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不可磨灭的记忆 CPU发展史经典回顾


分页浏览|全文浏览    【CNET中国·ZOL 原创】 作者:ZOL评测中心 | 责编:王刚     评论

  今天,我们可以舒适在坐在电脑前看电影、听音乐,通过互联网寻找资料,与远方的朋友进行视频聊天,又或者通过电子商务网站购买一本杂志、一款自己心仪的MP3播放器,一切都显得那么随意和悠然自得 。但是大部分人却都没想过,能够有如此幸福生活,是多少人前赴后继,作出了可歌可泣贡献才得到的。

  昨天晚上,一IT界著名的朋友跟笔者说“你每天都喝水,那你有没考虑过水厂和水龙头的关系怎么样的?”。确实,也许并非每个朋友都对IT和其中发生的事情感兴趣,但是曾经发生的事情和有过的经历,却可以让我们 更加珍惜这来之不易的幸福。了解成功人的历史,更可让我们受益菲浅。

  现在就让笔者带大家去回顾一下,这有趣而又激励人心的辉煌历史。

  关于CPU的基础知识:CPU的常识

  第一篇跟大家介绍的是PC里面的心脏:CPU(Central Processing Unit),被称呼为中心处理器或者Microprocessor微处理器。CPU是计算机的核心,其重要性好比心脏对于人一样。实际上,处理器的作用和大脑更相似,因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据,而主板芯片组则更像是心脏,它控制着数据的交换。CPU的种类决定了你使用的操作系统和相应的软件,CPU的速度决定了你的计算机有多强大,当然越快、越新的CPU会花掉你更多的钱。  

  CPU从最初发展至今已经有二十多年的历史了,这期间,按照其处理信息的字长,CPU可以分为:四位微处理器、八位微处理器、十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。

  如今,Intel的CPU和其兼容产品统治着微型计算机——PC的大半江山,但是除了IntelAMD的CPU,还是你可能听说过的其他一些CPU,如HP的PA-RISC,IBM的Power4和Sun的UltraSparc等,只是它们都是精简指令集运算(RISC)处理器,使用Unix的专利操作系统,例如IBM的AIX和Sun的Solaris等。

  虽然设计方式和工作原理的过程有区别,但不同处理器依然有很多相似之处。从外表看来,CPU常常是矩形或正方形的块状物,通过密密麻麻的众多管脚与主板相连。不过,你看到的不过是CPU的外衣——CPU的封装。而内部,CPU的核心是一片大小通常不到1/4英寸的薄薄的硅晶片(其英文名称为die,核心)。在这块小小的硅片上,密布着数以百万计的晶体管,它们好像大脑的神经元,相互配合协调,完成着各种复杂的运算和操作。


不可磨灭的记忆 CPU发展史经典回顾

左边是揭了盖可以看到核心的处理器

  硅能成为生产CPU核心的半导体材料主要是因为其分布的广泛性和价格便宜。此外,硅可以形成品质极佳的大块晶体,通过切割,得到直径8英寸甚至更大而厚度不足1毫米的圆形薄片——晶片(也叫晶圆)。一片晶片可以划分切割成许多小片,每一小片就是一块单独CPU的核心。当然,在切割之前有许多处理过程要做。

  Intel发布的第一颗处理器4004仅仅包含2000个晶体管,而目前最新的Intel Pentium 8400EE处理器包含超过2.3亿个晶体管,集成度提高了十万倍,这可以说是当今最复杂的集成电路了。与此同时,你会发现单个CPU的核心硅片的大小丝毫没有增大,甚至变得更小了,这就要求不断地改进制造工艺以便能生产出更精细的电路结构。如今,最新的处理器采用的是0.065微米技术制造,也就是常说的0.065微米线宽。

不可磨灭的记忆 CPU发展史经典回顾

840EE+HT(左边)65nm(右)

    Pentium 840EE处理器采用90nm制程的Smithfield核心,每核心1MB二级缓存,800MHZ的FSB,支持EDB防毒和EMT64T,可以搭配64位WinXP,90纳米制程,206平方毫米芯片面积,2.3亿晶体管。Pentium 4 643 (3.2GHz)采用65nm工艺的CedarMill,集成2MB二级缓存,单核心,支持HT、EM64T,VT。

  需要说明的是,线宽是指芯片上的最基本功能单元——门电路的宽度,因为实际上门电路之间连线的宽度同门电路的宽度相同,所以线宽可以描述制造工艺。缩小线宽意味着晶体管可以做得更小、更密集,可以降低芯片功耗,系统更稳定,CPU得以运行在更高的频率下,而且在相同的芯片复杂程度下可使用更小的晶圆,于是成本降低了。

  随着线宽的不断降低,以往芯片内部使用的铝连线的导电性能将不敷使用,AMD在其K7系列开始采用铜连线技术。而现在这一技术已经得到了广泛应用。

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