眼下在非移動處理器市場風(fēng)光無限的英特爾，其實也有著發(fā)展路上苦澀的經(jīng)歷，各種成功、失敗、喜悅、沮喪，匯集在一起，才使得這位行業(yè)大佬發(fā)展到今天這樣的位置。

下面，小編就帶你梳理一下該公司歷史上的35款經(jīng)典芯片，看英特爾CPU的發(fā)展都經(jīng)歷了哪些鮮為人知的故事，也看看它走麥城時候的樣子。

始于4004

1971年，英特爾第一款微處理器——四位的4004面世，它與其他三個芯片配合工作，分別是4001的ROM，4002的RAM，以及移位寄存器4003。而4004負(fù)責(zé)進行計算。當(dāng)時，4004在計算器和類似的設(shè)備中大量采用，但還未能應(yīng)用于計算機中，它的最大時鐘速度為740 kHz。

4004之后，一款類似的處理器出現(xiàn)了，稱為4040，它基本上是一款擴展的指令集和更高性能的改進版本的4004。

8008和8080

4004打響了英特爾微處理器業(yè)務(wù)的第一槍，隨后，英特爾推出了全新的八位處理器，1972年，8008誕生，緊隨其后的是1974年的8080和1975年的8085。8008是由英特爾生產(chǎn)的第一款八位處理器，值得一提的是，8080的速度比4004快，這得益于其八位處理數(shù)據(jù)的能力，但它的時鐘頻率偏保守，在200kHz~800kHz之間，8008的性能沒有能夠吸引多少系統(tǒng)開發(fā)商。8008使用10微米晶體管制程技術(shù)。

8080則較為成功。它在8008基礎(chǔ)上加入了新的指令，并過渡到了6微米的晶體管制程。這使其時鐘速率提升了一倍以上，1974年，最高性能的8080芯片運行在2 MHz。8080被應(yīng)用到了很多設(shè)備當(dāng)中，這導(dǎo)致一些軟件開發(fā)商，如那段時間剛成立的微軟，開始關(guān)注適用于英特爾處理器的軟件開發(fā)。

當(dāng)8086發(fā)布時，它是基于8080，并保持軟件的向后兼容性。8080和關(guān)鍵硬件因素已出現(xiàn)在所有基于x86處理器的生產(chǎn)當(dāng)中，8080的軟件可以運行在任何x86處理器上。

8085是一個不太昂貴，且時鐘頻率更高的變種8080。

8086：x86的開始

英特爾首款16位處理器是8086，相比以前的設(shè)計，提高了性能。它不僅是主頻高于8088，還采用16位外部數(shù)據(jù)總線和一個6字節(jié)的預(yù)取隊列。它也能夠運行16位的任務(wù)（盡管大多數(shù)軟件是專為八位處理器設(shè)計的）。地址總線擴展到20位，使8086可以訪問1MB內(nèi)存，性能明顯提高。

8086成為了第一個x86處理器，它使用了x86ISA的第一次修訂，后來，幾乎所有由英特爾和AMD開發(fā)的處理器都是建立在8086基礎(chǔ)之上的。

英特爾在同一時間還推出了8088。該處理器是基于8086的，但是有很多數(shù)據(jù)線和四字節(jié)的指令預(yù)取隊列都減半，這導(dǎo)致失去平衡，為窄總線切取指令率，迫使其執(zhí)行單元空閑的時間不多。它具有1MB的RAM，比以前的處理器更高的頻率，但它比8086慢一點。

80186和80188

英特爾跟進8086與其他幾個處理器，所有這些都使用了類似的16位架構(gòu)。第一次是在80186上，針對嵌入式應(yīng)用。為推動這項工作，英特爾將主板上的一些硬件進了CPU，包括時鐘發(fā)生器、中斷控制器、定時器。對某些指令，即使在相同的時鐘頻率，80186比8086跑得快得多。當(dāng)然，英特爾自然會提升CPU的頻率，以進一步提高性能。

