
在整個處理器的發展過程中Intel處理器始終占有非常重要地位,下面將從16位的Intel處理器開始討論其發展.
(1)16 位的處理器(1978)
32位處理器出現之前,占據市場的是,Intel 16位處理器8086和8088.8086有16位的寄存器和一條16位的內部總線,擁有20-bits的尋址能力,可訪問1M以內的地址范圍.而8088則是在8086的基礎上加了一條16位的外部總線.
8086/8088是實現分段機制的IA-32處理器體系處理器,在段內,通過一個16位的寄存器包含一個16位的指針最多可以指向一個64K地址范圍的空間.通過一次使用4個段寄存器,8086/8088就可以一次(不改變段中的值)訪問256 Kbytes大小的地址.若改變段的內容,就會形成20位(=4位的段寄存器+16位的寄存器)的1M尋址能力.
(2)Intel® 286 處理器 (1982)
Intel®286是實現保護模式的IA-32處理器體系處理器,保護的方式使用段寄存器內容作為選擇子或者指針進描述符表.每個描述符提供24-bit的基地址和一個上限為16Mbytes的物理內存大小,從而提供一個在段交換基礎下的內存保護管理,和一些保護機制,這些機制包括:
◇ 段大小限制檢查
◇ 只讀和只執行的段選項
◇ 四個權限等級劃分
(3)IntelTM 386 處理器 (1985)
IntelTM 386 處理器是IA-32結構家族中的第一款32位處理器.它提供32-bit的寄存器同時用于運算(operands)和尋址(addressing),32位Intel386 寄存器的低一半空間仍然保留著先前版本中16位寄存器的特性,允許向后兼容.這個處理器同時提供一個虛擬的8086模式,用以更高速度運行8086/8088上開發的程序(非保護模式).
此外,IntelTM386處理器擁有如下支持:
◇ 一個32位的地址總線支持高達4-Gbytes的物理內存
◇ 一個分段內存模式和平(flat)內存模式
◇ 分頁,每頁固定為4-Kbyte大小,從而提供虛擬內存管理
◇支持并行執行
(平內存模式可以理解為:無須段寄存器或內部總線等于外部總線)
(4)IntelTM 486 處理器 (1989)
IntelTM 486 處理器通過將擴展386的譯碼和執行單元到5個流水線來提供比386更多的并行支持,流水線之間是并行的,也就是說最多可以有5條指令同時執行.
此外,這個處理器添加特性如下:
◇ 一個8-Kbyte的片內一級緩存,增加了在一個標準時鐘周期里面能執行的指令百分數.
◇ 一個綜合的X87 FPU.
◇ 節能和系統管理能力
(5)Intel® Pentium® 處理器 (1993)
Intel奔騰處理器是第二個實現流水作業的處理器,擁有超標量性能.(兩個流水線,稱u和v,一起可以在每個時鐘周期里,同時執行兩條指令),片上一級緩存增加到兩片(每片8 KBytes),一片用于負責編碼,一片負責數據緩存.數據高速緩存使用MESI協議,以支持更高效的完成寫回緩存,這點比486的寫緩存性能有所提升.通過片上一個叫條件分支表來提供分支預測,構建高性能的循環執行.
此外,這個處理器添加特性如下:
◇擴建使虛擬8086模式更有效率,并支持4 MB及4K的頁面
◇ 內部128 bits及256 bits的數據路徑提高了內部數據傳輸速度.
◇ 外部數據總線寬度暴增到64 bits.
◇ 擁有一個APIC(Advanced Programmable Interrupt Controller)讓系統支持多處理器.
◇一個雙倍處理器模式支持膠合雙處理器系統
其后逐步發展的Pentium家族推出的英特爾MMX技術(奔騰處理器的MMX技術).英特爾MMX技術采用單指令多數據集( SIMD )執行模型去運行并行計算包含在64位寄存器的整數數據集.
(6)P6 處理器家族 (1995-1999)
P6系列處理器基于對超標量微架構,并確定新的性能標準,設計的目標之一在使用相同的0.6微米,四層,金屬的BiCMOS制造工藝的情況下,其性能還要顯著超越Pentium處理器,這個家族的處理器特點包括以下幾個方面:
◇英特爾的Pentium Pro處理器是三路超標量.采用并行處理技術,該處理器能夠平均解碼,調度,并完成執行(睡眠) 3指令每時鐘周期.在超標量執行過程中,Pentium Pro提供動態執行(微觀數據流分析,故障處理,更高級的分支預測和推測執行).該處理器進一步加強了其高速緩存. 它和奔騰處理器一樣具有相同的兩個片上的8 k字節的第1級高速緩存和一個額外的256 KB的二級緩存,封裝入處理器.
