巨人的成长史（Inter处理器）

轩辕砍刀

由于CPU与其它配件存在着较大不同，在全球的PC机CPU市场中，都是由Intel和AMD等少数几家垄断着，特别是Intel，所以对CPU发展历史的研究在相当大程度上就是对这几家产品历史的研究。

　　而了解整个CPU发展历史无论是对丰富计算机知识，还是对今后的计算机维护都有着非常重要的作用。

　　目前绝大多数人对对器的认识是从586(即后来命名“Pentium”，奔腾)时代开始的，对此之前的处理器认识非常贫乏，首先介绍的是PC处理器最大的霸主—Intel(英特尔)的PC处理器历史。

一、ENIAC是计算机始祖吗？

　　在开始介绍Intel PC处理器的历史之前，首先来介绍有关计算机始祖这样一个大家非常感兴趣的问题。我们经常可以在各种教科书上看到，说计算机是始于1946年美国的ENIAC，把它作为世界上第一台计算机。真是如此吗？最近有科学家研究表明，其实那不是完全正确的。

　　说它不完全正确，那是因为ENIAC只能说是第一台电子计算机，而真正的计算机始祖则要追溯到19世纪，最早计算机(当然当时并非称“计算机”)并非电子产品的，而是属于机械产品，那就英国剑桥大学数学教授巴贝奇的分析机。所以准确地说，ENIAC只能是世界上第一台电子计算机。

　　“ENIAC”是“Electronic Numerical Integrator And Computer”的缩写，翻译成中文即为“电子数字积分计算机”。它是于1946年2月15日在美国诞生的，当时的出资方是美国军方。开发这样一台通用电子计算机的目的当然也是为了满足军事计算需求，用来计算各种复杂的弹道非线性方程組，因为当时的科学家都非常明白，如果仅靠人的大脑是无法胜任这样复杂的非线性计算的。

　　因为当时集成电路技术并未诞生，所以这台ENIAC计算机所采用的组件都是分离的电子管，整部计算机足足用了18800个电子管。电子管，如果对早期电子产品(特别是音响产品)有所了解的人都知道，它的体积是非常大，就像现在普通的长条形的日光灯泡。

　　正因如此，这样整部ENIAC计算机就有8英尺高、3英尺宽、100多英尺长，需占用60多平方米的空间。其重量也达30吨，耗电量更是高达140千瓦。下图所示的就是工作人员在这部最原始的电子计算机上工作的情形(因它是由多个不同部分组成的，所以有多人同时操作)。

轩辕砍刀

在这台ENIAC计算机上，美国军方花了48万美元，这在当时可是一笔非常大的巨款，要不是为了二次世界大战，相信就连世界首富的美国也很难舍得出这么大笔钱。因为那时都是采用分离的电子管作为元器件的，所以也根本没有什么CPU的概念(CPU是随着大规模集成电路的出现而出现的)，但它却是实实在在的第一台电子计算机。

　　然而正如前面所说ENIAC只能说是第一台电子计算机，实际上有这样理念的机器早于19世纪就诞生了。其中最有代表性的就是神奇的英国巴贝奇教授的分析机。

二、神奇的巴贝奇分析机

　　巴贝奇(Charles Babbage)是英国皇家学会会员、剑桥大学数学教授。他于1792年出生于英格兰西南部的托格茅斯，后来继承了其作为银行家的父亲的相当丰厚遗产。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。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，要知道，这可只有牛頓等科学大师才能获得的殊荣。

　　巴贝奇不但精于科学理论，更喜欢将科学应用于各种发明创造上。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设想在当时日渐成熟的机械技术上。巴贝奇将他设想的通用计算机命名为“分析机”，并希望它能自动计算有100个变量的复杂算术题，每个数达25位，速度达到每秒钟运算一次。

　　在设想中，巴贝奇将整个分析机结构分为几个功能部分，其中就包括齿轮式“存贮仓库”(Store)和命名为“作坊”的“运算室”(Mill)，而且还有他未給出名称的“控制器”装置，以及在“存贮仓库”和“作坊”之间运算数据的输入、输出部件。这种设计思想，划时代地提出了类似于现代计算机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。这台分析机如图2所示。



