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CPU芯片發(fā)展歷史 CPU的溯源可以一直去到1971年。在那一年，當時還處在發(fā)展階段的INTEL公司推出了世界上第一臺微處理器4004。這不但是第一個用于計算器的4位微處理器，也是第一款個人有能力買得起的電腦處理器！4004含有2300個晶體管，功能相當有限，而且速度還很慢，被當時的藍色巨人IBM以及大部分商業(yè)用戶不屑一顧，但是它畢竟是劃時代的產品，從此以后，INTEL便與微處理器結下了不解之緣�？梢赃@么說，CPU的歷史發(fā)展歷程其實也就是 INTEL公司X86系列CPU的發(fā)展歷程，我們就通過它來展開我們的“CPU歷史之旅”。 1978年，Intel公司再次領導潮流，首次生產出16位的微處理器，并命名為i8086，同時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，但在i8087指令集中增加了一些專門用于對數、指數和三角函數等數學計算指令。由于這些指令集應用于 i8086和i8087，所以人們也這些指令集統一稱之為X86指令集。雖然以后Intel又陸續(xù)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Intel在后續(xù)CPU的命名上沿用了原先的X86序列，直到后來因商標注冊問題，才放棄了繼續(xù)用阿拉伯數字命名。至于在 后來發(fā)展壯大的其他公司，例如AMD和Cyrix等，在486以前（包括486）的CPU都是按Intel的命名方式為自己的X86系列CPU命名，但到 了586時代，市場競爭越來越厲害了，由于商標注冊問題，它們已經無法繼續(xù)使用與Intel的X86系列相同或相似的命名，只好另外為自己的586、 686兼容CPU命名了。 1979年，INTEL公司推出了8088芯片，它仍舊是屬于16位微處理器，內含29000個晶體管，時鐘頻率為4.77MHz，地址總線 為20位，可使用1MB內存。8088內部數據總線都是16位，外部數據總線是8位，而它的兄弟8086是16位。1981年8088芯片首次用于IBM PC機中，開創(chuàng)了全新的微機時代。也正是從8088開始，PC（personal computer——個人電腦）的概念開始在全世界范圍內發(fā)展起來。 1982年，許多年輕的讀者尚在襁褓之中的時候，INTE已經推出了劃時代的最新產品棗80286芯片，該芯片比8006和8088都有了飛 躍的發(fā)展，雖然它仍舊是16位結構，但是在CPU的內部含有13.4萬個晶體管，時鐘頻率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其內部和外部數據總線皆 為16位，地址總線24位，可尋址16MB內存。從80286開始，CPU的工作方式也演變出兩種來：實模式和保護模式。 Intel 80286處理器 1985年INTEL推出了80386芯片，它是80X86系列中的第一種32位微處理器，而且制造工藝也有了很大的進步，與80286相比， 80386內部內含27.5萬個晶體管，時鐘頻率為12.5MHz，后提高到20MHz，25MHz，33MHz。80386的內部和外部數據總線都是 32位，地址總線也是32位，可尋址高達4GB內存。它除具有實模式和保護模式外，還增加了一種叫虛擬86的工作方式，可以通過同時模擬多個8086處理 器來提供多任務能力。除了標準的80386芯片，也就是我們以前經常說的80386DX外，出于不同的市場和應用考慮，INTEL又陸續(xù)推出了一些其它類 型的80386芯片：80386SX、80386SL、80386DL等。1988年推出的80386SX是市場定位在80286和80386DX之間的 一種芯片，其與80386DX的不同在于外部數據總線和地址總線皆與80286相同，分別是16位和24位(即尋址能力為16MB)。 1990年推出的80386 SL和80386 DL都是低功耗、節(jié)能型芯片，主要用于便攜機和節(jié)能型臺式機。80386 SL與80386 DL的不同在于前者是基于80386SX的，后者是基于80386DX的，但兩者皆增加了一種新的工作方式：系統管理方式。當進入系統管理方式后，CPU 就自動降低運行速度、控制顯示屏和硬盤等其它部件暫停工作，甚至停止運行，進入“休眠”狀態(tài)，以達到節(jié)能目的。1989年，我們大家耳熟能詳的80486 芯片由INTEL推出，這種芯片的偉大之處就在于它實破了100萬個晶體管的界限，集成了120萬個晶體管。80486的時鐘頻率從25MHz逐步提高到 33MHz、50MHz。80486是將80386和數學協處理器80387以及一個8KB的高速緩存集成在一個芯片內，并且在80X86系列中首次采用 了RISC（精簡指令集）技術，可以在一個時鐘周期內執(zhí)行一條指令。它還采用了突發(fā)總線方式，大大提高了與內存的數據交換速度。由于這些改進，80486 的性能比帶有80387數學協處理器的80386DX提高了4倍。80486和80386一樣，也陸續(xù)出現了幾種類型。上面介紹的最初類型是 80486DX。1990年推出了80486SX，它是486類型中的一種低價格機型，其與80486DX的區(qū)別在于它沒有數學協處理器。