機的人很少，它在人們心中是壹個神秘的東西。到九十年代初，國內才開始普及計算機。
Intel 80386
1985年春天的時候，英特爾公司已經成為了第壹流的芯片公司，它決心全力開發新壹代的32位核心的CPU—80386。Intel給80386設計了三個技術要點：使用“類286”結構，開發80387微處理器增強浮點運算能力，開發高速緩存解決內存速度瓶頸。
1985年10月17日，英特爾劃時代的產品——80386DX正式發布了，其內部包含27.5萬個晶體管，時鐘頻率為12.5MHz，後逐步提高到20MHz、25MHz、33MHz，最後還有少量的40MHz產品。
80386DX的內部和外部數據總線是32位，地址總線也是32位，可以尋址到4GB內存，並可以管理64TB的虛擬存儲空間。它的運算模式除了具有實模式和保護模式以外，還增加了壹種“虛擬86”的工作方式，可以通過同時模擬多個8086微處理器來提供多任務能力。
80386DX有比80286更多的指令，頻率為12.5MHz的80386每秒鐘可執行6百萬條指令，比頻率為16MHz的80286快2.2倍。80386最經典的產品為80386DX－33MHz，壹般我們說的80386就是指它。
由於32位微處理器的強大運算能力，PC的應用擴展到很多的領域，如商業辦公和計算、工程設計和計算、數據中心、個人娛樂。80386使32位CPU成為了PC工業的標準。
雖然當時80386沒有完善和強大的浮點運算單元，但配上80387協處理器，80386就可以順利完成許多需要大量浮點運算的任務，從而順利進入了主流的商用電腦市場。另外，30386還有其他豐富的外圍配件支持，如82258（DMA控制器）、8259A（中斷控制器）、8272（磁盤控制器）、82385（Cache控制器）、82062（硬盤控制器）等。針對內存的速度瓶頸，英特爾為80386設計了高速緩存（Cache），采取預讀內存的方法來緩解這個速度瓶頸，從此以後，Cache就和CPU成為了如影隨形的東西。
Intel 80387/80287
嚴格地說，80387並不是壹塊真正意義上的CPU，而是配合80386DX的協處理芯片，也就是說，80387只能協助80386完成浮點運算方面的功能，功能很單壹。
Intel 80386SX
1989年英特爾公司又推出準32位微處理器芯片80386SX。這是Intel為了擴大市場份額而推出的壹種較便宜的普及型CPU，它的內部數據總線為32位，外部數據總線為16位，它可以接受為80286開發的16位輸入/輸出接口芯片，降低整機成本。
80386SX推出後，受到市場的廣泛的歡迎，因為80386SX的性能大大優於80286，而價格只是80386的三分之壹。
Intel 80386SL/80386DL
英特爾在1990年推出了專門用於筆記本電腦的80386SL和80386DL兩種型號的386芯片。這兩個類型的芯片可以說是80386DX/SX的節能型，其中，80386DL是基於80386DX內核，而80386SL是基於80386SX內核的。這兩種類型的芯片，不但耗電少，而且具有電源管理功能，在CPU不工作的時候，自動切斷電源供應。
Motorola 68000
摩托羅拉的68000是最早推出的32位微微處理器，當時是1984年，推出後，性能超群，並獲得如日中天的蘋果公司青睞，在自己的劃時代個人電腦“PC－MAC”中采用該芯片。但80386推出後，日漸沒落。
AMD Am386SX/DX
AMD的Am386SX/DX是兼容80386DX的第三方芯片，性能上和英特爾的80386DX相差無己，也成為當時的主流產品之壹。
IBM 386SLC
這個是由IBM在研究80386的基礎上設計的，和80386完全兼容，由英特爾生產制造。386SLC基本上是壹個在80386SX的基礎上配上內置Cache，同時包含80486SX的指令集，性能也不錯。
Intel 80486
1989年，我們大家耳熟能詳的80486芯片由英特爾推出。這款經過四年開發和3億美元資金投入的芯片的偉大之處在於它首次實破了100萬個晶體管的界限，集成了120萬個晶體管，使用1微米的制造工藝。80486的時鐘頻率從25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz。
