CPU简史

回顾现代微处理器的发展历程，你会发现这是一个随处迸发智慧火光的历程。

[编辑] Gordon Moore定律

1965年飞兆半导体研发部门主管Gordon Moore发现了这一规律并且归纳出著名的“摩尔定律”：每年IC芯片上的单元密度会翻一倍，而且这一趋势会持续到下一个十年。实际上，摩尔定律到现在还适用。

[编辑] CPU简史

[编辑] 1960s：电子巨潮来临前的蓄势阶段

飞兆半导体（Fairchild Semiconductor）宣布在实验室研制出集成电路（IC）后经过短短几年，就迅速推出第一款商用集成电路，同期德州仪器（TI）也推出同类型产品。 1961年第一款商用IC是采用平板工艺，1962年晶体管逻辑电路（TTL）出现商用化，1968年互补金属氧化物半导体（CMOS）产品进入市场。毫无疑问，无论是设计技术还是生产工艺都在爆炸性的发展。

[编辑] 1970s：爆炸性的发展期

把一个计算机系统集成到单个芯片上的思想可以追溯到五十年代，七十年代工艺技术达到了梦想的高度，单个芯片上实现一个计算机系统成为可能。这就成为世界电子半导体产业爆炸性发展的导火索。 期间，有三款芯片声称是第一个把系统集成到芯片上的。分别是Central Air Data Computer (CADC)、Intel 4004, 和TI TMS 1000。

CADC是一个芯片组，不是真正意义上的CPU。目前很多雷达系统上仍然可以看到CADC的身影。

Intel 4004也只是由四片芯片构成的芯片组中的一片，而且很快就被Intel的8008系列和其他芯片所取代。

TI TMS 1000首次亮相是装备在计算器上的。1973年，德州仪器为其单芯片微处理器架构申请了专利，于1974年推出单片装产品。

Intel早期产品：4004, 8008, and 8080

Intel 4004 Intel在1971年10月推出4位通用芯片4004，时钟频率108KHz，拥有2300个晶体管，有ROM,RAM以及I/O的接口。

Intel 8008 8008于1972年亮相，只是4004的8位版本，唯一亮点是具有ISA标准，成为后来推出的8080，以及8086（x86）架构的基础。再后来，Intel还推出名不经传的4040，这只是4004的增强版，以及很快遭到淘汰的32位432。

intel8086

直到8080的面世，Intel才重新找回感觉，成为当时的潮流。8080拥有与8008一样的指令集，被认为是第一款真正实用的微处理器。它有16位地址总线、8位数据总线、16位堆栈指针以及16位程序计数器，256个I/O口，I/O口与存储器统一编址，还有一个用来分配堆栈到存储空间空闲区域的信号端口。这些特性使得8080成为一款真正的现代微处理器。 Intel仍然发挥余热

　　1974年，Intel推出与其他8位处理器不同架构的RCA 1802 8位微处理器。它拥有16个16位的寄存器文件，可以使用SEP指令，能够设置任何一个寄存器成为程序计数器。 RCA 1802被誉为是RISC 芯片的鼻祖。

IBM 801

　　1975年，IBM公司生产了几款基于RISC 设计的处理器。其中801就是RISC之父John Cocke的杰作。尽管801从来没有成为主流产品，但现在部分IBM硬件上偶尔还能见到801的影子。更重要的是，801的设计思想鼓舞了IBM的设计人员，最终15年后设计出Power 架构系列产品。

Moto 6800

　　1975年，摩托罗拉推出 6800 ，该款处理器拥有78条指令集。摩托罗拉很多款单片装处理器和微处理器的设计思想都来源于6800 ，即使曾经很流行功能强大的6809 也是继承了6800 血统。

MOS 6502

就在6800推出之际，摩托罗拉设计团队中的部分成员集体退出摩托罗拉，成立了新的MOS科技公司。很快，他们研制出MOS 6501。这是一款端口与6800完全兼容的处理器。不久6502就被推出了，仅仅与6501在端口布置上稍有不同而已，并且应用至今。