从这台分析机可以看出，它与当今的通用计算机在外观上无论如何也难以联系起来。正因如此，人们通常并不认为它就是计算机的始祖，而把ENIAC作为计算机的始祖。但它的设计思想却与现代的计算机架构却如此相似，是它引导着后人，特别是Intel(英特尔)朝着这个方向进一步开发出一代又一代通用型计算机。只是由于当时电子技术还没有开始得到应用，所以导致最终的分析机只能采用机械式，而非现在的电子电路。

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不过巴贝奇的分析机设计过程是充满坎坷的，最初英国政府还对他的设计大加赞许，提供资金支持，但由于受到许多科学家的不理解、认为巴贝奇是“愚笨的傻瓜”，认为其设计的分析机是“毫无任何价值”的影响，英国政府于1842年，突然宣布了取消资助计划。

　　后来充满传奇色彩的是，巴贝奇分析机的设计最终是在英国著名诗人拜伦的女儿爱达·拉夫拉斯伯爵夫人的支持下继续进行的，并为巴贝奇提供了许多建设性的建议，如建议巴贝奇采用二进制数代替原来的十进制数、开发计算指令等。正因如此，1981年美国国防部花了10年的时间，研制了一种计算器全功能混合语言，并成为军方数千种计算机的标准。为了纪念爱达夫人，这种语言被正式命名为ADA语言，并赞誉她是“世界上第一位软件工程师”。

　　在爱达夫人生命的最后十年里，她全力协助巴贝奇进行分析机研究工作，甚至把自己的珠宝手饰都拿出来变卖，以帮助巴贝奇度过经济难关。随后，巴贝奇又独自坚持了近20年，直至1871年，巴贝奇因得不到理解和支持(没有了爱达夫人)，孤独地离开了人世，此时分析机的设计工作仍未全部完成，后来未完成的一部分也被保留在英国皇家博物馆里。

　　近年来，科学界已经普遍确认巴贝奇在信息科学的鼻祖地位。1991年，为了纪念巴贝奇200周年诞辰，英国肯圣顿(Kensington)科学博物館根据这些图纸重新建造了一台差分机。复制的过程中，只发现图纸存在几处小的错误。复制者特地采用18世纪中期的技术设备来制作，不仅成功地造出了机器，而且还可以正常运转。

三、通用型集成电路CPU的诞生

　　虽然早于19世纪和20世纪初就有了相应计算理念的分析机和ENIAC电子计算机，但是如果要说通用计算的真正实现，还是自有了集成电路式CPU才开始的，也是自那里起才真正有了CPU这样一个概念。

　　当然集成电路并不是因为CPU才出现的，它早在英特尔公司诞生前相应技术就已经被发明。1947年，AT&T贝尔实验室的三位科学家发明了晶体管。随着晶体管的出現，由于其体积和性能都远比当时的电子管具有无比的优越性，所以晶体管一出现，即迅速取代了原来的电子管，占领了世界电子领域。

　　随后，晶体管电路不断向微型化方向发展。直到1957年，美国科学家达默提出“将电子设备制作在一个没有引线的固体半导体板块中”的大胆技术设想，也就开始了半导体集成电路的设计思想。

　　正因有了达默这一大胆设想，1958年，美国德克薩斯州仪器公司的工程师基尔比(Jack Kilby)在这种思想的指导下在一块半导体硅晶片上将电阻、电容等分离元件集成在里面，制成了世界上第一片集成電路。还因这件事，已退休的基尔比却获取2000年的诺贝尔物理奖，当然这是后话。

　　有了前人的大胆设想和第一次成功的尝试，1959年，美国仙童公司的诺伊斯用一种平面工艺技术制成半导体集成电路，从此开启了集成电路比黃金还诱人的时代。为了谋求更大的发展，其后，仙童公司的三位主力工程师：摩尔、诺宜斯、葛洛夫离开了公司，一起开创事业—筹建一家他们自己的公司。这就是现在鼎鼎有名的“Intel”(英特尔)公司。可以当初的Intel公司并不是一开始就从事计算机微处理器的研究，因为当时三人一致认为，最有发展潜力的半导体市场是计算机存储芯片市场。