80486是將80386和數學協微處理器80387以及壹個8KB的高速緩存集成在壹個芯片內。80486中集成的80487的數字運算速度是以前80387的兩倍，內部緩存縮短了微處理器與慢速DRAM的等待時間。並且，在80x86系列中首次采用了RISC（精簡指令集）技術，可以在壹個時鐘周期內執行壹條指令。它還采用了突發總線方式，大大提高了與內存的數據交換速度。由於這些改進，80486的性能比帶有80387數學協微處理器的80386 DX性能提高了4倍。
隨著芯片技術的不斷發展，CPU的頻率越來越快，而PC機外部設備受工藝限制，能夠承受的工作頻率有限，這就阻礙了CPU主頻的進壹步提高。在這種情況下，出現了CPU倍頻技術，該技術使CPU內部工作頻率為微處理器外頻的2～3倍，486 DX2、486 DX4的名字便是由此而來。
Intel 80486 DX
常見的80486 CPU有80486 DX－33、40、50。486 CPU與386 DX壹樣內外都是32位的，但是最慢的486 CPU也比最快的386 CPU要快，這是因為486 SX/DX執行壹條指令，只需要壹個振蕩周期，而386DX CPU卻需要兩個周期。
Intel 80486 SX
因為80486 DX CPU具有內置的浮點協微處理器，功能強大，當然價格也就比較昂貴。為了適應普通的用戶的需要，尤其是不需要進行大量浮點運算的用戶，英特爾公司推出了486 SX CPU。80486 SX主板上壹般都有80487協微處理器插座，如果需要浮點協微處理器的功能，可以插上壹個80487協微處理器芯片，這樣就等同於486 DX了。常見的80486 SX CPU有：80486 SX－25、33。
Intel 80486 DX2/DX4
其實這種CPU的名字與頻率是有關的，這種CPU的內部頻率是主板頻率的兩/四倍，如80486 DX2－66，CPU的頻率是66MHz，而主板的頻率只要是33MHz就可以了。
Intel 80486 SL CPU
80486 SL CPU最初是為筆記本電腦和其他便攜機設計的，與386SL壹樣，這種芯片使用3.3V而不是5V電源，而且也有內部切斷電路，使微處理器和其他壹些可選擇的部件在不工作時，處於休眠狀態，這樣就可以減少筆記本電腦和其他便攜機的能耗，延長使用時間。
Intel 486 OverDrive
升級486 SX可以在主板的協微處理器插槽上安裝壹個80487SX芯片，使其等效於486 DX，但是這樣升級後，只是增加了浮點協微處理器的能力，並沒有提高系統的速度。為了提高系統的速度，還有另外壹種升級的方法，就是在協微處理器插槽上插上壹個486 OverDrive CPU，它的原理與486 DX2 CPU壹樣，其內部操作速度可以是外部速度的兩倍。如壹個20MHz的主板上安插了OverDrive CPU之後，CPU內部的操作速度可以達到40MHz。486 OverDrive CPU也有浮點協微處理器的功能，常見的有：OverDrive－50、66、80。
TI 486 DX
作為全球知名的半導體廠商之壹，美國德州儀器(TI)也在486時代異軍突起，它自行生產了486 DX系列CPU，尤其在486DX2成為主流後，其DX2－80因較高的性價比成為當時主流產品之壹，TI 486最高主頻為DX4－100，但其後再也沒有進入過CPU市場。
Cyrix 486DLC
這是Cyrix公司生產的486 CPU，說它是486 CPU，是指它的效率上逼近486 CPU，卻並不是嚴格意義上的486 CPU，這是由486 CPU的特點而定的。486DLC CPU只是將386DX CPU與1K Cache組合在壹塊芯片裏，沒有內含浮點協微處理器，執行壹條指令需要兩個振蕩周期。但是由於486DLC CPU設計精巧，486DLC－33 CPU的效率逼近英特爾公司的486 SX－25，而486DLC－40 CPU則超過了486 SX－25，並且486DLC－40 CPU的價格比486 SX－25便宜。486DLC CPU是為了升級386DM而設計的，如果原來有壹臺386電腦，想升級到486，但是又不想更換主板，就可以拔下原來的386 CPU，插上壹塊486DLC CPU就可以了。
Cyrix 5x86
自從英特爾另辟蹊徑，開發了Pentium之後，Cyrix也很快推出了自己的新壹代產品5x86。它仍然延用原來486系列的CPU插座，而將主頻從100MHz提高到120MHz。5x86比起486來說性能是有所增加，可是比起Pentium來說，不但浮點性能遠遠不足，就連Cyrix壹向自豪的整數運算性能也不那麽高超，給人壹種比上不足比下有余的感覺。由於5x86可以使用486的主板，因此壹般將它看成是過渡產品。
