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英特爾38年的微處理器歷史

 我心VS飛翔 2009-09-22

英特爾是全球最大的芯片制造商,同時(shí)也是計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通信產(chǎn)品的領(lǐng)先制造商。它成立于 1968 年,具有 37 年的技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新和市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)的歷史。1971 年,英特爾推出了全球第一枚微處理器。這一舉措不僅改變了公司的未來(lái),而且對(duì)整個(gè)工業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。微處理器所帶來(lái)的計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)革命,改變了這個(gè)世界。

上述的一段文字是摘自 英特爾中國(guó)官方網(wǎng)站,從這段文字里面足以看出英特爾悠久的歷史和對(duì)微處理器的巨大貢獻(xiàn)。我們將以時(shí)間為軸心回到38年前,去了解英特爾的歷史。

名詞解釋:CPU

CPU是Central Processing Unit--中央處理器的縮寫(xiě),它是計(jì)算機(jī)中最重要的一個(gè)部分,由運(yùn)算器和控 制器組成,如果把計(jì)算機(jī)比作一個(gè)人,那么CPU就是他的心臟,其重要作用由此可見(jiàn)一斑。不管什么樣的CPU, 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)歸納起來(lái)可以分為控制單元、邏輯單元和存儲(chǔ)單元三大部分,這三個(gè)部分相互協(xié)調(diào),便可以進(jìn)行分 析,判斷、運(yùn)算并控制計(jì)算機(jī)各部分協(xié)調(diào)工作。

1968年7月18日“八叛逆”中的最后兩位諾依斯和摩爾,也帶著葛羅夫(A. Grove)脫離了仙童公司自立門戶, 他們創(chuàng)辦的公司就是今后IT業(yè)界的巨人,大名鼎鼎的英特爾(Intel)。


Robert Noyce 諾伊斯

 姓名(英文)
  Robert Noyce
  機(jī)構(gòu)與職務(wù)
  英特爾共同創(chuàng)始人
  出生年月
  1927年12月12日出生,1990年6月3日去世
  出生國(guó)家、地點(diǎn)
  美國(guó)衣阿華州柏林頓
  教育背景
  1953年,獲麻省理工學(xué)院(MIT)博士學(xué)位1949年,獲格林尼學(xué)院文學(xué)學(xué)士學(xué)位。
  職業(yè)背景
  1968年創(chuàng)辦英特爾公司1957年創(chuàng)辦仙童半導(dǎo)體公司


戈登·摩爾

 姓名(英文)
  Gordon Moore
  機(jī)構(gòu)與職務(wù)
  英特爾共同創(chuàng)始人、名譽(yù)主席
  出生年月
  1929年1月3日
  出生國(guó)家、地點(diǎn)
  美國(guó)加州舊金山的Pescadero
  教育背景
  1954年,獲物理化學(xué)博士學(xué)位1950年,在加利福尼亞技術(shù)學(xué)院獲學(xué)士學(xué)位
  職業(yè)背景
  1997-至今,任英特爾名譽(yù)主席1987-1997年,任英特爾主席1979-1987年,任英特爾CEO兼主席1975-1979年,任英特爾總裁兼CEO1968-1975年,共同創(chuàng)辦英特爾,任副總裁


安迪·格魯夫

 姓名(英文)
  A. Grove
  機(jī)構(gòu)與職務(wù)
  英特爾共同創(chuàng)始人
  出生年月
  1936年出生
  出生國(guó)家、地點(diǎn)
  匈牙利布達(dá)佩斯
  教育背景
  1960年從紐約市公立大學(xué)畢業(yè),并獲得化學(xué)工程學(xué)士學(xué)位,1963年在加州大學(xué)伯克利分校獲博士學(xué)位
  職業(yè)背景
  仙童半導(dǎo)體公司研發(fā)實(shí)驗(yàn)室,并于1967年成為助理研發(fā)總監(jiān),1968年7月,葛魯夫參與創(chuàng)建了英特爾公司

新公司在美國(guó)加利福尼亞州,美麗的圣弗朗西斯科灣畔芒延維尤城的梅多費(fèi)大街365號(hào)開(kāi)張了。并在成立不久斥資15000美元從一家叫INTELCO的公司手中買下了INTEL名稱的使用權(quán)。由此INTEL這位半導(dǎo)體巨人開(kāi)始了他在IT行業(yè)傳奇般的歷史。

1971年11月15日 世界上第一塊個(gè)人微型處理器誕生

 