　　Intel公司的最初取为是由摩尔命名的，“Intel”这个字是由“Integrated Electronics(集成/电子)”两个英文单词組合成的，象征新公司的主要业务将在集成电路市场上。

轩辕砍刀

当时，这三位创业者说服风险投资家阿瑟罗克給他们投资了200万美元；还找到了他们创业的最佳地点，就是原联合碳化物电子公司的大楼，这可比惠普当时起家时的车库要强多了。公司成立不久，英特尔公司发現：可将若干比特(bites)信息非常廉价地存储在微型集成电路硅片上，并将这个发现应用于商业。

　　1969年的春天，在公司成立一周年以后，英特尔公司生产了第一批产品，即双极处理64比特存储芯片。不久，公司又推出256比特的MOS存储器芯片。一个小小的Intel公司，就是这两个小小的新产品而成功打入了整个计算机存储器市场。但是这样的辉煌时期并没有在Intel公司长久永驻，随着日本公司加入竞争，存储芯片(就是现在俗称的“内存”)的生意越来越艰难。

　　而且日本公司的存储芯片质量和性能在当初几乎是无与伦比的，其价格也远低于Intel公司的同类产品。这时候，英特尔公司面临着当时有史以来最大的生存危机。最终他们做出一个令人钦佩的決断：放弃内存，全力投入微处理器业务。就这样原来专门从事存储芯片市场的Intel向计算机微处理器市场转向了，也正是从此开始，Intel这颗新星一直得到全球计算机界的关注！

　　当然在做出这样的大胆决定也并不是凭空拍脑袋乱决定的，在作这决定之前，还是有过过业务的经历。当初英特尔的一家客户(Busicom calculator)要求英特尔为其专门设计一些处理芯片。在研究过程中，英特尔的研究员霍夫(Hoff)问自己：对于集成电路，能否在外部软件的操纵下以简单的指令进行复杂的工作呢？为什么不可将这个计算机上的所有逻辑集成到一个芯片上，并在上面编制简单通用的程序呢？这其实就是今天所有微处理器的原理。

　　令人不解的是，当时在存储器芯片市场上叱诧风云的日本公司却对此毫无兴趣，这也给了Intel一个发展的机会(因为当时的Intel还比较弱，如果日本公司有兴趣的话，说不定Intel又得转行)。在这种有利环境下，1971年，霍夫在同事的帮助及公司支持下，尝试着把中央处理器的全部功能集成在一块芯片上，并加上存储器，最终获得成功，这就是Intel最初的一块集成电路微处理器，后来被称为4004的芯片。

　　从这图中我们可以看出，这块最初的微处理器芯片非常简单(采用16脚双列直插式封装)，还不如现在普通的集成电路，但在当时却是一个伟大的创举！



　　4004芯片其实是为Intel客户Busicom calculator专门设计制造的，集成度只有2300个晶体管，功能其实比较弱，且计算速度较慢，只能用在Busicom计算器上。但已经可以看到个人电脑的影子，而且比起第一台电子计算机ENIAC来说，它已经轻巧了许多许多。

　　它最大的历史意义在于，它是第一块通用型微处理器，这在当时专用集成电路设计横行的时代是难得的突破。据说当时有一位美国人在无线电杂志上读到4004的消息后，立即就想能用这个CPU来开发个人使用的操作系统。但是经过一番仔細分析之后发现4004芯片的功能实在是太弱，离他设想比较远，只好作罢，这个人就是现在鼎鼎大名的微软公司老板—比尔盖茨。不过从此之后，他对英特尔的动向非常关注，终于在1975年成就了微软公司(Microsoft Corporation)。