AMD 5x86
AMD 486DX是AMD公司在 486市場的利器，它內置16KB回寫緩存，並且開始了單周期多指令的時代，還具有分頁虛擬內存管理技術。由於後期TI推出了486DX2－80，價格非常低，英特爾又推出了Pentium系列，AMD為了搶占市場的空缺，推出了5x86系列CPU。它是486級最高主頻的產品，為5x86－120及133。它采用了壹體的16K回寫緩存，0.35微米工藝，33×4的133頻率，性能直指Pentiun 75，並且功耗要小於Pentium。
Intel Pentium
1993年，全面超越486的新壹代586 CPU問世，為了擺脫486時代微處理器名稱混亂的困擾，英特爾公司把自己的新壹代產品命名為Pentium(奔騰)以區別AMD和Cyrix的產品。AMD和Cyrix也分別推出了K5和6x86微處理器來對付芯片巨人，但是由於奔騰微處理器的性能最佳，英特爾逐漸占據了大部分市場。
Pentium最初級的CPU是Pentium 60和Pentium 66，分別工作在與系統總線頻率相同的60MHz和66MHz兩種頻率下，沒有我們現在所說的倍頻設置。
早期的奔騰75MHz～120MHz使用0.5微米的制造工藝，後期120MHz頻率以上的奔騰則改用0.35微米工藝。經典奔騰的性能相當平均，整數運算和浮點運算都不錯。
Intel Pentium MMX
為了提高電腦在多媒體、3D圖形方面的應用能力，許多新指令集應運而生，其中最著名的三種便是英特爾的MMX、SSE和AMD的3D NOW!。 MMX（MultiMedia Extensions，多媒體擴展指令集）是英特爾於1996年發明的壹項多媒體指令增強技術，包括57條多媒體指令，這些指令可以壹次處理多個數據，MMX技術在軟件的配合下，就可以得到更好的性能。
多能奔騰(Pentium MMX)的正式名稱就是“帶有MMX技術的Pentium”，是在1996年底發布的。從多能奔騰開始，英特爾就對其生產的CPU開始鎖倍頻了，但是MMX的CPU超外頻能力特別強，而且還可以通過提高核心電壓來超倍頻，所以那個時候超頻是壹個很時髦的行動。超頻這個詞語也是從那個時候開始流行的。
多能奔騰是繼Pentium後英特爾又壹個成功的產品，其生命力也相當頑強。多能奔騰在原Pentium的基礎上進行了重大的改進，增加了片內16KB數據緩存和16KB指令緩存，4路寫緩存以及分支預測單元和返回堆棧技術。特別是新增加的57條MMX多媒體指令，使得多能奔騰即使在運行非MMX優化的程序時，也比同主頻的Pentium CPU要快得多。
這57條MMX指令專門用來處理音頻、視頻等數據。這些指令可以大大縮短CPU在處理多媒體數據時的等待時間，使CPU擁有更強大的數據處理能力。與經典奔騰不同，多能奔騰采用了雙電壓設計，其內核電壓為2.8V，系統I/O電壓仍為原來的3.3V。如果主板不支持雙電壓設計，那麽就無法升級到多能奔騰。
多能奔騰的代號為P55C，是第壹個有MMX技術(整量型單元執行)的CPU，擁有16KB數據L1 Cache，16KB指令L1 Cache，兼容SMM，64位總線，528MB/s的頻寬，2時鐘等待時間，450萬個晶體管，功耗17瓦。支持的工作頻率有:133MHz、150MHz、166MHz、200MHz、233MHz。
Intel Pentium Pro
曾幾何時，Pentium Pro是高端CPU的代名詞，Pentium Pro所表現的性能在當時讓很多人大吃壹驚，但是Pentium Pro是32位數據結構設計的CPU，所以Pentium Pro運行16位應用程序時性能壹般，但仍然是32位的贏家，但是後來，MMX的出現使它黯然失色。
Pentium Pro(高能奔騰，686級的CPU)的核心架構代號為P6（也是未來PⅡ、PⅢ所使用的核心架構），這是第壹代產品，二級Cache有256KB或512KB，最大有1MB的二級Cache。工作頻率有:133/66MHz(工程樣品)，150/60MHz、166/66MHz、180/60MHz、200/66MHz。
AMD K5
