CPU從最初發(fā)展至今已經(jīng)有二十多年的歷史了，這期間，按照其處理信息的字長(zhǎng)，CPU可以分為：4位微處理器、8位微處理器、16位微處理器、32位微處理器以及最新的64位微處理器，可以說(shuō)個(gè)人電腦的發(fā)展是隨著CPU的發(fā)展而前進(jìn)的。微機(jī)是指以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為主要部件，以集成了計(jì)算機(jī)主要部件——控制器和運(yùn)算器的微處理器MP（Micro Processor）為核心，所構(gòu)造出的計(jì)算系經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，微處理器的發(fā)展大致可分為：

第一階段

（1971—1973年）通常以字長(zhǎng)是4位或8位微處理器，典型的是美國(guó) Intel 4004和Intel 8008微處理器。Intel 4004是一種4位微處理器，可進(jìn)行4位二進(jìn)制的并行運(yùn)算，它有45條指令，速度0.05MIPs（Million Instruction Per Second，每秒百萬(wàn)條指令）。Intel 4004的功能有限，主要用于計(jì)算器、電動(dòng)打字機(jī)、照相機(jī)、臺(tái)秤、電視機(jī)等家用電器上，使這些電器設(shè)備具有智能化，從而提高它們的性能。Intel 8008是世界上第一種8位的微處理器。存儲(chǔ)器采用PMOS工藝。該階段計(jì)算機(jī)工作速度較慢，微處理器的指令系統(tǒng)不完整，存儲(chǔ)器容量很小，只有幾百字節(jié)，沒(méi)有操作系統(tǒng)，只有匯編語(yǔ)言。主要用于工業(yè)儀表、過(guò)程控制。

（1974—1977年）典型的微處理器有Intel 8080/8085，Zilog公司的Z80和Motorola公司的M6800。與第一代微處理器相比，集成度提高了1～4倍，運(yùn)算速度提高了10～15倍，指令系統(tǒng)相對(duì)比較完善，已具備典型的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及中斷、直接存儲(chǔ)器存取等功能。

由于微處理器可用來(lái)完成很多以前需要用較大設(shè)備完成的計(jì)算任務(wù)，價(jià)格又便宜，于是各半導(dǎo)體公司開(kāi)始競(jìng)相生產(chǎn)微處理器芯片。Zilog公司生產(chǎn)了8080的增強(qiáng)型Z80，摩托羅拉公司生產(chǎn)了6800，英特爾公司于1976年又生產(chǎn)了增強(qiáng)型8085,但這些芯片基本沒(méi)有改變8080的基本特點(diǎn)，都屬于第二代微處理器。它們均采用NMOS工藝,集成度約9000只晶體管,平均指令執(zhí)行時(shí)間為1μS～2μS,采用匯編語(yǔ)言、BASIC、Fortran編程，使用單用戶(hù)操作系統(tǒng)。

第三階段（1978—1984年）即16位微處理器。1978 年，Intel公司率先推出16位微處理器8086，同時(shí)，為了方便原來(lái)的8位機(jī)用戶(hù)，Intel公司又提出了一種準(zhǔn)16位微處理器8088。

8086微處理器最高主頻速度為8MHz，具有16位數(shù)據(jù)通道，內(nèi)存尋址能力為1MB。同時(shí)英特爾還生產(chǎn)出與之相配合的數(shù)學(xué)協(xié)處理器i8087,這兩種芯片使用相互兼容的指令集，但i8087指令集中增加了一些專(zhuān)門(mén)用于對(duì)數(shù)、指數(shù)和三角函數(shù)等數(shù)學(xué)計(jì)算的指令。人們將這些指令集統(tǒng)一稱(chēng)之為 x86指令集。雖然以后英特爾又陸續(xù)生產(chǎn)出第二代、第三代等更先進(jìn)和更快的新型CPU，但都仍然兼容原來(lái)的x86指令，而且英特爾在后續(xù)CPU的命名上沿用了原先的x86序列，直到后來(lái)因商標(biāo)注冊(cè)問(wèn)題，才放棄了繼續(xù)用阿拉伯?dāng)?shù)字命名。

1979年，英特爾公司又開(kāi)發(fā)出了8088。8086和8088在芯片內(nèi)部均采用16位數(shù)據(jù)傳輸，所以都稱(chēng)為16位微處理器，但8086每周期能傳送或接收16位數(shù)據(jù)，而8088每周期只采用8位。因?yàn)樽畛醯拇蟛糠衷O(shè)備和芯片是8位的，而8088的外部8位數(shù)據(jù)傳送、接收能與這些設(shè)備相兼容。8088采用40針的DIP封裝，工作頻率為6.66MHz、7.16MHz或8MHz，微處理器集成了大約29000個(gè)晶體管。

在Intel公司推出8086、8088 CPU之后，各公司也相繼推出了同類(lèi)的產(chǎn)品，有Zilog公司Z8000和Motorola公司的M68000等。16位微處理器比8位微處理器有更大的尋址空間、更強(qiáng)的運(yùn)算能力、更快的處理速度和更完善的指令系統(tǒng)。所以，16位微處理器已能夠替代部分小型機(jī)的功能，特別在單任務(wù)、單用戶(hù)的系統(tǒng)中，8086等16位微處理器更是得到了廣泛的應(yīng)用。

