intel处理器

Intel系列CPU架构的发展史

CPU(CentralprocessingUnit)，又称“微处理器(Microprocessor)”，是现代计算

机的核心部件。对于PC而言，CPU的规格与频率常常被用来作为衡量一台电脑性能强

弱重要指标。

（一）、4004时代

1971年，当时还处在起步阶段的Intel公司推出了世界

上第一颗微处理器4004。是第一个用于计算器的4位微处理

器，含有2300个晶体管，功能相当有限，而且速度还很慢，

从此以后，INTEL便与微处理器结下了不解之缘。可以这么

说，CPU的历史发展历程一定意义上也就是Intel公司x86

系列CPU的发展历程。4004处理器核心架构图：

（二）、8008时代

世界上第一款8位处理器C8008共推出两种速度：0.5Mhz以及0.8Mhz，

虽然比4004的工作时脉慢，但是整体效能要比4004好上许多。8008可以支持

到16KB的内存。D8008则是后期出的量产版，发布时间为1972年，8位运算+16

位地址总线+16位数据总线，同时它也包含一些输入输出端口，这是一个相当成功的

设计，还有效解决了外部设备在内存寻址能力不足的问题。

（三）、8080时代

intel推出的8080不仅扩充了可寻址的存储器容量和指令系统，而且指令执行速

度是8008的10倍。另一方面8080可直接与TTL（晶体管-晶体管逻辑）兼容，而8008

则不能，这样就使得接口设计更容易，而且价格更便敦煌故事 宜。8080可寻址的范围（64KB）

是8008（16KB）的4倍，随后，1974年第一台PC机MITSAltair8800问世了。它写

的BASIC语言解释程序是由BillGates（比尔盖茨）和PaulAllen于1975年开发的，

他们是Microsoft公司的创始人。

（四）、8085时代

8085的最低主频3MHz，最高主频也不过6MHz。当年

使用此CPU的厂商非常多，包括了AMD，FUJI，TOSHIBA，

SIEMENS等等。此CPU是8085系列中拥有最高主频的一颗。

（五）8086时代

1978年，Intel公司首次生产出16位的微处理器，并命名为i8086，它的产品线

也分了3个部分，分别是8086，8086－8，8086－10。后缀分别代表了CPU的主频。8086

是整个产品线中最低主频的一颗，仅仅是4.77MHz。它与上一代产品最大的区别就在于

它是一颗16bit的处理器。同时还生产出与之相配合的数学协处理器i8087，在i8087指

令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等的数学计算指令，这两种芯片使用

相同的指令集，可以互相配合提升科学运算的效率。

（六）80286时代

1982年，Intel推出了划时代的最新产品

80286芯片，虽然它仍旧是16位结构，但是在

CPU的内部含有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，与8086

相比，80286寻址能力达到了16MB，可以使用

外存储设备模拟大量存储空间，还能同时运行多

个任务，其速度比8086提高了5倍甚至更多。

（七）80386时代

1985年Intel推出了80386芯片，它是80x86系列中的第一种32位微处理器，

制造工艺也有了很大的进步。80386内部内含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，

后逐步提高到25MHz。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。同时也是第一种具有“多任务”功能的处理器——这对微软的操