K5是AMD公司第壹個獨立生產的x86級CPU，發布時間在1996年。由於K5在開發上遇到了問題，其上市時間比英特爾的Pentium晚了許多，再加上性能不好，這個不成功的產品壹度使得AMD的市場份額大量喪失。K5的性能非常壹般，整數運算能力不如Cyrix的6x86，但是仍比Pentium略強，浮點運算能力遠遠比不上Pentium，但稍強於Cyrix。綜合來看，K5屬於實力比較平均的那壹種產品。K5低廉的價格顯然比其性能更能吸引消費者，低價是這款CPU最大的賣點。
AMD K6
AMD 自然不甘心Pentium在CPU市場上呼風喚雨，因此它們在1997年又推出了K6。K6這款CPU的設計指標是相當高的，它擁有全新的MMX指令以及64KB L1 Cache（比奔騰MMX多了壹倍），整體性能要優於奔騰MMX，接近同主頻PⅡ的水平。K6與K5相比，可以平行地處理更多的指令，並運行在更高的時鐘頻率上。AMD在整數運算方面做得非常成功，K6稍微落後的地方是在運行需要使用到MMX或浮點運算的應用程序方面，比起同樣頻率的Pentium 要差許多。
K6擁有32KB數據L1 Cache,32KB指令L1 Cache,集成了880萬個晶體管,采用0.35微米技術,五層CMOS,C4工藝反裝晶片,內核面積168平方毫米(新產品為68平方毫米),使用Socket7架構。
Cyrix 6x86/MX
Cyrix 也算是壹家老資格的CPU開發商了，早在x86時代，它和英特爾，AMD就形成了三雄並立的局面。
自從Cyrix與美國國家半導體公司合並後，使它終於擁有了自己的芯片生產線，成品也日益完善和完備。Cyrix的6x86是投放到市場上與Pentium兼容的微處理器。
IDT WinChip
美國IDT公司（Integrated Device Technology）作為新加入此領域的CPU生產廠商，在1997年推出的第壹個微微處理器產品是WinChip（即C6），在整個CPU市場上所占的份額還不足1%。1998年5月，IDT宣布了它的第二代產品WinChip 2 。
WinChip 2在原有WinChip的基礎上作了壹些改進，增加了壹個雙指令的MMX單元，增強了浮點運算功能。改進後的WinChip 2比相同頻率的WinChip性能提高約10%，基本達到Intel Pentium微處理器的性能。
Intel PentiumⅡ
1997年～1998年是CPU市場競爭異常激烈的壹年，這壹時期的CPU芯片異彩紛呈，令人目不暇接。
PentiumⅡ的中文名稱叫“奔騰二代”，它有Klamath、Deschutes、Mendocino、Katmai等幾種不同核心結構的系列產品，其中第壹代采用Klamath核心，0.35微米工藝制造，內部集成750萬個晶體管，核心工作電壓為2.8V。
PentiumⅡ微處理器采用了雙重獨立總線結構，即其中壹條總線連通二級緩存，另壹條負責主要內存。PentiumⅡ使用了壹種脫離芯片的外部高速L2 Cache，容量為512KB，並以CPU主頻的壹半速度運行。作為壹種補償，英特爾將PentiumⅡ的L1 Cache從16KB增至32KB。另外，為了打敗競爭對手，英特爾第壹次在PentiumⅡ中采用了具有專利權保護的Slot 1接口標準和SECC(單邊接觸盒)封裝技術。
1998年4月16日，英特爾第壹個支持100MHz額定外頻的、代號為Deschutes的350、400MHz CPU正式推出。采用新核心的PentiumⅡ微處理器不但外頻提升至100MHz，而且它們采用0.25微米工藝制造，其核心工作電壓也由2.8V降至2.0V，L1 Cache和L2 Cache分別是32KB、512KB。支持芯片組主要是Intel的440BX。
在1998年至1999年間，英特爾公司推出了比PentiumⅡ功能更強大的CPU--Xeon（至強微處理器）。該款微處理器采用的核心和PentiumⅡ差不多，0.25微米制造工藝，支持100MHz外頻。Xeon最大可配備2MB Cache，並運行在CPU核心頻率下，它和PentiumⅡ采用的芯片不同，被稱為CSRAM（Custom StaticRAM,定制靜態存儲器）。除此之外，它支持八個CPU系統；使用36位內存地址和PSE模式（PSE36模式），最大800MB/s的內存帶寬。Xeon微處理器主要面向對性能要求更高的服務器和工作站系統，另外，Xeon的接口形式也有所變化，采用了比Slot 1稍大壹些的Slo