CPU的由来.doc

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1、CPU的由来由来在现今的CPU出现之前，如同埃尼阿克（ElectronicNumericalIntegratorandComputer）之类的计算机在执行不同程序时，必须经过一番线路调整才能启动。由于它们的线路必须被重设才能执行不同的程序，这些机器通常称为“固定程序计算机”（fixed-programcomputer）。而由于CPU这个词指称为执行软件（计算机程序）的设备，那些最早与储存程序型计算机（stored-programcomputer）一同登场的设备也可以被称为CPU。.发展由于许多科技大厂投入更小更可

2、靠的电子设备，设计CPU变得越来越复杂。晶体管的面世便是第一个CPU的飞跃进步。1950到60年代的晶体管CPU不再以体积庞大、不可靠与易碎的切换组件（例如继电器与真空管）建造。借由这项改良，更复杂与可靠的CPU便被建造在一或多个包含离散（独立）组件的印制电路板上。在此时期，将许多晶体管放置在拥挤空间中的方法大为普及。集成电路（IC）将大量的晶体管集中在一小块半导体片，或芯片（chip）上。刚开始只有非常基本、非特定用途的数码回路小型化到IC上（例如NOR逻辑门）。以这些预组式IC为基础的CPU称为小规模集成电路

3、（SSI）设备。SSIIC，例如设备在阿波罗导航计算机上的那些，通常包含数十个晶体管。以SSIIC建构整个CPU需要数千个独立的芯片，但与之前的离散晶体管设计相比，依然省下很多空间与电力。肇因于微电子科技的进步，在IC上的晶体管数量越来越大，因此减少了建构一个完整CPU需要的独立IC数量。“中规模集成电路”（MSI）与“大规模集成电路”（LSI）将内含的晶体管数量增加到成百上万。1964年IBM推出了System/360计算机架构，此架构让一系列速度与效能不同的IBM计算机可以跑相同的程序。此诚为一项创举，因为当

4、时的计算机大多互不兼容，甚至同一家厂商制造的也是如此。为了实践此项创举，IBM提出了微程序（microprogram或microcode）概念，此概念依然广泛使用在现代CPU上(Amdahletal.1964)。System/360架构由于太过成功，因此支配了大型计算机数十年之久，并留下一系列使用相似架构，名为IBMzSeries的现代主机产品。同一年（1964），迪吉多（DEC）推出另一个深具影响力且瞄准科学与研究市场的计算机，明为PDP-8。DEC稍后推出非常有名的PDP-11，此产品原先计划以SSIIC构组

5、，但在LSI技术成熟后改为LSIIC。与之前SSI和MSI的祖先相比，PDP-11的第一个LSI产品包含了一个只用了4个LSIIC的CPU(DigitalEquipmentCorporation1975)。晶体管计算机有许多前一代产品没有的优点。除了可靠度与低耗电量之外，由于晶体管的状态转换时间比继电器和真空管短得多，CPU也就拥有更快的速度。幸亏可靠度的提升与晶体管转换器的切换时间缩短，CPU的时钟频率在此时期达到十几百万赫兹。另外，由于离散晶体管与ICCPU的使用量大增，新的高效能设计，例如SIMD（单指令复

6、数数据）、向量处理器（vectorprocessor）开始出现。这些早期的实验性设计，刺激了之后超级计算机.1971年。世界上第一块微处理器4004在Intel公司诞生了。它出现的意义是划时代的，比起现在的CPU，4004显得很可怜，它只有2300个晶体管，功能相当有限，而且速度还很慢。1978年，Intel公司首次生产出16位的微处理器命名为i8086，同时还生产出与之相配合的数学协处理器i8087，这两种芯片使用相互兼容的指令集。由于这些指令集应用于i8086和i8087，所以人们把指令集统一称之为X86指令

7、集。这就是X86指令集的来历。1979年，Intel公司推出了8088芯片，它是第一块成功用于个人电脑的CPU。它仍旧是属于16位微处理器，内含29000个晶体管，时钟频率为4.77MHz，地址总线为20位，寻址范围仅仅是1MB内存。8088内部数据总线都是16位，外部数据总线是8位，而它的兄弟8086是16位，这样做只是为了方便计算机制造商设计主板。1981年8088芯片首次用于IBMPC机中，开创了全新的微机时代。1982年，Intel推出80286芯片，它比8086和8088都有了飞跃的发展，虽然它仍旧是1

8、6位结构，但在CPU的内部集成了13.4万个晶体管，时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据总线皆为16位，地址总线24位，可寻址16MB内存。80286也是应用比较广泛的一块CPU。1985年Intel推出了80386芯片，它X86系列中的第一种32位微处理器，而且制造工艺也有了很大的进步。80386内部内含27.5万个晶体管，时钟频率从12.5M