作系统发展有着重要的影响。

（八）80486时代【80486，最后一代以数字编号的cpu】

1989年，Intel推出80486芯片，它集成了120万个晶体管。80486的时钟频率

从25MHz逐步提高到33MHz、50MHz。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方式，大

大提高了与内存的数据交换速度。

（九）、Pentium（奔腾）时代【P5架构，带来了第一款与数字无关的处理器】

1993年，英特尔发布了Pentium(奔腾)处理器。本来按照惯常的命名是80586，

但是因为实际上“586”这样的数字不能注册成为商标使用，因此英特尔绝对使用自造

的新词来作为新产品的商标——Pentium。Pentium处理器集成了310万个晶体管，最

初推出的初始频率是60MHz、66MHz，后来提升到200MHz以上。第一代的Pentium

代号为P54C。但是由于其Socket插座与其后推出的Socket7不同，不但不能升级以

外，更有极大可能是有内部缺陷的产品，最后，当时的英特尔总裁安迪葛洛夫于1993

年11月29日向全球用户道歉，并承诺回收产品，最终的结果是重新赢得了形容夏天的诗句 消费者的信

任，Pentium再度成为市场上最畅销的产品。

（十）Pentiumpro即P6架构

1995年Intel推出了PentiumPro（中文名称“高能奔腾”），尽管性能不错，但远

没有达到抛离对手的程度，加上价格十分昂贵，因此PentiumPro实际市场生命也非常

的短，但PentiumPro的设计思想和总体架构却对Intel此后的处理器设计造成了深远

的影响。新的处理器对多媒体功能提供了很好的支持。PentiumPro的工作频率有

150/166/180和200MHz四种，都具有16KB的一级缓存和256KB的二级缓存，

有550万个晶体管。PentiumPro的推出，为以后Intel推出PⅡ奠定了基础。

（十一）、PentiumMMX即P6架构支持多媒体技术

Intel在1996年底推出了奔腾系列的改进版本，厂家代号P55C，也就是我们平

常所说的奔腾MMX（中文名称“多能奔腾”）。英特奔腾MMX的推出，是Intel的辉煌时

代的到来。它并没有集成当时卖力不讨好的二级缓存，而是采用MMX技术去增强

性能。MMX技术是INTEL最新发明的一项多媒体增强指令集技术，它的英文全

称可以翻译“多媒体扩展指令集”。MMX是Intel公司为增强奔腾CPU在音像、图

形和通信应用方面而采取的新技术，为CPU增加了57条MMX指令，还将CPU

芯片内的L1缓存由原来的16KB增加到32KB（16K指命+16K数据），因此MMX

CPU比普通CPU在运行含有MMX指令的程序时，处理多媒体的能力上提高了

60％左右。MMX技术不但是一个创新，而且还开创了CPU开发的新纪元。

（十二）PentiumII融合MMX技术——Intel近10年来在架构方面最显著的提高。

MMX技术提升了视频的加压和解压、图像处理、编码及I/O处理，所有的这一

切在今天的办公套件、商用多媒体、通信和Internet中被广泛地应用。

1单指令---多数据(SIMD)技术：使得一条指令能完成多重数据的的工黄岑的功效与作用 作。这就好

比一个长官对整个排发出"立正!"的命令,而不是对每个士兵都说一遍。SIMD允许芯片减

少在视频、声音、图像和动画中计算密集的循环。

2新的指令集：Intel的工程师们特别设计了57条功能强大的指令,以更有效地操

作、处理视频、声音和图像数据。

3.紧密相连的512K二级高速缓存器

4.266MHz处理器主频,支持嵌入式应用

5.66MHz系统总线频率

6.优化的包装体积：42.50.39英寸。

7.能耗低：整个模块最大能耗为12.4W。

为满足嵌入式应用市场的需求，Intel还将提供应

用软件开发支持、参考设计、第三方开发工具和服务

零售商的联络信我的学妹 息、BIOS以及操作系统。在Intel奔2之后，为了占领更多的市场，推