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4004处理器只能处理4位数据，内部指令是8位的。4004拥有46条指令，采用16针直插式封裝。数据內存和程序内存分开，1KB数据内存，4KB程序内存。运行时钟频率预计为1MHz，最终实现达到了740kHz，能进行二进制编码的十进制数学运算。这款处理器很快得到了整个业界的承认，蓝色巨人IBM还将4004装备在IBM 1620机器上。

四、后续CPU的研发历程

　　随着Intel 4004芯片的成功诞生，Intel更是坚定了自己走微处理器开发之路的信心，于是正式投入了大量的财力、人力进行全力开发设计，公司由于一个接一个的成功，也一天天壮大，直到今天仍一直PC处理器的80以上市场，这不能不说是一个奇迹。下面就循着Intel的足迹来全面了解一下它的微处理器开发历程。

1.8008

　　4004微处理器芯片之后的第一个改进版称之为“8008”，它是Intel于1972年开发成功的，但它已不再是专门为某家客户而开发的，而是属于第一块通用意义上的微处理器。8008的运算能力比4004要強劲2倍。如图4所示的就是Intel 8008微处理器的芯片示意图，从图中可以看出，它同样采用双列封装方式，但增加了2个引脚，达18脚。



2.8080

　　在8008微处理器芯片之后，于1974年Intel开发一种更先进的8080微处理器芯片，8080被用于当时一种品牌为Altair(牵牛星)的电脑上，并且在短短数月的时间里，销售业绩达到了数万部，创造了个人电脑销售历史上的一个里程碑。



　　8080处理器拥有16位地址总线和8位数据总线，包含7个8位寄存器(A、B、C、D、E、F、G,其中BC、DE、HL组合可组成16位数据寄存器)，支持16位内存，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，还有效解決了外部设备在内存寻址能力不足的问题。

　　8080微处理器芯片的外观如图5所示，它相对这之前的微处理器芯片来说要复杂许多，封装方式仍是双列直插式，但引脚已增加到40脚，增加幅度达100%以上。

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3.8086

　　1978年，Intel的8086处理器诞生了，这个处理器也标志着x86王朝的开端。Intel有了前面几代微处理器的研发经验，并且积累了原始资金，Intel无论在资金还是在微处理器技术开发上都已相当强大，所以在1974年开发8080微处理器芯片之后，历经近4年努力，终于推出了具有划时代意义的8086微处理器芯片。

　　说它具有划时代意义，那是因为自这块芯片开始，Intel的微处理器芯片终于得到最广泛的应用。也是从这一芯片开始才奠定了x86微处理器架构王朝的基础，使得它在今后的处理市场上处于绝对垄断的地位。这块神奇的8086微处理器芯片如图所示。



　　除了8086这块处理器芯片之外，为了提高处理器的运算性能，还专门开发一块用于辅助处理器运算的芯片，那就是8087数学协处理器芯片，如图所示。

　　当然，Intel的8086芯片之所以以非常大的成功，另一个更关键的因素是站到了巨人的肩膀上，这位巨人就是已远近闻名的IBM。当时IBM研究了一款用来打击苹果公司个人电脑的新PC机，需要选择一款功能强大，易于拓展的处理器来驱动，而英特尔的x86处理器正符合IBM公司需求，成为IBM PC机的新“大脑”。

　　因为有了8086处理器的强大驱动，IBM新机型迅速成为市场上最抢手的PC，一举击败苹果公司的个人电脑。正因为有“巨人”带路，使得英特尔公司迅速壮大，并奇迹般地把它带入了财富500強大公司的行列，并被财富杂志称之为“Business Triumphs of the Seventies”(七十大商业奇迹之一)。

　　IBM公司PC机的大获成功，不但带旺了英特尔的生意，还造就了另外一个商业奇迹——微软公司。比尔盖茨也搭车销售了DOS操作系统，为今天称霸软件行业攫取了第一桶金。不但如此，因为IBM公司的远见，开放了PC架构的授权，Compaq(康柏公司，今天是HP公司的一部分)等第三方制造商也大获其利。

