从4004到Athlon64(二)
硬件周刊
386，开启32位时代
1985年10月17日，英特尔有史以来最成功的产品诞生了，那就是80386(80386DX)，英特尔的第一款32位处理器。与80286相比，80386内含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，后来逐步提高到20MHz、25MHz、33MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位，地址总线也是32位，可以寻址到4GB内存。它除具有实模式和保护模式外，还增加了一种叫虚拟86的工作方式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。尽管80386并不足以称得上完美，它并不能执行浮点运算指令(这需要80387数学协处理器来实现，而80387的价钱对于普通用户来说只能用天价来形容)，但是瑕不掩瑜，在那个年代80386已经足以让英特尔彻底称霸处理器市场。由于80386的推出，英特尔开始了没有竞争对手的时代，更使X86开始成为PC机的代名词。但是英特尔的产能却无法满足日益增长的市场需求，不得已，英特尔授权了一批厂商生产其产品，其中包括后来大名鼎鼎的AMD和Cyrix──英特尔亲手为自己培养了一批可怕的对手。
1988年6月16日，英特尔推出了80386SX，一款准32位处理器，只具有16位外部数据总线和24位地址总线。1990年又推出了两款针对便携机(笔记本电脑的前身)和节能型台式机的低功耗处理器：80386 SL和80386 DL。两者皆增加了一种新的工作方式：系统管理方式(SMM)。当进入系统管理方式后，CPU就自动降低运行速度，控制显示屏和硬盘等其他部件暂停工作，甚至停止运行，进入“休眠”状态，以达到节能目的。
倍频，从486开始
1989年4月10日，英特尔发布了一款具有划时代意义的产品──80486(DX)，它第一次突破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管，时钟频率从25MHz起步，之后逐步提高到33MHz、50MHz。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内，并且在80X86系列中首次采用了RISC(精简指令集)技术，可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式，大大提高了与内存的数据交换速度。由于这些改进，80486的性能比带有80387数学协处理器的80386DX提高了4倍。
在80486之前，并没有倍频的概念，CPU和外部设备一直都是同步运行的。但是到了80486，CPU工作频率的进一步提升受到了外部设备的限制。为解决这一问题，英特尔的工程师提出了一个改变CPU发展的创意，那就是倍频。第一款拥有倍频的CPU就是80486 DX2，芯片内部以2倍于系统时钟的速度运行，但仍以原有时钟速度与外界通讯，也就是我们现在所说的倍频为×2；随后推出的80486 DX4则具有×2或×3的倍频。
1991年，英特尔又推出了80486SX，相比80486DX，它取消了数学协处理器，具有更低的价格。
插曲：竞争，法律也是武器
由于IBM的坚持，英特尔和AMD签订了为期12年的技术交换协议，根据这个协议，AMD获得80386的生产权是理所当然的事。但是当时执掌英特尔的葛鲁夫决心把AMD扼杀在摇篮之中，他不顾一切地终止了这个协议。1987年，AMD将英特尔告上了法庭。对于英特尔公司来说，只要诉讼没有最终判决，AMD就不能生产80386芯片，所以Intel就想尽办法把这场官司拖着，人证、物证、文书、第三方专家等不断成为诉讼双方争论的焦点，于是仲裁和审理就被旷日持久地拖着。这场官司直到1995年才宣告结束，双方达成了庭外和解。根据双方协议，在将来20年内，英特尔都不能对AMD使用法律武器。
在起诉的同时，AMD也组建了一个技术团队，开始了AMD自己的CPU研发，并终于在1989年开发出AMD自己的386芯片──AM386。内含20万个晶体管，采用0.8微米工艺制造。眼看AM386就可以正式上市了，一件意外的事情发生了，一位AMD高级商业人员在出差时恰好和英特尔的一名工作人员住在了同一家旅店，而且两人的名字非常接近，结果AMD的内部商业报告就这样阴差阳错地到了英特尔手上。英特尔得知后，为防止AMD借助AM386东山再起，向法院递交了一纸诉状，起诉AMD非法使用“386”这一所谓英特尔的名字。虽然最后法院判定386是一个通用的名字，而非英特尔所专用，但这已经是1991年3月的事情了，AM386的上市被延期了2年，英特尔的目的达到了。
独领风骚：Pentium时代开始
1993年3月7日，英特尔又推出了80486之后的新一代CPU。由于此前不断被AMD、Cyrix等公司“仿冒”，而美国的法律规定不能用阿拉伯数字注册，于是英特尔决定不再延用586这个名称。
