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Cpu历史之intel系列

4004

4004美国英特尔公司(Intel)第一71年11月15日上第一个微处理器；1971年11月15日发布。4004处理器的尺寸为3mm×4mm，外层有16根针脚，内层有2300根晶体管，五层设计，10um工艺工艺。4004的最高时脉是0.74MHz，可执行4位元运算，支持8位元指令集和12位元地址集。当时钟频只有108KHz每秒可计算6万次。

第一款4位处理器

8086

1978和1979年，Intel该公司推出了8086和8088芯片，均为16位微处理器，含有2.9万个晶体管，时钟频率为4.77MHz，地址总线为20位，可使用1位MB内存。内部数据总线16位，外部数据总线8088位，8086位。1981年8088年首次使用芯片IBMPC在机器中，开创了全新的微机时代。

8086的dip40封装

8086的die shot

外观与课本上的8051芯片非常相似，功能性能相似，但8051更像是一个SOC。1981年INTEL推出的MCS-51单芯片，数据为8bit，8051是其中之一，后来授权其他芯片公司开发各种形式的51单片机产品。

80286

1982年，Intel80286芯片中含有13个.4万个晶体管，时钟频率由原来的6MHz逐步提高到20MHz。内外数据总线16位，地址总线24位，可找到16位MB内存。80286有两种工作方式：实际模式和保护模式。

80286（PLCC封装）

80286的指令流水线有3级：取指，译码和执行。比8086多了一级译码。

80386

1985年，Intel80386芯片是80X第一个32位微处理器在86系列中包含27位.时钟频率为12万个晶体管.5MHz，后提高到20MHz，25MHz，33MHz。其内外数据总线为32位，地址总线为32位，可寻址4位GB内存。将广泛应用于80386，PC机器从16位时代带入32位时代。比80286更多的指令集。

386陶瓷封装

这种陶瓷包装很有质感，成本估计很高，现在估计只能在军品中看到。

80486

1989年，Intel该芯片实际上打破了100万晶体管的界限，集成了120万晶体管。时钟频率为25MHz逐步提高到33MHz、50MHz。80486是80386和80387数学协会处理器KB高速缓存集成在80芯片中X86系列首次采用RISC技术可以在一个时钟周期内执行指令。

80486的性能比80387数学协会处理器的80386好DX提高了4倍。

1989年上市时，价格为950美元CISC中也加入了RISC事实上，实后来大家都在互相借鉴，不适合简单粗暴的使用cisc和risc来区分了。

Intel Pentium

Intel公司于1993年03月22 日，发布了P80586架构的正式名称是PENTIUM。PENTIUM含晶体管310万，L1为16KB（8 8)时钟频率最初为60MHZ和66MHZ，Socket 4 ( 273 针脚 PGA 包装)，电压5V，采用0.8um BiCMOS工艺制造。

Intel Pentium (P5, 80501)两种不同的包装

Intel Pentium (P5) Die shot

奔腾还有几代强化版。1994 年 10 月 10 日P54C Microarchitecture，75 MHz ~ 120 MHz，电压降低为3.3V，Socket 5 ( 273 针脚 PGA 封装) / Socket 7 ( 321 针脚 PGA 封装)，320万

Intel Pentium (P54C, 80502)

1995 年 06 月 10 日P54CS Microarchitecture，133 MHz ~ 200 MHz，Socket 7 ( 321 针脚 PGA 封装)，330万，升至0.35微米

Intel Pentium (P54CS, 80502)

1997 年 01 月 08 日P55C Microarchitecture，120 MHz ~ 233 MHz，L1 快取大小：32 KB (数据和指令快速提取 16 KB) 4-way，Socket 7 ( 321 针脚 PGA 包装)，450，0.35和0.25um工艺，首次映入MMX指令集

Pentium MMX

四种 Intel Pentium OverDrive左右顺序 Socket 4、Socket 3、Socket 5、Socket 5 或 Socket 7 (MMX) 四种

