Henry這回來說下CPU吧,就好比我們"小時候玩的四驅車一樣,買來的基本都是要組裝的...每個組件從板子上剪下來至少我們要知道它是干嘛的,我相信很少有人願意買組裝好了的...因為...組裝的時候樂也在其中吧??但是我們是不需要知道它們都是用什么材質加工出來的...",所以呢,對於電腦的CPU我們不用深究,我們只需要了解下大致的一些基本概念以及它的作用就可以了...(什么具體分頻啊,脈沖信號如何形成的...這些問題已經超出了我們普通用戶的研究范圍...),本文是結合了Henry認知的一些內容與網上整理出來的(所以在此聲明無任何侵權之意)---:)
CPU概述
CPU:中央處理器(英語:Central Processing Unit,縮寫:CPU),是電子計算機的主要設備之一.其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據.計算機的可編程性主要是指對中央處理器的編程.中央處理器,內部存儲器,輸入/輸出設備是現代電腦的三大核心部件.實際上,處理器的作用和大腦更相似,因為它負責處理,運算計算機內部的所有數據,而主板芯片組則更像是心臟,它控制着數據的交換.CPU的種類決定了你使用的操作系統和相應的軟件,CPU的速度決定了你的計算機有多強大,當然越快,越新的CPU會花掉你更多的錢.
CPU是如何生產出來:CPU是在特別純凈的硅材料上制造的.一個CPU芯片包含上百萬個精巧的晶體管.人們在一塊指甲蓋大小的硅片上,用化學的方法蝕刻或光刻出晶體管.因此,從這個意義上說,CPU正是由晶體管組合而成的.簡單而言,晶體管就是微型電子開關,它們是構建CPU的基石,你可以把一個晶體管當作一個電燈開關,它們有個操作位,分別代表兩種狀態:ON(開)和OFF(關).這一開一關就相當於晶體管的連通與斷開,而這兩種狀態正好與二進制中的基礎狀態"0"和"1"對應!這樣,計算機就具備了處理信息的能力.但你不要以為,只有簡單的"0"和"1"兩種狀態的晶體管的原理很簡單,其實它們的發展是經過科學家們多年的辛苦研究得來的.在晶體管之前,計算機依靠速度緩慢,低效率的真空電子管和機械開關來處理信息.后來,科研人員把兩個晶體管放置到一個硅晶體中,這樣便創作出第一個集成電路,再后來才有了微處理器.看到這里,你一定想知道,晶體管是如何利用"0"和"1"這兩種電子信號來執行指令和處理數據的呢?其實,所有電子設備都有自己的電路和開關,電子在電路中流動或斷開,完全由開關來控制,如果你將開關設置為OFF,電子將停止流動,如果你再將其設置為ON,電子又會繼續流動.晶體管的這種ON與OFF的切換只由電子信號控制,我們可以將晶體管稱之為二進制設備.這樣,晶體管的ON狀態用"1"來表示,而OFF狀態則用"0"來表示,就可以組成最簡單的二進制數.眾多晶體管產生的多個"1"與"0"的特殊次序和模式能代表不同的情況,將其定義為字母,數字,顏色和圖形.舉個例子,十進位中的1在二進位模式時也是"1",2在二進位模式時是"10",3是"11",4是"100",5是"101",6是"110"等等,依此類推,這就組成了計算機工作采用的二進制語言和數據.成組的晶體管聯合起來可以存儲數值,也可以進行邏輯運算和數字運算.加上石英時鍾的控制,晶體管組就像一部復雜的機器那樣同步地執行它們的功能.
CPU內部結構:
算術邏輯單元 ALU(Arithmetic Logic Unit):ALU是運算器的核心.它是以全加器為基礎,輔之以移位寄存器及相應控制邏輯組合而成的電路,在控制信號的作用下可完成加,減,乘,除四則運算和各種邏輯運算.就像剛才提到的,這里就相當於工廠中的生產線,負責運算數據.
寄存器組 RS(Register Set或Registers):RS實質上是CPU中暫時存放數據的地方,里面保存着那些等待處理的數據,或已經處理過的數據,CPU訪問寄存器所用的時間要比訪問內存的時間短.采用寄存器,可以減少CPU訪問內存的次數,從而提高了CPU的工作速度.但因為受到芯片面積和集成度所限,寄存器組的容量不可能很大.寄存器組可分為專用寄存器和通用寄存器.專用寄存器的作用是固定的,分別寄存相應的數據.而通用寄存器用途廣泛並可由程序員規定其用途.通用寄存器的數目因微處理器而異.
