微处理器发展

微处理器发展
微处理器发展

微处理器发展

一、基本理论

摩尔定律

摩尔定律是指IC上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。摩尔定律是由英特尔(Intel)名誉董事长戈登·摩尔(Gordon Moore)经过长期观察发现得之。

钟摆理论

在奇数年,英特尔将会推出新的工艺;而在偶数年,英特尔则会推出新的架构。简单的说,就是奇数工艺年和偶数架构年的概念。

钟摆策略发展趋势一般是今年架构、明年工艺,是让大家循序渐进,而且实行钟摆策略也是带着整个行业按着这个钟摆形成一种共同的结构往前走。

二、微处理器的发展大致可分为

第一代微处理器(1971—1973年)

通常以字长是4位或8位微处理器,典型的是美国 Intel 4004和Intel 8008微处理器。Intel 4004是一种4位微处理器,可进行4位二进制的并行运算,它有45条指令,速度0.05MIPs (Million Instruction Per Second,每秒百万条指令)。Intel 4004的功能有限,主要用于计算器、电动打字机、照相机、台秤、电视机等家用电器上,使这些电器设备具有智能化,从而提高它们的性能。Intel 8008是世界上第一种8位的微处理器。存储器采用PMOS工艺。该阶段计算机工作速度较慢,微处理器的指令系统不完整,存储器容量很小,只有几百字节,没有操作系统,只有汇编语言。主要用于工业仪表、过程控制。

第二代微处理器(1974—1977年)

典型的微处理器有Intel 8080/8085,Zilog公司的Z80和Motorola公司的M6800。与第一代微处理器相比,集成度提高了1~4倍,运算速度提高了10~15倍,指令系统相对比较完善,已具备典型的计算机体系结构及中断、直接存储器存取等功能。

由于微处理器可用来完成很多以前需要用较大设备完成的计算任务,价格又便宜,于是各半导体公司开始竞相生产微处理器芯片。Zilog公司生产了8080的增强型Z80,摩托罗拉公司生产了6800,英特尔公司于1976年又生产了增强型8085,但这些芯片基本没有改变8080的基本特点,都属于第二代微处理器。它们均采用NMOS工艺,集成度约9000只晶体管,平均指令执行时间为1μS~2μS,采用汇编语言、BASIC、Fortran编程,使用单用户操作系统。

第三代微处理器(1978—1984年)

即16位微处理器。1978 年,Intel公司率先推出16位微处理器8086,同时,为了方便原来的8位机用户,Intel公司又提出了一种准16位微处理器8088。

在Intel公司推出8086、8088 CPU之后,各公司也相继推出了同类的产品,有Zilog公司Z8000和Motorola公司的M68000等。1981年,美国IBM公司将8088芯片用于其研制的IBM-PC 机中,从而开创了全新的微机时代。也正是从8088开始,个人电脑(PC)的概念开始在全世界

范围内发展起来。从8088应用到IBM PC机上开始,个人电脑真正走进了人们的工作和生活之中,它也标志着一个新时代的开始。

第四代微处理器(1985—1992年)

即32位微处理器。1985年10月17日,英特尔划时代的产品——80386DX正式发布了,其内部包含27.5万个晶体管,时钟频率为12.5MHz,后逐步提高到20MHz、25MHz、33MHz,最后还有少量的40MHz产品。

由于32位微处理器的强大运算能力,PC的应用扩展到很多的领域,如商业办公和计算、工程设计和计算、数据中心、个人娱乐。

1989年,英特尔推出了80486芯片.

第五代微处理器(1993-2005年)

第5阶段(1993-2005年)是奔腾(pentium)系列微处理器时代,通常称为第5代。典型产品是Intel公司的奔腾系列芯片及与之兼容的AMD的K6系列微处理器芯片。内部采用了超标量指令流水线结构,并具有相互独立的指令和数据高速缓存。随着MMX (MultiMediaeXtended)微处理器的出现,使微机的发展在网络化、多媒体化和智能化等方面跨上了更高的台阶。

2000年推出的Pentium 4处理器内建了4200万个晶体管,以及采用0.18微米的电路,Pentium 4初期推出版本的速度就高达1.5GHz,晶体管数目约为4200万颗,翌年8月,Pentium 4 处理理达到2 GHz的里程碑。2002年英特尔推出新款Intel Pentium 4处理器内含创新的Hyper-Threading(HT)超线程技术。

第六代微处理器(2005年至今)

第6阶段(是酷睿(core)系列微处理器时代,通常称为第6代。“酷睿”是一款领先节能的新型微架构,设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效,提高每瓦特性能,也就是所谓的能效比。早期的酷睿是基于笔记本处理器的。酷睿2:英文名称为Core 2 Duo,是是英特尔在2006年推出的新一代基于Core微架构的产品体系统称。于2006年7月27日发布。酷睿2是一个跨平台的构架体系,包括服务器版、桌面版、移动版三大领域。其中,服务器版的开发代号为Woodcrest,桌面版的开发代号为Conroe,移动版的开发代号为Merom。

SNB(Sandy Bridge)是英特尔在2011年初发布的新一代处理器微架构,这一构架的最大意义莫过于重新定义了“整合平台”的概念,与处理器“无缝融合”的“核芯显卡”终结了“集成显卡”的时代。

在2012年4月24日下午北京天文馆,intel正式发布了ivy bridge(IVB)处理器。22nm Ivy Bridge会将执行单元的数量翻一番,达到最多24个,自然会带来性能上的进一步跃进。Ivy Bridge会加入对DX11的支持的集成显卡。另外新加入的XHCI USB 3.0控制器则共享其中四条通道,从而提供最多四个USB 3.0,从而支持原生USB3.0。cpu的制作采用3D晶体管技术的CPU耗电量会减少一半。

AMD CPU发展史

1: 1999年6月23日,Athlon诞生,当时为K7架构,主频从500-700 MHz之间,配备

512 KB的半速二级缓存。

2: 2000年3月6日,世界出现第一款速度达到1GHz的处理器——Athlon 1GHz 。AMD 是第一家发表与销售 1 GHz 处理器的厂商 (Athlon),比 Intel 的 1 GHz Pentium III 早了两天。

1GHz的Athlon处理器是一款非常优秀的产品,主频率的优势使它的性能显得出类拔萃,虽然受到1/3速L2-Cache的影响,它的整体性能仍然是当时测试过的处理器中最出色的。

对于AMD公司来说,Athlon 1GHz的象征意义更大于实用价值。

3: 2001年10月9日,Athlon XP处理器出现,“XP”指Extreme Performance(卓越性能),重启PR值对CPU性能进行标注,最终频率为1733MHz,PR值为2100+。