80188同樣把一些硬件功能塊集成了進去。但同8088一樣，其數(shù)據(jù)總線減少了一半。

80286：更多的內(nèi)存，更高的性能

80286與80186在同一年發(fā)布，性能幾乎相同，但它的擴展地址總線為24位，使處理器能夠訪問到16MB內(nèi)存。

iAPX 432

iAPX 432是英特爾早期嘗試從x86投資組合中脫穎而出的一種完全不同的設(shè)計。英特爾預(yù)計iAPX 432比其他產(chǎn)品快幾倍。然而，該款處理器最終失敗了，原因在于一些設(shè)計缺陷。雖然x86處理器相對復(fù)雜，但iAPx 432將CISC帶到了一個全新的復(fù)雜程度。硬件設(shè)計相當(dāng)大膽，迫使英特爾將其從兩個獨立的die中進行制作。該處理器如果沒有極高的帶寬，則表現(xiàn)不佳。iAPX 432的性能超過了8080和8086，但是它很快就被較新的x86產(chǎn)品超過了，因此，最終被放棄了。

i960：英特爾的第一個RISC處理器

英特爾在1984年推出了其第一個RISC處理器。它不是x86處理器的直接競爭對手，因為它是作為一個安全的嵌入式解決方案。它使用伯克利RISC設(shè)計概念的32位超標(biāo)量架構(gòu)。第一款i960處理器的時鐘頻率相對較低，其中最慢的模式運行在10 MHz，但多年來，它被改進，并轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂酶叩闹瞥?，使其達(dá)到100 MHz。它還支持4GB的受保護的內(nèi)存。

i960被廣泛應(yīng)用在軍事和商業(yè)系統(tǒng)。

80386：32位x86處理器

英特爾的第一個32位x86處理器是80386，發(fā)布于1985年。該處理器有一個關(guān)鍵的優(yōu)勢是它的32位地址總線，可以支持高達(dá)4GB的系統(tǒng)內(nèi)存。雖然這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過所有人的使用需求，內(nèi)存限制往往傷害現(xiàn)有x86的性能和競爭處理器。與現(xiàn)代CPU不同的是，在80386發(fā)布的時候，更多的RAM幾乎總是轉(zhuǎn)化為性能提升。英特爾還實施了幾個架構(gòu)增強功能，可以將性能提升到80286以上，即使兩個系統(tǒng)都使用相同的RAM數(shù)量。它還支持虛擬模式處理，從而增加了多任務(wù)支持。

為了更經(jīng)濟的分割其產(chǎn)品陣容，英特爾還推出了80386SX。這個處理器與80386幾乎相同，它仍然采用32位架構(gòu)，但其數(shù)據(jù)總線的一半被削減到16位，以節(jié)省成本。

i860

1989年，英特爾又試圖擺脫其x86處理器，它推出了一個稱為i860的新RISC CPU。與早期的i960不同，該CPU被設(shè)計為在桌面市場上競爭的高性能模型，但設(shè)計證明是有問題的。其最重要的缺陷是處理器的性能完全依賴于編譯器，按照在軟件首次創(chuàng)建時需要執(zhí)行的順序放置指令，這有助于英特爾保持芯片尺寸和i860的整體復(fù)雜性，但是在編譯程序時，幾乎無法正確列出從開始到結(jié)束的所有指令，這導(dǎo)致CPU在嘗試解決問題時不斷停止工作。

80486：集成FPU

英特爾的80486在性能方面又是一個重大的進步。其成功的關(guān)鍵是將組件更緊密地集成到CPU中。80486是第一個包含L1緩存的x86 CPU。早期的80486型號帶有8KB的裸片，并在1000nm工藝上刻蝕。但隨著設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>600nm，L1緩存大小翻了一番，達(dá)到了16KB。

英特爾還將FPU整合到CPU中，到目前為止，這是一個單獨的功能處理單元。通過將這些硬件移動到主機處理器中，它們之間的延遲急劇下降。80486還使用更快的FSB接口來增加帶寬，并且核心有各種其他調(diào)整推動IPC。這些變化顯著提高了80486的性能，高端機型比舊式80386快了多倍。

第一個80486處理器達(dá)到50 MHz，后來使用改進的600nm工藝的型號高達(dá)100 MHz。為了針對經(jīng)濟型用戶，英特爾還發(fā)布了一款名為80486SX的80486版本，其中FPU已被禁用。

P5：第一個奔騰處理器

Pentium于1993年出現(xiàn)，是第一款不遵循80x86號碼系統(tǒng)的Intelx86處理器。在內(nèi)部，Pentium使用了P5架構(gòu)，這是英特爾首款x86超標(biāo)量設(shè)計。雖然奔騰的速度一般比80486快，但其最突出的特點就是FPU大大提高。原始奔騰的FPU比80486的老化單位快十倍以上。這在英特爾發(fā)布奔騰MMX的后期幾年中變得更加顯著。這款處理器在架構(gòu)上與原始Pentium相同，但支持英特爾新的MMXSIMD指令集，可大幅提升性能。

