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第一部份: x86架構誕生期

Intel x86 CPU:

1971年--Intel推出4004,是第一個用於計算器的4位元微處理器,也是第一款個人有能力買得起的電腦處理器！！4004含有2300個電晶體,功能相當有限,而且速度還很慢。

1972年--推出8008, 8位元,是4004運算力的一倍,3300顆電晶體。

1974年--推出8080, 8位元,搭載在全球第一台個人電腦Altair上。

1978年--推出16位元的i8086,是多數人認為的第一顆處理器,同時還推出i8087,主要用於浮點運算,與8086指令集兼容,因此被人稱作x86指令集。

1979年--推出8088,16位元,內含29000個電晶體,於1981年時用於IBM PC。

1982年--推出80286,仍為16位元,134000個電晶體,CPU工作模式也衍生出兩種:實體模式與保護模式。

1985年--推出80386DX,為x86系列第一個32位元處理器,12MHz~33MHz,含275000個電晶體,增加虛擬86工作模式。

        標準晶片:80386DX

        同型晶片:80386SX, 80386SL, 80386DL

1989年--推出80486DX,電晶體數突破100萬,達120萬,主要的突破是內建浮點運算器(將80386和浮點協處理器80387以及一個8KB的高速緩存集成在一個晶片内)。

        1991年80486SX---省去浮點運算器的簡化版

1992年80486DX2---倍頻技術,內部以2倍速度執行

1994年80486SX2—DX2不含浮點運算器版

1995年80486DX4---內部以2~3倍速度執行

AMD x86 CPU:

1978年---AMD第一顆CPU ,AMD ,5MHz

1981年---x86系列衍生,Intel授權AMD生產x86CPU

1983年---推出80186, 6MHz~12MHz

1984年---推出80286, 6MHz~20MHz

1985年---Intel停止授權AMD推出相容386的CPU

1989年---推出自行開發的AMD386, 16MHz~40MHz,脫離Intel

1990年---推出AM486DX

         1992年AM486DX2

         1994年AM486DX4

參考資料:

AMD486

http://home.kimo.com.tw/kinwine/144.htm

http://home.kimo.com.tw/kinwine/145.htm

http://www.qfm.ks.edu.tw/Internet-edu/text04.htm

此一時期為x86架構成立時期,由8086至80486,IBM要求Intel必須授權x86讓其它廠商生產相容CPU ,除AMD外,尚有Cyrix(新瑞士) ,IBM ,UMC(聯華電子) ,VIA(威盛)等公司也有生產x86系列CPU,不過仍無法憾動Intel的地位

比較重要的進步:

x86萌芽期,比較突破性的部份是個人電腦的出現,使的電腦不再是研究室或大公司的玩物

286加入保護模式

386加入虛擬86模式

486將原本外置的浮點運算器內建

第二部份:分道揚鑣期

全面超越486的新一代586處理器問世，為了擺脫486時代處理器名稱混亂的困擾，最大的CPU製造商Intel公司把自己的新一代產品命名為Pentium（奔騰）以區別AMD和Cyrix的產品。AMD和Cyrix也分別推出了K5和6x86處理器來對付Intel。

Intel Pentium& Pentium Pro:

1993年推出Pentium

Pentium微處理器的特性

一、與x86家族相容

Pentium微處理器與之前的x86家族，如8088、80286、80386、80486等完全相容，並且可執行之前PC上數以萬計的軟體，使原先的軟體仍可繼續使用。

二、超級標量式架構(Superscalar Pipeline)

使Pentium微處理器在一個時鐘週期內，可以執行兩個指令碼，是486的兩倍速度。

三、高效能浮點運算器(High Performance Floating Point Unit)

使Pentium微處理器的浮點運算比486快3至5倍，大幅提昇圖形運算速度。

四、分支指令預測(Branch Prediction)

能讓Pentium微處理器預先載入下一個可能執行的指令，如此便可以最快的速度提供給CPU執行指令碼。

五、64BIT資料匯流排(64-Bit Data Bus)

64位元的資料匯流排，使資料傳輸率高達每秒528Mbyte，符合多媒體時代中大量的視訊資料傳輸。

六、支援多重處理器(Multiprocessor Support)

Pentium微處理器內建多處理器功能，可以在主機板上架構多處理器，加快執行速度，讓使用者同時使用多個CPU及Cache Memory(快取記憶體)的資源。

七、有16Kbytes的Cache Memory(快取記憶體)

Pentium的Dual On-Board Caches(雙重分離式快取記憶體)是採指令碼與資料區的Cache Memory分離，因此指令碼與資料區的Cache分開，各自擁8K的容量，使Pentium微處理器能全速執行指令，減少等待及搬移資料的次數及時間。

Pentium系列CPU基本資料表

備註：Mhz表百萬赫芝，V表伏特，um表微米。

參考PentiumPro

http://yuan.yocjh.kh.edu.tw/%B1%D0%A7%F7/pentium.htm

AMD K5:

1994年推出K5

K5架構圖

一、K5採用「RISC核心架構」，將傳統x86指令，切割成更細小且長度固定的ROP
（RISC OPeration，Risc運算微碼），解決傳統x86架構，因為指令碼長度大小
 不一，管線分配不均勻所造成的性能瓶頸。

二、K5是四線路超純量設計（4WaySuperscalar），每週期能同時解碼並發出四個
ROP微指令到管線上，分配給六個執行單元執行。這是比Pentium/P6更高層次且
更複雜的超純量架構，理想狀態下，K5每個週期應可執行四個指令，是同時脈
Pentium的兩倍！