1997 年 08 月笔电专属版:Tillamook, 166 MHz ~ 300 MHz, 32 KB (数据和指令Cache各 16 KB) 4-way, 插槽：MMC-1 (280 针式可携式计算机专用处理器卡箱).5v,450万，采用0.25um工艺。

Tillamook 的 MMC-1 模组的外型

信息来源：https://isite.tw/2016/01/27/14785

Intel Pentium Pro

1995年11月1日，Intel推出了Pentium Pro处理器。Pentium Pro工作频率为150/166/180和200MHz四种，都有16种KB一级缓存和256KB二次缓存。它是基于Pentium 指令集和兼容性完全相同，达到440 MIPs 处理能力和5.5 M个晶体管。这几乎是4004处理器晶体管的2400倍。值得一提的是Pentium Pro采用了“PPGA” 封装技术。即一个256KB二次缓存芯片和Pentium Pro芯片封装在一起 ，两个芯片由高频宽的内部总线连接，处理器和高速缓存的连接线也放置在包装中，使高速缓存更容易在更高的频率下运行。TDP：31.7 W ~ 44 W，16 KB (数据和指令快速提取 8 KB) 4-way，L2 快取大小：256 KB / 512 KB / 1 MB，Socket 8 ( 387 针脚 PGA 封装)，550万晶体管。

例如Pentium Pro 200MHz CPU的L2 Cache就是运行在200MHz，也就是说，在与处理器相同的频率下工作，当时可以算是CPU技术创新。Pentium Pro以后推出Intel推出PⅡ奠定了基础。

Intel Pentium Pro L2 Cache区域和CPU逻辑区域

PENTIUM轰动尚未结束，Intel公司推出了新一代微处理器——P6。P6.时钟频率为133MHZ，处理速度几乎为1000MHZ的PENTIUM的2倍。

P6级(片内)缓存为8KB指令和8KB数据。值得注意的是P在6的包装中去除P除了芯片，还有256KB二级缓存芯片与高频宽内部通信总线连接。P最引人注目的是有一种叫做动态执行的创新技术PENTIUM实现超标量体系结构后的又一飞跃。

1997年，在奔腾（P54C）和P在6的基础上，有了新的发展，一起奔腾（P54C），加上57个多媒体指令，我们得到了多才多艺的奔腾（P55C），相对P54C，P55C改进了以下几个方面:(1)支持称为:MMX新的多媒体扩展指令集有57条，用于高效处理图形、视频和音频数据；(2)内部Cache从16KB增加到32KB。（3）优化了CPU执行核心。

从左到右对比尺寸Pentium Pro (Socket 8)Xeon E7420 (PGA604)Xeon E5-2690 (LGA2011)Core i7-2820QM (PGA988)

奔腾是金色时代pro结束，后续cpu包装感觉没有奢华感。据说这种包装有几百块金子

参考：https://encyclopedia.thefreedictionary.com/Pentium

Intel Pentium II

为了弥补P6的一些缺陷，Intel在P两个变体在六个基础上开发：Klamath（即PentiumⅡ）和Deschutes补充和完善它。

PentiumⅡ使用MMX和AGP该技术的系统总线速度达到66MHz，一级Cache含16KB指令Cache和16KB数据Cache，二级Cache为512KB，采用了035微米的工艺，CPU工作电压为2.8V。203平方毫米.