英特爾還相對于80486增加了奔騰處理器的L1緩存。初始Pentium包含16KB，而Pentium MMX則上升到32KB。當(dāng)然，這些處理器也以較高的時鐘速率運行。第一臺Pentium處理器使用800nm晶體管制程，可能只能達(dá)到60 MHz，但隨后轉(zhuǎn)變?yōu)橛⑻貭?/span>250nm工藝，并將頻率推高至300MHz。

P6：Pentium Pro

英特爾計劃以Pentium Pro為基礎(chǔ)的P6架構(gòu)快速跟隨奔騰，但遇到了技術(shù)難題。由于其無序（OoO）設(shè)計，Pentium Pro在32位操作中比Pentium快得多。它具有重新設(shè)計的內(nèi)部架構(gòu)，將指令解碼為微操作，然后在通用執(zhí)行單元上執(zhí)行。由于附加的解碼硬件，它還使用了顯著擴展的14級流水線。

由于第一款Pentium Pro處理器面向服務(wù)器市場，英特爾將地址總線再次擴展到36位，并增加了PAE技術(shù)，使其能夠支持高達(dá)64GB的RAM。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般用戶的需求，但是能夠支持更大量的RAM是英特爾服務(wù)器的關(guān)鍵。

處理器的緩存系統(tǒng)也被重做。L1緩存限于兩個分段的8KB緩存，一個用于指令，一個用于數(shù)據(jù)。為了彌補與Pentium MMX相比的16KB的缺陷，英特爾在附加到CPU包的單獨芯片上放置了256KB和1MB的L2緩存。它使用背面總線（BSB）連接到CPU。

英特爾最初計劃將Pentium Pro推向消費者，但最終將其限制為服務(wù)器產(chǎn)品。Pentium Pro具有幾項革命性的功能，但在性能方面卻與Pentium和Pentium MMX相悖。在16位操作中，較早的Pentium部件都顯著增加，16位軟件在當(dāng)時仍然被大量使用。處理器也不支持MMX指令集，這導(dǎo)致奔騰MMX在MMX優(yōu)化軟件中表現(xiàn)優(yōu)于Pentium Pro。

Pentium Pro可能在消費市場上有機會，但由于包含L2緩存的獨立芯片，生產(chǎn)成本也相當(dāng)高昂。最快的PentiumPro處理器的運行頻率為200 MHz，采用500到350nm之間的晶體管制程。

P6：奔騰II

英特爾并沒有放棄P6架構(gòu)，而是等到1997年發(fā)布了Pentium II。奔騰II設(shè)法克服了Pentium Pro幾乎所有的負(fù)面因素。其基礎(chǔ)架構(gòu)與Pentium Pro類似，并且繼續(xù)使用一個14階段的管道，對內(nèi)核進行了幾項改進，以改進IPC。L1增長到16KB數(shù)據(jù)+ 16KB指令高速緩存。

英特爾也轉(zhuǎn)移到更加經(jīng)濟實惠的高速緩存芯片，連接到更大的硅封裝以降低生產(chǎn)成本。這是使Pentium II成本更低的有效方法，但這些內(nèi)存模塊無法以CPU的速度運行。相反，L2緩存以半頻率運行，而這些早期的處理器足以提高性能。

英特爾還增加了對MMX指令集的支持。Pentium II內(nèi)部使用的代碼為“Klamath”和“Deschutes”的CPU內(nèi)核也被銷售為服務(wù)器的至強和奔騰II Overdrive產(chǎn)品。最高性能型號包含512KB的L2緩存，運行頻率為450 MHz。

P6：1 GHz的奔騰III

英特爾計劃使用基于其Netburst架構(gòu)的處理器來跟蹤奔騰II，但尚未準(zhǔn)備好。相反，英特爾將P6架構(gòu)再次推出為Pentium III。

這些處理器中的第一個代號為“Katmai”，與Pentium II非常相似，因為它使用了一個含有低質(zhì)量二級緩存的插槽式墨盒，占據(jù)CPU速度的一半。底層架構(gòu)納入其他重大變化，因為14級管道的幾個部分融合在一起，將其縮短到10個等級。由于更新的管道和時鐘速度的提高，奔騰III處理器中的第一個處理器通常以小幅度優(yōu)于其Pentium II對手。

Katmai使用250nm晶體管制程。然而，隨著邁向180nm制造工藝，英特爾能夠顯著提升Pentium III的性能。這個更新的實現(xiàn)，代號為“Coppermine”，將L2緩存移動到CPU中，并將其容量減少一半（低至256KB）。但是由于能夠以處理器的頻率運行，性能仍然高漲。

