1-1 话说电脑灵魂--CPU

CPU的概念与重要性能指标
CPU是怎么制造出来的
CPU发展至今已经有二十多年的历史,其中制造CPU的工艺技术也经过了长足的发展。下面简述CPU的制造过程:第一步,取出一张利用激光器刚刚从硅柱上切割下来的硅片,它的直径越大可以切割的CPU就越多,生产成本就越低,这就是半导体加工厂为什么千方百计要提高晶圆直径的原因,现在工艺先进的半导体加工厂已经把晶圆的直径提高到了12英寸。接着就是硅片镀膜了,在硅片表面增加一层由二氧化硅(SiO2)构成的绝缘层,随后就是镀胶,光刻掩膜,之后对半导体硅进行掺杂工艺,因为纯硅里只有掺入杂质才能变成半导体,最后布上金属配线,再把完工的晶体管接入自动测试设备中,这个设备每秒可作一万次检测,以确保它能正常工作。在通过所有的测试后必须将其封入一个陶瓷的或塑料的封壳中,这样它就可以很容易地装在一块电路板上了。一块CPU的雏形就这样产生了。
CPU的历史
可以说Intel公司的历史就是一部CPU的发展史,下面以Intel为例简单说一下CPU的历史。
1971年。世界上第一块微处理器4004在Intel公司诞生了。它出现的意义是划时代的,比起现在的CPU,4004显得很可怜,它只有2300个晶体管,功能相当有限,而且速度还很慢。
1978年,Intel公司首次生产出16位的微处理器命名为i8086,同时还生产出与之相配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集。由于这些指令集应用于i8086和i8087,所以人们也这些指令集统一称之为X86指令集。这就是X86指令集的来历。
1979年,Intel公司推出了8088芯片,它是第一块成功用于个人电脑的CPU。它仍旧是属于16位微处理器,内含29000个晶体管,时钟频率为4.77MHz,地址总线为20位,寻址范围仅仅是1MB内存。8088内部数据总线都是16位,外部数据总线是8位,而它的兄弟8086是16位,这样做只是为了方便计算机制造商设计主板。
1981年8088芯片首次用于IBM PC机中,开创了全新的微机时代。
1982年,Intel推出80286芯片,它比8086和8088都有了飞跃的发展,虽然它仍旧是16位结构,但在CPU的内部集成了13.4万个晶体管,时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据总线皆为16位,地址总线24位,可寻址16MB内存。80286也是应用比较广泛的一块CPU。
1985年Intel推出了80386芯片,它X86系列中的第一种32位微处理器,而且制造工艺也有了很大的进步。80386内部内含27.5万个晶体管,时钟频率从12.5MHz发展到33MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位,地址总线也是32位,可寻址高达4GB内存,可以使用Windows操作系统了。
1989年,Intel推出80486芯片,它的特殊意义在于这块芯片首次突破了100万个晶体管的界限,集成了120万个晶体管。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内,并且在80X86系列中首次采用了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(Burst)方式,大大提高了与内存的数据交换速度。
看完这里,相信大家会对CPU的发展历程有一个初步的认识。下面介绍一下当今的主流CPU。
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