　　当然这对IBM自身也是一大壮举，因为正因开放了PC架构，使得IBM的PC架构迅速成为事实上的标准，在多个第三方厂商的支持下，远远把保守的苹果公司的个人电脑抛在身后，至今苹果公司还在为当时没有及时开放个人电脑架构，让IBM捷足先登而后悔不已。

　　在8086处理器家族中还有一个简化版本，那就是8088，如图所示。



　　IBM在PC XT选用的是8088这个8086的简单化版本。8088内部指令是16位，而外部是8位数据总线，相对于8086内、外部数据总线均为16位，地址总线为20位，可寻址1MB内存的规格来说，是稍差了一点，但是已经足以胜任DOS系統和当时的应用程序了需求。8086集成2.9只晶体管，其时钟频率为4.77MHz，在数学协处理器8087的配合下，发挥出更高的效率，但这两种芯片使用相同的指令集，也就是后来所定义的x86指令集。

轩辕砍刀

在此需要说明一下，数学协处理器现在通常内建于CPU内部，不再需要另外开发一块单独的芯片，但是由于受上世纪70年代的技术限制，一般只能将数学协处理器做成另外一个芯片供用户选择。这样做的好处是減少了制造的成本，提高了良品率，更可以降低速度不敏感的用户的支出(他们可以暂时不买数学协处理器，只是在需要时买一个回来插到IC插座里即可)。

4.80286

　　1982年，英特尔发布了80286处理器，也就是俗称的286。这是英特尔第一个可以运行所有为其开发的应用程序的处理器。80286芯片集成了14.3万只晶体管、16位字长，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，地址总线为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，从而大大扩展了80286的工作范围，还能通过多任务硬件机构使处理器在各种任务间来回快速切换，以同时运行多个任务，其速度比8086提高了5倍以上。

　　IBM公司将80286用在技术更为先进的AT机中，与IBM PC机相比，AT机的外部总线为16位(PC XT机为8位)，内存一般可扩展到16MB，可支持更大的硬盘，支持VGA显示系統，比PC XT机在性能上有了重大的进步。如图8所示的就是286处理器芯片示意图，从图中可以看出，它已与现代的CPU在外观上比较接近了，引脚明显增多。



　　由于IBM开放了PC机架构，使得许多第三方厂商迅速成长，在286时代造就了许多千万富翁，同时也成就是许多“神话”，其中一个最大的PC神话，就是Compaq(康柏公司)的成长。当然这个神话在建立在IBM的重在策略失误上。

　　为了保持原有的PC XT机市场，IBM公司在是否推出基于286新处理器芯片方面产生了很大的分歧，反对者认为这么快推出新机型会影响到原有机型的销售，而且反对的声音非常大，最终使得IBM领导层放弃了采用286处理器芯片的决定。

　　但是Intel公司并不能等，80286处理器已经批量生产了，不可能堆在仓库里等IBM慢慢消化，况且IBM的PC架构早已公布于世，这时生产兼容IBM PC的康柏公司就钻了这个空子，快速推出基于286处理器的PC机，由于286处理器芯片较以前芯片有着质的飞跃，IBM原有的PC XT机及小型机远不是286机的对手，使得Compaq公司一举打败IBM成为PC市场的新霸主。286机型如图所示，从图中可以看出，它基本上与现在的PC机差不多，只是少了个鼠标和音箱，因为这两个都是随着计算机应用的不断深入才出现的。

轩辕砍刀

5.80386

　　Intel处理器的以前版本都是16位及以下的，这一局面自Intel的386处理器的成功开发而结束，进入了32位元的世代。

　　1985年，英特尔极力推出了80386处理器。386处理器集成了27万5千只晶体管，超过了4004芯片的一百倍。并且386还是英特尔第一块32位处理器，同时也是第一种具有“多任务”功能的处理器。386处理器芯片如图10所示。



　　不过如过渡到286一样，英特尔在386处理器推广上遇到了很大压力，因为当时有一种流行的观点认为286已经足够了，根本没有必要生产386电脑，在销售上开始并不如意。但是英特尔的领导人并不这样认为，在宣传上采纳了很多让人耳目一新的手法。