出了celeron系列，核心架构也和PentiumII一样，具有MMX多媒体指令集，

但是PentiumII上的L2缓存没了，除了可以降低成本之外，最主要是为了和当

时的主流PentiumII在效能上有所分别；当时PentiumII处理器的外频为100

MHz(最早是PentiumII350)，而属于低价的Celeron则是维持传统的66MHz。

由于不具L2缓存的Celeron效能以及价位上并不能够取代K6-2（奔腾2），

所以Intel再度推出新版本的Celeron（核心代号：Mendocino），不但加上了L2

缓存之外，而且采用PPGA封装技术，在Intel强力促销下，成功的成为低价处

理器的主流，其中更是以Celeron300A扮演着相当重要的角色。可以看得出，

Celeron与PentiumII是英特尔决定将高低产品线用不同的品牌区分的开始，事

实也证明这种市场策略的成功。

（十三）、PentiumIII时代：【P6架构一直沿用】

1999年英特尔发布了PentiumIII处理器，引入了70条新指令（SIMD，SSE），

主要用于因特网流媒体扩展、3D、流式音频、视频和语音识别功能的提升。PentiumIII

可以使用户有机会在网络上享受到高质量的影片，并以3D的形式参观在线博物馆、商

店等，PentiumIII处理器集成了950万个晶体管，并且是首个使用0.26微米技术的微

处理器。同样，PentiumIII也有对应型号的Celeron处理器，来应对低端市场。起初的

P3处理器仍然采用Slot1接口，随后英特尔开发出来代替SLOT架构的Socket370架

构，也采用零插拔力插槽，对应的CPU是370针脚，并且将制造工艺成功专制成0.18

微米。与此同年，作为PentiumIIXeon的后继者，英特尔还发布了PentiumIIIXeon

处理器，它加强了电子商务应用与高阶商务计算的能力。在缓存速度与系统总线结构上，

也有很多进步，很大程度提升了性能，

（十四）、PentiumIV时代：巅峰王朝-------NetBurst架构。

2000年英特尔发布了Pentium4处理器，自此Intel来到了一个一统江湖的时代。

基于Pentium4处理器的个人电脑，可以让用户创建专业品质的影片，透过因特网传递

电视品质的影像，并进行实时语音、影像通讯，实时3D渲染，快速进行MP3编码解

码运算，在连接因特网时运行多个多媒体软件。（分别为423针、478针）

NetBurst架构的Pentium4是Intel沿用时间最长的一代构架，具有较快的系统总

线、高级传输缓存，Pentium4还提供的SSE2指令集。尽管如今的Pentium4已经是

众人皆知的产品，但是在其发展初期可并不是一帆风顺。第一代Pentium4（Willamette）

核心就饱受批评。起初P4处理器集成了4200万个晶体管，并设计有256KB二级缓存，

此时的整体性能受到很大影响。很快改进版的Pentium4（Northwood）出现了，新款

处理器集成了5500百万个晶体管；采用0.18微米进行制造。当然Pentium4也有对应

型号的Celeron处理器，来应对低端市场。Socket478的Pentium4处理器面积很小，

其针脚排列极为紧密。英特尔公司的Pentium4系列和P4赛扬系列都采用此接口。随

着制造工艺的进步，Intel将取代Northwood核心的新Prescot（普雷斯科特）核心处理

器的制造工艺全面转移到了90纳米，Prescot核心处理器已经将晶体管数量由原来的

5500万个提升到现在的1．25亿个晶体管，晶体管数量的增加能够使芯片存储量增至

原来的两倍，而芯片的体积更小，这样可大幅提高芯片运行速度。

（十五）、安腾（Itanium）处理器64位处理器时代的到来

2001年英特尔推出的Itanium是64位处理器家族中的首款产品，2002年推出英

特尔安腾2（Itanium2）处理器。该处理器能为数据库、计算机辅助工程、网上交易安

全等提供领先的性能。英特尔推出新款Pentium4处理器内含创新的Hyper-Threading

