PENTIUM系列微型计算机简介

Pentium微处理器的内部寄存器Pentium是Intel公司于1993年3月推出的第五代80X86系列微处理器，简称P5或80586，中文译名为“奔腾”。

与其前辈80X86微处理器相比，Pentium采用了全新的设计，它有64位数据线和32位地址线，但依然保持了与其前辈80X86的兼容性，在相同的工作方式上可以执行所有的80X86程序。

Pentium的内部结构如图2.4所示。

它主要由执行单元、指令Cache、数据Cache、指令预取单元、指令译码单元、地址转换与管理单元、总线单元以及控制器等部件组成。

其中核心是执行单元(又叫运算器)，它的任务是高速完成各种算术和逻辑运算，其内部包括两个整数算术逻辑运算单元(ALU)和一个浮点运算器，分别用来执行整数和实数的各种运算。

为了提高效率，它们都集成了几十个数据寄存器用来临时存放一些中间结果。

这些功能部件除地址转换和管理单元与80386/80486保持兼容外，其他都进行了重新设计。

1) 超标量体系结构和指令流水线Pentium由“U”和“V”两条指令流水线构成超标量流水线结构，其中每条流水线都有自己的ALU、地址生成逻辑和Cache接口。

这种双流水线技术可以使两条指令在不同流水线中并行执行。

图2.4 Pentium微处理器的内部结构每条流水线又分为指令预取PF、指令译码(一次译码)D1、地址生成(二次译码)D2、指令执行EX和回写WB共5个步骤。

图2.5给出了Pentium的指令流水线操作示意。

图2.5 Pentium指令流水线操作示意图当第一条指令完成指令预取，进入第二个操作步骤D1，执行指令译码操作时，流水线就可以开始预取第二条指令；当第一条指令进入第三个步骤D2，执行地址生成时，第二条指令进入第二个步骤D1，开始指令译码，流水线又开始预取第三条指令；当第一条指令进入第四个步骤EX，执行指令规定的操作时，第二条指令进入第三个步骤D2，执行地址生成，第三条指令进入第二个步骤D1，开始指令译码，流水线又开始预取第四条指令；当第一条指令进入第五个步骤WB，执行回写操作时，第二条指令进入第四个步骤EX，执行指令规定的操作，第三条指令进入第三个步骤D2，执行地址生成，第四条指令进入第二个步骤D1，开始指令译码，流水线又开始预取第五条指令。

微型计算机的发展历史、现状及前景摘要自1981年美国IBM公司推出了第一代微型计算机IBM-PC/XT以来，以微处理器为核心的微型计算机便以其执行结果精确、处理速度快捷、小型、廉价、可靠性高、灵活性大等特点迅速进入社会各个领域，且技术不断更新、产品不断换代，先后经历了80286、80386、80486乃至当前的80586(Pentium)微处理器芯片阶段,并从单纯的计算工具发展成为能够处理数字、符号、文字、语言、图形、图像、音频和视频等多种信息在内的强大多媒体工具。

如今的微型计算机产品无论从运算速度、多媒体功能、软硬件支持性以及易用性方面都比早期产品有了很大的飞跃，便携式计算机更是以小巧、轻便、无线联网等优势受到了越来越多的移动办公人士的喜爱，一直保持着高速发展的态势。

关键词：微型计算机现状发展一微型计算机的发展历史第一台微型计算机——1974年，罗伯茨用8080微处理器装配了一种专供业余爱好者试验用的计算机“牛郎星”（Altair）。

第一台真正的微型计算机——1976年，乔布斯和沃兹尼克设计成功了他们的第一台微型计算机，装在一个木盒子里，它有一块较大的电路板，8KB的存储器，能发声，且可以显示高分辨率图形。

1977年，沃兹尼克设计了世界上第一台真正的个人计算机——AppleⅡ，并“追认”他们在“家酿计算机俱乐部”展示的那台机器为AppleⅠ。

1978年初，他们又为AppleⅡ增加了磁盘驱动器。

从微型计算机的档次来划分，它的发展阶段又可以分为以下几个阶段：第一代微机——第一代PC机以IBM公司的IBM PC/XT机为代表，CPU是8088，诞生于1981年，如图1-3所示。