　　另一方面，由于386芯片价格较高，为了消除部分不想出高价用户的顾虑，Intel对386芯片区分出不同的规格，去适应不同的用户需求。如后来推出的80386SX处理器芯片就是一款低端386处理器芯片，这款处理器的内部数据总线为32位，与80386相同，但外部数据总线为16位，这样，80386SX处理器就既有386的优点，又有286的成本优势，推出后取得了很大的市场成功。为了便于区别，把原来的386芯片改称为386DX。

　　386时代，Intel在处理器技术上有了很大进步。80386处理器内部内含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，其后又提高到20MHz、25MHz、33MHz等。80386DX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，远非286所能比拟的。更重要的，386处理器可同时模拟多个8086处理器来提供多任务处理能力。(

轩辕砍刀

许多朋友或许对本篇中所介绍的内容比较熟悉，特别是有过十年左右计算机使用经验的读者。但对于大多数学生朋友相信仍可以找到许多新鲜的感觉，下面接着介绍Intel的后续处理器的开发。

一、486

　　在386处理器芯片取得非常大的市场成功后，Intel的微处理器霸主地位其实已经形成，并且在一定程度上形成了共识，那就是Intel成了PC机的微处理器的代名字。借着这股强劲的东风，Intel于1989年发布了功能更加强劲的80486处理器芯片。

　　80486处理器集成了125万个晶体管，时钟频率由386处理器的25MHz逐步提升到33MHz、40MHz、50MHz及后来的100MHz，由此可见486处理器在性能上的提高是非常明显的。

　　借鉴386成功引入不同用户策略方法，在486处理器同样推出了两种不同版本(工作频率有多种)，但这两种不同版本不是外部数据总线不同，而是是否包含数学协处理器，标准版本i486为i486DX，而不包括数学协处理器的版本则为i486SX，如图所示是标准的486处理器芯片i486DX。



　　在i486处理器中采用了许多最新技术，这些新技术就包括：在80486处理器内部包括了一个数学协处理器，它是英特尔第一个内部包含数字协处理器的CPU；首次使用了RISC(精简指令集)技术，从而提升了每时钟周期执行指令的速度；采用了突发总线方式，大大提高了处理器与内存的数据交换速度等等。由于这些大的改进，80486处理器的性能比原来带有80387数学协处理器的80386处理器快了4倍有多。

　　还有一个在由的最大区别就是首次采用Socket处理器架构，通过主板上的处理器插与处理器的插针接触。不过由于是第一次采用这种架构，所以就486处理器时代就存在着多种Socket处理器架构，如Socket 1、Socket 2、Socket 3、Socket 6等，不同频率的486CPU所采用的处理器架构如下表所示。

轩辕砍刀

Socket类型  针脚数  工作电压  处理器型号  处理器编号  
Socket 1  169  5v  
Intel486 SX  BOXDX4ODP75,BOXDX4ODP100  
Intel486 DX  BOXDX4ODPR75,BOXDX4ODPR100  

Socket 2  238  5v  
Intel486 SX     BOXDX4ODP75,BOXDX4ODP100  
Intel486 DX    BOXDX4ODPR75,BOXDX4ODPR100  
Intel       DX2  BOXPODP5V63,BOXPODP5V83
  
Socket 3  237  3v/5v  
Intel486 SX  BOXDX4ODP75,BOXDX4ODPR75  
Intel486 DX  BOXDX4ODP100,BOXDX4ODPR100  
IntelDX2  BOXPODP5V63,BOXPODP5V83
  
Socket 6  235  3v  
IntelDX4  预留给将来的产品  

　　从上表可以看出，在同一Socket处理器架构中有多种不同频率的486处理器可以采用，所以自那里开始计算机的CPU也可以升级了，而不是像以前那样，因CPU是直接焊在主板上而没有任何选择余地。也自那里开始计算机DIY也开始一步步成为现实，“组装机”之说也开始深入人心。