英特尔高层选择了3个候选名称：InteLigence、RADAR1和Pentium，并最后敲定了Pentium。Pentium的前四个字母“PENT”在希腊文中表示“5”，而“ium”则是化学元素的词尾。英特尔公司还替它起了一个响当当的中文名字：奔腾。Pentium内部含有的晶体管数量高达310万个，采用了4级超标量结构，具有64位数据总线和36位地址总线，内置了16KB的一级缓存，时钟频率最初为60MHz和66MHz，之后逐渐提高到200MHz。即使是66MHz的Pentium的运算性能也比33MHz的80486 DX提高了3倍多，而100MHz的Pentium则比33MHz的80486 DX快6至8倍。也是从Pentium开始，一个新的名词出现在了众多DIYer的字典里，那就是超频。由于Pentium的制造工艺优良，而且没有锁倍频，因而具有相当不错的可超频性能。同时，从Pentium 75开始，CPU的接口开始从Socket4转换到Socket5和Socket7，Socket7开始逐渐成为主流。
1993年4月，AMD也推出了AM486，采用0.7微米三层金属制作技术制造，内含约100万个晶体管。AM486内置16KB缓存，并首次在处理器中引入单周期多指令的设计，还具有分页虚拟内存管理技术。结果以其优异的性能、低廉的价格，占领了原本为英特尔占据的大片市场。此后，AMD还推出了5X86系列处理器，采用0.35微米的制造工艺，主频有120MHz和133MHz两种，性能直指奔腾133，并且功耗更小。
革命：MMX的诞生
1995年11月1日，英特尔又发布了新一代的CPU，代号为P6的Pentium Pro。Pentium Pro的内部含有550万个晶体管，内部时钟频率为133MHz，处理速度几乎是100MHz的Pentium的2倍。Pentium Pro具有8KB指令缓存和8KB数据缓存，而且第一次整合了256KB全速的二级缓存。这一设计使Pentium Pro的性能大幅提升，而且Pentium Pro还具有一项被称为“动态执行”的技术，这是继Pentium在超标量体系结构上实现突破之后的又一次飞跃。其中，主频为200MHz的Pentium Pro还分为三种版本，二级缓存分别是256KB、512KB、1MB。这一设计征服了不少当时的服务器厂商，我们可以在很多当时的服务器上看到Pentium Pro的身影。但是Pentium Pro的价格实在是太高了，这就使它成为了市场上最短命的产品，在Pentium MMX和PentiumⅡ发布后Pentium Pro就从人们的视线中消失了。
1997年1月8日，英特尔又推出了代号为P55C的Pentium MMX。MMX技术是Intel发明的一项多媒体增强指令集技术，为CPU增加了57条MMX指令，可以增强Pentium CPU在影像、图形和通信应用方面的性能。与此同时，英特尔还将CPU内的一级缓存由原来的16KB增加到32KB(16KB指令缓存+16KB数据缓存)。在运行支持MMX指令的程序时，是否拥有MMX指令集的性能差距可以达到60%左右。MMX技术不但是一个创新，而且还开创了CPU开发的新纪元，之后出现的3D Now！、SSE、SSE2等指令集也都是从MMX指令集演变来的。
反击，始于K5
在推出AM486之后，AMD也开始独立开发自己的新一代处理器──K5。与基于CISC(复杂指令集)的Pentium处理器不同，K5是基于RISC(精简指令集)技术开发的。为兼容传统的X86指令，K5处理器把X86指令切割成更细小且长度固定的ROP(RISC Operation，Risc运算微码)，从而解决了传统X86架构因为指令码长度不一、管线分配不均匀所造成的性能瓶颈。K5的外部数据总线由原来的32位扩大到64位，内部采用4条流水线设计，并采用0.35微米工艺制造，业界都纷纷看好这颗K5的架构与性能。但是，由于采用了全新架构，研制工作的复杂度和难度都大大增加，到了1994年AMD预定发布的日子，K5的开发工作还未完成，直到1995年K5才姗姗来迟。
AMD对这款处理器寄予了很高的期望，希望它能狙击英特尔势头正盛的Pentium处理器。可这时AMD才发现自己的一个重大失误：K5和Pentium的针脚不兼容。当时绝大多数芯片组、主板都是为Pentium处理器设计的，要采用AMD的K5处理器就必须重新设计新的芯片组和主板。而依AMD当时的实痢无法做到这一点，结果K5的架构一直无法推广。不得已，AMD只好再修改K5对外的I/O线路，以搭配现有的Pentium芯片组和主板规格。1996年8月26日，重新设计的K5才正式上市。同时，K5还采用了AMD和Cyrix共同开发的P-Rating系统(也就是我们现在说的PR值)来表示实际性能，以此来抗衡频率比K5高许多的Pentium。虽然K5在市场上并不成功，但这是AMD第一次独立研制自己的CPU，而不是对英特尔的CPU进行逆向工程，这奠定了之后两雄争霸的格局的基础。