cpu的发展历史及未来展望ppt课件.pptx
及未来趋势,CPU发展历史,小坦克,Intel 微处理器历史（1）,Intel Pentium,Intel 80486,Intel 8080,Intel 8008微处理器,Intel 8086和8088,Intel 80386,Intel 80286,Intel 4004,Intel Pentium Pro,Intel Celeron,Intel Pentium II,Intel 微处理器历史（2）,Intel Atom,Intel Core 2 Duo,Intel Pentium III,Intel Celeron 300A,Intel Pentium 4,Intel Pentium D,Intel Pentium M,Intel Core i7,Intel Core i3,Intel Core i5,#1,以数字为命名方式的时代,Intel 4004 微处理器发布时间：英特尔在1971年11月15日向全球市场推出.其晶体管数目：约为2千3百颗。特征： 频率/前端总线 : 108KHZ/ 0.74MHz (4bit) 封装/针脚数量 : 陶瓷DIP / 16针 核心技术/晶体管数量: 10微米 / 2250 尺寸为3mm4mm历史意义：4004只能称为世界上第一款商用处理器,发布时间：1972年Intel推出8008，其运算威力是4004的两倍。晶体管数量： Intel 8008晶体管数目约为3千5百颗。特征： 8位运算+16位地址总线+16位数据总线 共推出两种速度，0.5 Mhz以及0.8 Mhz 8008可以支援到16KB的内存。历史意义：Intel C8008为世界上第一款八位元处理器。,发布时间：1974年，Intel推出8080处理器。晶体管数量：Intel 8080晶体管数目约为6千颗。特征： 频率为2MHz 16位地址总线+八位数据总线+7个八位寄存器， 支持16位内存。 同时它也包含一些输入输出端口：这也是一个相当成功的设计，有效解决了外部设备在内存寻址能力不足的问题。,发布时间：1978，时隔4年Intel 在年推出了8086和8088处理器。晶体管数量：Intel 8088晶体管数目约为29,000。特征：16+位暂存器 + 8 位元外部 总线,发布时间：1982年，同样时隔4年，Intel推出了80286(也被称为286).晶体管数量：Intel 80286处理器晶体管数目为13万4千颗。特征： 最大主频为20MHz。 24位址总线+16位资料总线。 有两种工作模式：真实模式和保护模式。,发布时间：1985年10月17日晶体管数量约为27万5千颗。特征： 次在x86处理器中实现了32位系统， 可配合使用80387数字辅助处理器增强浮点运算能力， 首次采用高速缓存（外置）解决内存速度瓶颈问题。 运算速度达到了前代产品的数倍。 ，可以定址到4GB内存，并可以管理64TB的虚拟存储空间。 80386有三种工作模式：真实模式、保护模式、虚拟86模式。,发布时间：1989年4月，发布间隔为4年。晶体管数量：Intel 80486晶体管数目为120万颗。,#2,奔腾系列,发布时间：1993年，和以前的发布周期差不多。晶体管数量：Intel Pentium处理器晶体管数目为310万颗。历史意义：Pentium是Intel首个放弃利用数字来命名的处理器产品，在微架构上取得突破，让电脑更容易处理 “现实世界”的资料，例如语音、声音、书写、以及相片影像。源自漫画与电视脱口秀的Pentium，在问市后立即成为家喻户晓的名字。,发布时间：1995年11月1日，这次发布间隔为2年。晶体管数量：Pentium Pro的内部含有高达550万个的晶体管。历史意义：初步占据了一部分CPU市场的INTEL并没有停下自己的脚步，在其他公司还在不断追赶自己的奔腾之际，又在1996年推出了最新一代的第六代X86系列CPU枣P6。P6只是它的研究代号，上市之后P6有了一个非常响亮的名字枣Pentium Pro。内部时钟频率为133MHZ，处理速度几乎是100MHZ的PENTIUM的2倍。Pentium Pro的一级(片内)缓存为8KB指令和8KB数据。