控制單元 (Control Unit):正如工廠的物流分配部門,控制單元是整個CPU的指揮控制中心,由指令寄存器IR(Instruction Register),指令譯碼器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)三個部件組成,對協調整個電腦有序工作極為重要.它根據用戶預先編好的程序,依次從存儲器中取出各條指令,放在指令寄存器IR中,通過指令譯碼(分析)確定應該進行什么操作,然后通過操作控制器OC,按確定的時序,向相應的部件發出微操作控制信號.操作控制器OC中主要包括節拍脈沖發生器,控制矩陣,時鍾脈沖發生器,復位電路和啟停電路等控制邏輯.
總線 (Bus):就像工廠中各部位之間的聯系渠道,總線實際上是一組導線,是各種公共信號線的集合,用於作為電腦中所有各組成部分傳輸信息共同使用的"公路".直接和CPU相連的總線可稱為局部總線.其中包括:數據總線DB(Data Bus),地址總線AB(Address Bus),控制總線CB(Control Bus).其中,數據總線用來傳輸數據信息;地址總線用於傳送CPU發出的地址信息;控制總線用來傳送控制信號,時序信號和狀態信息等.
工作流程:
控制流程:首先,CPU的內部結構可以分為控制單元,邏輯運算單元和存儲單元(包括內部總線及緩沖器)三大部分.CPU的工作原理就像一個工廠對產品的加工過程:進入工廠的原料(程序指令),經過物資分配部門(控制單元)的調度分配,被送往生產線(邏輯運算單元),生產出成品(處理后的數據)后,再存儲在倉庫(存儲單元)中,最后等着拿到市場上去賣(交由應用程序使用).在這個過程中,我們注意到從控制單元開始,CPU就開始了正式的工作,中間的過程是通過邏輯運算單元來進行運算處理,交到存儲單元代表工作的結束.
運行流程:我們知道,數據從輸入設備流經內存,等待CPU的處理,這些將要處理的信息是按字節存儲的,也就是以8位二進制數或8比特為1個單元存儲,這些信息可以是數據或指令.數據可以是二進制表示的字符,數字或顏色等等.而指令告訴CPU對數據執行哪些操作,比如完成加法,減法或移位運算.當CPU要讀取一個數據時,首先會從緩存(Cache)中查找,如果找到就立即讀取並送給CPU處理;如果沒有找到,就用相對慢的速度從內存中讀取並送給CPU處理,同時把這個數據所在的數據塊調入緩存中,可以使得以后對整塊數據的讀取都從緩存中進行,不必再調用內存.如果沒有在緩存中找到,指令指針(Instruction Pointer)會通知CPU將要執行指令在內存中的存儲位置.因為內存中的每個存儲單元都有編號(稱為地址),可以根據這些地址把數據取出,通過地址總線送到控制單元中,指令譯碼器從指令寄存器IR中拿來指令,翻譯成CPU可以執行的形式,然后決定完成該指令需要哪些必要的操作,它將告訴算術邏輯單元(ALU)什么時候計算,告訴指令讀取器什么時候獲取數值,告訴指令譯碼器什么時候翻譯指令等等.假如數據被送往算術邏輯單元,數據將會執行指令中規定的算術運算和其他各種運算.當數據處理完畢后,將回到寄存器中,通過不同的指令將數據繼續運行或者通過DB總線送到緩存中.基本上,CPU就是這樣去執行讀出數據,處理數據和往內存寫數據三項基本工作的.但在通常情況下,一條指令可以包含按明確順序執行的許多操作,CPU的工作就是執行這些指令,完成一條指令后,CPU的控制單元又將告訴指令讀取器從內存中讀取下一條指令來執行.這個過程不斷快速地重復,快速地執行一條又一條指令,產生你在顯示器上所看到的結果.我們很容易想到,在處理這么多指令和數據的同時,由於數據轉移時差和CPU處理時差,肯定會出現混亂處理的情況.為了保證每個操作准時發生,CPU需要一個時鍾,時鍾控制着CPU所執行的每一個動作.時鍾就像一個節拍器,它不停地發出脈沖,決定CPU的步調和處理時間,這就是我們所熟悉的CPU的標稱速度,也稱為主頻.主頻數值越高,表明CPU的工作速度越快.到了這里我們不得不明確下主頻,倍頻,外頻,緩存的概念了.