1971年11月15日,這一天被當(dāng)作全球IT界具有里程碑意義的日子而被寫(xiě)入許多計(jì)算機(jī)專業(yè)教科書(shū)。INTEL公司的工程師霍夫發(fā)明了世界上第一個(gè)微處理器—4004,這款4位微處理器雖然只有45條指令,而且每秒只能執(zhí)行5萬(wàn)條指令。甚至比不上1946年世界第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC。但它的集成度卻要高很多,一塊4004的重量還不到一盅司。

P4004

世界上第一個(gè)微處理器 4004

Busicom電算機(jī)

4004處理器 尺寸為3mm×4mm,外層有16只針腳,內(nèi)里有2,300個(gè)晶體管,它采用10微米制程。4004的最高時(shí)脈有740kHz,能執(zhí)行4位運(yùn)算,支援8位指令集及12位位址集。該款處理器原先是為一家名為 Busicom 的日本公司而設(shè)計(jì),用來(lái)生產(chǎn)電算機(jī)。

Busicom電算機(jī) 電路版和焊接在上面的C4004 處理器

位數(shù) 4 bit
封裝 24-pin ceramic DIP
頻率 (MHz) 0.74
物理緩存 4 KB (8 KB with a bank switch)
V 電壓 (V) 15 ± 5%
最?。畲鬁囟?°C) 0 - 70
最大功率(W) 0.6 / 0.9 (25°
C)

位數(shù) 4 bit
封裝 24-pin ceramic DIP
頻率 (MHz) 0.74
物理緩存 4 KB (8 KB with a bank switch)
V 電壓 (V) 15 ± 5%
最?。畲鬁囟?°C) 0 - 70
最大功率(W) 0.6 / 0.9 (25°
C)

編號(hào)為4004,第一個(gè)“4”代表此芯片是客戶訂購(gòu)的產(chǎn)品編號(hào),后一個(gè)“4”代表此芯片是英特爾公司制作的第四個(gè)訂制芯片。這種數(shù)字代號(hào)卻延用至今。霍夫終于如愿以償,他在世界第一個(gè)微處理器上,集成了2000多個(gè)晶體管,發(fā)明了世界第一塊大規(guī)模集成電路4004,在電子計(jì)算機(jī)歷史上,寫(xiě)下了光輝的一頁(yè)。4004芯片基本具備了微處理器的特點(diǎn),用它來(lái)做計(jì)算器,改變了傳統(tǒng)計(jì)算器的形象。采用4004芯片后,再配用一塊程序存儲(chǔ)器,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,移位寄存器,再加上鍵盤和數(shù)碼管,就構(gòu)成了一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)。

微處理器之父:特德·霍夫

霍夫1937年出生在美國(guó)紐約州的曼徹斯特。1968年,幾個(gè)月的英特爾公司向社會(huì)廣攬人才,霍夫被聘為它的第12名雇員?;舴蛴捎谠诖髮W(xué)里突出的工作業(yè)績(jī),備受英特爾總裁諾伊斯的青睞。1969年,霍夫提出一個(gè)大膽的設(shè)想:能否以一種微型的通用計(jì)算機(jī)芯片取代ETI設(shè)想中的計(jì)算器芯片?這是一個(gè)以前從來(lái)做過(guò)的事情。霍夫在英特爾公司逢人就談自己的思路和初步設(shè)想。但公司內(nèi)大部分人對(duì)此并不感興趣,當(dāng)時(shí)人們心目中計(jì)算機(jī)肯定應(yīng)該是一個(gè)大型設(shè)備。

他以PDP-8為基礎(chǔ)勾畫(huà)出了他心目中的通用芯片的雛形:加大芯片的集成度,使功能亦隨之增強(qiáng);芯片的輸入信號(hào)構(gòu)成對(duì)集成電路的一系列指令,輸出信號(hào)則送出數(shù)據(jù)或用以控制其它的芯片。在設(shè)計(jì)中霍夫充分實(shí)踐了圖林和馮·諾伊曼的存儲(chǔ)程序的思想,該芯片若安裝上輸入、輸出設(shè)備及存儲(chǔ)器,就能控制從存儲(chǔ)器中讀出指令并執(zhí)行之,也就是說(shuō)它具有可編程性,而可編程性決定了其具有通用性。若將完成某單一功能(如計(jì)算器)的程序永久地儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器中,讓微處理機(jī)只運(yùn)行該程序,則該微處理機(jī)就成為用戶所希望的單功能機(jī)。

4004處理器 紀(jì)念鐘表

 

