集成电路技术把计算机的控制单元和算逻单元集成到一个芯片上，制成了微处理器芯片
1971年,美国Intel 公司31岁的工程师霍夫研制成世界上第一个4位的微处理器芯片 4004，集成
了2300 个晶体管。随后，微处理器经历了4 位、8位、16位、32位和64位几个阶段的发展，芯片
的集成度和速度都有很大的提高。与此同时，半导体存储器的研制也正在进行,1970 年,Fait-
child 制作了第一个存储芯片,该芯片大约只有一个磁心这么大,却能保存256 位二进制信息，但
是每位的价格高于磁心。1974 年后，随着半导体存储器价格的迅速下降;位密度的不断提高，存
储芯片的容量经历了1飞位,4K位,16K位，54区位,256K位,1M位,4M位16M位,64 M
位，⋯,1C 位这几个阶段，每个新的阶段都比过去提高到4倍的容量,而价格和访问时间都有所
下降。
总之,芯片集成度不断提高,从在一个芯片上集成成百上千个晶体管的中、小规模集成电路
逐渐发展到能集成成千上万个晶体管的大规模集成电路(LSI)和能容纳百万个以上晶体管的超
大规模集成电路(VLST）。微芯片集成晶体管的数目验证了Intel 公司的缔造者之
- Gordon
Moore 提出的“微芯片上集成的晶体管数目每3年翻两番”的规律，这就是人们常称的 Moore（摩
尔）定律.
微处理器芯片和存储器芯片出现后，微型计算机也随之问进。例如，1971年用4004 微处理
器制成了 MCS -4 微型计算机。20世纪70 年代中期,8位微处理器 8008、8080、R6502、M6800、
280 等相继出现，并用 R6502 制成了 AppleI微型计算机，用z80制成了 CROMEMCO 80 微型计
算机等。
最值得一提的是世界上第一大微处理器的制造商Intel，其典型产品如下。
• 8080：世界上第一个8位通用的微处理器，1974 年问世。
•8086：16 位,2.9万个晶体管，地址20 位,采用6个字节指令队列，指令系统与 8088 完全，
兼容,1978 年问世。
•8088:集成度达2.9 万个晶体管，主频 4.77 MHz ，字长16位(外部8位），又称准16位，
地址 20 位,采用4个字节指令队列，被IBM 首合微型计算机(IBM PC）选用，1979 年问世。
• 80286：16 位，13.4 万个晶体管，6 MHz，地址 24位，可用实际内存16 MB 和虚拟内存
1 CB,1982年问世：
•80386:32 位,27.5 万个晶体管，12.5 MHz、33 MHz，地址32位,4 CB 实际内存,64 TB
(1TB =210 B)虚拟内存，其性能可与几年前推出的小型机和大型机相比，1985 年问世。
•80486:32 位,120 万个晶体管,25 MHz、33 MHz、50 MHz,4 GB 实际内存,64TB 虚拟内存，引用更加复杂的 Cache 技术和指令流水技术，速度比80386 快一倍，性能指标比80386 高出
3~4倍，1989年问世。
•Pentium：32 位,310万个晶体管，66 MHz、100 MHZ,4 GB 实际内存，64TB 虚拟内存，采用
超标量技术，使多条指令可并行执行,速度比80486 高出6~8倍,1993 年问世。
•Pentium Pro:64 位,550 万个晶体管,133 MHz、150 MHz 、200 MH2,64 CB 实际内存,64™B
虚拟内存,采用动态执行 RISC/CISC 技术、分支预测、指令流分析、推理性执行和二级Cache 等
技术,1995 年问世。
• Pentium I:64 位，750万个晶体管,200~300 MHZ,64 GB 实际内存,64TB 虛拟内存，融
人了专门用于有效处理视频、音频和图形数据的 Intel MMX 技术，1997年问世。
• Pentium I:64位，950 万个晶体管，450~600 MHz,64 CB 实际内存,64TB 虚拟内存,融
人了新的浮点指令，以支持三维图形软件，1999年问世。
Pentium 4:64 位，4 200 万个晶体管，1.3~1.8 GH2,64 GB 实际内存,64TB 虚拟内存，包
括另外的浮点和其他多媒体应用的增强,2000 年问世．
显然，从20世纪70 年代初至今，微型计算机的发展在很大程度上取央于微处理器的发展
而微处理器的发展又依赖于芯片集成度和处理器主频的提高。从2000年intel Pentium 4 问世至
今这几年的发展历程看，处理器的架构变化不大，主要从提高处理器的主频、增加扩展指令集、增
加流水线、提高生产工艺水平（晶体管的线宽从 180 nm-=130 nm-
+90 nm.
-65 nm）等几方面来不
断改进处理器的性能。但制造工艺的缺陷，导致了处理器功耗持续上升。大量研究表明，每推出
- 代新型处理器，它的功耗是上一代处理器功耗的2倍，倘若芯片集成度达10化个，处理器的自
身功耗将会使人们一筹莫展。可见，有效解决微处理器的功耗和散热问题已己成为当务之急。事
实上一味追求微芯片集成度的提高，除了引发功耗、散热问题外，还会出现更多的问题，如线延迟
问题、软误码率现象等。
为了提高计算机的性能，除了提高微处理器的性能外，人们还努力通过开发指令级并行性来
实现。可是在指令级并行性应用中，又受到数据预测精度有限、指令窗口不能过大以及顺序程序
固有特性的限制等，使得依靠开发指令级并行性来提高计算机的性能又有很大的局限性。
虽然很多因素阻碍了微型计算机性能的不断提高，可是随着计算机的广泛应用,尤其是网络
技术的迅猛发展，人们依然在追求着机器性能的完美。例如，当前网络的环境基本上是让计算机
处于桌面固定的状态，而人们更希望机器能围绕人们的需求转,越来越方便地使用计算机，不希
望机器局限于固定的桌面式应用，让机器以手持式或穿戴式以及其他形式，使之更具人性化，能
和谐地融合于人们的生活和工作之中。与此相适应的移动计算技术便应运而生。
移动计算模式迫切要求微处理器具有响应实时性、处理流式数据类型的能力、支持数据级和
线程级并行性、更高的存储和1/0 带宽、低功耗、低设计复杂性和设计的可伸缩性。
当前主流商用处理器大部分都是超标量结构，是一种在一个时钟周期内同时发射多条标量
指令到多个功能部件以提高处理器性能的体系结构，若每周期发送4条指令,已不能满足日渐庞
大的应用程序对高性能的需求。而继续开发更大发射带宽的超标量结构将会导致处理器的逻辑。