頻率:頻率用f表示,基本單位為"1次/秒",記做Hz(赫茲).1Hz就是每秒一次,10Hz是每秒10次.不過,Hz這個單位在電腦里面太小了,因此通常以KHz,MHz或GHz來表示信號頻率.隨着頻率的攀升,若干年以后恐怕需要使用THz作為頻率的單位了.
頻率表示法:
| 單位 |
KHz |
MHz |
GHz |
THz |
| 換算 |
1000Hz |
1000KHz |
1000MHz |
1000GHz |
| 英文名稱 |
Kilo Hz |
Mega Hz |
Giga Hz |
Tera Hz |
| 中文名稱 |
千赫茲 |
兆赫茲 |
吉赫茲 |
太赫茲 |
周期:基本單位為時間單位.事情的發展或運動遵循連續重復的規律,連續的兩次出現所耗費的時間就是一個周期.
周期表示法:
| 單位 |
s |
ms |
μs |
ns |
ps |
fs |
| 換算 |
1S |
10-3S |
10-6S |
10-9S |
10-12S |
10-15S |
| 英文名稱 |
Second |
Milli second |
Micro second |
Nano second |
Pico second |
Femto second |
| 中文名稱 |
秒 |
毫秒 |
微妙 |
納秒 |
皮秒 |
飛秒 |
周期與頻率:在電腦技術中,與頻率相對應的一個常用術語是周期.周期是頻率的倒數,頻率越高,周期越短.譬如時鍾頻率為1GHz時,其時鍾周期為1納秒.
頻率與周期對照表:
| 時鍾頻率 |
時鍾周期 |
時鍾頻率 |
時鍾周期 |
| 5MHz |
200ns |
133MHz |
7.5ns |
| 10MHz |
100ns |
166MHz |
6.0ns |
| 20MHz |
50ns |
200MHz |
5.0ns |
| 25MHz |
40ns |
250MHz |
4.0ns |
| 33MHz |
30ns |
300MHz |
3.3ns |
| 40MHz |
25ns |
333MHz |
3.0ns |
| 50MHz |
20ns |
400MHz |
2.5ns |
| 66MHz |
15ns |
500MHz |
2.0ns |
| 80MHz |
12ns |
800MHz |
1.2ns |
| 100MHz |
10ns |
1GHz |
1.0ns |
| 120MHz |
8.3ns |
4GHz |
0.25ns |
振盪源-晶體振盪器:我們可以將作為頻率源的時鍾信號發生器看作電腦的心臟.只有心臟跳動起來,電腦才能工作.芯片本身通常並不具備時鍾信號源,因此須由專門的時鍾電路提供時鍾信號,石英晶體振盪器(Quartz Crystal OSC)就是一種最常用的時鍾信號振盪源.石英晶體就是純凈的二氧化硅,是二氧化硅的單晶體,即我們常說的水晶.石英晶體有天然(Crude)晶體和人工合成(Synthetic)晶體兩種.天然石英晶體的雜質含量和形態等大多並不統一,因此電子線路中的晶體振盪器多使用人造石英晶體.從一塊晶體上按一定的方位角切下薄片(稱為"晶片"),在晶片的兩個表面上塗覆一層薄薄的銀層后接上一對金屬板,焊接引腳,並用金屬外殼封裝,就構成了石英晶體振盪器.石英晶片之所以能當為振盪器使用,是基於它的壓電效應:在晶片的兩個極上加一電場,會使晶體產生機械變形;在石英晶片上加上交變電壓,晶體就會產生機械振動,同時機械變形振動又會產生交變電場,雖然這種交變電場的電壓極其微弱,但其振動頻率是十分穩定的.當外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率(由晶片的尺寸和形狀決定)相等時,機械振動的幅度將急劇增加,這種現象稱為"壓電諧振".壓電諧振狀態的建立和維持都必須借助於振盪器電路才能實現.一個串聯型振盪器,晶體管T1和T2構成的兩級放大器,石英晶體XT與電容C2構成LC電路.在這個電路中,石英晶體相當於一個電感,C2為可變電容器,調節其容量即可使電路進入諧振狀態.該振盪器供電電壓為5V,輸出波形為方波.