Deschueses（PII350以上的CPU）是PentiumⅡ的一个0.25微米版本，具有更低的电源电压，外频为100MHz。

PentiumII改变了以往的PGA陶瓷封装，而把处理器芯片、L2高速缓存以及TAGPAM（用来管理L2高速缓存）集成在一块电路板上，然后封装在新的SEC（SingleEdgeContact，单边接触盒）内。由于采用了新的SEC封装，PentiumII必须插在242线的SLOT1插槽内，也就是说，PentiumII不兼容Socket7结构。

Intel Pentium II（32KB L1）和外置512KB L2高速缓

Intel® Pentium® II（Slot 1）

移动版本的Pentium II处理器(MMC封装)

Die shot（https://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Intel+Pentium+II）

1998年去掉L2缓存的Celeron

处理器型号: 核心代号:接口类型:指令集:封装形式:频率:系统前端总线速度:晶体管数目:L1 Cache:L2 Cache:制程工艺:在产:生产日期:

Intel® Pentium® II Xeon™ DrakeSlot 2IA32 (x86), MMXSECC400MHz-450MHz100MHz~7.5 Million32KB512KB-2MB (Full Speed Off Die)0.25微米No1998

Intel® Pentium® II Xeon(正面和背面) 512KB-2MB (Full Speed Off Die)L2

Pentium II OverDrive（左侧处理器），带有 512KB 的 L2 缓存（右侧）

Intel Pentium II OverDrive PODP66X333

图片来源：http://www.cpu-collection.de/?l0=i&i=1814&s=big&tb=1&n=0&sd=0

当时的减配版本，L2缓存减半的超频神器赛扬300A，当时由于cpu功耗大约20W，不像现在动辄一百多瓦，稍微改善一下散热就有超频环境，当时这颗CPU也成为经典，特别是370封装的，主板芯片组跨度大，实惠的选择很多。

更多信息参考：https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/30897

Intel Pentium III

1999年2月26日推出奔腾III 处理器 800MHz、256K高速缓存、133MHz FSB ，TPD20.8 瓦，180纳米，与Pentium II相同，也有低阶的Celeron版本和高阶的Xeon版本。

最初版本Katmai与Pentium Ⅱ均使用0.25μm制程，唯一的差别是加入了SSE，改进一级缓存控制器，效能有所提升。

第二个版本Coppermine（铜矿）开始普遍采用了新的Socket 370（FC-PGA）接口，由于使用了0.18μm制程，INTEL能够在CPU芯片内集成了低延迟性全速256KB第二级缓存。

Coppermine-T：FC-PGA2封装的Coppermine CPU针脚与Coppermine不同，无法与FC-PGA兼容。

最后一个版本Tualatin只是实际上英特尔的0.13μm制程试验。在2001年至2002年早期推出，主频分别为1.0、1.13、1.2、1.26、1.33和1.4 GHz，同样采用了256K二级缓存。但由于使用FC-PGA2封装而无法与之前的主板兼容。针对桌面市场的Tualatin产量很少，大部分Tualatin特别是512KB二级缓存的衍生版本（称为 Pentium Ⅲ-S）用于服务器市场。

Katmai核心Pentium III（slot封装）

Socket 370封装的Pentium III（Coppermine核心）

Intel Pentium 4

英特尔公司于2000年11月发布的第7代x86微处理器。是继1995年出品的Pentium Pro之后的第一款重新设计过的处理器，这一新的架构称做NetBurst。首款产品代码为：Willamette，拥有1.4GHz左右的内核时钟，并使用Socket 423脚位架构，首款处理器于2000年11月发布。开启频率大战，性能却没有大幅度提升。到4GHz时，功耗问题止步，2005年年中放弃了Pentium 4，并转向升温更少的Pentium M。

Intel Pentium 4 不同规格

当前Intel 在售cpu

Intel处理器清单

以上信息来源intel官网：https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark.html#@Processors

Intel 处理器品牌和简要说明

酷睿（Core）是英特尔公司推出的面向中高端消费者、工作站和发烧友的一系列CPU。酷睿替代了曾经是中高端的奔腾（PenTium），将奔腾移至入门级，并将赛扬（Celeron）处理器推向低端。当前常见的I3I5I5就是这个系列，I7还出过至尊版Intel Core i7 Extreme EdiTIon，还有I9处理器。

