微机原理小论文 CPU技术的分析与发展 赓00748029 80386DL等芯片被开发出来。80386SL和80386D都是低功耗、节能型芯片,主 要用于便携机和节能型台式机,且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。 80486芯片则实破了100万个晶体管的界限,集成了120万个晶体管。时钟 频率提高到50MHz,并首次采用了RISC(精简指令集)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80386DX提高了4倍 1993年全新一代的高性能处理器 Pentium面世。 Pentium的时钟频率由最 初推出的60MHZ和66MHZ,后提高到200MHZ。最初版本的66MHZ的 PENTIUM微处 理器,其运算性能比33MH的80486DX就提高了3倍多,而100MH的 PENTIUM则 比33MHZ的80486DX要快6至8倍。也就是从 PENTIUM开始,我们大家有了超频 这样一个用尽量少的钱换取尽量多的性能的好方法。 Pentium Pro包含了两级缓存,其L2 CACHE工作在与处理器相同的频率上, 这样的设计使 Pentium pro达到了最高的性能。而 Pentium pro中"动态执行 技术,是继 PENTIUM在超标量体系结构上实现实破之后的又一次飞跃。由于其强 大的性能,许多服务器系统都采用了 Pentium Pro甚至是双 Pentium pro系统。 Pentium MMX(多能奔腾),是旨在增强 Pentium CPu在音像、图形和通信 方面应用的 Pentium系列的改进版本,最主要是采用了MX技术( INTEL发明的 ″多媒体扩展指令集")。 Pentium MMX Cpu比普通CPU在运行含有MX指令的程 序时,处理多媒体的能力上提高了60%左右。MMX技术不但是一个创新,而且还 开创了CPU开发的新纪元。 PentiumⅡ则是为了弥补 Pentium Pro的缺陷,然后再加上MMX指令而生产 开发出来的产品。在总线方面, Pentium处理器采用了双独立总线结构,即其 中一条总线联接二级高速缓存,另一条负责主要内存。在接口技术方面,为了获 得更加大的内部总线带宽, Pentium首次采用了最新的solt1接口标准,它不再 用陶瓷封装,而是采用了一块带金属外壳的印刷电路板,该印刷电路板不但集成 了处理器部件,而且还包括32KB的一级缓存 Pentium I Xeon时钟速率从400MHz起,具有新型插槽Slot2和先进的管理 特性,譬如:热敏传感器、检错纠错(ECC)、功能冗余检査、系统管理总线等等 它的一系列先进的管理特性加强了服务器平台对其环境的监测和保护能力,最大 限度地增加系统正常运转时间 Pentium III采用了0.25微米制造工艺,使用 Katmai内核和新的SECC2插口 除了包含MX指令外,还增加了”3D″指令一-SSE, Streaming SIMD Extensions PIII新增的SSE指令集的确可以使它的性能有脱胎换骨的提升。而且 Pentium Ⅲ的设计考虑了互连网的应用,其处理器包含了序列号,相当于电脑的”身份证", 可以提高用户在互联网上的安全性 代号为“ Coppermine”的新型 PentiumⅢ处理器率先采用0.18微米的制造 工艺。由于制造工艺的提高,使芯片集成度大为提高,芯片面积和功耗都大为减 小、成本也得以降低,更适用于笔记本电脑使用 纵观CP从4004到 PentiumⅢ的发展,可以发现,每次CPU的更新换代, 都是在CPU的某些特性方面进行了改进或创新,从而较大幅度提高了CPU性能, 成为新一代产品。在CPU发展历史中使用最多的是通过提高时钟频率来提高CP 性能这个方法,从而在人们中心目中基本形成了这样一种思维导向:时钟频率越微机原理小论文 CPU 技术的分析与发展 李赓 00748029 80386DL等芯片被开发出来。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，且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。 80486 芯片则实破了100 万个晶体管的界限，集成了120 万个晶体管。时钟 频率提高到50MHz，并首次采用了RISC（精简指令集）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80386DX 提高了4 倍。 1993 年全新一代的高性能处理器Pentium 面世。Pentium 的时钟频率由最 初推出的60MHZ 和66MHZ，后提高到200MHZ。最初版本的66MHZ 的PENTIUM 微处 理器，其运算性能比33MHZ 的80486 DX 就提高了3倍多，而100MHZ 的PENTIUM 则 比33MHZ 的80486 DX 要快6 至8 倍。也就是从PENTIUM开始，我们大家有了超频 这样一个用尽量少的钱换取尽量多的性能的好方法。 Pentium Pro 包含了两级缓存，其L2CACHE 工作在与处理器相同的频率上， 这样的设计使Pentium Pro 达到了最高的性能。而 Pentium Pro 中"动态执行" 技术，是继PENTIUM 在超标量体系结构上实现实破之后的又一次飞跃。由于其强 大的性能，许多服务器系统都采用了Pentium Pro 甚至是双Pentium Pro 系统。 Pentium MMX（多能奔腾），是旨在增强Pentium CPU 在音像、图形和通信 方面应用的Pentium 系列的改进版本，最主要是采用了MMX 技术（INTEL 发明的 "多媒体扩展指令集"）。Pentium MMX CPU 比普通CPU 在运行含有MMX 指令的程 序时，处理多媒体的能力上提高了60％左右。MMX 技术不但是一个创新，而且还 开创了CPU 开发的新纪元。 Pentium Ⅱ则是为了弥补Pentium Pro的缺陷，然后再加上MMX 指令而生产 开发出来的产品。在总线方面，PentiumⅡ处理器采用了双独立总线结构，即其 中一条总线联接二级高速缓存,另一条负责主要内存。在接口技术方面，为了获 得更加大的内部总线带宽，PentiumⅡ首次采用了最新的solt1接口标准，它不再 用陶瓷封装，而是采用了一块带金属外壳的印刷电路板，该印刷电路板不但集成 了处理器部件，而且还包括32KB的一级缓存。 Pentium Ⅱ Xeon 时钟速率从400MHz起，具有新型插槽Slot2 和先进的管理 特性，譬如：热敏传感器、检错纠错(ECC)、功能冗余检查、系统管理总线等等。 它的一系列先进的管理特性加强了服务器平台对其环境的监测和保护能力，最大 限度地增加系统正常运转时间。 Pentium III 采用了0.25 微米制造工艺，使用Katmai 内核和新的SECC2 插口， 除了包含MMX 指令外，还增加了"3D"指令――SSE，Streaming SIMD Extensions。 PIII 新增的SSE 指令集的确可以使它的性能有脱胎换骨的提升。而且Pentium Ⅲ的设计考虑了互连网的应用，其处理器包含了序列号，相当于电脑的"身份证"， 可以提高用户在互联网上的安全性。 代号为“Coppermine”的新型Pentium Ⅲ处理器率先采用0.18 微米的制造 工艺。由于制造工艺的提高，使芯片集成度大为提高，芯片面积和功耗都大为减 小、成本也得以降低，更适用于笔记本电脑使用。 纵观 CPU 从4004 到Pentium Ⅲ的发展，可以发现，每次CPU 的更新换代， 都是在CPU的某些特性方面进行了改进或创新，从而较大幅度提高了CPU 性能， 成为新一代产品。在CPU 发展历史中使用最多的是通过提高时钟频率来提高CPU 性能这个方法，从而在人们中心目中基本形成了这样一种思维导向：时钟频率越 3