主頻:即CPU內核工作的時鍾頻率(CPU Clock Speed).通常所說的某某CPU是多少GHz的,而這個多少GHz就是"CPU的主頻".很多人認為CPU的主頻就是其運行速度,其實不然.CPU的主頻表示在CPU內數字脈沖信號震盪的速度,與CPU實際的運算能力並沒有直接關系.主頻和實際的運算速度存在一定的關系,但目前還沒有一個確定的公式能夠定量兩者的數值關系,因為CPU的運算速度還要看CPU的流水線的各方面的性能指標(緩存,指令集,CPU的位數等等).由於主頻並不直接代表運算速度,所以在一定情況下,很可能會出現主頻較高的CPU實際運算速度較低的現象.主頻僅是CPU性能表現的一個方面,而不代表CPU的整體性能.CPU的主頻不代表CPU的速度,但提高主頻對於提高CPU運算速度卻是至關重要的.舉個例子來說,假設某個CPU在一個時鍾周期內執行一條運算指令,那么當CPU運行在100MHz主頻時,將比它運行在50MHz主頻時速度快一倍.因為100MHz的時鍾周期比50MHz的時鍾周期占用時間減少了一半,也就是工作在100MHz主頻的CPU執行一條運算指令所需時間僅為10ns比工作在50MHz主頻時的20ns縮短了一半,自然運算速度也就快了一倍.只不過電腦的整體運行速度不僅取決於CPU運算速度,還與其它各分系統的運行情況有關,只有在提高主頻的同時,各分系統運行速度和各分系統之間的數據傳輸速度都能得到提高后,電腦整體的運行速度才能真正得到提高.提高CPU工作主頻主要受到生產工藝的限制.由於CPU是在半導體硅片上制造的,在硅片上的元件之間需要導線進行聯接,由於在高頻狀態下要求導線越細越短越好,這樣才能減小導線分布電容等雜散干擾以保證CPU運算正確.因此制造工藝的限制,是CPU主頻發展的最大障礙之一.
倍頻:全稱是倍頻系數.CPU的核心工作頻率與外頻之間存在着一個比值關系,這個比值就是倍頻系數,簡稱倍頻.最初CPU主頻和系統總線速度是一樣的,但CPU的速度越來越快,倍頻技術也就相應產生.它的作用是使系統總線工作在相對較低的頻率上,而CPU速度可以通過倍頻來提升.理論上倍頻是從1.5一直到無限的,但需要注意的是,倍頻是以0.5為一個間隔單位.一個CPU默認的倍頻只有一個,主板必須能支持這個倍頻.因此在選購主板和CPU時必須注意這點,如果兩者不匹配,系統就無法工作.此外,現在CPU的倍頻很多已經被鎖定,無法修改.
外頻:外頻也叫基頻,在計算機主板上,以CPU為主,內存和各種外圍設備為輔,有許多設備要共同在一起工作.這些設備之間的聯絡,數據的交換,都必須正確無誤,分秒不差.因此,它們必須要有一個固定的時鍾來做時間上的校正,協調或者參考.這個時鍾由主板上的時鍾發生器產生,就是所謂的外頻.通常為系統總線的工作頻率(系統時鍾頻率).外頻是CPU與主板之間同步運行的速度,而且目前的絕大部分電腦系統中外頻,也是內存與主板之間的同步運行的速度,在這種方式下,可以理解為CPU的外頻直接與內存相連通,實現兩者間的同步運行狀態.
CPU頻率公式=>主頻=外頻*倍頻
前端總線 FSB:總線是將信息以一個或多個源部件傳送到一個或多個目的部件的一組傳輸線.通俗的說,就是多個部件間的公共連線,用於在各個部件之間傳輸信息.人們常常以MHz表示的速度來描述總線頻率.總線的種類很多,前端總線的英文名字是Front Side Bus,通常用FSB表示,是將CPU連接到北橋芯片的總線.計算機的前端總線頻率是由CPU和北橋芯片共同決定的.曾幾何時,FSB也和外頻混為一談,這是因為在早期,前端總線與外頻在頻率上是相等的,因此往往直接稱前端總線為外頻.隨着技術的發展,前端總線頻率與外頻已經可以不相同了,所以我們要把兩個概念區分開.