AMD克隆8080

　　AMD靠克隆市场上现成的微处理器起家。八十年代与Intel的版权诉讼获胜后，打开了九十年代反向流程公司如洪水般成立的大门。

Fairchild F8（3850）

　　Fairchild推出的首款处理器，没有堆栈指针、程序计数器、地址总线，有64个寄存器和中间暂存RAM，是多芯片设计的处理器。在军用和太空工程上得到应用。 两款互相竞争的16位处理器

　　最先推出的多芯片16位微处理器是DEC于1975年出产的LSI-11，也有一说是Fairchild的9440。但他们都很快就退出市场。

TI TMS 9900

最先推出的单芯片16位处理器当数TI TMS 9900。虽然出道后势头强劲，但TI为了发展DSP业务，不得不在1982年缩小9900的产量。

Zilog Z-80

Z-80是由从Intel离走的Frederico Faggin设计的8位微处理器，被认为是8080的增强版，在目前的嵌入式系统中还广泛应用。

Intel 8085 和 8086

1976年，Intel升级8080，增加了中断口功能、时钟生成器以及总线控制电路。

1978年，Intel推出8086，这是现在流行的x86架构的开端，但没有浮点指令。

Moto 68000

1979年，摩托罗拉推出拥有32位内部寄存器和地址空间的68000。68000于2000年停产。

1980s：RISC时代的到来

伯克利RISC

　　1982年，由美国伯克利大学研制的RISC-I，只有32条指令，并且具有流水线操作和使用寄存器窗口，性能比同时代单芯片设计都优越。1983年，RISC项目组推出RISC-II，包含有39条指令，速度是第一代的三倍。

MIPS

1981年，由斯坦福大学和部分研究者研制出MIPS。处理器利用了深度流水线技术。它通过简化指令的操作周期，解决了流水线的瓶颈－联锁问题，促成RISC思想的重要转变。

POWER

　　与此同时，IBM也专注于RISC，并且推出POWER。 　　RISC迅速被工业业界接受，并且成为处理器最流行的结构。八十年代，还有很多RISC系列推出，包括：

　　l AT&T 贝尔实验室的CRISP 　　l 摩托罗拉的88000系列 　　l DEC的Alpha（全球第一款单芯片64位微处理器） 　　l HP PA-RISC

PA-RISC

32位微处理器系列：

BELLMAC-32A 　　AT&T 推出全球第一款单芯片32位微处理器，之后又有两款新版本WE 32100 和WE 32200。

Motorola 68010

1985年，摩托罗拉推出MC68010和已经命名为88000的32位RISC处理器系列。但1990年由于要全力研制PowerPC而被迫停产。

NS 32032

1983年由国家半导体（National Semiconductor）推出。

ARM的诞生 　　1985年，Acorn Computers Ltd单独研制成功ARM I,整个芯片仅包含三万个晶体管；第二年推出ARM II。目前，ARM架构的处理器占了全球32位处理器市场的75％份额。 　　1990s：充满新希望

Power 架构 　　由苹果、IBM、摩托罗拉共同倡导的Power架构大多应用在高端的UNIX服务器嵌入系统里面；苹果G5则是应用在桌面系统。

DEC Alpha

1992年，DEC推出Alpha21064频率高达200MHz，是纯RISC系统，被誉为当时最快的处理器。随后，DEC的芯片部门被Intel收购。

克隆战役打响

Intel i386DX

1991年AMD推出Intel i386DX的克隆版本，频率达到40MHz。随后AMD和Intel的诉讼结果，引起克隆厂家的蓬勃兴起。

[编辑] 2000s：我们的出路在哪里？

　　现在要确切地说若干年后会出现什么情况还为时尚早，但从目前的发展趋势来说，未来的微处理器霸主会越来越少。Alpha逐渐停产，Intel继续壮大，IBM继续自主生产芯片….但有一点可以肯定的是：RISC仍然当道，更多的MIPS和ARM系列会应用在嵌入式系统。

2005年即将到来，可以预见的是微处理器后五年的发展将比现在带来更多的惊叹声。