英特爾在1971年推出4004芯片時(shí),業(yè)內(nèi)的反應(yīng)卻相當(dāng)平淡。分析家稱這款芯片雖然有些意思,但不足以引起人們的興趣,因?yàn)?004的處理能力實(shí)在有限。然而,當(dāng)一年后英特爾推出其8008微處理器時(shí),業(yè)內(nèi)的目光都幾乎集中到了英特爾身上。8008頻率為200Khz,晶體管的總數(shù)已經(jīng)達(dá)到了3500個(gè),能處理8比特的數(shù)據(jù)。更為重要的是,英特爾還首次獲得了處理器的指令技術(shù)。

第一款8bit處理器 最初的8008 頻率:200Khz

 C8008 頻率:500Khz

C8008-1 頻率:800Khz

D8008  頻率:800Khz

D8008-1  頻率:800Khz

MF8008R 頻率:800Khz

MF8008-1R 頻率:800Khz

SAB8008-1C 頻率:800Khz

8008芯片原本是為德克薩斯州的Datapoint公司設(shè)計(jì)的,但是這家公司最終卻沒(méi)有足夠的財(cái)力支付這筆費(fèi)用。于是雙方達(dá)成協(xié)議,英特爾擁有這款芯片所有的知識(shí)產(chǎn)權(quán),而且還獲得了由Datapoint公司開(kāi)發(fā)的指令集。這套指令集奠定了今天英特爾公司X86系列微處理器指令集的基礎(chǔ)。

 

在微處理器發(fā)展初期,最具革新意義的芯片非Intel 8080莫屬了。英特爾于1974推出了這款劃時(shí)代的處理器,立即引起了業(yè)界的轟動(dòng)。由于采用了復(fù)雜的指令集以及40管腳封裝,8080的處理能力大為提高,其功能是8008的10倍,每秒能執(zhí)行29萬(wàn)條指令。與此同時(shí),微處理器的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被業(yè)內(nèi)人士所認(rèn)同,于是更多的公司開(kāi)始接入這一領(lǐng)域,競(jìng)爭(zhēng)開(kāi)始變得日益激烈。當(dāng)時(shí)與英特爾同臺(tái)競(jìng)技的有RCA(美國(guó)無(wú)線電公司)、Honeywell、Fairchild、美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司、AMD、摩托羅拉以及Zilog公司。值得一提的是Zilog,世界上第一塊4004芯片的設(shè)計(jì)者Faggin就加盟了該公司。由該公司推出的Z80微處理器比Intel 8080功能更為強(qiáng)大,而且直到今天這款處理器仍然被尊為經(jīng)典。同樣,摩托羅拉以其大名鼎鼎的MC6800芯片與英特爾分庭抗禮。

Intel 8080  頻率:2 MHz

Intel C8085 頻率:3 MHz

1978年,英特爾推出了首枚16位微處理器8086,同時(shí)生產(chǎn)出與之配合的數(shù)學(xué)協(xié)處理器8087,這兩種芯片使用相同的指令集,以后英特爾生產(chǎn)的處理器,均對(duì)其兼容。Intel 8086集成2.9萬(wàn)只晶體管,時(shí)鐘頻率為4.77MHz,內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(處理器內(nèi)部傳輸數(shù)據(jù)的總線)、外部數(shù)據(jù)總線(處理器外部傳輸數(shù)據(jù)的總線)均為16位,地址總線為20位,可尋址1MB內(nèi)存。

首枚16位微處理器8086  頻率:4.77MHz

處理器: Intel MD8088-2/B   06/01/1979 出廠 頻率:8MHZ

1981年,IBM推出的首批個(gè)人電腦機(jī)選用了英特爾8088芯片。本來(lái)IBM準(zhǔn)備采用摩托羅拉的芯片,但是最終陰差陽(yáng)錯(cuò),還是由8088芯片承擔(dān)了這項(xiàng)光榮的使命。隨著個(gè)人電腦的流行,英特爾也開(kāi)始名揚(yáng)四海。事后,英特爾高度評(píng)價(jià)了與IBM這筆交易的重要性。的確,如果沒(méi)有這筆交易,很可能現(xiàn)在芯片市場(chǎng)是由摩托羅拉等一統(tǒng)天下。

 

Intel C80186  研發(fā)日期:1982年  頻率:8MHz 16Bit

Intel C80188-6 研發(fā)日期:1982年  頻率:6MHz 16Bit

286芯片具備16位字長(zhǎng),集成了14.3萬(wàn)只晶體管,時(shí)鐘頻率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線皆為16位,地址總線24位。80286也是英特爾的最后一款16位處理器。

Intel 80286,英特爾的最后一塊16位處理器

此后,英特爾的微處理器開(kāi)始進(jìn)入到了32位時(shí)代。1985年,英特爾再度發(fā)力推出了Intel 80386處理器。386集成了27萬(wàn)5千只晶體管,超過(guò)了4004芯片的一百倍。并且386還是英特爾第一種32位處理器,同時(shí)也是第一種具有“多任務(wù)”功能的處理器——這對(duì)微軟的操作系統(tǒng)發(fā)展有著重要的影響,所謂“多任務(wù)”就是說(shuō)處理器可以在同時(shí)處理幾個(gè)程序的指令。