（HT）超执行绪技术。超执行绪技术能同时快速执行多项运算应用。

（十六）、奔腾M/赛扬M（PentiumM/CeleronM）处理器【PentiumM架构】

奔腾M处理器、855芯片组家族、英特尔PRO/无线2100网卡是英特尔迅

驰™移动计算技术的三大组成部分。英特尔迅驰移动计算技术：专门用于便携式计算，

具有内建的无线局域网能力和突破性的创新移动性能。该处理器支持更耐久的电池使用

时间，以及更轻更薄的笔记本电脑造形。【PentiumD处理器】---首颗内含2个处理核

心的IntelPentiumD处理器登场，正式揭开x86处理器多核心时代。

（十七）、CoreDuo处理器====【Yonah微架构】

是用来取代PentiumM架构的产品，第一款芯片的产品代号为Yonah，是

英特尔向酷睿架构迈进的第一步，但是它并没有采用酷睿架构，而是介于NetBurst

和Core架构之间（第一个基于Core架构的处理器是酷睿2）。设计的出发点是

提供卓然出众的性能和能效，提高每瓦特性能，也就是所谓的能效比。最初酷睿

处理器是面向移动平台的，它是英特尔迅驰3的一个模块。酷睿使双核技术在移

动平台上第一次得到实现。

（十八）、Core2Duo处理器===【真正的Core微架构】

2006年7月27日英特尔推出的新一代基于Core微架构的产品体系Core2

Duo，是一个跨平台的构架体系，包括服务器版、桌面版、移动版三大领域。其

中，服务器版的开发代号为Woodcrest，桌面版的开发代号为Conroe，移动版的

开发代号为Merom。全新的Core架构，彻底抛弃了Netburst架构，全部采用65nm

制造工艺，全线产品均为双核心，L2缓存容量提升到4MB，晶体管数量达到2.91

亿个，核心尺寸为143平方毫米，性能提升40%，能耗降低40%，主流产品的平

均能耗为65瓦特，前端总线提升至1066Mhz(Conroe)，1333Mhz(Woodcrest)，

800Mhz（Merom）。

有一点要特别说明：有不少消费者往往将Core和Conroe（扣肉）混淆。实

际上，我们把Core音译为酷睿，它是Intel这一代处理器产品统一采用的微架构，

而Conroe（扣肉）只是对基于Core微架构的桌面平台级产品的代号。由于上一

代采用Yonah微架构的处理器产品被命名为CoreDuo，为了区分，Intel这一代

桌面处理器Conroe以及笔记本处理器Merom都将被统一叫做Core2Duo。另外，

Intel的顶级桌面处理器被命名为Core2Extreme，以区别于主流处理器产品。

对Core微架构做一个简单的概括：Core微架构是Intel的以色列设计团队

在Yonah微架构基础之上改进而来的新一代微架构。最显著的变化在于在各个关

键部分进行强化，采取共享式二级缓存设计，2个核心共享高达4MB的二级缓存。

加入对EM64T与SSE4指令集的支持。由于对EM64T的支持使得其可以拥有更

大的内存寻址空间，而且使用了Intel最新的五大提升效能和降低功耗的新技术，

因此对于移动平台意义尤为重大。目前比较普遍的看法是，Core微架构是Pentium

Pro架构，或者说是P6微架构的延续。

（十九）、Penryn家族处理器===【也采用Core微架构，主要是工艺改进】

2006年的Core微架构取代NetBurst

微架构，让Intel的Tick-Tock微架构发展战略

站到了人们的面前。Tick-Tock就是时钟的“嘀

嗒”的意思，一个嘀嗒代表着一秒，而在Intel

的处理器发展战略上，每一个嘀嗒代表着2年

一次的工艺制程进步。每个Tick-Tock中的

“Tick”，代表着工艺的提升、晶体管变小，

并在此基础上增强原有的微架构，而“Tock”，

则表示在维持相同工艺的前提下，进行微架构

的革新，这样在制程工艺和核心架构的两条提

升道路上，总是交替进行，避免了同时革新可

能带来的失败风险，降低研发的周期，并最终

提升产品的竞争力。

Intel于2007年11月12日在美国发布了仍基于Core微体系架构的“Penryn”