后来出现了许多兼容机。

第二代微机——IBM公司于1985年推出的IBM PC/AT标志着第二代PC机的诞生。

它采用80286为CPU，其数据处理和存储管理能力都大大提高。

第三代微机——1987年，Intel公司推出了80386微处理器。

奔腾(Pentium)微处理器介绍
奔腾(PenTIum)微处理器介绍
 提高微处理器性能有三个途径：
 提高芯片内部时钟频率使操作速度加快，这将受到微电子工艺及芯片功耗的限制。

 增加数据总线宽度，提高数据路径的流量，这将要求芯片集成度提高、封装引脚增多。

 微体系结构中采用新技术，使更多的指令在同一时刻并行执行（提高指令执行并行性ILP），这是最重要的一点，这将要求芯片有更高的集成度以及新的设计思想。

 提高处理器指令执行并行性（ILP）有两种方法：采用超级流水线(Super-pipeline): 将指令的执行分解成小的步骤(级), 不同指令中不同步骤可并行操作。

级数分的多，并行执行的指令也多。

超级流水线指的是多级数的流水线(如8级以上)。

采用超标量(Super-Scalar): 片内设置多重功能相同的部件，为指令并行执行提供硬件基础。

第一代奔腾微处理器采用0.8微米工艺，集成度310万晶体管，工作频率66MHz，指令与486兼容，性能比486大大提高，是Inter芯片技术发展中的里程碑。

 奔腾微处理器结构特点
 哈佛结构，有分开的指令Cache与数据Cache,各8KB容量。

 奔腾微处理器结构特点
 独立的两条整数执行流水线，U与V，在一时钟周期内可以发射两条整数。

微型计算机发展史集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#自1981年美国IBM 公司推出第一代微型计算机IBM—PC／XT以来，微型机以其执行结果精确、处理速度怏捷、性价比高、轻便小巧等特点迅速进入社会各个领域，且技术不断更新、产品快速换代，从单纯的计算工具发展成为能够处理数字、符号、文字、语言、图形、图像、音频、视频等多种信息的强大多媒体工具。

如今的微型机产品无论从运算速度、多媒体功能、软硬件支持还是易用性等方面都比早期产品有了很大飞跃。

便携机更是以使用便捷、无线联网等优势越来越多地受到移动办公人士的喜爱，一直保持着高速发展的态势。

自第一台微型计算机MCS-4诞生后，一直到现在，微机计算机的发展非常迅速！对于微型计算机的发展，一般以字长和典型的微处理器芯片作为划分标志，将微型计算机的发展划分为五个阶段。

第一个阶段（1971～1973）主要是字长为4位的微型机和字长为8位的低档微型机。

这一阶段的典型微处理器有：世界上第一个微处理器芯片4004，以及随后的改进版4040，它们都是字长为4位的。

在随后的第二年，Intel又研制出了字长为8位的处理器芯片8008，集成度和性能都有所提高。

8008采用PMOS工艺，字长8位，基本指令48条，基本指令周期为20～50uS，时钟频率为500KHz，集成度约为3500晶体管/片。

第二个阶段（1973～1978）主要是字长为8位的中、高档微型机。

这一阶段典型的微处理器芯片有：Intel公司的I8080、I8085、Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80等。

以I8080为例，I8080采用NMOS工艺，字长8位，基本指令70多条，基本指令周期为2～10uS，时钟频率高于1MHz，集成度约为6000晶体管/片。

第三个阶段（1978～1985）主要是字长为16位的微型机。

这一阶段典型的微处理器芯片有：Intel公司的8086/8088/80286、Motorola公司的M68000、Zilog公司的Z8000等。

PentiumPentium是英特尔的第五代x86架构之微处理器，于1993年3月22日开始出货，是486产品线的后代。

Pentium本应命名为80586或 i586，后来命名为“Pentium”（通常认为“Pentium”是希腊文“五（penta）”加拉丁文中代表名词的接尾语“ium”的造词），是因为阿拉伯数字无法被用作注册商标。

i586被使用在英特尔竞争对手所制造的类80586的微处理器。

简介Intel在1993年推出的全新一代的高性能处理器Pentium。

由于CPU市场的竞争越来越趋向于激烈化，Intel觉得不能再让AMD和其他公司用同样的名字来抢自己的饭碗了，于是提出了商标注册，由于在美国的法律里面是不能用阿拉伯数字注册的，于是Intel玩了个花样，用拉丁文去注册商标。