4:2002年6月10日,新版Athlon XP处理器出现,是是AMD首次采用0.13微米工艺的处理器。

5: 2003年2月10日,出现配备512KB二级缓存的Athlon XP 3000+处理器。

2003年9月23日,第八代CPU(K8)——Athlon 64登场,首次支持64bit计算、并内置内存控制器。

6: 2004年8月,Socket 939接口Athlon 64出现,引入90纳米工艺,加速64bit计算普及。

7: 2005年4月, Athlon FX出现,频率达到3GHz, Athlon 64 X2出现。

8:2006年5月底,首款Socket AM2接口双核心Athlon 64 X2,支持双通道DDR2 800内存。

9: 2007年9月,桌面CPU规格最高的Athlon 64 X2 6000+出现,Athlon 64 X2 5000+黑盒版诞生。

10: 2008年12月,AMD推出K10架构的Athlon 64 X2 7750黑盒版。

11: 2009年4月,AMD推出Athlon 64 X2 7850黑盒版。

Athlon X2 7850 BE是Athlon X2 7750 BE的后续产品,也是Kuma巅峰之作。Athlon X2 7850 Black Edition的定位主要是面向超频市场,虽然它的主频仍未超越3GHz,但是由于此处理器的定价不会太高,所以很适合普通超频爱好者使用。

历经十年的发展,Athlon处理器见证了32位到64位的转变,也推动了单核到多核的进步,最新一代的Athlon X2 7xxx系列已经日益成熟,核心架构由K8升级到K10,拥有了K10架构才有的2MB三级缓存,HT 3.0总线等完整技术规格,在游戏性能与高效能计算上相比前代5000、6000系列有了大幅提高。

中国微处理器简介

2004年2月18日,由清华大学自主研发的32位微处理器THUMP芯片终于领到了由国家教育部颁发的“身份证”:典型工作频率400MHz,功耗1.17mW/MHz,芯片颗粒40片,最高工作频率可达500MHz,是目前国内工作频率最高的微处理器。“这标志着我国在自主研发CPU 芯片领域迈开了实质性的一大步。”教育部对THUMP的诞生给予了较高评价。

在龙芯1号、龙芯2号的基础上,中国正在自主研发新一代的龙芯3号。

龙芯3A的工作频率为900MHz~1GHz,功耗约15W,频率为1GHz时双精度浮点运算速度峰值达到每秒160亿次,单精度浮点运算速度峰值每秒320亿次。龙芯3A采用意法半导体公司(STMicro)65纳米CMOS工艺生产,晶体管数目达4.25亿个,芯片采用BGA封装,引脚的数目为1121个,功耗小于15瓦。龙芯3A集成了四个64位超标量处理器核、4MB的二级Cache、两个DDR2/3内存控制器、两个高性能HyperTransport控制器、一个PCI/PCIX控制器以及LPC、SPI、UART、GPIO等低速I/O控制器。龙芯3A的指令系统与MIPS64兼容并通过指令扩展支持X86二进制翻译。龙芯3号在包括服务器、高性能计算机、低能耗数据中心、个人高性能计算机、高端桌面应用、高吞吐计算应用、工业控制、数字信号处理、高端嵌入式应用等产品中具有广阔的市场应用前景。

微处理器发展史

1971年:4004微处理器

1972年:8008微处理器

1974年:8080微处理器

1978年:8086-8088微处理器

1982年:286微处理器

1985年:英特38664 微处理器

1989年:英特尔48664 DX CPU 微处理器

1993年:英特尔奔腾(Pentium)处理器

1995年:英特尔高能奔腾(Italium Pentium)处理器

1997年:英特尔奔腾II(Pentium II)处理器

1998年:英特尔奔腾II至强(Xeon)处理器

1999年:英特尔赛扬(Celeron)处理器

1999年:英特尔奔腾III(Pentium III)处理器

1999年:英特尔奔腾III至强(Pentium III Xeon)处理器

2000年:英特尔奔腾4(Pentium 4)处理器

2001年:英特尔至强(Xeon)处理器

2001年:英特尔安腾(Itanium)处理器

2002年:英特尔安腾2处理器(Itanium2) Intel Pentium 4 /Hyper Threading处理器

2003年:英特尔奔腾 M(Pentium M)/赛扬 M (Celeron M)处理器

2005年:Intel Pentium D 处理器

2005年:Intel Core处理器

2006年:Intel Core2 (酷睿2,俗称“扣肉”)/ 赛扬Duo 处理器

2007年:Intel 四核心服务器用处理器

2007年:Intel QX9770四核至强45nm处理器

2008年:Intel Atom凌动处理器

Intel TerraFlops80核处理器

2008年11月17日:英特尔发布core i7处理器

2010年3月30日,Intel公司宣布推出Intel至强处理器7500系列

2011年4月6日,Intel正式发布了基于上代Westmere架构的Westmere-EX 基于新一代Sandy Bridge架构的Sandy Bridge-EN,。

2012年4月24日下午北京天文馆,intel正式发布了ivy bridge(IVB)处理器。

三、Intel与amd比较

1、从单晶硅工艺上:INTEL:0.09,AMD:0.13

2、从流水线上:INTEL:31级(主频高,发热量大,造成指令执行效率低);AMD:20级(频率提升有限,发热量相对较低,效率和频率是2个不同的发展方向,主要看使用者的选择了)

3、缓存:INTEL:1级16K,2级1M-2M(整数运算以及游戏性能没有AMD的快

但对于网络和多媒体(浮点运算)的应用比对手强)

AMD:1级128K,2级:512K(整数运算快,游戏性能好,但对于多媒体的应用稍微逊色)

4、内存管理架够:INTEL采用由主板上的南北桥方式来管理,AMD是CPU内部集成内存控制器减少了CPU与内存数据传输的延时,但AMD集成内存架构不利于升级。

5、指令集 INTEL:MMX,SSE,SSE2,SSE3,EM64T

但64位指令对于现在新的64位系统有兼容性的缺点。AMD:3DNOW+,MMX,SSE,SSE2,SSE3,X86-64

6、AMD有先进的K8架构,仅仅14级流水线,执行效率更高,而intel的prescott核心有31级。虽然有更高的频率,但这个频率是依靠高流水线。AMD和英特尔CPU的制造是两种完全不同的技术,所以不能由主频来看AMD的性能!AMD 性价比是毫无质疑的.

7、AMDcpu中集成了内存控制器,这样可以大大减小延迟。

8、由于核心的问题,AMD功耗更小。

9、AMD的cpu价格便宜。

但是,为了和Intel竞争,AMD大幅地加大了Cpu本身的晶体管数量,他付出比Intel多3倍的晶体管在Cpu内部,尽管提高性能,但也就牺牲了部分的系统稳定性,增加了发热量。

四、市场占有率

2010年的全球微处理器市场营收同比增长25%到400亿美元。英特尔在该市场中的份额达到了 81%,相比2009年的80.6%增长0.4个百分点;排在第二位的AMD去年份额为11.4%,相比2009年的12.2%下降0.8个百分点。

2011年Q4全球CPU市场营收额度达到109亿美元,相比2011年Q3增幅1.8%。

桌面处理器市场部分,英特尔的份额是73.8%,提升1.7%;AMD为26%,下滑1.6%;

移动处理器市场,英特尔占据83.8%,损失2.6%,同时AMD凭借着APU的问世获得了16%的市场份额,提升2.7%;