帶寬公式=>帶寬(數據傳輸速度)=時鍾頻率*(數據寬度/8)
例如:P2350使用100MHz的前端總線,所以其數據交換峰值帶寬為800MB/s=(100*(64/8).由此可見前端總線速率將影響電腦運行時CPU與內存,二級緩存(L2Cache)之間的數據交換速度,實際也就影響了電腦的整體運行速度.
前端總線FSB與外頻區別:前端總線的速度指的是CPU和北橋芯片間總線的速度,更實質性的表示了CPU和外界數據傳輸的速度.而外頻的概念是建立在數字脈沖信號震盪速度基礎之上的,也就是說,100MHz外頻特指數字脈沖信號在每秒鍾震盪一萬萬次,它更多的影響了PCI及其他總線的頻率.用直白的話說前端總線側重數據傳輸速度,外頻側重頻率.
緩存:用於存儲數據的緩存部分通常被稱為RAM,掉電以后其中的信息就會消失.RAM又分兩種,其中一種是靜態RAM(SRAM);另外一種是動態RAM(DRAM).前者的存儲速度要比后者快得多,我們現在使用的內存一般都是動態RAM.緩存是指臨時文件交換區,電腦把最常用的文件從存儲器里提出來臨時放在緩存里,就像把工具和材料搬上工作台一樣,這樣會比用時現去倉庫取更方便.因為緩存往往使用的是RAM(斷電即掉的非永久儲存),所以在忙完后還是會把文件送到硬盤等存儲器里永久存儲.電腦里最大的緩存就是內存條了,最快的是CPU上鑲的L1和L2緩存,顯卡的顯存是給GPU用的緩存,硬盤上也有16M或者32M的緩存.千萬不能把緩存理解成一個東西,它是一種處理方式的統稱!
CPU緩存:通過優化的的讀取機制,可以使CPU讀取緩存的命中率非常高(大多數CPU可達90%左右),也就是說CPU下一次要讀取的數據90%都在緩存中,只有大約10%需要從內存讀取.這大大節省了CPU直接讀取內存的時間,也使CPU讀取數據時基本無需等待.總的來說,CPU讀取數據的順序是先緩存后內存.早期的CPU緩存容量很小,並且功能單一,Intel從Pentium時代后把緩存進行了分類,當時集成在CPU內核中的緩存已不足以滿足CPU的需求,而制造工藝上的限制又不能大幅度提高緩存的容量.因此出現了集成在與CPU同一塊電路板上和主板上的緩存等不同類型,於是當時便把CPU內核集成的緩存稱為一級緩存(L1 cache),而外部的稱為二級緩存(L2 Cache);后來隨着生產技術的不斷提高,最終二級緩存也被挪進了CPU當中.通常一級緩存中還分數據緩存(Data Cache, D-Cache)和指令緩存(Instruction Cache, I-Cache).二者分別用來存放數據和執行這些數據的指令,而且兩者可以同時被CPU訪問,減少了爭用Cache所造成的沖突,提高了CPU效能.此外,Intel在Pentium4 CPU中還增加了一種一級追蹤緩存,容量為12KB.對於現在多核的CPU,每個核有自己的Cache(一級緩存),芯片還有一個面向每個核的Cache(二級緩存),於是片外的就叫做三級緩存了.理論上講,完全可以把那個二級緩存拿到片外來(有的CPU設計就是這樣的),甚至把L1,L2,L3級緩存都拿到片外來也是可以的,只是性能不好沒人采用而已.
CPU的一級緩存通常都是靜態RAM,速度非常的快,但是靜態RAM集成度低(存儲相同的數據,靜態RAM的體積是動態RAM的6倍),而且價格也相對較為昂貴(同容量的靜態RAM是動態RAM的四倍).擴大靜態RAM作為緩存是一個不太合算的做法,但是為了提高系統的性能和速度又必須要擴大緩存,這就有了一個折中的方法:在不擴大原來的靜態RAM緩存容量的情況下,僅僅增加一些高速動態RAM做為L2級緩存.高速動態RAM速度要比常規動態RAM快,但比原來的靜態RAM緩存慢,而且成本也較為適中.一級緩存和二級緩存中的內容都是內存中訪問頻率高的數據的復制品(映射),它們的存在都是為了減少高速CPU對慢速內存的訪問.