80486 DX2由系用了時鐘倍頻技術，也就是說芯片內部的運行速度是外部總線運行速度的兩倍，即芯片內部以2倍于系統時鐘的速度運行，但仍以原有時鐘速度與外界通 訊。80486 DX2的內部時鐘頻率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。80486 DX4也是采用了時鐘倍頻技術的芯片，它允許其內部單元以2倍或3倍于外部總線的速度運行。為了支持這種提高了的內部工作頻率，它的片內高速緩存擴大到 16KB。80486 DX4的時鐘頻率為100MHz，其運行速度比66MHz的80486 DX2快40%。80486也有SL增強類型，其具有系統管理方式，用于便攜機或節(jié)能型臺式機。 踏入新世紀的CPU 進入新世紀以來，CPU進入了更高速發(fā)展的時代，以往可望而不可及的1Ghz大關被輕松突破了，在市場分布方面，仍然是Intel跟AMD公司在 兩雄爭霸，它們分別推出了Pentium4、Tualatin核心Pentium Ⅱ和Celeron、Tunderbird核心Athlon、AthlonXP和Duron等處理器，競爭日益激烈。 1、在Intel方面，在上個世紀末的2000年11月，Intel發(fā)布了旗下第四代的Pentium處理器，也就是我們天天都能接觸到的 Pentium 4。Pentium 4沒有沿用PIII的架構，而是采用了全新的設計，包括等效于的400MHz前端總線(100 x 4), SSE2指令集，256K-512KB的二級緩存，全新的超管線技術及NetBurst架構，起步頻率為1.3GHz。 第一個Pentium4核心為Willamette，全新的Socket 423插座，集成256KB的二級緩存，支持更為強大的SSE2指令集，多達20級的超標量流水線，搭配i850/i845系列芯片組，隨后Intel陸 續(xù)推出了1.4GHz-2.0GHz的Willamette P4處理器，而后期的P4處理器均轉到了針角更多的Socket 478插座。 和奔騰III一樣，第一個Pentium4核心并不受到太多的好評，主要原因是新的CPU架構還不能受到程序軟件的充分支持，因此 Pentium4經常大幅落后于同頻的Athlon，甚至還如Intel自己的奔騰III。但在一年以后，Intel發(fā)布了第二個Pentium4核心， 代號為Northwood，改用了更為精細的0.13微米制程，集成了更大的512KB二級緩存，性能有了大幅的提高，加上Intel孜孜不倦的推廣和主 板芯片廠家的支持，目前Pentium4已經成為最受歡迎的中高端處理器。 在低端CPU方面，Intel發(fā)布了第三代的Celeron核心，代號為Tualatin，這個核心也轉用了0.13微米的工藝，與此同時二 級緩存的容量提高到256KB，外頻也提高到100Mhz，目前Tualatin Celeron的主頻有1.0、1.1、1.2、1.3Ghz等型號。Intel也推出了Tualatin核心的奔騰III，集成了更大的512KB二級 緩存，但它們只應用于服務器和筆記本電腦市場，在臺式機市場很少能看到。 2、在AMD方面，在2000年中發(fā)布了第二個Athlon核心——Tunderbird，這個核心的Athlon有以下的改進，首先是制造工 藝改進為0.18微米，其次是安裝界面改為了SocketA，這是一種類似于Socket370，但針腳數為462的安裝接口。最后是二級緩存改為 256KB，但速度和CPU同步，與Coppermine核心的奔騰III一樣。 Tunderbird核心的Athlon不但在性能上要稍微領先于奔騰III，而且其最高的主頻也一直比奔騰III高，1Ghz頻率的里程碑 就是由這款CPU首先達到的。不過隨著Pentium4的發(fā)布，Tunderbird開始在頻率上落后于對手，為此，AMD又發(fā)布了第三個Athlon核 心——Palomino，并且采用了新的頻率標稱制度，從此Athlon型號上的數字并不代表實際頻率，而是根據一個公式換算相當于競爭對手（也就是 Intel）產品性能的頻率，名字也改為AthlonXP。例如AthlonXP1500+處理器實際頻率并不是1.5Ghz，而是1.33GHz。最 后，AthlonXP還兼容Intel的SSE指令集，在專門為SSE指令集優(yōu)化的軟件中也能充分發(fā)揮性能。 在低端CPU方面，AMD推出了Duron CPU，它的基本架構和Athlon一樣，只是二級緩存只有64KB。Duron從發(fā)布開始，就能遠遠拋離同樣主攻低端市場的Celeron，而且價格更 低廉，一時間Duron成為低價DIY兼容機的第一選擇，但Duron也有它致命的弱點，首先是繼承了Athlon發(fā)熱量大的特點，其次是它的核心非常脆弱，在安裝CPU散熱器時很容易損壞。 芯片失效分析實驗室介紹，能夠依據國際、國內和行業(yè)標準實施檢測工作，開展從底層芯片到實際產品，從物理到邏輯全面的檢測工作，提供芯片預處理、側信道攻擊、光攻擊、侵入式攻擊、環(huán)境、電壓毛刺攻擊、電磁注入、放射線注入、物理安全、邏輯安全、功能、兼容性和多點激光注入等安全檢測服務，同時可開展模擬重現智能產品失效的現象，找出失效原因的失效分析檢測服務，主要包括點針工作站（Probe Station）、反應離子刻蝕（RIE）、微漏電偵測系統（EMMI）、X-Ray檢測，缺陷切割觀察系統（FIB系統）等檢測試驗。實現對智能產品質量的評估及分析，為智能裝備產品的芯片、嵌入式軟件以及應用提供質量保證。 |