服务器和工作站市场,英特尔依旧保持着主导地位,市场份额为94.5%,获得1.5%提升,AMD 5.5%,损失1.5%

2012年9月份的 CPU市场上,品牌关注格局从整体来看比较稳定。依然是Intel领先,其本月的品牌关注比例为53.4%,市场关注份额超过了五成。

AMD新动向

今年10月份,在经过苦苦的等待之后,AMD终于正式发布了全新一代桌面版APU,代号为Trinity的新一代融合加速处理器在早些时候率先登陆移动平台,而这一次它将代表着AMD的意志向桌面领域再次出击。

去年年初,AMD发布了第一款融合加速处理器,为PC处理器进行了重新定义:将CPU与GPU完美融合,以全新的协同工作、加速计算理念引领了硬件发展潮流。现如今新一代桌面级APU终于发布,这一次它来势更加凶猛,经过一年半的锤炼,它拥有了全新武器,大幅提升了自身效能并引入全新特性,可以预见到它会再次对PC硬件带来一番不小的震动。

AMD新一代APU产品延续了前代产品的系列名称,依然归属为A系列处理器,目前已经公布的系列包括A10、A8、A6、A4等四个系列六款产品,以5开头的四位数字命名,并且仍将有无显卡版本的速龙款处理器,已经确定两款,命名为700系列。

整体图形性能:新APU比上代产品增强不少,并且大幅超越Intel酷睿i5处理器。在游戏性能上取得了非常优异的表现。

新一代APU的主要亮点在于图形性能表现,这也是APU最大优势所在,新产品保持住了这一优势,而CPU部分也进化至最新架构,表现可圈可点。尽管CPU部分性能并没有取得长足的进步,但是在一些改变之中我们仍可以对AMD未来的产品抱有期待,尤其是在一些经过优化的应用中,A10-5800K的表现可以超越对手,相信未来这样的应用会越来越多。此外,厚道的价格和A85X芯片组丰富的扩展性也为Trinity加了不少分数。对于用户来说,更多的选择总是一件好事情。

五、CPU发展趋势

Intel会继续以摩尔定律为基准开发处理器产品,但是随着CPU线宽的逐渐减小,最终会导致发生量子效应。我们需要寻求新的技术,新的材料来解决微观世界产生的量子问题。

CPU将会向多核心发展,提高其性能。CPU不在靠单一的提高主频来提高性能,而是通过集成更多的核心来提高其性能。未来可能会生产出6核8核甚至更多核心的CPU。

高能低耗。CPU的性能会逐步提升,但是处理器厂商会利用各处技术降低CPU的功耗和处理器的电压。

CPU集成度会继续提高,目前intel,AMD以及开始将显卡逐步集成在CPU内部。未来会将CPU 和GPU整合在一起,生产出性能更进一步的产品;同时CPU将会可能整合内存到CPU片内。

CPU的发展趋势

CPU的发展趋势 1. 技术发展趋势 (1)工艺的影响。在过去30多年的发展过程中,高性能微处理器基本上都是按照著名的摩尔定律在发展。根据世界半导体行业共同制订的2003年国际半导体技术发展路线图及其2004年更新,未来15年集成电路仍将按摩尔定律持续高速发展。预测到2010年,高性能CPU 芯片上可集成的晶体管数将超过20亿个(到2018年超过140亿个)[4]。半导体技术的这些进步,为处理器的设计者提供了更多的资源(无论是晶体管的数量和种类)来实现更高性能的芯片,从而有可能在单个芯片上创造更复杂和更灵活的系统。 随着晶体管集成度的越来越高、频率和计算速度的越来越快,芯片的功耗问题、晶体管的封装、芯片的蚀刻等越来越难以处理。这些因素使得摩尔定律本身的发展及其对处理器的影响发生了一些深刻的变化。 首先,根据上述的路线图,摩尔定律指出的发展趋势已经变缓,由原来的1.5年一代变为2-3年一代。除了技术本身的难度增加以外,集成电路生产线更新换代的成本越来越昂贵,生产厂家需要更多的时间来收回生产线成本也是一个重要原因。 其次,处理器主频正在和摩尔定律分道扬镳。摩尔定律本质上是晶体管的尺寸以及晶体管的翻转速度的变化的定律,但由于商业的原因,摩尔定律同时被赋予每1.5年主频提高一倍的含义[4,5,6]。事实

上过去每代微处理器主频是上代产品的两倍中,其中只有1.4倍来源于器件的按比例缩小,另外1.4倍来源于结构的优化,即流水级中逻辑门数目的减少。但目前的高主频处理器中,指令流水线的划分已经很细,很难再细分。例如,Pentium IV的20级流水线中有两级只进行数据的传输,没有进行任何有用的运算。另外,集成度的提高意味着线宽变窄,信号在片内传输单位距离所需的延迟也相应增大,连线延迟而不是晶体管翻转速度将越来越主导处理器的主频。功耗和散热问题也给进一步提高处理器主频设置了很大的障碍。因此,摩尔定律将恢复其作为关于晶体管尺寸及其翻转速度的本来面目,摩尔定律中关于处理器主频部分将逐渐失效。 此外,虽然集成度的提高为处理器的设计者提供了更多的资源来实现更高性能的芯片,但处理器复杂度的增加将大大增加设计周期和设计成本。 针对上述问题,芯片设计越来越强调结构的层次化、功能部件的模块化和分布化,即每个功能部件都相对地简单,部件内部尽可能保持通信的局部性。 (2)结构的影响。在计算机过去60年的发展历程中,工艺技术的发展和结构的进步相得益彰,推动着计算机功能和性能的不断提高。工艺技术的发展给结构的进步提供了基础,而结构的进步不仅给工艺技术的发展提供了用武之地,同时也是工艺技术发展的动力[3]。 在过去60年的发展历程中,计算机的体系结构每20年左右就出现一个较大突破,已经经历了一个由简单到复杂,由复杂到简单,又由简

国内的微处理器介绍

关键字: register:寄存器interface:接口analog:模拟semiconductor:微处理器combination:混合体capacitor :电容器diode:二极管comparator:比较器loop:循环 polarity:极性potential:电位pickup:传感器circuitry:电路图resistance:电阻leakage:泄露电阻filt:过滤器current:电流buffering:缓冲器impedance:阻抗offset:补偿diode:二极管 国内的微处理器: ADC08031/ADC08032/ADC08034/ADC08038 8位高速单任务处理的I/O A/D转换器有多种传输方式,提高电压,和跟踪/控制功能 综述: ADC08031/ADC08032/ADC08034/ADC08038是8位连续的近似A/D转换器,有一系列I/O和配置输入多大8种方式,一系列的I/O被装置以达成NSCMICROWIRE TM的标准。简单连接COPS TM流派控制的一系列数据转换标准,也能简单连接标准转移寄存器或微处理器。 ADC08034和ADC08038提供一个2.6V中断源参考材料,为装置提供保障的电压参考温。以ADC08031/ADC08034和ADC08038为特点,一个跟踪/控制功能允许在现实A/D转换中在正极输入多种模拟电压。模拟输入被装置成操作各种但极点的有区别的,或假定一有区别的代码的混合体。总之,输入模拟跨度最小1V才能被容纳。 用途: 1,使自动传感器数字化。 2,程序控制监督程序。 3,在噪音环境中有遥感功能。 4,检测仪器。 5,测试系统。 6,嵌入式特征。 特征: 1,单任务处理器的数据连接要求少量的I/O插口。 2,模拟输入跟踪控制功能。 3,2- ,4-或8位输入多种逻辑地址的传输方式。 4,0V~5V模拟输入范围提供单极5V电压。 5,没有零或满的尺度判断要求。 6,TTL/CMOS输入/输出兼容。 7,在集成电路片上2.6V中断源参考材料。 8,0.3标准宽度.14或20个插口插入插件。 9,20个插口的微型插件 码的规范:

