硬件史话CPU篇(2)
硬件周刊
16位字长的微处理器──8086、8088和80286
1978年,Intel公司推出了首枚16位微处理器8086,同时生产出与之配合的数字协处理器8087,这两种芯片使用相同的指令集,以后Intel生产的CPU,均对其兼容。Intel 8086集成2.9万只晶体管,时钟频率为4.77MHz,内部数据总线(CPU内部传输数据的总线)、外部数据总线(CPU外部传输数据的总线)均为16位,地址总线为20位,可寻址1MB内存。
注:数字协处理器是协同CPU进行对数、指数和三角函数等数学运算(俗称浮点运算)的附加处理器,CPU的浮点运算能力主要取决于协处理器,而浮点运算对于电脑在处理3D数据时至关重要。在i8088、i80286和i80386时代,CPU和数字协处理器是分别安装在电脑主板上的。在i80486时代,凡型号上标有DX的CPU均已内置协处理器,到Pentium时代,所有的CPU中均内置协处理器。
1979年,Intel公司推出16位微处理器8088,Intel 8088(如(图1))采用双列直插DIP封装,插在主板DIP插座中使用。8088的性能完全与8086相同,只是将外部数据总线改为了8位,目的是使其能直接使用和控制当时的大量外设。也正是由于这一改进,造就了Intel公司CPU产品的主流地位。

1981年8月,IBM公司选择了Intel 8088,配合其他设备推出了IBM-PC(Personal Computer)微型计算机,IBM-PC机采用开放式模块型的设计结构,拥有极大的功能弹性和兼容性,IBM公司还完全公开了其完整的技术资料(包括系统指令代码),使得其他厂商纷纷研制,生产出与之配套的外围设备和主机器件。从此,采用不同微处理器,配以不同外设,功能不断增强的微型计算机形成了286、386、486、Pentium、Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ、Pentium 4等PC机系列,带领我们进入崭新的PC机时代。
在IBM PC机问世的第二年(1982年),美国的COMPAQ公司首次推出IBM PC兼容机。几年之内,全世界出现了数百家生产IBM PC兼容机的公司,作为第一代PC机核心的CPU──Intel 8088变得越来越受欢迎。
1982年,Intel在8086的基础上,推出了80286芯片(16位字长,集成14.3万只晶体管),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24位。与8086相比,80286能支持更大的内存(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倍甚至更多。IBM公司将80286用在技术更为先进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显示系统,比PC XT机在性能上有了重大的进步。
微处理器决定了计算机的性能和速度,谁制造出性能卓越的高速CPU,谁便能领导计算机的新潮流。在16位微机普及的时代,尽管Intel的8088/8086/80286这些芯片非常成功,但同时期Zilog公司的Z8000、Motorola公司的68000等CPU均有不错的性能,IBM、AMD公司也在研制CPU,Intel公司面临着严峻的挑战。