二級緩存是CPU性能表現的關鍵之一,在CPU核心不變化的情況下,增加二級緩存容量能使性能大幅度提高.而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二級緩存上存在差異,由此可見二級緩存對CPU的重要性.CPU在緩存中找到有用的數據被稱為命中,當緩存中沒有CPU所需的數據時(這時稱為未命中),CPU才訪問內存.從理論上講,在一顆擁有二級緩存的CPU中,讀取一級緩存的命中率為80%.也就是說CPU一級緩存中找到的有用數據占數據總量的80%,剩下的20%從二級緩存中讀取.由於不能准確預測將要執行的數據,讀取二級緩存的命中率也在80%左右(從二級緩存讀到有用的數據占總數據的16%).那么還有的數據就不得不從內存調用,但這已經是一個相當小的比例了.目前的較高端CPU中,還會帶有三級緩存,它是為讀取二級緩存后未命中的數據設計的—種緩存,在擁有三級緩存的CPU中,只有約5%的數據需要從內存中調用,這進一步提高了CPU的效率,從某種意義上說,預取效率的提高,大大降低了生產成本卻提供了非常接近理想狀態的性能.除非某天生產技術變得非常強,否則內存仍會存在,緩存的性能遞增特性也仍會保留.
CPU緩存與內存的關系:既然CPU緩存能夠在很大程度上提高CPU的性能,那么,有些朋友可能會問,是不是將來有可能,目前的系統內存將會被CPU取代呢?答案應該是否定的,首先,盡管CPU緩存的傳輸速率確實很高,但要完全取代內存的地位仍不可行,這主要是因為緩存只是內存中少部分數據的復制品,所以CPU到緩存中尋找數據時,也會出現找不到的情況(因為這些數據沒有從內存復制到緩存中去),這時CPU還是會到內存中去找數據,與此同時系統的速度就慢了下來,不過CPU會把這些數據復制到緩存中去,以便下一次不用再到內存中去取.也即是說,隨着緩存增大到一定程度,其對CPU性能的影響將越來越小,在性能比上來說,越來越不合算.就目前緩存容量,成本以及功耗表現來看,還遠遠無法與內存抗衡,另外從某種意義上來說,內存也是CPU緩存的一種表現形式,只不過在速率上慢很多,然而卻在容量,功耗以及成本方面擁有巨大優勢.如果內存在將來可以做到足夠強的話,反而很有取代CPU緩存的可能.
緩存的讀寫算法同樣重要:即便CPU內部集成的緩存數據交換能力非常強,也仍需要對調取數據做一定的篩選.這是因為隨着時間的變化,被訪問得最頻繁的數據不是一成不變的,也就是說,剛才還不頻繁的數據,此時已經需要被頻繁的訪問,剛才還是最頻繁的數據,現在又不頻繁了,所以說緩存中的數據要經常按照一定的算法來更換,這樣才能保證緩存中的數據經常是被訪問最頻繁的.命中率算法中較常用的"最近最少使用算法"(LRU算法),它是將最近一段時間內最少被訪問過的行淘汰出局.因此需要為每行設置一個計數器,LRU算法是把命中行的計數器清零,其他各行計數器加1.當需要替換時淘汰行計數器計數值最大的數據行出局.這是一種高效,科學的算法,其計數器清零過程可以把一些頻繁調用后再不需要的數據淘汰出緩存,提高緩存的利用率.