微处理器发展史

微处理器发展史 CPU发展史 CPU也称为微处理器,微处理器的历史可追溯到1971年,当时INTEL公司推出了世界上第一台微处理器4004。 它是用于计算器的4位微处理器,含有2300个晶体管。从此以后,INTEL便与微处理器结下了不解之缘。 下面以INTEL公司的80X86系列为例介绍一下微处理器的发展历程。 1978和1979年, INTEL公司先后推出了8086和8088芯片,它们都是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, 可使用1MB内存。它们的内部数据总线都是16位,外部数据总线8088是8位,8086是16位。

1981年 8088芯片首次用于IBMPC机中,开创了全新的微机时代。最早的i8086/8088是采用双列直插(DIP)形式封装, 从i80286开始采用方形BGA扁平封装(焊接), 从i80386开始到Pentiumpro开始采用方形PGA(插脚),1982年, INTEL推出了80286芯片,该芯片含有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有两种工作方式:实模式 和保护模式。 1985年 INTEL推出了80386芯片,它是80X86系列中的第一种32位微处理器,内含27.5万个晶体管, 时钟频率为12.5MHz,后提高到20MHz,25MHz,33MHz。

其内部和外部数据总线都是32位,地址总线也是32位,可寻址4GB内存。 它除具有实模式和保护模式外,还增加了一种叫虚拟86的工作方式,可以通过同时模拟多个8086 处理器来提供多任务能力。 除了标准的80386芯片(称为80386DX)外,出于不同的市场和应用考虑,INTEL又陆续推出了一些 其它类型的80386芯片: 80386SX、80386SL、80386DL等。 1988年 推出的80386SX是市场定位在80286和80386DX之间的一种芯片,其与80386DX的不同在于 外部数据总线和地址总线皆与80286相同,分别是16位和24位(即寻址能力为16MB)。 1990年 推出的80386SL和80386DL都是低功耗、节能型芯片,主要用于便携机和节能型台式机。

嵌入式微处理器未来市场趋势

嵌入式微處理器未來市場趨勢 CPU的架構大致上可分為CISC CPU & RISC CPU。 CISC CPU適用於大量資料運算的應用(INTEL、AMD、VIA的x86 CPU)。 RISC CPU所強調的是執行的效率與省電的要求(ARM、MIPS、ARC …)。 不論是CISC或是RISC CPU,都可以依據CPU內部處理資料匯流排的寬度,可區分成8位元、16位元、32位元與64位元等四種。根據In-Stat的統計,成長最快的是64位元嵌入式CPU,主要應用在STB、DTV與電視遊戲機等需要大量資料處理的產品。 8至64位元主要產品中所使用嵌入式CPU種類 全球的嵌入式CPU供應商第一大廠商是ARM,排名第二是MIPS。但兩家的產品定位並不完全相同。 ARM的CPU會強調省電應用;MIPS則主打高效能的產品。 因此在過去強調省電訴求的行動電話是嵌入式產品最大應用產品情況下,ARM 的營收皆優於MIPS。MIPS已逐漸淡出16位元CPU的市場,而專注於32位元以上的CPU。ARM與其最大競爭對手MIPS的差異處在於,以交易機制來分析,一般而言,ARM的授權金比重較高,而MIPS則收取比例較高的權利金。 早期台灣廠商CPU或MCU相關技術可區分成三類,8051架構、6502架構與自行研發等三種。INTEL的8051與Motorola的6502都是8位元的架構,初期都是由工研院所授權獲得,並推廣至國內業者。另外自行研發的也不在少數,例如凌陽、盛群、金麗或十速等公司,但都是32位元以下的架構。

嵌入式微處理(CPU)器與微控制器(MCU) 微處理器強調運算效能,而微控制器著重控制功能。 在SoC整合趨勢下,嵌入式微處理器加上記憶體、邏輯與I/O等IP將構成強大效能的微控制器;而增強位元數後的微控制器亦具有MPU的強大處理功能。 微處理器若以應用產品的軟體平台來區分,可分成特定應用型與泛用型兩種。特定應用型: 操作軟體大致是依據終端產品所需的功能加以設計,其最大特色是封閉的操作環境,終端產品的使用者大致上不需了解軟體的構造,也不能修改其操作功能,應用產品有印表機、數位相機、車用設備與遊戲機等,這類型產品通常較簡單其穩定性也要求較高。 泛用型: 如簡易的電腦一樣,有著相似而共通的作業系統,主要應用在PDA、Smart Phone、STB(視訊轉換器)、Thin Client等。此類產品因具有資訊交換的功能,其作業系統較複雜,相容性的要求也較高。 微控制器主要是負責系統產品中控制功能的IC元件。目前電子產品朝向輕薄短小、功能強大、價格低廉等目標發展,加上開發時程日益縮短,微控制器具有整合諸多功能於一身的特性,不但節省開發時間,在降低體積與成本上也有相當大的助益。 微控制器因有下列優點: 1.低價 2.較小的程式碼 3.可使用C語言編譯,開發更容易 4.耗電量較低 5.最高的效能與價格比 16位元以上的微控制器主要應用在通訊(如ISDN、USB等)、車用與工業等項目;由於需要符合工業規格,必須認證後才能出貨,技術層次較高。 隨著系統產品功能的多樣化,人機介面必須具有親和力…等,微控制器的效能亦不斷要求提升,近年來32/64位元微控制器成長率有越來越高的趨勢。