Coppermine是英特爾與AMD Athlon的競爭產(chǎn)品，在競爭中打破了1GHz。英特爾試圖生產(chǎn)1.13GHz的型號，但是湯姆硬件公司的Tom Pabst博士調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這是不穩(wěn)定的情況后，最終才被召回。這使得1 GHz型號成為最快的Coppermine Pentium III。

Pentium III內(nèi)核的最后一個命名為“Tualatin”。它采用130nm工藝，時鐘頻率高達(dá)1.4GHz。它還將L2緩存增加到512KB，這有助于提高性能。

P5和P6：賽揚和至強

在奔騰II發(fā)布之前，英特爾還推出了其Celeron和Xeon產(chǎn)品系列。這些產(chǎn)品使用與Pentium II或Pentium III相同的內(nèi)核，但具有不同數(shù)量的緩存?；赑entium II的第一款Celeron品牌處理器根本沒有二級緩存，導(dǎo)致了可怕的性能。與Pentium III相比，之前基于Pentium III的型號的二級緩存的一半禁用。這導(dǎo)致Celeron處理器使用的Coppermine內(nèi)核只包含128KB的L2緩存;基于Tualatin的后期模型將其增加到256KB。

這些半高速緩存衍生產(chǎn)品被稱為Coppermine-128和Tualatin-256。英特爾以與Pentium III相當(dāng)?shù)臅r鐘速度出貨，這使得他們表現(xiàn)良好，使其對AMD的Duron處理器具有很強的競爭力。微軟使用了以733 MHz為單位的Coppermine-128 Celeron處理器，作為Xbox游戲機的CPU。

第一個Xeon處理器類似，但它們包含更多的L2緩存。基于Pentium II的至強處理器至少包含512KB，與Pentium II CPU相同，而高端機型則可能高達(dá)2MB。

Netburst

在討論英特爾Netburst架構(gòu)和奔騰4之前，重要的是要檢查其深層流程背后的想法，該思路描述了指令通過核心的過程。線程通常執(zhí)行多個任務(wù)，但有時它們專門用于單個功能。通過添加新硬件或?qū)⒁粋€線程分為多個線程，可以擴展執(zhí)行通道。處理器流水線也可以通過刪除硬件或?qū)⒍鄠€組件下載到單個線程來縮小。

管道的長度或深度對延遲，IPC，時鐘速度和架構(gòu)的吞吐量有直接影響。較長的管道通常需要大量的帶寬，但是如果流水線保持適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)饋送，那么管道中的每個階段都保持忙碌狀態(tài)。具有更長管道的處理器通常能夠以更高的時鐘速率運行。

在處理器內(nèi)部的權(quán)衡是更高的延遲，因為流經(jīng)它的數(shù)據(jù)必須在每個階段停止一定數(shù)量的時鐘周期。使用長管道的處理器也傾向于具有較低的IPC，這就是為什么它們依靠更高的頻率來提高性能。多年來，執(zhí)行這兩種理念的處理器已經(jīng)證明是成功的。

Netburst：奔騰4Willamette和Northwood

在2000年，英特爾的Netburst架構(gòu)終于準(zhǔn)備好了，并被推出了奔騰4。這個組合將在未來六年內(nèi)領(lǐng)銜英特爾的高端CPU。第一個被命名為“Willamette”，它在其生命的頭兩年承載了Netburst和Pentium 4。然而，這對英特爾來說是一個困擾的時期，芯片的競爭力超過奔騰III。Netburst能夠顯著提高頻率，Willamette設(shè)法達(dá)到2 GHz，但在某些任務(wù)中，1.4 GHz的Pentium III仍然更快。AMD的Athlon處理器在此期間表現(xiàn)良好。

Willamette的問題是，英特爾將管道延伸到20個線程，并計劃獲得超過2GHz的時鐘頻率，但由于功耗和散熱問題，它無法實現(xiàn)這些目標(biāo)。英特爾的130nm設(shè)計被稱為“Northwood”，情況有所改善，擴大到3.2 GHz，二級緩存從256KB翻一番，達(dá)到512KB。Netburst的功耗和散熱依然存在。然而，Northwood卻表現(xiàn)較好，對AMD的競爭非常激烈。

在高端機型上，英特爾還推出了超線程技術(shù)，以提高強調(diào)多任務(wù)的環(huán)境中的資源利用率。超線程在Northwood上并不像現(xiàn)在的Core i7處理器那樣有利，但是它的性能提高了幾個百分點。

Willamette和Northwood也在Celeron和Xeon品牌的CPU中發(fā)布。與上一代基于Celeron和Xeon的產(chǎn)品一樣，英特爾提升或降低了二級緩存大小，以區(qū)分其性能。