家族。相比于前者，Penryn把工艺制程提升至45nm，因此Penryn仅属于Intel

的“Tick”。其中双核处理器内部集成超过4亿个晶体管，而四核处理器则拥有

超过8亿个晶体管。随着工艺制程的进一步提升和集成晶体管数量的增加，晶体

管内部的漏电现象愈加明显。为了解决这一问题，Intel在“Penryn”家族中使用

了基于铬元素的高K金属栅极硅一道风景线 制程技术。

从65nm到45nm的工艺提升不仅仅缩小了芯片的面积，Penryn家族还增

了相当多的技术特性，其中包括SSE4（SIMD流指令扩展4），用以增强媒体性

能。同时还增强了英特尔虚拟化技术、更快的数字除法运算速度、更快的缓存及

内存读取速度、降低总体能源的消耗。

Penryn家族桌面版双核处理器的核心代号是Wolfdale”，四核处理器的核

心代号“Yorkfield”，是65nmCore架构的升级版版。其中Wolfdale则是双核

心Core2Duo的下一代，例如E系列；Yorkfield是四核心Core2Extreme和

Core2Quad的继任者，例如Q8、Q9、QX9系列。

（二十）、Nehalem家族处理器====【Nehalem架构，45nm】

2008年末推出了新的Nehalem微架构，它是在Core微架构的骨架上外加

增添了SMT、3层Cache、TLB和分支预测的等级化、IMC、QPI和支持DDR3

等技术。该系列的全部是带"i"的型号，像我们平时说的"Bloomfield"、"Lynnfield"、

"Clarkdale"这些都是核心研发代号，而不是架构名称。

Nehalem架构的主要特点：1、缓存设计：采用三级全内含式Cache设计，

L1的设计与Core微架构一样；每个核心各拥有256KB的L2Cache；L3则是采

用共享式设计。2、集成了内存控制器(IMC)：内存控制器从北桥芯片组上转移到

CPU片上，支持三通道DDR3内存，内存读取延迟大幅减少，内存带宽则大幅提

升。3、快速通道互联（QPI）：取代前端总线(FSB)的一种点到点连接技术，20

位宽的QPI连接其带宽可达25.6GB/s，远超过原来的FSB。4、SSE4.2指令集

的加入，可以有效提升XML，sring和文本处理的性能。

基于Nehalem微架构的Bloomfield处理器(Bloomfield也是产品代码)已经

正式命名为"酷睿i7"。IntelCorei7是一款45nm原生四核处理器，处理器拥有

8MB三级缓存，支持三通道DDR3内存。处理器采用LGA1366针脚设计，支持

第二代超线程技术，也就是处理器能以八线程运行。

酷睿i5处理器是英特尔的一款产品，同样建基于IntelNehalem微架构

Corei5只会集成双通道DDR3存储器控制器，采用全新的LGA1156，不支持超

线程技术。L2缓冲存储器方面，每一个核心拥有各自独立的256KB，并且共享一

个达8MB的L3缓冲存储器。处理器核心方面，代号Lynnfiled，采用45纳米制

程的Corei5会有四个核心，芯片组方面，会采用IntelP55，但P55不会采用较

新的QPI连接，而会使用传统的DMI技术。

（二十一）、Westmere家族处理器====【Nehalem微架构，32nm】

Westmere是45nm工艺Nehalem微架构的新工艺升级版，采用32nm工艺，

并增加了AES指令集等新特性。Westmere家族首批产品在桌面上是Clarkdale，

双核心，命名为Corei5/i3系列；接下来即将发布Gulftown，六核心，属于Core

i7系列。除了工艺之外，Westmere最大的特点就是最高集成了6个处理器核心，

包括12MBL3缓存，共多达11.7亿晶相册封面图片 体管。

（二十二）、Sandybridge（SNB）家族处理器===【sandybridge架构，32nm】

2009年（TICK时间），Intel处理器制程迈入32nm时代，2010年的TOCK

时间，Intel推出代号为SandyBridge的处理器，该处理器采用32nm制程。Sandy

Bridge是Nehalem架构的革新，也是其工艺升级版，从45nm进化到32nm。Sandy

Bridge将有八核心版本，二级缓存仍为512KB，但三级缓存将扩容至16MB。而

SandyBridge最主要特点则是加入了gameinstrutionAVX(AdvancedVectors

Extensions)技术，也就是之前的VSSE。intel宣称使用AVX技术进行矩阵计算

的时候将比SSE技术快90%。其重要性堪比1999年PentiumIII引入SSE。

SNB家族仍然沿用Corei7/i5/i3的品牌+2XXX命名方式，编号上则采用四

位数字。对于桌面版的CPU来说：其中第一位均为“2”，代表第二代Coreix

系列；最后末尾：K代表不锁定倍频，都是高端产品；S代表性能优化，原始频

率比没有字母后缀的低很多，但是单核心加速最高频率基本相同，另外热设计功

耗都是65W；T代表功耗优化，热设计功耗只有45W或35W，但是频率也是最

低的。移动版末尾带有M，

（二十三）、Ivybridge家族处理器===【sandybridge架构，22nm】

2012年4月24日，Intel在北京正式发布了ivybridge处理器。根据官方网

站上的描述，IvyBridge将会成为第三代酷睿处理器，也就是说继续使用Core

i7/i5/i3的品牌+3XXX的命名方式。32nmSandyBridge已经实现了处理器、图形

核心、视频引擎的单芯片封装，其中图形核心拥有最多12个执行单元，支持

DX10.1、OpenGL2.1，在此基础上，22nmIvyBridge会将执行单元的数量翻一

番，达到最多24个，自然会带来性能上的进一步跃进。此前还有消息称，IvyBridge

会终于加入对DX11的支持。

未来处理器领域的整合趋势仍然相当明显，英特尔仍然会将图形核心整合到

CPU内部，与其搭配的仍将是DMI总线芯片组，并且支持FDI功能，也就是

FlexibleDisplayInterface技术，此技术可以支持用户同时输出两屏或者三屏显

示。英特尔承诺未来的IvyBridge将会拥有更佳的能效比，这当然首先是来自于

更为先进的22纳米制造工艺，当然其他的优化也是能效提升的重要因素。

型号

级别

描述举例

XM移动四核至尊版i7-2920XM

QM移动四核标准版i7-2820QM

M移动双核电源优化版i7-2620M