计算机CPU发展历史及其最新技术1

计算机CPU发展历史及其最新技术 班级:计科1001班姓名:周标学号:20102139 一、计算机CPU的发展历史 从20世纪70年代开始,由于集成电路的大规模使用,把本来需要由数个独立单元构成的CPU集成为一块微小但功能空前强大的微处理器时。CPU才真正在电子计算机产业中得到广泛应用。 1971年,Intel公司推出了世界上第一台真正的微处理器4004。 1978年,Intel公司生产出16位的微处理器,称之为X86指令 1981年,8088芯片首次用于IBM的PC(个人电脑Personal Computer)机中,开创了全新的微机时代。也正是从8088开始,PC的概念开始在全世界范围内发展起来。 1990年,Intel公司推出的80386 SL和80386 DL都是低功耗、节能型芯片,主要用于便携机和节能型台式机。增加了一种新的工作方式:系统管理方式。当进入系统管理方式后,CPU 就自动降低运行速度、控制显示屏和硬盘等其它部件暂停工作,甚至停止运行,进入“休眠”状态,以达到节能目的。 Pentium(奔腾)微处理器于1993年三月推出,它集成了310万个晶体管。它使用多项技术来提高cpu性能,主要包括采用超标量结构,内置应用超级流水线技术的浮点运算器,增大片上的cache容量,采用内部奇偶效验一边检验内部处理错误等。 多能奔腾(Pentium MMX)的正式名称就是“带有MMX技术的Pentium”,是在1996年底发布的。从多能奔腾开始,英特尔就对其生产的CPU开始锁倍频了,但是MMX的CPU超外频能力特别强,而且还可以通过提高核心电压来超倍频,所以那个时候超频是一个很时髦的行动。超频这个词语也是从那个时候开始流行的。 K5是AMD公司第一个独立生产的x86级CPU,发布时间在1996年。K5的性能非常一般,整数运算能力不如Cyrix的6x86,但是仍比Pentium略强,浮点运算能力远远比不上Pentium,但稍强于Cyrix。综合来看,K5属于实力比较平均的那一种产品。AMD1997年又推出了K6。K6这款CPU的设计指标是相当高的,它拥有全新的MMX指令以及64KB L1 Cache,整体性能要优于奔腾MMX,

ARM微处理器体系结构及其发展趋势

ARM微处理器体系结构及其发展趋势 摘要:嵌入式微处理器是体系结构研究领域的一个热点。本文从微处理器设计者的角度出发,对在嵌入式系统当中应用广泛的32位ARM微处理器系列的体系结构作了研究和探讨,同时分析了其发展趋势。 关键词: ARM;体系结构;嵌入式微处理器;发展趋势 1. 概述 嵌入式系统一般指非PC系统,它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件(OS)(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行为;而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。 嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般具备以下4个特点:(1)对实时多任务有很强的支持功能,能完成多任务并且有较短的中断时间;(2)具有功能较强的存储区保护功能;(3)可扩展的处理器结构,以能最迅速地开发出满足应用的各种性能的嵌入式微处器;(4)功耗很低。 嵌入式处理器的基础是通用计算机中的CPU。但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都作了各种增强。具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点,芯片中往往包括少量ROM和RAM甚至一定容量的FLASH,一般还包括总线接口、常用设备的控制器、各种外设等器件,从而极大的减少了构成系统的复杂性,因此又称之为片上系统(SystemOnchip,SOC)。 ARM(AdvancedRISCMachine)是英国ARM公司设计开发的通用32位RISC微处理器体系结构,其主要优势在于简单的设计和高效的指令集。ARM的设计目标是微型化、低功耗、高性能的微处理器实现。目前,ARM微处理器家族在嵌入式系统、掌上电脑、智能卡和GSM中断控制器等领域获得了广泛地应用,几乎占据了嵌入式处理器的半壁江山。 2. ARM体系结构 作为一种RISC体系结构的微处理器,ARM微处理器具有RISC体系结构的典型特征。还具有以下特点: (1)在每条数据处理器指令当中,都控制算术逻辑单元(ALU)和移位器,以使ALU 和移位器获得最大的利用率; (2)自动递增和自动递减的寻址模式,以优化程序中的循环; (3)同时Load和Store多条指令,以增加数据吞吐率; (4)所有指令都条件执行,以增大执行吞吐量。 这些是对基本RISC体系结构的增强,使得ARM处理器可以在高性能、小代码尺寸、低功耗和小芯片面积之间获得好的平衡。 作为一种RISC微处理器,ARM指令集的效率比基于CISC的系统高得多。指令集由11个基本指令类型组成,两种用于片上ALU、环形移位器和乘法器,3种用于控制存储器和寄存器之间的数据传送,另外3种控制执行的数据流和特权级别。最后3种指令用于控制外部协处理器,这使得指令集的功能可以在片外得到扩展。对于一些高级语言的编译器来说,ARM 的指令集是比较理想的。而且汇编器的编码也非常简单。ARM指令集的另一个特征是所有的

CPU的发展历程

CPU的发展历程 CPU也称为微处理器,微处理器的历史可追溯到1971年,当时INTEL公司推出了世界上第一台微处理器4004。它是用于计算器的4位微处理器,含有2300个晶体管。从此以后,INTEL便与微处理器结下了不解之缘。下面以INTEL公司的80X86系列为例介绍一下微处理器的发展历程。 1978和1979年,INTEL公司先后推出了8086和8088芯片,它们都是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,可使用1MB内存。它们的内部数据总线都是16位,外部数据总线8088是8位,8086是16位。1981年8088芯片首次用于IBMPC机中,开创了全新的微机时代。最早的i8086/8088是采用双列直插(DIP)形式封装,从i80286开始采用方形BGA扁平封装(焊接),从i80386开始到Pentiumpro开始采用方形PGA(插脚),1982年,INTEL推出了80286芯片,该芯片含有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有两种工作方式:实模式和保护模式。 1985年INTEL推出了80386芯片,它是80X86系列中的第一种32位微处理器,内含27.5万个晶体管,时钟频率为12.5MHz,后提高到20MHz,25MHz,33MHz。其内部和外部数据总线都是32位,地址总线也是32位,可寻址4GB内存。它除具有实模式和保护模式外,还增加了一种叫虚拟86的工作方式,可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。 除了标准的80386芯片(称为80386DX)外,出于不同的市场和应用考虑,INTEL 又陆续推出了一些其它类型的80386芯片:80386SX、80386SL、80386DL等。 1988年推出的80386SX是市场定位在80286和80386DX之间的一种芯片,其与80386DX的不同在于外部数据总线和地址总线皆与80286相同,分别是16位和24位(即寻址能力为16MB)。 1990年推出的80386SL和80386DL都是低功耗、节能型芯片,主要用于便携机和节能型台式机。80386SL与80386DL的不同在于前者是基于80386SX的,后者是基于80386DX的,但两者皆增加了一种新的工作方式:系统管理方式(SMM)。当进入系统管理方式后,CPU就自动降低运行速度、控制显示屏和硬盘等其它部件暂停工作,甚至停止运行,进入"休眠"状态,以达到节能目的。 1989年INTEL推出了80486芯片,这种芯片实破了100万个晶体管的的界限,集成了120万个晶体管。其时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、50MHz。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内,并且在 80X86系列中首次采用了RISC技术,可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式,大大提高了与内存的数据交换速度。由于这些改进,80486的性能比带有80387数学协处理器的80386DX提高了4倍。 80486和80386一样,也陆续出现了几种类型。上面介绍的最初类型是80486DX。

cpu发展历程

编者按: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,篇幅所限我们就不再累述了。 一、X86时代的CPU CPU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,INTEL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都是按Intel的命名方式为自己的X86系列CPU命名,但到了586时代,市场竞争越来越厉害了,由于商标注册问题,它们已经无法继续使用与Intel的X86系列相同或相似的命名,只好另外为自己的586、686兼容CPU命名了。1979年,INTEL公司推出了8088芯片,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,可使用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。1981年8088芯片首次用于IBM PC机中,开创了全新的微机时代。也正是从8088开始,PC机(个人电脑)的概念开始在全世界范围内发展起来。 1982年,许多年轻的读者尚在襁褓之中的时候,INTE已经推出了划时代的最新产品枣80286芯片,该芯片比8006和8088都有了飞跃的发展,虽然它仍旧是16位结构,但是在CPU的内部含有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。从80286开始,CPU的工作方式也演变出两种来:实模式和保护模式。 Intel 80286处理器 1985年INTEL推出了80386芯片,它是80X86系列中的第一种32位