Intel 80386,英特爾的第一代32位處理器  頻率:25MHz

Intel RapidCAD是英特爾有史以來(lái)第一款為舊款個(gè)人計(jì)算機(jī)所提供的升級(jí)套件(也就是OverDrive的始祖)。原386的使用者不需要更換主機(jī)板,只要把RapidCAD買回來(lái)將主機(jī)板上舊有的中央處理器芯片(CPU)替換掉,就可以享受接近486的運(yùn)算能力。RapidCAD其實(shí)就是把486 DX芯片去掉內(nèi)部高速緩存然后裝入386的封裝里面,RapidCAD也不支持486增加的新指令。不過(guò)由于386封裝的頻寬限制,RapidCAD對(duì)整體的效能提升比不上直接升級(jí)到486 DX。相同頻率下,486 DX可以有比386/387快上兩倍的速度,而RapidCAD在整數(shù)運(yùn)算方面最多只能提升35%,在浮點(diǎn)運(yùn)算方面,則可以提升將近70%。

Intel RapidCAD特殊的地方在于,它是由兩顆芯片組成,缺一不可。這歸咎于486 DX內(nèi)建浮點(diǎn)運(yùn)算器(FPU),而386則是將浮點(diǎn)運(yùn)算器分開(kāi)(就是387)。由于RapidCAD-1本身就含有浮點(diǎn)運(yùn)算器(因?yàn)樗褪?86 DX閹割版),根本不需要387,所以RapidCAD-2就是用來(lái)替代原來(lái)主機(jī)板上的387芯片。RapidCAD-1負(fù)責(zé)所有的運(yùn)算,而RapidCAD-2則是負(fù)責(zé)假裝浮點(diǎn)運(yùn)算器,以防止舊有主機(jī)板以為沒(méi)有安裝浮點(diǎn)運(yùn)算功能(尤其在執(zhí)行286/287的程序時(shí))。市面上有時(shí)候把RapidCAD-1與RapidCAD-2分開(kāi)賣,這是就是不了解RapidCAD運(yùn)作方式的結(jié)果。

1989年,英特爾發(fā)布了Intel 80486處理器。486處理器是英特爾非常成功的商業(yè)項(xiàng)目。很多廠商也看清了英特爾處理器的發(fā)展規(guī)律,因此很快就隨著英特爾的營(yíng)銷戰(zhàn)而轉(zhuǎn)型成功。80486處理器集成了125萬(wàn)個(gè)晶體管,時(shí)鐘頻率由25MHz逐步提升到33MHz、40MHz、50MHz及后來(lái)的100Mhz。

Intel 80486,英特爾最后一款以數(shù)字為編號(hào)的處理器

386和486推出后,均大獲成功,英特爾在芯片領(lǐng)域的霸主地位日益凸現(xiàn)。此后,英特爾開(kāi)始告別數(shù)字編號(hào)時(shí)代,進(jìn)入到了Pentium時(shí)代。

部分 Intel 80486 overdrive 處理器

Intel DX4ODPR100 頻率已經(jīng)達(dá)到 100MHz

Intel 486 OverDrive是提供80486使用者升級(jí)選擇(不過(guò)還是升級(jí)到80486等級(jí))的中央處理器芯片(CPU),基本上其作用原理就是比原來(lái)使用更高的倍頻。ODP需要使用特殊的插座,而ODPR則是將原來(lái)的處理器直接換掉(所以針角數(shù)是一樣的)。Intel 486 OverDrive 早期的命名是以內(nèi)頻為命名基準(zhǔn),所以以O(shè)DPR486DX-25來(lái)說(shuō),其速度為 50 Mhz,后來(lái) Intel 才使用新的命名方法。

1993年,英特爾發(fā)布了Pentium(臺(tái)灣俗稱586)中央處理器芯片(CPU)。本來(lái)按照慣常的命名規(guī)律是80586,但是因?yàn)閷?shí)際上「586」這樣的數(shù)字不能注冊(cè)成為商標(biāo)使用,因此任何競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手都可以用586來(lái)擾亂消費(fèi)市場(chǎng)。事實(shí)上在486發(fā)展末期,就已經(jīng)有公司將486等級(jí)的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)成586來(lái)銷售了。因此英特爾決定使用自創(chuàng)的品牌來(lái)作為新產(chǎn)品的商標(biāo)—Pentium。

 

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