此部分介紹了 CPU 的誕生。Intel 工程師為 Busicom 設計了一塊可執行程式的通用晶片,最終在 1971 年催生了人類史上第一顆 CPU — Intel 4004。這一發明開啟了家用電腦時代,最終 IBM PC 的出現確立了 Intel x86 指令集的主流地位。
CPU 五次重生史
從 4004 到 x86、Arm、RISC-V 的三強爭霸
第一次發明:Intel 4004
1971年 - 從計算機到通用處理器
第二次發明:RISC
1981年 - 學術界引領的架構革命
本節探討 RISC 架構的興起。早期被稱為 CISC 的 CPU 設計因指令長度不一而變得複雜。1981 年,學術界提出精簡指令集計算概念,主張指令長度應一致固定以簡化硬體,引領了工作站與伺服器市場的技術革新。
特性
複雜指令集 (CISC)
精簡指令集 (RISC)
設計哲學
簡化軟體開發
簡化硬體設計
指令長度
長度不一、可變
長度一致、固定
硬體設計
電路複雜,管線實作難
電路簡單,管線效率高
第三次發明:AMD64
2003年 - 延續 x86 生命的 64 位元擴展
這裡是 x86 架構的關鍵轉捩點。在 64 位元時代,Intel 失敗的 Itanium 架構給了對手可趁之機。AMD 推出了完全相容 x86 的 64 位元架構 AMD64,大受市場歡迎,最終連 Intel 也被迫採用。我們今日所用的 x86-64 架構,正是源自於 AMD。
第四次發明:Arm
1990年代 - IP 授權模式稱霸行動裝置
此處描述 Arm 如何另闢蹊徑。在 PC 市場由 x86 主導後,RISC 在嵌入式領域找到新舞台。英國的 Arm 公司以全新的 IP 授權商業模式,憑藉其低功耗與靈活的商業模式,成為行動裝置領域的絕對霸主。
第五次發明:RISC-V
2010年 - 開源免費的指令集未來
最後一次偉大發明,是關於開放與自由。2010 年,學術界為了解決主流 CPU 指令集高昂的授權費問題,發起了旨在創造一個免費、公開的指令集規格的專案 — RISC-V。其核心理念是「指令集應當免費」,讓任何人都能自由地設計 CPU。
現今的 CPU 格局
三強鼎立的恐怖平衡
當前 CPU 市場呈現三強鼎立的態勢。下方的互動式圖表展示了這三大架構在不同面向的優劣勢。您可以點擊按鈕來篩選您想比較的架構。