LEON微处理器综述

摘要:随着集成电路设计水平和ic制造工艺水平的快速发展,在单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能的系统芯片(soc)得到广泛应用。系统芯片(soc)开发的核心是微处理器ip 核,实际上多数公司和研究机构不具备开发自己的处理器的能力,较为普遍的做法是购买已成产品的微处理器ip核,但是这需要支付为数不少的使用许可费用。还有另一种选择,即使用开放源代码的微处理器ip核。本文介绍了leon系列微处理器的软核架构、在soc设计中的优势以及片上总线。 关键词:leon;可配置性;可移植性;amba 1leon软核架构介绍 leon软核是一个与sparc v8兼容的整数处理单元iu(integer unit),leon2是5级流水线,leon3是7级流水线。leon3微处理器具有以下特点: ●七级流水线结构; ●具有硬件乘法/除法和mac功能; ●独立的指令和数据cache(哈佛结构); ●可根据需求灵活配置cache的容量; ●片上总线使用amba2.0规范,支持apb和ahb标准; ●具备一些片上常用外设(如uart、中断控制、i/o接口、实时时钟、看门狗等)。leon3微处理器软核的可配置体系架构如图1所示。 除了关键的微处理器外,外围模块也是制约系统性能的重要因素,在本文主要介绍以下几个模块: fpu和协处理器leon3提供浮点单元的接口和一个自定义的协处理器。有两个可用的fpu 控制器,一个是用于高性能的grfpu,另一个是用于meiko fpu。只要不存在数据或者资源的依赖,浮点处理器、协处理器以及整数单元的并行执行并不会阻碍操作。 内存管理单元mmu内存管理单元mmu(memory management unit)遵循所有的sparc v8的规范,实现了32位虚拟地址和36位物理存储器的映射。mmu可配置多达64个完全关联tlb 入口,用于访问正在运行的硬件和软件代码,方便后期调试。 2leon在soc芯片开发中的优势 leon微处理器具有良好的综合性能,使用dhrystone 2.1测试平台对其进行测试时,其运算速度可以达到0.85 mips/mhz。 leon软核最突出的优势是其良好的可配置性和可移植性,以及遵循gpl许可证协议的开源性。 开源性基于gpl许可证协议,leon非容错版本软核ip提供vhdl源代码,仅是容错版本的leon软核需要商业授权。源代码公开使研究者和开发者从根本上研究软核的细节从而定制满足具体应用的软核成为可能。 可配置性 leon软核有一套非常丰富的接口和运算单元ip核库,用户可以根据自己的需要对leon软核的绝大多数模块进行配置,以达到性能、功耗和面积的平衡和优化。软核iu 可以配置流水线深度、地址和数据高速缓存;外围设备可以挂载在amba总线上;而硬件加速单元可以根据需求集成。 可移植性 leon软核通过层次分明的vhdl模型实现。通过vhdl中特定的配置接口,leon 核的关键参数(例如修改cache的大小和组织方式,乘法器的生成,速度、芯片面积的调整以及容错方案的选择)都能够灵活的设置和移植。

微型计算机和微处理器的发展

微型计算机和微处理器的发展 本篇报告的目的讲述微型计算机和微处理器的发展史,以此来深化对计算机功能结构的认识,并进一步了解计算机工作的模式,在此基础上对未来的计算机发展做一个合理的推测和预期。其实微型计算机的发展和微处理器的发展其实是紧密结合,密不可分的,微型计算机的发展主要表现在其核心部件——微处理器的发展上,每当一款新型的微处理器出现时,就会带动微机系统的其他部件的一并发展,比如在微机体系结构上,存储器存取容量、存取速度上,以及外围设备都在不断改进,在此基础上新设备也在不断出现并推动微型计算机的进一步发展。 第一篇 微机的发展上根据微处理器的字长和功能,将微型计算机的发展简单划分为以下几个阶段。 第一阶段: 概述:4位和8位低档微处理器(第1代) 基本特点:采用PMOS工艺,集成度低(4000个晶体管/片), 指令系统:系统结构和指令系统简单,主要采用机器语言或简单的汇编语言,指令数目少,基本指令周期为20~50μs,用于简单的控制场合。 举例:Intel4004和Intel8008微处理器和分别由它们组成的MCS-4和MCS-8微机 第二阶段: 概述:8位中高档微处理器(第二代) 特点:采用NMOS工艺,集成度提高约4倍,运算速度提高约10~15倍 指令系统:比较较完善,具有典型的计算机体系结构和中断、DMA等控制功能 软件方面:除汇编语言外,还有BASIC、FORTRAN等高级语言和相应的解释程序和编译程序,在后期出现操作系统。 举例:Intel8080/8085、Motorola公司、Zilog公司的Z80 第三阶段: 概述:16位微处理器(第三代) 特点:用HMOS工艺,集成度(20000~70000晶体管/片)和运算速度都比第2代提高了一个数量级 指令系统:指令系统更加丰富、完善,采用多级中断、多种寻址方式、段式存储机构、硬件乘除部件,并配置了软件系统 产品举例:Intel公司的8086/8088,Motorola公司的M68000,Zilog公司的Z8000 第四阶段: 概述:32位微处理器(第四代) 产品举例:Intel公司的80386/80486,Motorola公司的M69030/68040 基本特点:采用HMOS或CMOS工艺,集成度高达100万个晶体管/片,具有32位地址线和32位数据总线 评价:微型计算机的功能已经达到甚至超过超级小型计算机,完全可以胜任多任务、多用户的作业 第五阶段: 概述:奔腾系列微处理器(第5代) 产品举例:Intel公司的奔腾系列芯片及与之兼容的AMD的K6系列微处理器芯片 特点:AMD与Intel分别推出来时钟频率达1GHz的Athlon和PentiumⅢ。00年11月,Intel又推出了Pentium4微处理器,集成度高达每片4200万个晶体管,主频为1.5GHz。2002

现代仪器综述全解

现代仪器综述 学院: 专业: 班级: 姓名: 学号:

