
回顾30年最具影响力处理器.pdf
11页不朽经典!回顾不朽经典!回顾 30 年最具影响力处理器年最具影响力处理器 国外媒体曾评出过迄今为止最具影响力的 11 款微处理器,英特尔 4004、8080、奔腾和 AMD Opteron 240 等纷纷上榜 上榜的这 11 款产品也许并不是最强大、最畅销、最成功的 处理器,但他们都引领了一种趋势,无论是在架构、营销理念,还是一种全新的计算方式方 面现在让我们回顾一下: 1.1. 英特尔英特尔 4004 (19714004 (1971 年年) ) 4004 是英特尔第一款微处理器,也是全球第一款微处理器,使用该款处理器的代表产 品为 1971 年推出的 Busicom 141-PF Calculator该款处理器原先是为一家名为 Busicom 的日本公司而设计,用来生产电算机 4004 处理器的尺寸为 3mm×4mm,外层有 16 只针脚,内里有 2,300 个晶体管,采用五层 设计,它采用 10 微米制程 4004 的最高时脉有 740KHz,能执行 4 位元运算,支援 8 位元指令集及 12 位元位址集 当时脉是 108KHz 时,它可以每秒运算 6 万次,成本低于 100 美元。
4004 处理器的性能与早 期电子计算机 ENIAC 相若 ENIAC 是在 1946 年推出, 机器体积庞大, 需占用一个房间 ENIAC 拥有 18000 个真空管 2.2. 英特尔英特尔 8080 (19748080 (1974 年年) ) 1974 年 4 月 Intel 又推出了一款 8 位处理器,是第一款真正意义上的微处理器,使用该 款处理器的代表产品为 1975 年推出的 MITS Altair 8800 计算机 8080 处理器,集成 6000 只晶体管,每秒运算 29 万次,拥有 16 位地址总线和八位数据 总线,包含 7 个八位寄存器,支持 16 位内存,同时它也包含一些输入输出端口,这也是一 个相当成功的设计,有效解决了外部设备在内存寻址能力不足的问题 开始 8080 主要应用于控制交通信号灯,很快 EdRoberts 宣布 AItair8800(牵牛星,这 个名字来源于当时电视节目里一个流行的科幻剧) 个人电脑的诞生, 它的核心是 8080 芯片, 有 256Bit 存储器,没有键盘、鼠标、显示器、数据存储设备,也没有软件,输入数据是通 过触发器的开关来记录代码的, 输入是用闪烁的红灯给出二进制代码的答案。
这是有史以来 第一个广为人知的个人电脑 在此以后,Intel、Motorola 、Zilog 又相继推出 INTEL8085、MC6800、Z80 等字长为 8 位的微处理器这些微处理器集成约 9000 多只晶体管,开始替代电子逻辑元件,被应用于 各种应用电路和设备之中 3. Acorn Computers ARM2 (19863. Acorn Computers ARM2 (1986 年年) ) ARM 是微处理器行业的一家知名企业,设计了大量高性能、廉价、耗能低的 RISC 处理 器、相关技术及软件技术具有性能高、成本低和能耗省的特点适用于多种领域,比如嵌 入控制、消费/教育类多媒体、DSP 和移动式应用等 一款32位处理器, 被广泛应用于许多嵌入式系统中, 使用该款处理器的代表产品为1987 年推出的 Acorn Archimedes ARM 将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和 OEM 厂商,每个厂商得到的都是 一套独一无二的 ARM 相关技术及服务利用这种合伙关系,ARM 很快成为许多全球性 RISC 标准的缔造者 ARM公司在1985年时开发出ARM1 Sample版, 而首颗“真正“的产能型ARM2于次年量产。
ARM2 具有 32 位的数据总线、26 位的寻址空间,并提供 64Mbyte 的寻址范围与 16 个 32-bit 的暂存器 ARM2 可能是全世界最简单实用的 32 位微处理器,其仅容纳了 30000 个晶体管(相较于 Motorola 六年后的 68000 其包含了 70000 颗)之所以精简的原因在于它不含微码,而与 现今大多数的 CPU 不同, 它没有包含任何的高速缓存 这个精简的特色使它只需消耗很少的 电能,却能发挥比 Intel 80286 更好的效能后继的处理器 ARM3 更备有 4KB 的高速缓存,使 它能发挥更佳的效能 4.4. IntelIntel 8088 (19798088 (1979 年年) ) Intel 8088 是一个 Intel 以 8086 为基础的微处理器,拥有 16 位寄存器和 8 位外部数 据总线这是原本 IBM PC 上所使用的处理器 8088 使用 8 位的设计,所针对的是较为经济之系统在它推出时候,大的数据总线宽 度电路板还是相当地昂贵到目前为止使用 8088 之最重要的微计算机是 IBM PC原本的 PC 处理器是以 4.77MHz 的时钟频率运行。
显然地 IBM 自家工程师想要使用 Motorola 68000,并且它后来被用在已经遗忘的 IBM 仪器 9000 实验室计算机中, 但是 IBM 已经拥有制造 8086 家族的授权, 以作为给 Intel 气泡 式存储器设计的授权之交换 使用 8 位 8088 版本的一个因素是, 它可以使用现有 Intel 8085 形态的组件,允许以修改 8085 设计的方式为基础制造计算机68000 的组件在当时并非广 泛可以得到,虽然可以使用 Motorola 6800 组件来达成一种程度 Intel 的泡沫式存储器在当时市场上推出有一段时间, 但是由于从日本公司来的低廉价 格所产生的激烈竞争,Intel 离开了存储器市场并且专注在处理器上兼容可以取代的芯片 NECV20 是由 NEC 所制造,改进了约 20%的功率改善 5. MOS Technology 6502 (19755. MOS Technology 6502 (1975 年年) ) 6502是一款功能强大但价格低廉的处理器产品, 当时英特尔8080售价149美元, 而6502 仅为 25 美元6502 被应用于许多计算机中,代表产品为 1977 年的 Apple II。
