CPU的起源与发展.doc

《CPU的起源与发展.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、CPU的起源与发展起源任何东西从发展到壮大都会经历一个过程，CPU能够发展到今天这个规模和成就，其中的发展史更是耐人寻味。作为电脑之“芯”的CPU也不例外，本文让我们进入时间不长却风云激荡的CPU发展历程中去。在这个回顾的过程中，我们主要叙述了目前两大CPU巨头——Intel和AMD的产品发展历程，对于其他的CPU公司，例如Cyrix和IDT等，因为其产品我们极少见到在现今的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

2、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。储存程序型计算机的主意早已体现在ENIAC的设计上，但最终还是被省略以期早日完成。在1945年6月30日，ENIAC完成之前，著名数学家冯纽曼发表名为"FirstDraftofaReportontheEDVAC"的论文。它揭述储存

3、程序型计算机的计划将在1949年正式完成(冯纽曼1945)。EDVAC的目标是执行一定数量与种类的指令（或操作），这些指令结合产生出可以让EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer）执行的有用程序。特别的是，为EDVAC而写的程序是储存在高速计算机内存中，而非由实例线路组合而成。这项设计克服了ENIAC的某些局限—即花费大量时间与精力重设线路以执行新程序。在冯纽曼的设计下，EDVAC可以藉改变内存储存的内容，简单更换它执行的程序（软件）。[1]值得注意的是，尽管冯纽曼由于设

4、计了EDVAC，使得他在发展储存程序型计算机上的贡献最为显著，但其他早于他的研究员如KonardZuse也提出过类似的想法。另外早于EDVAC完成，利用哈佛架构制造的马克一号，也利用打孔纸带而非电子内存实作储存程序的概念。冯纽曼架构与哈佛架构最主要的不同在于后者将CPU指令与数据分开存放与处置，而前者使用相同的内存位置。大多近代的CPU依照冯纽曼架构设计，但哈佛架构一样常见。身为数码设备，所有CPU处理不连续状态，因此需要一些转换与区分这些状态的基础组件。在市场接受晶体管前，继电器与真空管常用在这些用途上。虽然这些材料速度上远优

5、于纯粹的机械构造，但是它们有许多不可靠的地方。例如以继电器建造直流时序逻辑回路需要额外的硬件以应付接触点跳动问题。而真空管不会有接触点跳动问题，但它们必须在启用前预热，也必须同时停止运作。[2]通常当一根真空管坏了，CPU必须找出损坏组件以置换新管。因此早期的电子真空管式计算机快于电子继电器式计算机，但维修不便。类似EDVAC的真空管计算机每隔八小时便会损坏一次，而较慢较早期的马克一号却不常故障(Weik1961:238)。但在最后，由于速度优势，真空管计算机支配当时的计算机世界，尽管它们需要较多的维护照顾。大多早期的同步CPU

6、，其时钟频率（clockrate）低于近代的微电子设计（见下列对于时钟频率的讨论）。那时常见的时钟频率为100千赫兹到4百万赫兹，大大受限于内置切换设备的的速度。发展X86时代的CPUCPU的溯源可以一直去到1971年。在那一年，当时还处在发展阶段的INTEL公司推出了世界上第一台微处理器4004。这不但是第一个用于计算器的4位微处理器，也是第一款个人有能力买得起的电脑处理器！！4004含有2300个晶体管，功能相当有限，而且速度还很慢，被当时的蓝色巨人IBM以及大部分商业用户不屑一顾，但是它毕竟是划时代的产品，从此以后，INT

7、EL便与微处理器结下了不解之缘。可以这么说，CPU的历史发展历程其实也就是INTEL公司X86系列CPU的发展历程，我们就通过它来展开我们的“CPU历史之旅”。1978年，Intel公司再次领导潮流，首次生产出16位的微处理器，并命名为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，但在i8087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。由于这些指令集应用于i8086和i8087，所以人们也这些指令集统一称之为X86指令集。虽然以后Intel又陆续生产出第二代、第三

8、代等更先进和更快的新型CPU，但都仍然兼容原来的X86指令，而且Intel在后续CPU的命名上沿用了原先的X86序列，直到后来因商标注册问题，才放弃了继续用阿拉伯数字命名。至于在后来发展壮大的其他公司，例如AMD和Cyrix等，在486以前（包括486）的CPU