前言: 现代仪器仪表技术是一门集电子技术、单片机技术,自动化仪表、自动控制技术、计算机应用等于一体的跨学科的专业技术。自20世纪90年代初以来,这项技术已逐步引入到国内工科专业中的电子信息、通讯、自动化、计算机应用等信息类专业中。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展,测控仪器仪表的智能化、总线化、网络化发展已在各个相关行业呈现出广阔的发展前景,同时也日益成为工程界和科技界人士所关注的重要问题之一。因此,了解和熟悉现代智能仪器仪表的特点功能,发展趋向及其应用前景是十分重要和必要的。 一:现代仪器仪表概念 近些年来,随着微处理器和单片机的发展和广泛应用,出现了一种新型的专用仪器——现代智能仪器。这种仪器一微处理器或单片机为核心,具有信息采集、显示、处理、传输以及优化检测与控制等多种功能。有些甚至还具有专家推断、逻辑分析与决策的能力。智能仪器的出现,极大地扩充了常规仪器的应用范围。由于现代智能仪器一开始就显示它强大的生命力,目前已成为仪器仪表发展的一个主导方向。它的不断发展对自动控制、电子技术、国防工程、航天技术与科学实验等将产生极其深远的影响。现代智能仪器是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器,拥有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能。现代智能仪器的出现,极大地扩充了传统仪器的应用范围。现代智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势,迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。 二:现代仪器仪表的功能特点 随着微电子技术的不断发展,集成了CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器甚至A/D、D/A转换器等在一块芯片上的超大规模集成电路芯片(即为主体,将计算机技术与测量控制技术结合在一起,又组成了所谓的“现代智能化测量控制系统”,也就是现代智能仪器。与传统仪器仪表相比,智现代能仪器具有以下功能特点: 1)操作自动化。仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭

(完整版)CPU的发展趋势

2016-2017年第1学期 CPU的发展趋势 学院:电子信息与电气工程学院专业班级:通信工程2 0 1 4 级1班姓名: 学号: 指导教师: 2016年10月

CPU的发展趋势 摘要CPU是计算机的核心部件,CPU的性能当然能够体现出现代化社会计算机的发展程度。为了能满足计算机市场的需求,研究人员不断的对CPU进行更新迭代,来使CPU 的性能得以提高。本文通过对CPU发展历史的研究,和对现状的分析来对CPU的发展趋势进行探讨。 关健词 CPU 性能发展历史发展趋势 一、CPU的概述 CPU中文名是中央处理器,是计算机的核心部位,在计算机的运行中主要负责对指令的执行和数据的处理。在CPU 的内部由上百万个微型的晶体管共同组成控制单元、逻辑单元和存储单元。CPU 在计算机中主要的功能有以下四个方面: (1)处理指令 这是指控制程序中指令的执行顺序。程序中的各指令之间是有严格顺序的,必须严格按程序规定的顺序执行,才能保证计算机系统工作的正确性工作。 (2)执行操作 一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行一序列的操作来实现的。CPU要根据指令的功能,产生相应的操作控制信号,发给相应的部件,从而控制这些部件按指令的要求进行动作。 (3)控制时间 时间控制就是对各种操作实施时间上的定时。在一条指令的执行过程中,在什么时间做什么操作均应受到严格的控制。只有这样,计算机才能有条不紊地工作。 (4)处理数据 即对数据进行算术运算和逻辑运算,或进行其他的信息处理。 其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据,并执行指令。在微型计算机中又称微处理器,计算机的所有操作都受CPU控制,CPU的性能指标直接决定了微机系统的性能指标。CPU具有以下4个方面的基本功能:数据通信,资源共享,分布式处理,提供系统可靠性。运作原理可基本分为四个阶段:提取、解码、执行和写回。 二、CPU 的发展历史 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,所以人们也把这些指令集统一称之为X86指令集。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IBM PC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16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。

微型计算机技术系统的发展综述

微型计算机技术发展综述 自20世纪40年代世界上第一台计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer) 在美国宾夕法尼亚大学问世以来,微型机以其执行结果精确、处理速度快捷、性价比高、轻便小巧等特点迅速进入社会各个领域。此外,微型机技术发展、产品更新换代迅速,从单纯的计算工具发展成为能够处理数字、符号文字、语言、图形、图像、音频、视频等多种信息的强大多媒体工具,微型计算机现已经用于信息处理、事务管理、过程控制、仪器仪表控制、通信技术与计算机网络等各行各业。便携机更是以便于携带、使用方便等优点以及发展需要越来越受移动办公人士、学生等群体所喜爱。现如今微型计算机的应用已深入到社会的各个角落,极大地改变着人们的工作、学习和生活方式,成为信息时代的主要标志。 2 微型计算机系统的组成 微型计算机系统,简称“微机系统”。它可以简单地定义为:在微型计算机硬件系统的基础上配置必要的外围设备和软件构成的实体。 微型计算机系统从局部到全局分为三个层次:微处理器(CPU)、微型计算机、微型计算机系统。微处理器是指由一片或者几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件;微型计算机是以微处理器为核心,配上存储器、输入/输出接口电路及系统总线所组成的计算机(又称主机);而微型计算机系统则是以微型计算机为中心,以相应的外围设备、电源和辅助电路(统称硬件)以及

指挥微型计算机工作的系统软件所构成的系统。 由此可知单纯的微处理器和单纯的微型计算机都不能独立工作,只有微型计算机系统才是完整的信息处理系统,才具有直接的使用意义。 完整的微型计算机系统由硬件和软件组成。硬件系统由运算器、控制器、存储器、、输入/输出接口、总线以及外部设备等构成。 软件系统通常分为系统软件、应用软件两大类。系统软件是指不需要用户干预,能生成、准备和执行其他程序所需的一组程序。主要包括:操作系统、程序设计语言、数据库管理系统、联网和网络管理系统软件。应用软件是指除了系统软件以外,利用计算机为解决某类问题而设计的程序的集合,主要包括信息管理软件、辅助设计软件、实时控制软件等。简单概括为:系统软件支持机器运行,应用软件满足业务需求。 3 微型计算机的结构及工作原理 3.1 微型计算机的结构 目前的各种微型计算机系统,从硬件体系结构来看,采用的基本上是计算机的经典结构——冯·诺依曼结构。这种结构的特点是:由运算器、控制器、存储器、输入、输出设备五大部分组成。 数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中,存放位置由地址指定,地址码也为二进制形式。 控制器是根据存放在存储器中的指令序列即程序来工作的,由程序计数器(即指令地址计数器)控制指令的执行。控制器具有判断能