◇Intel Pentium II 處理器將其 MMX(多媒體的擴充MultiMedia eXtensions)技術和其他升級硬件添加到P6家族中去,P6處理器核心封裝在在一個單邊接觸插盒(single edge contact cartridge,SECC:是一種矩形塑料包裝盒,通過邊緣指狀聯接安裝于系統主板.)中.一級數據和指令緩存都擴大到16K,并二級緩存(外部)支持大小256 KBytes, 512 KBytes, and 1 MByte 三種.一個半時鐘周期環境下總線將兩個2級緩存和處理器連在一起.多種低功耗狀態選擇,如AutoHALT, Stop-Grant, Sleep, 和 Deep Sleep,使其在不工作(空轉)的時候節省電源.
◇奔騰II至強(Xeon)處理器具有前幾代奔騰處理器的各種特性.包含4路和8路(或更高)可擴展和一個2 Mbyte二級緩存運行在全時鐘周期下總線上.
◇英特爾賽揚處理器家族集中于經濟型電腦市場的成長.引入了一個集成的128 KB的二級緩存和一個塑料針柵陣列( ppga )外形,以降低系統設計成本.
◇英特爾奔騰III處理器,引入了流SIMD擴展(SSE)進IA - 32體系結構.SSE延伸擴展的SIMD執行模型和英特爾MMX技術一起被引入,提供了一套新的128位寄存器以執行SIMD操作,和浮點數計算.
◇奔騰III至強(Xeon)處理器通過提高處理器最高運行速度,on-die,和高級轉移緩存對IA-32體系的性能層次做了擴展.
(7)Intel® Pentium® 4 處理器家族(2000-2006)
英特爾奔騰4處理器家族是基于英特爾是Netburst微架構;
英特爾奔騰4處理器引入流SIMD擴展2 (的SSE2 ) , Intel Pentium 4處理器3.40 GHz的,支持超線程技術引入流SIMD擴展3 ( SSE3指令集),英特爾64體系結構是在Intel Pentium 4處理器最末版支持超線程技術和英特爾奔騰4處理器6xx和5xx序列.
英特爾虛擬化技術(Intel® VT )的推出,英特爾奔騰4處理器672和662 .
(8)Intel® Xeon® 處理器 (2001-2006)
Intel Xeon處理器(例外雙核心Intel Xeon處理器,呂, Intel Xeon處理器5100系列) ,是基于英特爾是Netburst微架構,正如一個家庭中,這一組的IA - 32 處理器(最近英特爾公司64位處理器) ,是專為在多處理器的服務器系統和高性能工作站.
英特爾Xeon處理器MP推出支持超線程技術; 64位的Intel Xeon處理器3.60 GHz的( 800 MHz系統總線) ,采用英特爾推出64個建筑.雙核心Intel Xeon處理器,包括雙核心技術. Intel Xeon處理器, 70xx系列包括英特爾虛擬化技術.
Intel Xeon處理器5100系列推出省電,高性能的英特爾核心微架構.該處理器是基于英特爾64體系結構,它包括了英特爾虛擬化技術和雙核心技術. Intel Xeon處理器3000系列,也是基于英特爾核心微架構. Intel Xeon處理器5300系列推出4個處理器核心,在物理封裝,他們也是基于英特爾核心微架構.
(9)Intel® Pentium® M 處理器 (2003-現在)
英特爾奔騰M處理器家族,是一種高性能,低功耗移動處理器家族微結構改進比前一代產品的IA - 32的英特爾移動處理器更優.這個家族是專為延長電池壽命,并無縫集成與平臺創新,使新使用模式(如作為擴展移動性,超薄形因素,而集成無線聯網) .
