CPU发展简史 - 图文 下载本文

CPU,Centralprocessingunit.是现代计算机的核心部件,又称为“微处理器(Microprocessor)”。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。intelx86架构已经经历了28个年头,而x86架构的CPU对我们大多数人的工作、生活影响颇为深远。

在开始intelx86神奇时光之旅前面,我们需要弄清楚历史上几件很重要的事件,计算机的始祖到底是谁?是ENIAC吗?

这张图相信很多人都看过。

世界上第一台电子计算机ENIAC

教科书里面的答案是ENIAC。这个答案不算正确,但也没完全错。ENIAC是美国宾州大学研制的第一台电子计算机,也是世界上第一台电子计算机。准确一点说:ENIAC是世界上第一台通用型计算机。ENIAC是Electronic Numerical Integrator And Computer的缩写,它于1946年2月15日诞生;当时的资助者是美国军方,目的是计算弹道的各种非常复杂的非线性方程组。众所周知,这些方程组是没有办法求出准确解的,因此只能用数值方法近似地进行计算,因此研究一种快捷准确计算的办法很有必要。

那个时候的“程序设计”,需要插拔N多的插头

美国军方花费了48万美元经费在ENIAC项目上,这在当时可是一笔巨款,要不是为了二次世界大战,谁能舍得出这么大的钱?事实上ENIAC也是美国陆军军械部和宾州大学莫尔学院联合发布的,而非书本上所提的只有宾州大学。

从技术上而言,ENIAC是没有太明晰的CPU概念的。因为它采用电子管作为基本电子元件。用了足足18800个电子管,而每个电子管大约有一个普通家用25瓦灯泡那么大。这样整部电脑就有了8英尺高、3英尺宽、100英尺长的身躯,体积有研立方米,重达30吨,耗电高达140千瓦。每秒能进行5000次加法运算(而人最快的运算速度每秒仅5次加法运算),还能进行平方和立方运算,计算正弦和余弦等三角函数的值及其它一些更复杂的运算。这样的速度在当时已经是人类智慧的最高水平。

但是,其实ENIAC还不是计算机的最早始祖。现代计算机的思想由来已久,到了19世纪已经才日渐成熟,但是当时的技术水平很低弱,所以根本无法制造出可以运行的系统来,其中最据代表性的就是巴贝奇的分析机。

巴贝奇分析机部件

英国皇家学会会员、剑桥大学数学教授巴贝奇(Charles Babbage, 1792-1871.),是一位富有的银行家的儿子。他于1792年出生于英格兰西南部的托格茅斯,后来继承了相当丰厚的遗产。巴贝奇把继承的财富都用于科学研究,并显示出极高的数学天赋,考入剑桥大学后,他发现自己掌握的代数知识甚至超过了教师。1817年获硕士学位,1928年受聘担任剑桥大学“卢卡辛讲座”的数学教授,这是只有牛顿等科学大师才能获得的殊荣。

巴贝奇教授,Charles Babbage

巴贝奇不但精于科学理论,更喜欢将科学应用在各种发明创造上。他最早提出,人类可以制造出通用的计算机,来代替大脑计算复杂的数学问题。当时并没有电子技术的应用,于是巴贝奇的设想就架构在当时日趋成熟的机械技术上。巴贝奇将他设想的通用计算机命名为“分析机”,并希望它能自动解算有100个变量的复杂算题,每个数达25位,速度达到每秒钟运算一次。分析机包括齿轮式“存贮仓库”(Store)和“运算室”即“作坊”(Mill),而且还有他未给出名称的“控制器”装置,以及在“存贮仓库”和“作坊”之间运输数据的输入输出部件。这种天才的思想,划时代地提出了类似于现代电脑五大部件的逻辑结构,也为后世的通用处理器诞生奠定了坚实的基础。

最初,巴贝奇还有政府的资助来研究设计“分析机”,但是短视的英国政府于1842年,断然宣布停止对巴贝奇的一切资助,而当时的科学界也讥笑他是“愚笨的傻瓜”,公然称差分机“毫无任何价值”。不过英雄的故事里面总是有美人垂青,英国著名诗人拜伦的女儿爱达·拉夫拉斯伯爵夫人(注解1),是唯一能理解巴贝奇的人,也是世界计算机先驱中的第一位女性。她帮助巴贝奇研究分析机,建议用二进制数代替原来的十进制数(编者注:真是天才!)。她还指出分析机可能像雅各织布机一样编程,并发现了编程的要素。她还为某些计算开发