Intel微处理器发展史

Intel官方超高清大图:微处理器发展40周年 1971年11月15日,Intel 开发了全球第一款微处理器“Intel 4004”,时至今日即将整整40年。为了纪念这历史性的一刻,Intel 今天放出了大量珍贵的历史资料,尤其是历代17款处理器的超高清大图特写(外壳与内核),值得收藏,不容错过。 首先来看一段老祖宗4004与当今最快处理器Sandy Bridge Core i7 的有趣对比: 1、对比晶体管速度,4004就像是蜗牛,每小时前进5米,而现在就是肯尼亚选手帕特里克·马卡乌·穆斯约基今年9月25日在德国柏林创造的马拉松长跑记录:2小时3分38秒,平均时速20.6公里。从频率上对比,二者就分别是蜗牛和闪电博尔特。 2、如今一台笔记本每年的能耗价值约25欧元(¥220),而如果1971年来处理器功耗不变,如今的笔记本每年要在能耗上支出大约10万欧元(¥87万元),没几个人能用得起。 3、4004的内核包含2300个晶体管,Sandy Bridge 则是9.95亿个,就像一个小村落和整个中国的人口对比。如果每颗晶体管都是一粒米,9.95亿颗足够波兰波兹南、德国斯图加特、英国格拉斯哥或者任何56.7万左右人口的大城市的所有人都饱饱地吃上一顿。 4、Sandy Bridge 采用32纳米工艺制造,内核面积216平方毫米,而如果使用4004的10微米工艺,Sandy Bridge 的内核面积将是21平方米,或者说7×3米。感谢摩尔定律。 5、4004的频率为74KHz,Sandy Bridge 则可达4GHz 左右。如果汽车的速度也照此提升,那么今天从旧金山开到纽约,或者从葡萄牙里斯本开到俄罗斯莫斯科,都只需要1秒钟。 6、从4004到Sandy Bridge,晶体管的速度提升了5000倍,功耗只有当初的5000分之一,价格则降低到了50000分之一。 7、贝尔实验室1947年发明的晶体管有一个手掌那么大,而在22nm 三栅极工艺下,一个针头(直径约1.5毫米)的空间就能放下10多亿个晶体管。

CPU的发展历程和趋势.

CPU的发展历程和趋势 文计081-2班李香 200890513216号 CPU是Central Processing Unit(中央微处理器)的缩写,它是计算机中最重要的一个部分,由运算器和控制器组成。它的发展非常迅速,个人电脑从8088(XT)发展到现在的Pentium 4时代,只经过了不到二十年的时间。从生产技术来说,最初的8088集成了29000个晶体管,而PentiumⅢ的集成度超过了2810万个晶体管;CPU的运行速度,以MIPS(百万个指令每秒)为单位,8088是0.75MIPS,到高能奔腾时已超过了1000MIPS。CPU的内部结构归纳起来可分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分,这三个部分相互协调,对命令和数据进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。按照其处理信息的字长,CPU可以分为: 4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及正在酝酿构建的64位微处理器。 Intel 8086/8088:1978年英特尔公司生产的8086是第一个16位的微处理器.8086微处理器最高主频速度为8MHz,具有16位数据通道,内存寻址能力为1MB。1979年,英特尔公司又开发出了8088。8086和8088在芯片内部均采用16位数据传输,所以都称为16位微处理器,但8086每周期能传送或接收16位数据,而8088每周期只采用8位。8088采用40针的DIP封装,工作频率为6.66MHz、7.16MHz或8MHz,微处理器集成了大约29000个晶体管。8086和8088问世后不久,英特尔公司就开始对他们进行改进,他们将更多功能集成在芯片上,这样就诞生了80186和80188。这两款微处理器内部均以16位工作,在外部输入输出上80186采用16位,而80188和8088一样是采用8位工作。1981年8088芯片首次用于IBMPC机中,开创了全新的微机时代。最早的i8086/8088是采用双列直插(DIP)形式封装,从i80286开始采用方形BGA扁平封装(焊接),从 i80386开始到Pentiumpro开始采用方形PGA(插脚),1982年,INTEL推出了80286芯片,该芯片含有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。 Intel 80286:1982年,英特尔公司在8086的基础上研制出了80286微处理器,该微处理器的最大主频为20MHz,内、外部数据传输均为16位,使用24位内存储器的寻址,内存寻址能力为16MB。80286可工作于两种方式,一种叫实模式,另一种叫保护方式。80286集成了大约130000个晶体管。8086~80286这个时代是个人电脑起步的时代,当时在国内使用甚至见到过PC机的人很少,它在人们心中是一个神秘的东西。到九十年代初,国内才开始普及计算机。它除具有实模式和保护模式外,还增加了一种叫虚拟86的工作方式,可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。

计算机硬件综述

计算机硬件综述 徐光林整理 一、CPU 1.简介: CPU全称为Center Processing Unit,即中央处理器。它好比是计算机的大脑,计算机中几乎所有的数据都要经过它处理。 提示:采用DMA(Direct Memory Access,直接存储器存取)方式,数据可以不经过CPU的处理就直接在存储器和输入输出设备之间进行传输。 2.组成部分及功能: 图1-1 8086的逻辑结构 BIU(总线接口部件):从内存中取数据送给EU,并把EU处理好的数据送到内存。 ALU(Arithmetic and Logic Unit,算术逻辑运算器):完成算术或逻辑运算EU(执行部件)控制器:产生控制信号来控制各个部件,完成取指和执行指令等操作。 分析和执行指令寄存器:用来保存计算所需数据和中间结果,具有极快的读写速度,数量很少。 (8086是PC的CPU家族中最简单的处理器) 通常的处理过程是:BIU从内存中读取指令和数据,送到EU,其中指令部分送到控制器进行译码、执行,数据部分送到ALU进行运算,最后的处理结果又送回内存中去。 从386开始,CPU的物理结构(元件的组成和实际布局)要较8086的复杂很多,但其逻辑结构(按功能抽象出来的结构)仍然和8086的相同。 486以后的CPU,由于时钟频率高于内存的时钟频率,所以在两者之间设置了缓存。 缓存又分为一级缓存(L1 Cache)和二级缓存(L2 Cache),先前一级缓存做在CPU中,二级缓存做在主板上,后来为了提高CPU速度,把二级缓存也集成到了CPU的内部,以CPU同速或半速运行。CPU的高速缓存属于SRAM(参见第三章内存:3.内存的工作原理)。 FPU(Floationg Point Unit,浮点运算单元)是计算机中为提高浮点数据处理能力而增加的一块单独的芯片,称为数字协处理器(numeric coprocessor),例如Intel 80287和Intel 80387。从Intel 486处理器开始,FPU也集成到CPU之内了。 3.封装和插座: 封装起着安装、密封、保护芯片及增强散热等作用。封装的不断改进实际上是要在同样的面积上安排更多的引脚。封装形式有以下几种: ●PLCC:引脚在CPU的四个边上,像286这种引脚很少的CPU采用了这种封装。 ●SECC(单边接触卡式封装)、SEPP(单边处理器封装):在CPU的发展史上曾一度出现, 实际上这只能看作是一种转接卡,CPU芯片实际上是BGA封装的,CPU焊接到了一块PCB(印刷电路板)上,PCB就成为CPU和主板之间的连接。PentiumⅡ和部分Pentium Ⅲ是采用此种封装。 ●PGA(针状栅格阵列):这是大多数CPU采用的封装形式。它与BGA的区别在于它的引 脚是针状的,便于反复插拔。这种封装的CPU根据其引脚数目的不同,对应的插座也不相同。如Socket 478有478个引脚,而Socket 423有423个引脚。 ●BGA(球状栅格阵列):笔记本电脑的CPU很少使用插座,因为它几乎不存在更换的可 能,所以通常使用BGA封装直接焊接在PCB上,此种封装只能由专门的设备焊接和拆

相关文档
最新文档