值得注意的是在Pentium Pro的一个封装中除Pentium Pro芯片外还包括有一个256KB的二级缓存芯片，两个芯片之间用高频宽的内部通讯总线互连，处理器与高速缓存的连接线路也被安置在该封装中，这样就使高速缓存能更容易地运行在更高的频率上。,发布时间：1997年，发布周期缩短到一年。晶体管数量：内含750万个晶体管。历史意义：Pentium II处理器结合了Intel MMX技术，能以极高的效率处理影片、音效、以及绘图资料，首次采用Single Edge Contact (S.E.C) 匣型封装，内建了高速快取记忆体。这款晶片让电脑使用者撷取、编辑、以及透过网际网络和亲友分享数位相片、编辑与新增文字、音乐或制作家庭电影的转场效果、使用视讯电话以及透过标准电话线与网际网络传送影片。,发布时间：1998 年，发布间隔同样为一年，Intel之所以在这么短的时间内推出CPU是有一定原因的。,历史意义：当时，AMD的低价政策奏效，以 1/3 于 Intel 同时脉处理器的价格，成功的大举入侵低价处理器市场，当时基本型电脑 (NT$:30,00025,000-) 大行其道，加上 AMD 的 K6-2 处理器本身的整数运算能力优，非常适合一般家庭的基本需求，各大厂纷纷推出 Socket-7 平台的低价电脑。 在这段期间，Intel 为了完全主导下一代处理器走向，宣布放弃 Socket-7 架构，和美国国家半导体共同发表了新一代架构 - Slot-1，并且推出全新架构的处理器 - Pentium II，虽然这款处理器，成功的打入主流市场，不过昂贵的 Pentium II，加上昂贵的主机板，使得 Intel 完全失去低价市场的这块大饼。 为了入侵这块市场，推出新款的低价处理器投入战场，是必须的，但设计一款新的处理器，所需要投资的初期研发成本相当高，所以 Intel 打算从原有的 Pentium II 处理器着手，在 1998 年3月的时候，Intel 正式推出新款处理器 - Celeron。 当初推出的 Celeron 处理器，架构上维持和 Pentium II 相同 (Deschutes)，采用 Slot-1，核心架构也和 Pentium II 一样，具有 MMX 多媒体指令集，但是原本在 Pentium II 上的两颗 L2 快取记忆体则取消了。 Intel 拿掉 L2 快取，除了可以降低成本之外，最主要是为了和当时的主流Cache-less 的 Celeron 低价处理器，刚刚推出时，目标放在低价电脑上，由于采用 Slot-1 架构，当时可以搭配的主机板晶片组只有 440 LX 以及 440BX，不过这类型的主机板都是以搭配 Pentium II 为主，价位上也难以压低，加上 Cache-Less 的 Celeron 处理器，在 Whinstone 测试中，成绩低的可怜，所以，Intel 最早推出的 Celeron 266/300 MHz，在效能上一直为大家所唾弃。,发布时间：1998年，由于前一代处理器市场响应不是很好，时隔一年Intel又推出了第二代赛扬处理器。1998年8月24日这个日子让像笔者这样热爱硬件的人们都会无法忘记，Intel推出了装有二级高速缓存的赛扬A处理器，这就是日后被众多DIYer捧上神坛的赛扬300A，一个让经典不能再经典的型号。赛扬300A，从某种意义上已经是Intel的第二代赛扬处理器。第一代的赛扬处理器仅仅拥有266MHz、300MHz两种版本，第一代的Celeron处理器由于不拥有任何的二级缓存，虽然有效的降低了成本，但是性能也无法让人满意。,发布时间：1999年，发布间隔为1年。晶体管数量：Intel Pentium III晶体管数目约为950万颗。历史意义：Intel Pentium III 处理器加入70个新指令，加入网际网络串流SIMD延伸集称为MMX，能大幅提升先进影像、3D、串流音乐、影片、语音辨识等应用的性能，它能大幅提升网际网络的使用经验，让使用者能浏览逼真的线上博物馆与商店，以及下载高品质影片，Intel首次导入0.25微米技术。,发布时间：2000年，发布间隔1年。晶体管数量：Pentium 4处理器内建了4200万个晶体管。