　　以前由于微处理器是直接焊在主板上的，用户无法对处理器进行更换，更没有“组装机”之说，全是像IBM、Compaq等这样的品牌机，而且那里由于国内还没有生产计算机能力的厂商，所以基本上都是青一色的洋品牌。当然，由于那时可以更换的也只有CPU，且那里真正懂得电脑DIY的人非常之少(几乎没有)，所以486时代也没有真正开始电脑DIY，只不过已有这种可能而已。

　　486处理器是英特尔非常成功的商业项目，很多厂商也看清了英特尔处理器的发展规律，因此很快就随着英特尔的营销战略而转型成功。后来486在倍频上规格有所改进，又推出了i486DX2、i486DX4的新规格。i486DX2的涵义是处理器内部工作频率为外频的2倍，i486DX4则处理器内部工作频率为外频的4倍，这样缓解处理器内部高速与外部总线的慢速的矛盾。

二、Pentium(奔腾)

　　也许我们早已发现Intel的前面所有处理器都是以80x86来命名的，因为人们也就把相应时代称之为x86时代，如286时代、386时代和486时代。由于到了586时代出现了部分有影响力的竞争对手，最突出的是像AMD、Cyrix、IDG这样的二线微处理器开发、生产厂商，为了保护自己的知识产权，Intel清楚地知道必须为自己的产品进行商标注册，否则很可能被其它厂商同时使用，影响自己产品的市场。

　　而商标法规定动作数字是不能作为商标使用的，于是Intel必须为其新产品重新取一个非数字的商标。在这样的背景下，本应称为“80586”的新一代微处理器被改称之为“Pentium”(奔腾)了。由于一时人们还无法改变以前数字式的称谓，所以在Pentium处理器推出后仍有不少人把它称为“586”，直到下一代Pentium MMX的推出。

　　1993年，英特尔发布了Pentium(奔腾)处理器。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，其后又发布了代号为P55C，内建MMX(多媒体指令集)的新版Pentium处理器。Pentium处理器同样采用自486开始的Socket处理器架构。但要注意的是，最初的60MHz、66MHz Pentium处理器是采用Socket 6架构的，而非我们通常所了解的Socket 7，所以购买早期版本的Pentium处理器是没有不可升级的。Pentium处理器的外观如图所示。


　　Pentium MMX是英特尔在Pentium内核基础上改进的，其最大的特点是增加了57条MMX扩展指令集。这些指令专门用来处理音视频相关的计算，目的是提高CPU处理多媒体数据的效率，也正因如此，“多媒体电脑”之说的声音当时是传遍了全世界，也从此加速了电脑的多媒体应用。

　　MMX指令集的推出非常成功，在之后生产的各型CPU都包括这些指令集，只不过其后的产品对其原有指令进行了改进和扩展。由于当时的电脑应用随着微软Windows系统的普遍应用，音、视频信号在普通的电脑应用中已非常普遍，加入的MMX指令集正好满足了当时的这种多媒体应用需求，所以对整个处理器性能的发挥起着非常重要的作用。所以在Tom's Hardware的测试中，即使最慢的Pentium MMX 166MHz也比Pentium 200MHz普通版要快。Pentium MMX的外观如下图所示。



　　Pentium处理器中除了Pentium MMX外，还有一种版本，那就是随后于1995年秋天推出的Pentium Pro处理器。Pentium Pro处理器是英特尔首个专门为32位服务器、工作站设计的处理器，可以应用在高速辅助设计、机械引擎、科学计算等领域。英特尔在Pentium Pro的设计与制造上又达到了新的高度，总共集成了550万个晶体管，并且整合了高速二级缓存芯片。

　　由于Intel当时对处理器流水线深度把握不够(整个处理器的流水线级数达14级)，且与之配套的技术没跟上，使得初期的Pentium Pro版本的执行效率还不及同频率或者低频率Pentium处理器的怪现象。不过后来Intel及时发现了这一不良现象，并在技术上做出了相应处理，使得Pentium Pro处理器呈现出应有的效能水平，从而继续羸得了广大用户的信任。Pentium Pro处理器的外观如下图所示。