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微处理器史前史:x86诞生记
| 原文链接:http://www.igromania.ru/articles/?100_h9 |
| 原文作者:Алексей Талан |
| 译者:TLF翻译组成员Paladin |
| 注:本文是在征得原文作者同意的情况下才在本站发表,如有转载,务请注明出处与原文作者 |
创造了传奇的x86系列处理器的Intel – 这一世界上最著名的和最大的处理器生产商 – 现如今终于遇到了配得上的对手。Intel多年以来都居于行业的前沿，向来以俯视的角度打量着AMD。不过时光流逝，两家公司的竞争关系已经不再是一句空话，AMD正在积极地分食着处理器市场的蛋糕。但是今天我们要讲一讲历史。
每一款处理器都有着可以打动人心灵的独一无二的故事。这一切都发生在很久很久以前 - 二十世纪的后半叶。
每一款处理器都有着可以打动人心灵的独一无二的故事
Intel公司诞生于1968年。那个时候没什么人关注以它的产品为基石的电器和集成电路，也就是计算器和能够辨识硬币的自动售货机电路的销量还不错。一开始Intel做的可不是处理器
– 从生产线上下来的是内存控制芯片。在这个过程中Intel掌握了两项技术：Ｐ沟道金属氧化物半导体(PMOS)和肖特基二极管。
Intel生产的第一批内存电路是64位和256位的。当时的董事会主席安迪•格鲁夫和开发总监列斯•瓦达实命名了这第一批产品的代号。256位内存芯片的代号被命名为1101，其中的第二个“1”代表着“RAM”，最后两位则是顺序号。64位内存芯片的命名也有些让人摸不着头脑：3101。
Intel的下一个成就是1971年11月面世的第一款微处理器4004。这款芯片的架构为4bit，硅片上一共有2300个晶体管，工作频率为108KHz。日本Busicom公司和Intel签订了对这些芯片的独占条约，并把它们使用在自己生产的计算器里。可是后来日本人首先撕毁了合同并放弃了使用这种芯片的打算。如果Intel当年4004的生意完全没有买主的话，世界上也许就见不到x86系列处理器了。
intel的第一款微处理器是给日本人做计算器用的
一年之后Intel已经攒了足够多的钱，并且买下了Microma Universal – 一个电子表生产商。这一家的电子表采用了以CMOS技术制造的低能耗集成电路。同时公司还不得不靠生产RAM,
ROM, EPROM来维持运转。
Intel的新型处理器在1972年上市了。它的代号叫作8008，采用了8bit的架构，每秒钟可以进行60000次运算。新的处理器和4004的命运一样，也是按照定单生产。而且它们都是被用在计算器和收款机上。可是不久以后这款芯片就开始大规模的生产了。
当时著名的电子工业活动家顿•兰卡斯特用8008处理器设计出了个人计算机的原型，并把这一新生事物宣称为打字机与电视的混合体，不过当时谁也不会想到可以在那个显示器上面来看电影。
更完善的8080在8008之后也出现了。虽然架构相同，可是8080比它的先行者的运算速度要快得多。8080可以进行8位浮点运算和16位定点运算，可以支持64k内存。8080的工作频率是2MHz，晶体管的数量比以前增加了3倍。
世界上第一台个人电脑，MITS公司的“Altair”为8080带来了很大的知名度。“Altair”这个名字来源于知名电视系列剧“星舰迷航记” ，剧中的“企业号”飞船就是飞向“Altair”这个星球的。当时“Altair”不含显示器和键盘的价格是439美金。
整个机器内只安装了256byte的内存，不过可以将其扩充到4K。“Altair”上面还按装了名为CP/M
(Control Program for Microcomputers)的操作系统，可以算是MS-DOS的前辈了。
1976年的时候8080的后继者8085问世了。这一款处理器可以接受两个中断指令，而且封装方式也更为先进，工作频率为3-6MHz。值得指出的是，8085只需要使用一个+5伏的电源，而他的前辈8080可是需要+12，+5和-5三个电源。不过8085取得的最大成绩并不是在PC上，而是在Toledo公司的电子秤上面！
x86的诞生
又是几年过去了，半导体市场上的竞争愈发激烈了。Intel那个时候还根本不是什么国际大公司，也要和其他公司一样为生存而挣扎。1976年Intel的工程师们开发出了8086这个开创了后来处理器世界的传奇产品。8086芯片的架构直至今日还被作为业界标准，即便是在Athlon
64和Pentium 4上也能见到它的踪影。
8086包含29000个晶体管，运算速度是8080的10倍。基本指令达到92条，浮点运算达到16位，支持的最大内存容量也增加到了1M –
前进的步子不小呢。当时8086在市场上的主要对手是Zilog
Corporation的Z80。那个时候的8086即不是事实上的行业标准制订者，也很少被采用在PC上。不过Siemens到是和Intel签订了合同，取得了生产8086处理器的授权。
一年之后Intel又推出了8088，和8086相比他的浮点运算位数减小了一半。那是因为当时正流行8位处理器，为了迎合市场潮流Intel不得不走出了这一步。
基于8088的IBM PC给Intel带了了极大的知名度
1981年IBM开始推广基于8088的IBM PC。该机器装有16k的内存，采用DOS1.0系统。顺便说一句，随着IBM PC的推出Intel 和
Microsoft联盟 —
Wintel也逐渐开始形成了。个人电脑的快速推广极大的推动了Intel的发展并使其跻身于财富杂志所评选的美国500强生产企业。
80186代表了第二代处理器的诞生，可是已经没什么人记得它了，众所周知的是80286和80386。我们很多人都用着两款处理器玩过诸如Civilization, Wolfenstein 3D和Warcraft。 80186不出名的原因可能在于 – 这东西基本就没有在个人电脑上出现过。
80186开发与1981年，1982年正式推出。在他之后马上又推出了其8位版的80188。这两款处理器的基石还是8086，不过添加了Direct memory Access (DMA)控制器，中断控制器和同步发生器。最低工作频率为6Mhz，不久之后又推出了工作频率为16Mh的版本。
80186最大的失败之处在于它不兼容IBM
PC！不过它还是在某些个人电脑中被采用了。比方说，Toshiba就在Toshiba
Laptop中使用了80186，Nokia也在自己生产的电脑里使用了这一处理器。而且由于自身一些特殊的性能，80186还在别的地方有所发挥，比如说U.S.