历史意义：及采用0.18微米的电路，首款微处理器Intel 4004的运作频率为108KHz，Pentium 4初期推出版本的速度就高达1.5GHz，第二年8月，Pentium 4 处理理达到2 GHz的里程碑。,发布时间：2003年，发布时隔3年。晶体管数量：数目高达7700万的晶体管。历史意义：由以色列小组专门设计的新型移动（mobile）CPU，Pentium M是英特尔公司的x86架构微处理器，供笔记簿型个人电脑使用，亦被作为Centrino的一部分，公布有以下主频：标准1.6GHz，1.5GHz，1.4GHz，1.3GHz，低电压1.1GHz，超低电压900MHz。为了在低主频得到高效能，Banias作出了优化，使每个时钟所能执行的指令数目更多，并通过高级分支预测来降低错误预测率。,时间：2005年5月26日正式发布，时间上领先于AMD的双核心Athlon 64 X2。特性：架构 90 纳米技术 二级高速缓存 2x1MB 时钟速度 3.20、3.0、2.80 GHz 前端总线 800 MHz 芯片组 英特尔 955X 高速芯片组 英特尔 945P 高速芯片组 英特尔 945G 高速芯片组 插槽 LGA775 主板 英特尔台式机主板高端系列 英特尔 台式机主板中端系列,发布时间：2006年。晶体管数量：Core 2 Duo处理器内含2.91亿个晶体管。历史意义：Core微架构桌面处理器，核心代号Conroe将命名为Core 2 Duo/Extreme家族，其E6700 2.6GHz型号比先前推出之最强的Intel Pentium D 960 (3.6GHz)处理器，在性能方面提升了40%，省电效率也增加40%。,发布时间：2008年6月3日，英特尔在北京向媒体介绍了他们与台北电脑展上同步推出的凌动处理器Atom。历史意义：英特尔凌动处理采用45纳米制造工艺，2.5瓦超低功耗，价格低廉且性能满足基本需求，主要为上网本(Netbook)和上网机(Net top)使用。作为具有简单易用、经济实惠的新型上网设备上网本和上网机，他们主要具有较好的互联网功能，还可以进行学习、娱乐、图片、视频等应用，是经济与便携相结合的新电脑产品。,#3,i时代的到来,发布时间：处于2008年11月17日年推出的64位四核心CPU。历史意义：Intel官方正式确认，基于全新Nehalem架构的新一代桌面处理器将沿用“Core”（酷睿） 名称，沿用x86-64指令集，并以Intel Nehalem微架构为基础，取代Intel Core 2系列处理器。Nehalem曾经是Pentium 4 10 GHz版本的代号。而Core就是延续上一代Core处理器的成功，有些人会以“爱妻”昵称之。,发布时间：2009年。酷睿i5处理器是英特尔的一款产品，同样建基于Intel Nehalem微架构。与Core i7支持三通道存储器不同，Core i5只会集成双通道DDR3存储器控制器。另外，Core i5会集成一些北桥的功能，将集成PCI-Express控制器。接口亦与Core i7的LGA 1366不同，Core i5采用全新的LGA 1156。处理器核心方面，采用45纳米制程的Core i5会有四个核心，不支持超线程技术，总共仅提供4个线程,发布时间：2010年。酷睿i3作为酷睿i5的进一步精简版，是面向主流用户的CPU家族标识。拥有Clarkdale(2010年)、Arrandale(2010年)、Sandy Bridge(2011年)等多款子系列。,发布时间：SNB(Sandy Bridge )是在2011年初发布的新一代处理器微架构。历史意义：这一构架的最大意义莫过于重新定义了“整合平台”的概念，与处理器“无缝融合”的“核芯显卡”终结了“集成显卡”的时代。 这一创举得益于全新的32nm制造工艺。由于Sandy Bridge 构架下的处理器采用了比之前的45nm工艺更加先进的32nm制造工艺，理论上实现了CPU功耗的进一步降低，及其电路尺寸和性能的显著优化，这就为将整合图形核心（核芯显卡）与CPU封装在同一块基板上创造了有利条件。