P6：奔騰M

由于Netburst被設(shè)計為一個功能強大的高性能架構(gòu)，并沒有將其轉(zhuǎn)化為移動系統(tǒng)。相反，在2003年，英特爾創(chuàng)建了專門為筆記本電腦設(shè)計的第一個架構(gòu)。Pentium-M基于P6架構(gòu)，但具有更長的12-14級流水線。這也是英特爾的第一個可變長度管道，這意味著如果指令所需的信息已經(jīng)加載到緩存中，則可以在僅僅12個階段之后執(zhí)行指令。如果沒有，它必須經(jīng)過兩個額外的階段來加載數(shù)據(jù)。

這些處理器中的第一個采用130nm晶體管制程，并包含1MB二級緩存。它設(shè)法達(dá)到1.8 GHz，而功耗僅為24.5W。被稱為“Dothan”的后續(xù)版本于2004年發(fā)布，轉(zhuǎn)換為90nm制程。這使得英特爾將L2緩存增加到2MB，并結(jié)合許多核心增強功能，提供了體面的IPC吞吐量改進。CPU也擴大到2.27 GHz，功率略微增加到27W。

Pentium-M架構(gòu)最終在Stealey A100移動CPU內(nèi)部使用，之后被Intel的Atom處理器所取代。

Netburst: Prescott

Northwood從2002年至2004年將Netburst架構(gòu)運行，之后英特爾推出了Prescott，并進行了大量改進。它采用了90nm的制造工藝，使Intel能夠?qū)?/span>L2緩存增加到1MB。英特爾還推出了新的LGA 775接口，其特點是支持DDR2內(nèi)存和比第一個基于Northwood的CPU更快的四泵浦FSB。這些變化導(dǎo)致Prescott的帶寬明顯高于Northwood，這對于提高凈爆彈的表現(xiàn)至關(guān)重要。Prescott還是英特爾第一款64位x86處理器，允許它一次訪問更多的RAM并運行64位。

普雷斯科特應(yīng)該是英特爾基于Netburst處理器系列的失敗案例。英特爾再次延長其執(zhí)行流程，此次達(dá)到31個階段。該公司希望提高時鐘速率足以抵消更長的管道，但只能達(dá)到3.8 GHz。普雷斯科特太熱了，功耗高。英特爾預(yù)計采用90nm制程以緩解這個問題，但晶體管密度的增加使得制冷更加困難。由于無法達(dá)到更高的頻率，普雷斯科特的進化變化會損害整體性能。

即使有了所有的增強功能和額外的緩存，Prescott在任何給定的時鐘速率下，都與Northwood一樣。大約在同一時間，AMD的K8處理器也正在向更小的晶體管制程轉(zhuǎn)移，從而使其處于更高的頻率。在這個短暫的時間內(nèi)，AMD主宰了桌面CPU市場。

Netburst：奔騰D

2005年，這場比賽是為了生產(chǎn)第一個面向消費者的雙核處理器。AMD已經(jīng)宣布了其雙核Athlon 64，英特爾通過使用包含兩個Prescott芯片的多核模塊（MCM）擊敗AMD。該公司稱其雙核處理器為奔騰D，而第一款型號為“史密斯菲爾德”。

然而，奔騰D面臨著同樣困擾普雷斯科特的問題。兩個基于Netburst的die的熱能和功率最大限制了時鐘頻率為3.2 GHz。由于架構(gòu)受帶寬限制，Smithfield的IPC吞吐量分在兩個內(nèi)核之間。運作也不是特別順暢。而AMD的雙核CPU由一個模塊構(gòu)建，被認(rèn)為是優(yōu)越的。

隨后，史密斯菲爾德被普雷斯勒（Presler）所接受，后者轉(zhuǎn)向了65nm制程技術(shù)它在MCM上包含兩個Ceder Mill的die。這有助于降低處理器的熱量和功耗，并讓英特爾將其時鐘頻率提高到3.8 GHz。

普雷斯勒有兩個關(guān)鍵的步驟。第一個具有更高的125W TDP，而后者下降到95W。由于芯片尺寸更小，英特爾能夠?qū)⒍壘彺嬖黾右槐叮虼嗣總€模塊都有2MB。一些型號還提供超線程，允許CPU同時處理四個線程。

所有Pentium D處理器都支持64位軟件，可以利用超過4GB的RAM。

結(jié)語

好了，今天先介紹這些吧，明天會繼續(xù)為您帶來該公司后來開發(fā)的、直到今天的經(jīng)典CPU。

（未完待續(xù)......）