1981年，美國(guó)IBM公司將8088芯片用于其研制的IBM-PC機(jī)中，從而開(kāi)創(chuàng)了全新的微機(jī)時(shí)代。也正是從8088開(kāi)始，個(gè)人電腦(PC)的概念開(kāi)始在全世界范圍內(nèi)發(fā)展起來(lái)。從8088應(yīng)用到IBM PC機(jī)上開(kāi)始,個(gè)人電腦真正走進(jìn)了人們的工作和生活之中，它也標(biāo)志著一個(gè)新時(shí)代的開(kāi)始。

1982年，英特爾公司在8086的基礎(chǔ)上，研制出了80286微處理器，該微處理器的最大主頻為20MHz，內(nèi)、外部數(shù)據(jù)傳輸均為16位，使用24位內(nèi)存儲(chǔ)器的尋址，內(nèi)存尋址能力為16MB。80286可工作于兩種方式，一種叫實(shí)模式，另一種叫保護(hù)方式。

在實(shí)模式下，微處理器可以訪(fǎng)問(wèn)的內(nèi)存總量限制在1兆字節(jié)；而在保護(hù)方式之下，80286可直接訪(fǎng)問(wèn)16兆字節(jié)的內(nèi)存。此外，80286工作在保護(hù)方式之下，可以保護(hù)操作系統(tǒng)，使之不像實(shí)模式或8086等不受保護(hù)的微處理器那樣，在遇到異常應(yīng)用時(shí)會(huì)使系統(tǒng)停機(jī)。

IBM公司將80286微處理器用在先進(jìn)技術(shù)微機(jī)即AT機(jī)中，引起了極大的轟動(dòng)。80286在以下四個(gè)方面比它的前輩有顯著的改進(jìn)：支持更大的內(nèi)存；能夠模擬內(nèi)存空間；能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)任務(wù)；提高了處理速度。

最早PC機(jī)的速度是4MHz，第一臺(tái)基于80286的AT機(jī)運(yùn)行速度為6MHz至8MHz，一些制造商還自行提高速度，使80286達(dá)到了20MHz，這意味著性能上有了重大的進(jìn)步。

80286的封裝是一種被稱(chēng)為PGA的正方形包裝。PGA是源于PLCC的便宜封裝，它有一塊內(nèi)部和外部固體插腳，在這個(gè)封裝中，80286集成了大約130000個(gè)晶體管。

IBM PC/AT微機(jī)的總線(xiàn)保持了XT的三層總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，并增加了高低位字節(jié)總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換邏輯和高位字節(jié)總線(xiàn)。與XT機(jī)一樣，CPU也是焊接在主板上的。

第四階段（1985—1992年）即32位微處理器。1985年10月17日，英特爾劃時(shí)代的產(chǎn)品——80386DX正式發(fā)布了，其內(nèi)部包含27.5萬(wàn)個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率為12.5MHz，后逐步提高到20MHz、25MHz、33MHz，最后還有少量的40MHz產(chǎn)品。

80386DX的內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)是32位，地址總線(xiàn)也是32位，可以尋址到4GB內(nèi)存，并可以管理64TB的虛擬存儲(chǔ)空間。它的運(yùn)算模式除了具有實(shí)模式和保護(hù)模式以外，還增加了一種“虛擬86”的工作方式，可以通過(guò)同時(shí)模擬多個(gè)8086微處理器來(lái)提供多任務(wù)能力。

80386DX有比80286更多的指令，頻率為12.5MHz的80386每秒鐘可執(zhí)行6百萬(wàn)條指令，比頻率為16MHz的80286快2.2倍。80386最經(jīng)典的產(chǎn)品為80386DX－33MHz，一般我們說(shuō)的80386就是指它。

由于32位微處理器的強(qiáng)大運(yùn)算能力，PC的應(yīng)用擴(kuò)展到很多的領(lǐng)域，如商業(yè)辦公和計(jì)算、工程設(shè)計(jì)和計(jì)算、數(shù)據(jù)中心、個(gè)人娛樂(lè)。80386使32位CPU成為了PC工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。

1989年英特爾公司又推出準(zhǔn)32位微處理器芯片80386SX。這是Intel為了擴(kuò)大市場(chǎng)份額而推出的一種較便宜的普及型CPU，它的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(xiàn)為32位，外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)為16位，它可以接受為80286開(kāi)發(fā)的16位輸入/輸出接口芯片，降低整機(jī)成本。80386SX推出后，受到市場(chǎng)的廣泛的歡迎，因?yàn)?0386SX的性能大大優(yōu)于80286，而價(jià)格只是80386的三分之一。

1989年，我們大家耳熟能詳?shù)?0486芯片由英特爾推出。這款經(jīng)過(guò)四年開(kāi)發(fā)和3億美元資金投入的芯片的偉大之處在于它首次實(shí)破了100萬(wàn)個(gè)晶體管的界限，集成了120萬(wàn)個(gè)晶體管，使用1微米的制造工藝。80486的時(shí)鐘頻率從25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz。

80486是將80386和數(shù)學(xué)協(xié)微處理器80387以及一個(gè)8KB的高速緩存集成在一個(gè)芯片內(nèi)。80486中集成的80487的數(shù)字運(yùn)算速度是以前80387的兩倍，內(nèi)部緩存縮短了微處理器與慢速DRAM的等待時(shí)間。并且，在80x86系列中首次采用了RISC（精簡(jiǎn)指令集）技術(shù)，可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令。它還采用了突發(fā)總線(xiàn)方式，大大提高了與內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換速度。由于這些改進(jìn)，80486的性能比帶有80387數(shù)學(xué)協(xié)微處理器的80386 DX性能提高了4倍。