MOS 6502 是 1975 年由 MOS 科技所研创的 8 位元微处理器当年 6502 刚问世时是当时 功效最强的 CPU,且价格只有大型业者(如 Motorola、Intel)相近产品的六分之一甚至更 低;且除了 Zilog 公司的 Z80 外,6502 几乎快过多数业者的相近产品,进而激起一系列的 的电脑专案,并在之后的 1980 年代带来一场个人电脑的革命 MOS 科技仅授权两家业者能相容研制 6502,即是所谓的“第二供货源”,此分别是洛克 威尔国际公司与 Synertek 公司,更之后才有更多的业者获得相容研制的授权,并仍持续在 嵌入式系统的市场中供货 6. Zilog Z80 (19766. Zilog Z80 (1976 年年) ) 是一款 8 位处理器,是英特尔 8080 处理器的克隆产物,但由于功能强,价格低,反而 蚕食了 8080 处理器的份额采用该款处理器的代表产品为 Radio Shack TRS-80 Model I 计算机 当时微软有很多产品都是基于 CP/M 系统,于是保罗艾伦,找人设计了一种 Soft Card 的软件转换卡,即通常所说的 Z80 卡,这种卡上带有 Z80 处理器,能够接管 Apple II 的总 线控制权、内存地址变换以及接口分配等。
Zilog 公司的 Z80 是与 Intel 8080 兼容的芯片,其实 Zilog 公司的创始人费根原本是 英特尔公司从 4004 到 8080 芯片开发的功臣,后来自己跳槽单挑一摊,成立了 Zilog 公司, 他的 Z80 芯片是 Intel 8085 芯片(8080 的后继产品,最初的 8080 芯片需要 8224、8228 两 块芯片的支持,而这三者在 8085 中被集成到了一起)的一种改良版,曾与8085在市场 上有过竞争,结果是使得它们成为市场的标准(这两者本身是互相兼容的),也加速了 CP/M 成为市场标准的过程,只可惜 Zilog 后继乏力,不久便从市场上消失了 这种转换卡推出以后,立即成为畅销品,第一年便卖出了两万五千块,到 80 年代初, 共有十万多台 Apple II 安装上了这种转换卡这样一来,AppleII 反而成了拥有最多 CP/M 用户的机型 7.7. AMDAMD Opteron 240 (2003Opteron 240 (2003 年年) ) Opteron 240 基于 AMD 64 位扩展技术的首款处理器Opteron 64 之所以在推出时引发 了广泛的关注, 其最主要的原因就在于它在支持 64 位应用程序的同时, 还向下兼容 32 位程 序。
当然,AMD 为了优化 32 位应用程序的性能对处理器的架构作了一定的调整 2003 年 4 月 22 日 AMD 发布了基于 AMD64 技术的 AMD Opteron“皓龙”处理器,这是世 界上首款同时支持 32 位计算的 64 位处理器奠定了 64 位计算发展史上的里程碑,开创了 64 位的计算时代 AMD Opteron 处理器和 AMD Athlon 64 处理器之间的主要区别在于芯片上嵌入的 HT 连 接的数量AMD Athlon 64 处理器含有 1 条 HyperTransport 连接,可以提供 6.4 GB/s 的数 据传输速率,而 AMD Opteron 处理器可以提供三条连接,Socket 939 Opteron 系列同样具 备三条 HyperTransport 连接总线, 不过由于定位为 1 路服务器, 所以其中两条在出厂时就 已经被屏蔽在处理器的缓存大小上也有所不同 8. RCA COSMAC CDP 1802 (19768. RCA COSMAC CDP 1802 (1976 年年) ) RCA 1802 是应用在太空中的第一款处理器,20 世纪 70 年代这款处理器被应用在探测器 和卫星中,其中包括了著名的 Viking、Galileo 和 Voyager,它的低功耗和高可靠性,可以 在超出地球大气层的苛刻条件下运行。
Voyager 1 中使用了 3 颗 1802 处理器,现在距离地球 102 英里,是距离地球最远的人 造项目,它已经离开我们的太阳系很久,正朝着星际空间前行被用于“旅行者 1 号”太空 探测器中 1802 8 位微处理器它拥有 16 个 16 位的寄存器文件,可以使用 SEP 指令,能够设置 任何一个寄存器成为程序计数器RCA 1802 被誉为是 RISC 芯片的鼻祖 太空中选用 CDP 1802,一是因为它可以在很低的功耗下运行;二是因为它采的工艺可 以更好地抗宇宙射线和电脉冲因此 1802 也被认为是第一块抗辐射微处理器 1802 芯片具有所谓静态设计,就是说它的时钟频率可以设为任意低;这种设计可以让航 天器上的处理器以很低的速度运行(最低可以到 0 赫兹,也就是停机状态)这样的话,如 果飞船在航行过程中正处于长时间没有事件的旅程的时候, 可以把电能消耗降到最低 在有 任务到达的情况下,例如要进行航线修正,高度控制,数据采集或者无线电通讯的时候,又 可以用定时器或者传感器来唤醒处理器,或者加速其运行 9. AIM PowerPC 601 (19929. AIM PowerPC 601 (1992 年年) ) 苹果 Power Macintosh 6100 使用的处理器,同时也被用于任天堂 Wii 和微软 Xbox 360 游戏机中。
PowerPC 是 Apple、IBM 和摩托罗拉(Motorola)联盟(也称为 AIM 联盟)的产物,它 基于 POWER 体系结构,但是与 POWER 又有很多的不同。
