圖片中的摩爾定律 – 德州儀器TMS 9900

1976年六月，德州儀器開始把它的單芯片16位微處理器TMS9900放入其自己的家用電腦中，包括TI-99/4和TI-99/4A。由于這些機(jī)器的商業(yè)成功，9900早期16位芯片中最流行的一個(gè)。

圖片中的摩爾定律 – 西方設(shè)計(jì)中心CMOS 65816

此芯片是該公司對(duì)最受歡迎的8位65C02進(jìn)行的16位升級(jí)。它的由來(lái)是因?yàn)槲鞣皆O(shè)計(jì)中心的首席執(zhí)行官與蘋果就蘋果二代(IIGS)所開的一個(gè)會(huì)議，使其擁有更強(qiáng)大的圖形和聲音能力。蘋果想要一款像65C02一樣的芯片，但是可以尋址更大內(nèi)存并且儲(chǔ)存和載入16位的字。西方設(shè)計(jì)中心提供了該芯片，但是也把它賣給了Atari，并且最終到了任天堂手里，它被用在了令人敬仰的超級(jí)任天堂娛樂(lè)系統(tǒng)上。

圖片中的摩爾定律 – Intel 8086

在1978年發(fā)布時(shí)，英特爾8086微處理器開啟了漫長(zhǎng)而傳奇的至今我們很多人依然沿用的x86架構(gòu)時(shí)代。第一臺(tái)康柏Deskpro使用的就是8086。8088(1979年)首次用于IBM個(gè)人電腦中。產(chǎn)品線一直在繼續(xù)：80186, 808188, 80286, 等等。許多其他芯片制造商也緊跟兼容微處理器的潮流，包括富士通，西門子股份公司，德州儀器，三菱，當(dāng)然還有AMD。甚至蘇聯(lián)的電氣工程師也渴望通過(guò)工業(yè)間諜來(lái)搞到這一技術(shù)——而且他們成功了。

圖片中的摩爾定律 – 摩托羅拉MC68000

第一塊32位多芯片微處理器設(shè)計(jì)的出現(xiàn)在1980年以前。最流行的是摩托羅拉的MC68000(又叫68k)。這種芯片架構(gòu)至今仍然在使用和出售——雖然現(xiàn)在是由飛思卡爾半導(dǎo)體所有。它算是一種帶有32位寄存器但是是16位數(shù)據(jù)通道和16位外部數(shù)據(jù)總線混合體。它可以尋址多達(dá)16M的內(nèi)存，并且擁有大約40000個(gè)晶體管。到八十年代中期，你可以在蘋果Lisa and Macintosh，Atari ST和Commodore Amiga內(nèi)部找到68k。

68k之后，摩托羅拉生產(chǎn)了一系列非常成功的32位微處理器，包括MC68010和MC68020，占據(jù)著Unix市場(chǎng)。后續(xù)還有MC68030和MC68040，但最后以MC68050和MC68060告終。

圖片中的摩爾定律 – AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室 BELLMAC 32a

在1982年，AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室制造了第一塊單芯片32位處理器。但公司在1984年破產(chǎn)時(shí)，該芯片被改名為Western Electric 32000。該芯片和其后代在Unix System V上使用，包括AT&T小型計(jì)算機(jī)，以及第一部32位筆記本電腦(AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室的Companion)。

《圖17》

圖片中的摩爾定律 – ARM

ARM是一款可在許多32位芯片中找到的高能效的微處理器設(shè)計(jì)。Acorn計(jì)算機(jī)有限公司在八十年代早期，在其意識(shí)到其BBC Micro計(jì)算機(jī)平臺(tái)需要輔助處理器時(shí)，推出了該設(shè)計(jì)。在研究了早期的精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(RISC)之后，Acorn的工程師們開始了Acorn RISC機(jī)器項(xiàng)目(ARM)，ARM2微處理器于1986年投入商業(yè)使用。在隨后的25年中，許多半導(dǎo)體公司向獲得了ARM技術(shù)授權(quán)，并將其集成到它們的芯片中。當(dāng)今制造的幾乎每一個(gè)移動(dòng)裝置中都含有某種ARM處理器，無(wú)論是英特爾還是高通制造的。

