图片中的摩尔定律 – 早期16位微处理器
美国国家半导体公司在1973年采用了首款16位多芯片微处理器(IMP-16),在1975年,有了第一个单芯片处理器(PACE)。数字设备公司和飞兆半导体公司也是早期16位处理器制造的主要参与者。但这其中没有一家成为大的消费电子制造商。
图片中的摩尔定律 – 德州仪器TMS 9900
1976年六月,德州仪器开始把它的单芯片16位微处理器TMS9900放入其自己的家用电脑中,包括TI-99/4和TI-99/4A。由于这些机器的商业成功,9900早期16位芯片中最流行的一个。
图片中的摩尔定律 – 西方设计中心CMOS 65816
此芯片是该公司对最受欢迎的8位65C02进行的16位升级。它的由来是因为西方设计中心的首席执行官与苹果就苹果二代(IIGS)所开的一个会议,使其拥有更强大的图形和声音能力。苹果想要一款像65C02一样的芯片,但是可以寻址更大内存并且储存和载入16位的字。西方设计中心提供了该芯片,但是也把它卖给了Atari,并且最终到了任天堂手里,它被用在了令人敬仰的超级任天堂娱乐系统上。
图片中的摩尔定律 – Intel 8086
在1978年发布时,英特尔8086微处理器开启了漫长而传奇的至今我们很多人依然沿用的x86架构时代。第一台康柏Deskpro使用的就是8086。8088(1979年)首次用于IBM个人电脑中。产品线一直在继续:80186, 808188, 80286, 等等。许多其他芯片制造商也紧跟兼容微处理器的潮流,包括富士通,西门子股份公司,德州仪器,三菱,当然还有AMD。甚至苏联的电气工程师也渴望通过工业间谍来搞到这一技术——而且他们成功了。
图片中的摩尔定律 – 摩托罗拉MC68000
第一块32位多芯片微处理器设计的出现在1980年以前。最流行的是摩托罗拉的MC68000(又叫68k)。这种芯片架构至今仍然在使用和出售——虽然现在是由飞思卡尔半导体所有。它算是一种带有32位寄存器但是是16位数据通道和16位外部数据总线混合体。它可以寻址多达16M的内存,并且拥有大约40000个晶体管。到八十年代中期,你可以在苹果Lisa and Macintosh,Atari ST和Commodore Amiga内部找到68k。
68k之后,摩托罗拉生产了一系列非常成功的32位微处理器,包括MC68010和MC68020,占据着Unix市场。后续还有MC68030和MC68040,但最后以MC68050和MC68060告终。
图片中的摩尔定律 – AT&T贝尔实验室 BELLMAC 32a
在1982年,AT&T贝尔实验室制造了第一块单芯片32位处理器。但公司在1984年破产时,该芯片被改名为Western Electric 32000。该芯片和其后代在Unix System V上使用,包括AT&T小型计算机,以及第一部32位笔记本电脑(AT&T贝尔实验室的Companion)。
《图17》
图片中的摩尔定律 – ARM
ARM是一款可在许多32位芯片中找到的高能效的微处理器设计。Acorn计算机有限公司在八十年代早期,在其意识到其BBC Micro计算机平台需要辅助处理器时,推出了该设计。在研究了早期的精简指令集计算机(RISC)之后,Acorn的工程师们开始了Acorn RISC机器项目(ARM),ARM2微处理器于1986年投入商业使用。在随后的25年中,许多半导体公司向获得了ARM技术授权,并将其集成到它们的芯片中。当今制造的几乎每一个移动装置中都含有某种ARM处理器,无论是英特尔还是高通制造的。
图片中的摩尔定律 – IBM Power Chips/PowerPC
ARM不是RISC架构催生出的唯一一种处理器类型。IBM自二十世纪七十年代就开始摆弄RISC了,该公司崭露头角源自其一款称为801的强劲中央处理器。到1990年,IBM的RS/6000工作站和服务器计算机使用多芯片Power微处理器(扩展精简指令集性能优化版),两年后有了单芯片版本。Power产品线一直持续(通过七次更新换代,还有PowerPC),苹果帮其内部使用IBM微处理器架构的产品品牌推广起了个名字(PowerBook,等)。
图片中的摩尔定律 – Intel x86奔腾系列
英特尔在1993年以奔腾进入x86超标量体系结构。这意味着芯片可以通过一次同时发出多个命令到微处理器的冗余单元在每个时钟周期内可以执行多个指令。这是x86的第五代(因此是,“pent”-表示五),一个营销公司想出了“ium”让它听起来像是个基本的化学元素。到现在为止,英特尔还在以某种形式使用着“奔腾”这个名字。Pentium Pro直接追随原有Pentium,并最终成为至强品牌。Pentium II, III, 4 和 M(迅驰)进行了重新设计,巩固了这个微处理器品牌的地位。
图片中的摩尔定律 – AMD K5
到了90年代,超威半导体(AMD)成为了英特尔在微处理器领域唯一真正的竞争对手。AMD多年来都需要获取英特尔的设计授权,但是在1996年,它设计出了一款完全自主开发的(当然还是x86)芯片。K5准备直接与奔腾竞争,在技术能力上的许多方面都超过了奔腾,但它并未虏获PC厂商。
图片中的摩尔定律 – AMD 64(速龙,皓龙)
在1999年,AMD终于以“速龙”,其第七代x86微处理器首次击败英特尔。速龙系列并不是一直比英特尔的奔腾系列好,不过在一段时期内它确实如此。第一款速龙芯片也是首个速度达到1GHz的微处理器。之后,在2003年,AMD开始尝试在英特尔之前制造出64位的x86芯片。皓龙,集成了1亿零五百万个晶体管,成为了服务器和工作站的主流产品。Athlon 64几个月之后也应运而生,是首个直接面向普通消费者的64位芯片。
图片中的摩尔定律 – 双核心(Intel Pentium-D)
在21世纪伊始,微处理器工程师们开始意识到如果没有全新的设计,想要保持摩尔定律这一势头已经不可能了。想要大大提高性能地一种方法就是在一个芯片上建造多个微处理器核心。英特尔在2005年开始制造双核处理器。首先,是奔腾极致版,但使它进入主流机的却是Pentium-D。
图片中的摩尔定律 – 四核/八核(Intel i3/i5/i7)
在向世界隆重推出了双核的一年之后,英特尔以至强5300系列展示了其四核心微处理器,主要用于工作站和服务器。很快来到2011年,四核心处理器已是中级台式机和笔记本电脑的标准配置,这归功于英特尔的i3/i5/i7 Sandy Bridge架构。甚至八核心处理器都已司空见惯(AMD的FX系列)。在企业工作站中16核芯片也不是闻所未闻。当然,更多的核心并不总能转化为更强的能力和性能。未来微处理器的价值和改进也许会通过软件某段代码如何很好地线程分配给某个特定芯片衡量。