Pentium在拉丁文里面就是“五”的意思了。

Intel公司还替它起了一个相当好听的中文名字奔腾。

奔腾的厂家代号是P54C，Pentium的内部含有的晶体管数量高达310万个，时钟频率由最初推出的60MHZ和66MHZ，后提高到200MHZ。

单单是最初版本的66MHZ的Pentium微处理器，它的运算性能比33MHZ的80486DX就提高了3倍多，而100MHZ的Pentium则比33MHZ的80486DX要快6至8倍。

也就是从Pentium开始，我们大家有了超频这样一个用尽量少的钱换取尽量多的性能的好方法。

作为世界上第一个586级处理器，Pentium也是第一个令人超频的最多的处理器，由于Pentium的制造工艺优良，所以整个系列的CPU的浮点性能也是各种各样性能是CPU中最强的，可超频性能最大，因此赢得了586级CPU的大部分市场。

Pentium家族里面的频率有60/66/75//90/100/120/133/150/166/200，至于CPU的内部频率则是从60MHz到66MHz不等。

值得一提的是，从奔腾75开始，CPU的插座技术正式从以前的Socket4转换到同时支持Socket5和7同时支持，其中Socket7还一直沿用至今。

Pentium系列微处理器字长为多少？与数据线有关系吗？解答：从80386到Pentium 4的处理器字长都是32位。

与数据线有一定关系。

一般来说字长与数据线的个数相等，例如8086/80286/80386/80486。

但也存在不相等的情况，都有原因。

例如8088的字长为16位，但为了与当时8位的主流外设配合，所以其数据线也设计为8位。

再如，Pentium以后的Intel 80x86微处理器的数据线设计为64位，为的是与存储器交换数据具有更快的速度；但是其内部寄存器等结构是32位的，所以Pentium 仍然是字长为32位的微处理器。

机器的“字长”和地址线无关，和数据线紧密相关。

386到pentium 4的字长都是32位，都是“32位机”而从pentium 2开始，地址线变成了36根，可以直接寻址64GB的空间。

其他非IA - 32架构的机器我没有了解，猜想在intel 的64 bits处理器itantium上，int == 64 bitsCPU的相关技术参数1.主频主频也叫时钟频率，单位是MHz，用来表示CPU的运算速度。

CPU的主频＝外频×倍频系数。

很多人以为认为CPU的主频指的是CPU运行的速度，实际上这个认识是很片面的。

CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU 实际的运算能力是没有直接关系的。

当然，主频和实际的运算速度是有关的，但是目前还没有一个确定的公式能够实现两者之间的数值关系，而且CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标。

由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。

因此主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。

2.外频外频是CPU的基准频率，单位也是MHz。

外频是CPU与主板之间同步运行的速度，而且目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为CPU的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。

Pentium IIIPentium III是英特尔的x86（更准确地说是i686）架构之微处理器，于1999年2月26日推出。

刚推出的版本与早期的Pentium II非常相似，最值得注意的不同是SSE指令的扩充，以及在每个芯片制造的过程加入了有争议的序号。

与Pentium II相同，也有低阶的Celeron版本和高阶的Xeon版本。

Pentium III最后被Pentium 4所取代，Pentium III的改进设计就是现在的Pentium M。

Pentium III 核心介绍◆ Katmai原先的版本Katmai与Pentium II非常相似（均使用0.25μm制程），唯一的差别是加入了SSE，以及改进一级缓存控制器（导致比后来Pentium II好的稍微效能改进），依旧使用半速512K二级缓存。

首次推出的速度是450和500MHz。

两个更多的版本是：550 MHz于1999年5月17日推出；600MHz于1999年8月2日推出。

在1999年9月27日，Intel推出533B和600B的版本，分别是533/600MHz，但是使用的是133MHz前端总线，而先前的其它是使用100MHz。

Katmai使用与Pentium II相同的插槽设计（Slot1)◆ Coppermine从第二个版本Coppermine（铜矿）开始普遍采用了新的Socket 370（FC-PGA）接口，由于使用了0.18μm制程，INTEL能够在CPU芯片内集成了低延迟性全速256KB第二级缓存，在AMD Athlon处理器的竞争压力下，Intel重作芯片内部的设计，最后修正了广知的指令管线拖延问题。

这个结果是使处理指令的效能增加了卓越的30%，相比Katmai的效能有了极大的进步。

初期Pentium III Copermine执行速度为500、533、550、600、650、667、600和733MHz，于1999年10月25日推出。