圖片中的摩爾定律 – IBM Power Chips/PowerPC

ARM不是RISC架構(gòu)催生出的唯一一種處理器類型。IBM自二十世紀(jì)七十年代就開始擺弄RISC了，該公司嶄露頭角源自其一款稱為801的強(qiáng)勁中央處理器。到1990年，IBM的RS/6000工作站和服務(wù)器計(jì)算機(jī)使用多芯片Power微處理器(擴(kuò)展精簡(jiǎn)指令集性能優(yōu)化版)，兩年后有了單芯片版本。Power產(chǎn)品線一直持續(xù)(通過(guò)七次更新?lián)Q代，還有PowerPC)，蘋果幫其內(nèi)部使用IBM微處理器架構(gòu)的產(chǎn)品品牌推廣起了個(gè)名字(PowerBook，等)。

圖片中的摩爾定律 – Intel x86奔騰系列

英特爾在1993年以奔騰進(jìn)入x86超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)。這意味著芯片可以通過(guò)一次同時(shí)發(fā)出多個(gè)命令到微處理器的冗余單元在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可以執(zhí)行多個(gè)指令。這是x86的第五代(因此是，“pent”-表示五)，一個(gè)營(yíng)銷公司想出了“ium”讓它聽起來(lái)像是個(gè)基本的化學(xué)元素。到現(xiàn)在為止，英特爾還在以某種形式使用著“奔騰”這個(gè)名字。Pentium Pro直接追隨原有Pentium，并最終成為至強(qiáng)品牌。Pentium II, III, 4 和 M(迅馳)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，鞏固了這個(gè)微處理器品牌的地位。

圖片中的摩爾定律 – AMD K5

到了90年代，超威半導(dǎo)體(AMD)成為了英特爾在微處理器領(lǐng)域唯一真正的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。AMD多年來(lái)都需要獲取英特爾的設(shè)計(jì)授權(quán)，但是在1996年，它設(shè)計(jì)出了一款完全自主開發(fā)的(當(dāng)然還是x86)芯片。K5準(zhǔn)備直接與奔騰競(jìng)爭(zhēng)，在技術(shù)能力上的許多方面都超過(guò)了奔騰，但它并未虜獲PC廠商。

圖片中的摩爾定律 – AMD 64(速龍，皓龍)

在1999年，AMD終于以“速龍”，其第七代x86微處理器首次擊敗英特爾。速龍系列并不是一直比英特爾的奔騰系列好，不過(guò)在一段時(shí)期內(nèi)它確實(shí)如此。第一款速龍芯片也是首個(gè)速度達(dá)到1GHz的微處理器。之后，在2003年，AMD開始嘗試在英特爾之前制造出64位的x86芯片。皓龍，集成了1億零五百萬(wàn)個(gè)晶體管，成為了服務(wù)器和工作站的主流產(chǎn)品。Athlon 64幾個(gè)月之后也應(yīng)運(yùn)而生，是首個(gè)直接面向普通消費(fèi)者的64位芯片。

圖片中的摩爾定律 – 雙核心(Intel Pentium-D)

在21世紀(jì)伊始，微處理器工程師們開始意識(shí)到如果沒(méi)有全新的設(shè)計(jì)，想要保持摩爾定律這一勢(shì)頭已經(jīng)不可能了。想要大大提高性能地一種方法就是在一個(gè)芯片上建造多個(gè)微處理器核心。英特爾在2005年開始制造雙核處理器。首先，是奔騰極致版，但使它進(jìn)入主流機(jī)的卻是Pentium-D。

圖片中的摩爾定律 – 四核/八核(Intel i3/i5/i7)

在向世界隆重推出了雙核的一年之后，英特爾以至強(qiáng)5300系列展示了其四核心微處理器，主要用于工作站和服務(wù)器。很快來(lái)到2011年，四核心處理器已是中級(jí)臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦的標(biāo)準(zhǔn)配置，這歸功于英特爾的i3/i5/i7 Sandy Bridge架構(gòu)。甚至八核心處理器都已司空見慣(AMD的FX系列)。在企業(yè)工作站中16核芯片也不是聞所未聞。當(dāng)然，更多的核心并不總能轉(zhuǎn)化為更強(qiáng)的能力和性能。未來(lái)微處理器的價(jià)值和改進(jìn)也許會(huì)通過(guò)軟件某段代碼如何很好地線程分配給某個(gè)特定芯片衡量。

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