CPU代表性簡史
| CPU |
位數 |
描述 |
| Intel 4004 |
4位 |
1971年1月,Intel公司的霍夫(MarcianE.Hoff)研制成功世界上第一枚4位微處理器芯片Intel 4004,標志着第一代微處理器問世,微處理器和微機時代從此開始.因發明微處理器,霍夫被英國《經濟學家》雜志列為"二戰以來最有影響力的7位科學家"之一. |
| Intel 8008 |
8位 |
1973年8月,霍夫等人研制出8位微處理器Intel 8080,以N溝道MOS電路取代了P溝道,第二代微處理器就此誕生.主頻2MHz的8080芯片運算速度比8008快10倍,可存取64KB存儲器,使用了基於6微米技術的6000個晶體管,處理速度為0.64MIPS. |
| Intel 8086 |
16位 |
1978年6月,Intel推出4.77MHz的8086微處理器,標志着第三代微處理器問世.它采用16位寄存器,16位數據總線和29000個3微米技術的晶體管,售價360美元. |
| Intel 8088 |
16位 |
1979年6月1日,Intel推出4.77MHz的准16位微處理器8088,它是8086的廉價版本,價格為大眾所接受. |
| Intel 80186,80188 |
16位 |
1981年,80186和80188發布.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8088一樣均是采用8位工作. |
| Intel 80286 |
16位 |
1982年2月1日,在80186發布后的幾周,80286就發布了.80286處理器集成了大約13.4萬個晶體管,最大主頻為20MHz,采用16位資料總線和24位位址總線.與8086相比,80186/80188增強了部分軟硬件功能80286增加了實存(24位地址)和虛擬存儲器管理,可以在兩種不同的模式下工作,一種叫實模式,另一種叫保護方式.80286開始正式采用一種被稱為PGA的正方形包裝. |
| Intel 80386 |
32位 |
1985年10月,Intel推出16MHz80386DX微處理器(最高33MHz主頻),可以直接訪問4G字節的內存,並具有異常處理機制;虛擬86模式可以同時模擬多個8086處理器來加強多任務處理能力.80386的廣泛應用,將PC機從16位時代帶入了32位時代.1988年6月16日,80386SX發布,它是80386DX的廉價版本,只有16-bit總線寬度. |
| Intel 80486 |
32位 |
1989年4月,Intel推出25MHz486微處理器.1989年5月10日,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.其實486就是80386+80387協處理器+8KB一級緩存,是超級版本的386. |
| Intel IA64 |
64位 |
Intel早在1990年代就與惠普合作提出了一種用在安騰系列處理器中的獨立的64位架構. |
| Intel Pentium(80586) |
32位 |
1993年3月22日,全面超越486的新一代586CPU問世,Pentium本應命名為80586或i586,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一代產品命名為Pentium(奔騰)以區別AMD和Cyrix的產品.(通常認為"pentium"是希臘文"五(penta)"加拉丁文中代表名詞的接尾語"ium"的造詞). |
| Intel PentimuPro |
32位 |
初步占據了一部分CPU市場的INTEL並沒有停下自己的腳步,在其他公司還在不斷追趕自己的奔騰之際,又在1996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,上市之后P6有了一個非常響亮的名字:PentimuPro. |
| Intel Pentium II |
32位 |
英特爾於1997年5月7日推出的微處理器.它基於PentiumPro使用的P6架構,但加強了16位元的效能,以及加入MMX指令集. |
| Intel Pentium III |
32位 |
英特爾的x86(更准確地說是i686)架構之微處理器,於1999年2月26日推出.剛推出的版本與早期的PentiumII非常相似,最值得注意的不同是SSE指令的擴充,以及在每個芯片制造的過程加入了有爭議的序號. |
| Intel Pentium III |
32位 |
是英特爾的x86(更准確地說是i686)架構之微處理器,於1999年2月26日推出.剛推出的版本與早期的Pentium II非常相似,最值得注意的不同是SSE指令的擴充,以及在每個芯片制造的過程加入了有爭議的序號. |
| Intel Pentium4 |
32位 |
Intel生產的第7代x86微處理器,並且是繼1995年出品的PentiumPro之后的第一款重新設計過的處理器,這一新的架構稱做NetBurst. |
| Opteron 處理器 |
64位 |
2003年AMD對於這個架構發展了64位的擴充,推出了Opteron處理器家族,開創了x86的64位時代. |
32位:計算機中的位數指的是CPU一次能處理的最大位數.32位計算機的CPU一次最多能處理32位數據,例如它的EAX寄存器就是32位的,當然32位計算機通常也可以處理16位和8位數據.在Intel由16位的286升級到386的時候,為了和16位系統兼容,它先推出的是386SX,這種CPU內部預算為32位,外部數據傳輸為16位.直到386DX以后,所有的CPU在內部和外部都是32位的了,32位處理器每次處理4Byte(32bit).