Robotics所生产的调制解调器。
最后要说的是，为8086和80186处理器还专门开发了8087和80187这两款外挂数学协处理器，它们可以被安装在带有特殊接口的数字板上。而且相同的理念在后来的486系列处理器上也出现了。
很知名的286处理器掀开了一个新的时代。问世于1982年，286已经支持了多任务处理，不过不是完全意义上的。那个时代的电脑只能完成一个任务，同时开启的另外一个程序就要被保护起来以避免被遭到调用。286让每一个被开启的程序都分配到一段内存，如果一个程序企图调用另外一个程序占有的内存，系统就会报错
– 所以说286的多任务处理是不完整的。
286支持16位浮点，24位定点运算，拥有68个针脚并支持16M内存。最先推出的版本工作频率为6MHz，之后推出了12MHz的版本。286和他的前辈相比不仅是速度更快，而且技术上更先进
– 在一个时钟段内可以执行更多的指令。
如前所说，80286在历史上的地位是不可动摇的 – 1984年在其基础上出现了IBM PC AT，其受欢迎的程度超出了所有人的预期。所有著名的杂志都曾在某一期仅仅介绍PC，出现了无数的电脑软件开发公司，整个电脑行业被向前推动了一大步。
不过令人遗憾的是，那个时候一台电脑的售价相当于两台不错的汽车，所以不是每个人都买得起的。那个时候每人在家玩电脑游戏，都是先开了加班证明，然后带着朋友和熟人在周末的时候去公司玩。
1985年的80386成了x86系列里第一款32位处理器，由于一个时钟段内可以执行更多的指令，386处理工作的速度比286快了1.5 - 2倍。与286相比，386已经可以稳定的处理多任务，也就成了windows系统家族的首选。
386的芯片包含275000个晶体管（4004处理器包含的晶体管数量只是它的1%），最大支持4G内存，工作频率从16到33MHz。不过根据Intel的一贯作风，396需要新的主板，针脚数也提高到了132个。
有意思的是，与现代的处理器不同，386没有使用倍频，而是完全靠主板的频率来工作。至于说到多任务处理，则Windows程序不在直接和物理地址打交道，而是被分配给逻辑地址，程序运行的时候并不知道，他们实际上使用的内存地址刚刚还被另一个程序侵占过。
如果程序暂时不需要系统内存，则它们会以虚拟内存的方式被保留在硬盘里，从而把系统内存的空间让给其他程序。这一工作原理知道现在也被各个操作系统遵循着。
虽然Intel 386支持32位系统，可是386出现的时候Windows95还没有上市。不过Windows95一上市就造成了轰动 – 处理器出现了代码为B1的致命错误 – 这可是只有在和32位操作系统才出现的代码！1987年Intel开始生产改进过的386，出现B1错误的处理器改标为只支持16位操作系统。
Intel 386 – 第一款支持Windows95的32位处理器。
就像70年代推出8086的精简版一样，Intel开始在1988年6月生产386 SX。早先的386被冠之以386 DX。SX系列处理器被缩水为16位浮点和24位定点，因此它的效能在16位操作系统下缩水了20%，而在Windows95下面缩水了近三分之二。在386的基础上还开发了笔记本电脑专用的386
SL，工作频率为25MHz，能耗也更少。
1989年486位电脑行业开启了新的大门，而用户们因此获得了廉价的能处理多媒体任务的工具，486最大的特点是内置了协处理器，避免了在主板上再安装另一块芯片。关于486和Intel的其他历史我们下一期再说。