,你 能 发现,一些,规律,吗,比如,摩尔,定律,我 来 给 你 感觉,来,给,c u t t i n g,c u t t i n g,摩尔,定律,当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。.,那我们关于CPU的设想？,更小的布线宽度和更多的晶体管目前，Intel和AMD的CPU都已经采用了0.18甚至0.13微米技术。就目前的硅芯片来说，减小布线宽度是提升CPU速度的关键。那么，0.13微米以后呢？专家预计，2006年单片系统集成芯片的设计将达到这样一些指标：最小特征尺寸0.1微米，芯片集成度2亿个晶体管。而从制作工艺方面讲也取得了一些突破。IBM开发出了一种新的芯片封装技术，使芯片厂商能够使用铜导线代替传统的铝制连线以连接芯片上的晶体管。由于铜导线可以比铝导线做得更细，从而使芯片上可集成的晶体管数量更多，这就使得单位包装的计算能力得到大幅度提高。铜芯片已经成为处理器未来发展的方向。,高,总,线,速,度,“ ”,科学界中绝大多数人都认为，传统的硅芯片计算机将不可避免地遭遇发展极限。那么，这种极限何时出现呢？,量子密码通信方案最早提出者之一贝纳特教授认为，尽管摩尔定理从理论上预测到传统硅芯片计算机要遭遇极限，但应该说它只是一个趋势，等处理器到了原子尺度大小时才会出现。他预计要等到这一天大概得有几十年的时间。但大多数量子科学家则认为极限不会那么久才出现。最早提出离子阱离子计算等诸多重大新学术思想的奥地利科学家左拉教授给出了一个相对的估计数，他认为大概十年后传统计算机的存储器将会遭遇极限。,量子计算,量子计算,negative = positive,摩尔定律的终结者，未来科技发展方向,什么是量子计算？,我们目前所使用的常规计算机能处理二进制信息，即0和1。普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数（00、01、10、11）中的一个，而量子计算机中的2位量子位（qubit）寄存器可同时存储这四个数，因为每一个量子比特可表示两个值。使用量子计算，计算机能并行处理更多信息，计算速度将远超当今的计算机。如果一个系统内包含少量的量子位，这个概念完全可行，然而当大量的量子位同事进行处理时，目前的技术就捉襟见肘，无能为力了。,量子计算如何运作,当下的计算机处理芯片都是“沙子”，也就是硅做的，其物理体积随着时间的退推移越来越小，而处理速度却越来越快。现在的处理器已经可以做到一个指甲盖大小，而且处理速度也远超普通体积的处理器。在常规计算机中,信息单元用二进制的 1 个位来表示, 它不是处于“ 0” 态就是处于“ 1” 态。在二进制量子计算机中，信息单元称为量子位，它除了处于“ 0” 态或“ 1” 态外，还可处于叠加态。叠加态是“ 0” 态和“ 1” 态的任意线性叠加,它既可以是“ 0” 态又可以是“ 1” 态，“ 0” 态和“ 1” 态各以一定的概率同时存在。通过测量或与其它物体发生相互作用而呈现出“ 0” 态或 “ 1” 态。这一特性常规计算机根本就无法处理。一旦解决这一问题，计算机的处理能力将暴增，超越目前所有的超级计算机。,什么时候能够见到量子计算机据媒体预测，至少还要10年才能看到真正的量子计算机问世。目前技术障碍太多了。大型量子计算可能永远不能量产。就算量子计算机问世之后也是能最先用于超计算机，而非进入大众市场。在此其间，我们还得继续使用常规的计算机。,难道没有其他的展望了么？,i have a dream,用DNA作为处理器,在DNA计算机中，DNA绝大多数都是悬浮于充满液体的试管之中执行运算的。DNA溶液代替了电子芯片，每个DNA片段本身就是一个微型处理器，它们各自进行计算。与传统电子计算机以“0”和“1”来代表信息不同，在DNA计算机中，信息将以分子代码的形式排列于DNA上，特定的酶可充当“软件”来完成所需的各种信息处理工作。当DNA分子间在某种酶的作用下瞬间完成某种生物化学反应时，可以从一种基因代码变为另一种基因代码。如果将反应前的基因代码作为输入数据，反应后的基因代码就可作为运算结果,#%#!?,你有其他的想法吗,留言:如果其他的设想那就问我关于这个PPT没有解释清楚的地方吧,好了，皆大欢喜,bye-bye,