奔腾（PenTium）是英特尔公司的一个注册商标，作为其x86处理器品牌之一，于1993年推出。之前奔腾是英特尔的唯一的x86处理器产品线，后来随着其产品线的扩展衍生出低端的赛扬（Celeron）系列、供服务器以及工作站使用的至强（Xeon）系列。2006年英特尔推出酷睿（Core）系列处理器产品线，取代原奔腾处理器系列的市场定位。如今奔腾定位中端系列，介于赛扬和酷睿之间。

赛扬（Celeron）是英特尔公司中央处理器的一个注册商标。赛扬处理器是Intel旗下经济型产品，于1998年推出。

至强（Xeon）是Intel的一个中央处理器品牌，主要供服务器及工作站使用，亦有超级计算机采用此处理器。Intel XeonE3-1230曾因高性价比而受到电脑DIYer的热捧，有“i5的价格，i7的性能”的美誉。

安腾（Itanium），是英特尔安腾架构（IA-64）的64位处理器。第一款安腾于2001年推出，该处理器的市场定位是在于企业服务器与高性能运算系统。

凌动（Atom）开发代号Silverthorne，是Intel的一个超低电压处理器系列。该处理器的市场定位是在于智能手机、平板电脑和低成本PC，上网本等。

Quark是英特尔的32位x86 SoC和μCs系列，专为小尺寸和低功耗设备而设计，并面向包括可穿戴设备在内的新市场。该处理器虽然比 Atom处理器更慢，但体积和功耗更小。

Adler Lake

在2021的Hot Chips大会上，英特尔详细解读了高性能处理器——Alder Lake的架构。Alder Lake是英特尔的桌面级CPU架构，英特尔放弃了同构CPU核的设计，转向了大小核。P系列大核专注单线程性能，其中有两个新的东西：一个是Matrix Engine，作为AI协处理器；另外一个是PM Controller，负责细粒度的功耗管理。

E系列小核专注多线程吞吐（Throughput），所以小核的Front-End更深，Back-End更宽。另外小核和大核的ISA是兼容的，且四核共享MLC。

除此之外，Alder Lake为了大小核的调度，引入了Thread Director。工作原理是先根据应用部署在大核或小核上的IPC差异，对应用进行分类，然后OS根据应用类型进行调度。

CPU-Z软件所识别的参数，分别是关闭AVX-512与开启AVX-512

ITD，全称硬件线程调度器（Interl Thread Director），是一个全新的硬件资源调度方式。Alder Lake架构中将包含两种不一样的处理器核心：P-Core和E-Core。就像ARM架构SoC中的大小核一样，P-Core和E-Core在性能与能耗上也有自己的差异。因两种核心在结构、能耗与擅长的运算种类上有所差异，如何调度两种核心，将用户的操作分配到适合的核心就成了Alder Lake要面对的首要难题。

ITD的出现为的就是解决硬件资源分配的问题。在ITD出现之前，Windows采用的是一个比较简单的硬件资源分配方式：Windows 10认为哪个软件在前台，哪个软件拥有最高的优先级，就能分配到最强的核心。同时，过去处理器与操作系统之间的信息汇报也较为单一，操作系统并不能详细了解各个核心的工作状况。

根据英特尔公布的数据，Alder Lake最高可以支持16个混合内核、24个线程、以及30MB的L3缓存，同时支持DDR5-4800、16通道PCIe 5.0、Thunderbolt 4、Wi-Fi 6E等等这些最新的接口、存储和数据传输技术。

看到这里，应该对通用cpu的主力厂家之一intel有了一个初步的印象。Cpu的大厦也是从简单的4004一步一步发展到如今的程度，每一步的变化都是有历史原因的，是有迹可循的。

世间本没有魔法，只是我们还不了解，导致让它看起来像有魔法一样。

下期预告：芯片相关-- Cpu历史--AMD系列

目前主流的民用cpu除了intel就是AMD，也是大家说的农企，最近苏妈领导的农企表现非常抢眼，不光价格可以，性能也随着zen架构发布逆转，"AMD,YES!"成了装机吧佬的口头禅。