64位:這里的64位技術是相對於32位而言的,這個位數指的是CPU GPRs(General-PurposeRegisters,通用寄存器)的數據寬度為64位,64位指令集就是運行64位數據的指令,也就是說處理器一次可以運行64位數據.同理,64位處理器每次處理8Byte(64bit).
數據大小對照表:
| 單位 |
Bit |
Byte |
Kbyte |
Mbyte |
Gbyte |
Tbyte |
Char |
| 換算 |
1Bit |
8Bit |
1024Byte |
1024Kbyte |
1024Gbyte |
1024Gbyte |
2Byte |
| 英文名稱 |
Bit |
Byte |
Kilo Byte |
Mega Byte |
Giga Byte |
Trillion Byte |
Character |
| 中文名稱 |
比特 |
字節 |
千字節 |
兆字節 |
吉字節 |
太字節 |
字符 |
x86 (IA32),x86-64 (x64,AMD64),IA64:
x86 (IA-32):是一個Intel通用計算機系列的標准編號縮寫,也標識一套通用的計算機指令集合,x與處理器沒有任何關系,它是一個對所有*86系統的簡單的通配符定義,例如:i386,586,奔騰(Pentium).由於早期intel的CPU編號都是如8086,80286來編號,這整個系列的CPU都是指令兼容的,所以都用X86來標識所使用的指令集合.如今的Pentium,P2,P4,賽揚系列都是支持x86指令系統的,所以都屬於x86家族.為了保證電腦能繼續運行以往開發的各類應用程序以保護和繼承豐富的軟件資源,所以Intel公司所生產的所有CPU仍然繼續使用x86指令集,所以它的CPU仍屬於x86系列.另外除Intel公司之外,AMD和Cyrix等廠家也相繼生產出能使用x86指令集的CPU,由於這些CPU能運行所有的為Intel CPU所開發的各種軟件,所以電腦業內人士就將這些CPU列為Intel的CPU兼容產品.由於Intel x86系列及其兼容CPU都使用x86指令集,所以就形成了今天龐大的x86系列及兼容CPU陣容.當然在目前的台式,便攜式.電腦中並不都是使用x86系列CPU,部分服務器和蘋果(Macintosh)機中還使用美國DIGITAL(數字)公司的Alpha 61164和Power PC604e系列CPU.
x86-64 (x64,AMD64):有時會簡稱為"x64",是64位微處理器架構及其相應指令集的一種,也是Intel x86架構的延伸產品.x64最先由AMD設計,推出時被稱為"AMD64",其后也為英特爾所采用,現時英特爾稱之為"Intel 64",在之前曾使用過Clackamas Technology(CT),IA-32e及EM64T.外界多使用"x86-64"或"x64"去稱呼此64位架構,從而保持中立,不偏袒任何廠商.
IA-64:值得注意的是Intel早在1990年代就與惠普合作提出了一種用在安騰系列處理器中的獨立的64位架構,這種架構被稱為IA-64.IA-64是一種嶄新的系統,和x86架構完全沒有相似性;不應該把它與AMD64或x86-64弄混.
類型划分:
| i386 |
i586 |
i686 |
| 80386,80486 |
Pentium |
PentiumPro,PentiumII,PentiumIII,PentiumIV |
系統與軟件分類:Intel80x86簡稱ix86,比如i386,i586,i686等等,指的是適用於Intel i386,i586,i686兼容指令集的微處理器.一般來說,等級愈高的機器可接受較低等級的文件.x86體系結構雖然指令都一樣,但是不同時代的具體實現,在編譯優化上還是有自己的特點,而且后一代往往會多出一些指令,所以編譯時,可以針對不同的體系結構作不同的編譯選項優化.一般而言,所有x86處理器都能執行386的指令集,80486處理器當然需要486的優化.64bit的CPU可以裝載最低底線的i386與x64的軟件,但32bit的CPU只能裝載最低底線位i386的軟件,x64的軟件是無法裝載的.所以判斷不出電腦的CPU是哪種的話,建議用i386的操作系統與i386的軟件.
總結到這里應該差不多了...Thank u 4 reading...
As a new comer... If I help you, I will be very happy...