其增強微架構,包括:
◇支持英特爾架構的動態執行
◇高性能,低功耗核心的制造均采用英特爾先進的
工藝技術的銅互連
◇片內(on-die)主32 k字節指令高速緩存和32 KB的回寫數據高速緩存
◇片內第二級緩存(高達2 MB的) ,與高級傳輸快取緩存架構
◇先進的分支預測和數據預取邏輯
◇支持MMX技術,流式SIMD指令和的SSE2指令集
◇一個400或533兆赫,源同步處理器系統總線
◇先進的電源管理采用增強型英特爾SpeedStep ®技術
關于on-die
在Celeron(賽揚微處理器)剛出來的時候,并沒有二級緩存,里面只集成了一個片內32Kb的一級緩存,與Pentium II一樣,二級緩存被集成在主板上,C靠近CPU的的地方,和集成在CPU里的二級緩存相比其速度通常只為CPU全速的一半.(die:集成電路或晶體管生產過程中,將半導體硅晶圓片分割成的矩形芯片.)如果拿當時的Celeron與這里的Pentium M相比,把集成在處理器里的二級緩存稱為“on-die(在芯片上)”,而把外部的二級緩存稱為“off-die(不在芯片上)”.
SpeedStep ®技術
Intel 所采用的一種節省耗電的技術. 在600MHz 以上的 Mobile Pentium III 處理器, 設計了兩組 PLL 時脈輸入線路, 可以支援兩種不同核心電壓/時脈的組合配對. 一種是 1.6V 核心電壓,最大效能 (Maximum Performance) 模式 (100%); 另一種是電池最佳化 (Battery Optimized) 模式, 這時候 CPU 的時脈通常只有 80% 左右, 其中核心電壓可降到 1.35V. 而且兩種操作模式的切換時間只需兩千分之一秒的時間. 以 Intel 的資料表示: 操作頻率降低 20%, 再配合核心電壓的降低, 理論上耗電量可以降到原先操作模式的五到六成之間. 以 600MHz 的筆記型 Pentium III 為例, 在我們外出攜帶筆記型電腦時, 通常不會去接 AC Power 交流電電源, 此時筆記型電腦只能吃電池的電源. 這時候 CPU 會自動設定切到500MHz/1.35V 低速/低壓模式, 耗電量大幅降低, 而電池的供應時間也得以延長. 又當筆記型電腦移到可以接 AC Power 交流電電源的地方時, 一旦接上 AC Power 電源, 系統便自動切回 600MHz/1.6V 全速/高電壓模式.
(10)The Intel® Pentium®處理器至尊版(2005-2007)
英特爾奔騰處理器至尊版推出了雙核心技術.這技術提供了先進的硬件多線程的支持.處理器基于英特爾是Netburst微架構,并支持深交所,的SSE2 , SSE3指令集,超線程技術,和Intel 64架構.
(11)Intel® Core™ Duo and Intel® Core™ Solo 處理器(2006-Current)
英特爾Core Duo(酷睿)處理器,提供省電,雙核心的表現與低功耗設計,延長電池壽命.這個家族與單核心Intel的Core Solo處理器提供微構架增強超過Pentium M處理器家族.
其增強微架構,包括:
◇英特爾®智能高速緩存,能夠有效的數據共享兩處理器核心
◇改進的解碼和執行的SIMD
◇英特爾動態電源協調和增強型英特爾®深層睡眠,以減少功率消耗
◇英特爾®高級散熱管理功能的數字溫度傳感器接口
◇支持功率優化型667 MHz匯流排
雙核心Intel Xeon處理器,呂是基于相同的微架構作為英特爾Core Duo處理器,并支持IA - 32體系結構.
(12)Intel® Xeon® Processor 5100 Series and Intel® Core™2 處理器家族 (2006-現在)
Intel Xeon處理器3000 , 5100 ,和5300系列,英特爾核心2極端的情況下,英特爾核心2個四芯處理器,英特爾Core 2 Duo處理器家族支持英特爾64架構;高性能基礎上,省電的英特爾® 核心微架構.英特爾
Core微架構包括以下新特點:
◇英特爾®寬動態執行,以提高性能和執行能力,大吞吐量
◇英特爾®智能功率管理,降低電力消耗
◇英特爾®高級智能高速緩存,能夠在兩個處理器核心間,高效共享數據
◇英特爾®智能內存訪問,以增加數據帶寬與隱藏存儲器訪問時的等待時間
◇英特爾®高級數字媒體增強,這提高了應用性能采用多代流SIMD擴展
Intel Xeon處理器5300系列,英特爾核心2極速四核心處理器,以及英特爾的核心2個四處理器支持英特爾四核心技術.
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