三、內建8KB寫回式資科快取，以及16KB指令快取記憶體，搭配外部64位元資料
/記憶體匯流排。

四、具備隨機推測執行能力（Speculative executing），當執行到條件判斷或分歧
點時，內建lKB分歧預測緩衝區（含在16KB程式快取區），在指令分歧點的
預測位址，預先抓取程式碼進入管線，維持管線內指令的滿載狀態。

五、透過與lntel交換授權微碼指令集，K5與現有的x86程式碼完全相容，並經過「
視窗硬體驗證實驗室」（WHQL，Windows Hardware Qua lify Laboratory）
驗證，與Windows3.1、Windows 95家族作業系統能完全相容。

  參考: K5

http://home.kimo.com.tw/cputerkimo/k5.htm

此一時期,Intel與AMD雖然以不同架構,不同名稱推出新一代的CPU,但是腳位仍相容,主機版也大多能相容,兩家尚未分的很徹底。

兩家都新增了超純量設計以及分支預測能力,這是這時期較重大的兩項進步,讓CPU在一個迴圈裡能執行超過1個指令,486以前就是很死板的一個迴圈1個指令,所以時脈多少就是能跑多快,但是增加那兩個技術後,同時脈下硬是比486以前的CPU還要快上許多。

Intel PentiumMMX&PentiumII:

1996年推出PentiumMMX

1997年推出PentiumII

Pentium MMX以450萬顆電晶體,採用0.35微米的CMOS省電製程製作而成,是世界上第一顆具備MMX指令集的Pentium級處理器。(MMX據稱是MultiMedia eXtension的簡稱)

它跟以往的Pentium的差別在於:除了內建57組MMX指令集能執行針對MMX開發的多媒體軟體之外,P55C把內部L1快取記憶體增加一倍,從原來的16KB增加到32KB,同時強化程式的分歧預測與管線位階,所以Pentium MMIX執行一般應用程式,也比同時脈的傳統Pentium(P54C)快了15~20%左右!

MMX架構是以CPU加上57組特殊的指令而成。這57組指令是以浮點運算單元中,ST(O)~ST(7)這八組浮點暫存器被重新設計,並稱為多媒體暫存器(MMXRegisters,從MMO-MM7),這些暫存器具備了單一指令平行處理的特性(SIMD,SingleInstructionMulti-Data),可以在一個週期內,平行地處理四種類型、最多八組的64位元寬度的類比/數位(AD/DA)數據,像是影像、聲音資料、波型等類比轉數位的資料,隨程式的定義;MMX處理單元也針對這些數位/類比訊號資料,設計出特殊的運算、移位、累加等指令與語法。

參考: PentiumMMX

PentiumII

http://home.kimo.com.tw/cputerkimo/m15.htm

Intel Pentium II 處理器為P6家族的第二款處理器，採用與先前完全不同的Slot A架構，起先採用S.E.C.的黑色卡夾式包裝，但卻因散熱不佳，其後期的產品則採用S.E.C.C.包裝，將原先的Aluminum Thermal Plate散熱片，改成和目前 Celeron 處理器相同的散熱片，且將黑色塑膠外殼去除，採單邊式接觸卡匣，改用和Celeron相同的方式固定在主機板上。

參考: http://developer.intel.com/design/PentiumII/prodbref/

參考: http://www.angelfire.com/nt/6349/6.html

PentiumMMX&PentiumII兩者基本上是差不多的產品,都是P6架構,比較大的差異,是腳位上的不同,與製程不同所產生的時脈與快取大小的差異,同時也藉由PentiumII開始不與其它廠商共用相同腳位。

Intel不與其它廠商共用腳位的意圖很明顯,就是不讓他們有生存空間,可是PentiumII卻未能如願,因為PentiumII將L2快取”做在外面”,導至效能與MMX比起來,沒多大進步,Intel一舉擊垮它牌CPU的美夢未能成真。

AMD K6:

1997年推出K6

AMD K6是由一個具備有八百八十萬顆電晶體的晶片所製成，採用
了最先進的O.35微米、五層金屬矽片的製程技術生產，並且在封裝技
術上，採用了C4 (控制倒壓晶片連接 )技術，以CPGA (陶瓷插針柵陣
列 )的封裝方式來封裝，其C4的技術容許將晶片的全部面積，用作輸
入與輸出的接腳聯繫，而不像電線焊接技術只有晶元的圓周面才能作
輸入輸出的接腳，所以焊接至封裝的訊號傳輸距離較短，在微處理器
的電機效能與訊號傳遞上，會有較佳的效果。

K6具備與PENTIUM 相同的CPU 腳座SOCKET 7，且加入業界標準的
高效能多媒體指令ＭＭＸ，並將L1 CACHE第一階內取記憶體設計為64
KB，其中以一個32KB記憶體為高速緩衝記憶體，而另一個可預先作解
碼的動作，二個高速緩衝記憶體皆回寫雙埠式設計，可在多工時確定
其間的資料沒有錯誤。

參考: K6

http://home.kimo.com.tw/cputerkimo/amdk6.htm

AMD K6使用與PENTIUM 相同的CPU 腳座SOCKET 7,但Intel自PENTIUM II以後,不願再與AMD相容,因而走向slot1與socket370,AMD則持續固守SOCKET 7,打著”能持續升級”的口號,讓使用者不必為了升級電腦而必須更換主機版,這個策略加上低價,使的AMD在Intel一波波攻勢下生存下來。