各个阶段CPU的晶体管集成数量有多少?

　　CPU是Central Processing Unit（中央微处理器）的缩写，它是计算机中最重要的一个部分，由运算器和控制器组成。如果把计算机比作人，那么CPU就是人的大脑。CPU的发展非常迅速，个人电脑从8088(XT)发展到现在的Pentium 4时代，只经过了不到二十年的时间。

　　从生产技术来说，最初的8088集成了29000个晶体管，而PentiumⅢ的集成度超过了2810万个晶体管；CPU的运行速度，以MIPS(百万个指令每秒)为单位，8088是0.75MIPS，到高能奔腾时已超过了1000MIPS。不管什么样的CPU，其内部结构归纳起来都可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分，这三个部分相互协调，对命令和数据进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。

　　CPU从最初发展至今已经有二十多年的历史了，这期间，按照其处理信息的字长，CPU可以分为：4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及正在酝酿构建的64位微处理器，可以说个人电脑的发展是随着CPU的发展而前进的。

　　Intel 4004

　　1971年，英特尔公司推出了世界上第一款微处理器4004，这是第一个可用于微型计算机的四位微处理器，它包含2300个晶体管。随后英特尔又推出了8008，由于运算性能很差，其市场反应十分不理想。1974年，8008发展成8080,成为第二代微处理器。8080作为代替电子逻辑电路的器件被用于各种应用电路和设备中，如果没有微处理器,这些应用就无法实现。

　　由于微处理器可用来完成很多以前需要用较大设备完成的计算任务，价格又便宜，于是各半导体公司开始竞相生产微处理器芯片。Zilog公司生产了8080的增强型Z80，摩托罗拉公司生产了6800，英特尔公司于1976年又生产了增强型8085,但这些芯片基本没有改变8080的基本特点，都属于第二代微处理器。它们均采用NMOS工艺,集成度约9000只晶体管,平均指令执行时间为1μS～2μS,采用汇编语言、BASIC、Fortran编程，使用单用户操作系统。

　　Intel 8086

　　1978年英特尔公司生产的8086是第一个16位的微处理器。很快Zilog公司和摩托罗拉公司也宣布计划生产Z8000和68000。这就是第三代微处理器的起点。

　　8086微处理器最高主频速度为8MHz，具有16位数据通道，内存寻址能力为1MB。同时英特尔还生产出与之相配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集，但i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算的指令。人们将这些指令集统一称之为 x86指令集。虽然以后英特尔又陆续生产出第二代、第三代等更先进和更快的新型CPU，但都仍然兼容原来的x86指令，而且英特尔在后续CPU的命名上沿用了原先的x86序列，直到后来因商标注册问题，才放弃了继续用阿拉伯数字命名。

　　1979年，英特尔公司又开发出了8088。8086和8088在芯片内部均采用16位数据传输，所以都称为16位微处理器，但8086每周期能传送或接收16位数据，而8088每周期只采用8位。因为最初的大部分设备和芯片是8位的，而8088的外部8位数据传送、接收能与这些设备相兼容。8088采用40针的DIP封装，工作频率为6.66MHz、7.16MHz或8MHz，微处理器集成了大约29000个晶体管。

　　8086和8088问世后不久，英特尔公司就开始对他们进行改进，他们将更多功能集成在芯片上，这样就诞生了80186和80188。这两款微处理器内部均以16位工作，在外部输入输出上80186采用16位，而80188和8088一样是采用8位工作。

　　作为全球知名的半导体厂商之一，美国德州仪器(TI)也在486时代异军突起，它自行生产了486 DX系列CPU，尤其在486DX2成为主流后，其DX2－80因较高的性价比成为当时主流产品之一，TI 486最高主频为DX4－100，但其后再也没有进入过CPU市场。

　　Cyrix 486DLC

　　AMD于1999年2月推出了代号为“Sharptooth”(利齿)的K6－Ⅲ，它是该公司最后一款支持Super 7架构和CPGA封装形式的CPU，采用0.25微米制造工艺、内核面积是135平方毫米，集成了2130万个晶体管，工作电压为2.2V/2.4V。

　　相对于K6－2而言，K6－Ⅲ最大的变化就是内部集成了256KB二级缓存（新赛扬只有128KB），并以CPU的主频速度运行。K6－Ⅲ的这一变化将能够更大限度发挥高主频的优势。

　　2000年奔腾4 Willamette，制作工艺180nm，CPU晶体管数量4200万。

　　2010年酷睿i7-980X，制作工艺32nm，晶体管数量11.7亿。

　　2013年酷睿i7 4960X，制作工艺22nm，晶体管数量18.6亿。

　　关于近几年CPU的详细数据

　　1999年2月：英特尔发布了奔腾III处理器。奔腾III是1x1正方形硅，含有950万个晶体管，采用英特尔0.25微米制程技术生产。

　　2002年1月：英特尔奔腾4处理器推出，高性能桌面台式电脑由此可实现每秒钟22亿个周期运算。它采用英特尔0.13微米制程技术生产，含有5500万个晶体管。

　　2003年3月12日：针对笔记本的英特尔迅驰移动技术平台诞生，包括了英特尔最新的移动处理器“英特尔奔腾M处理器”。该处理器基于全新的移动优化微体系架构，采用英特尔0.13微米制程技术生产，包含7700万个晶体管。

　　2005年5月26日：英特尔第一个主流双核处理器“英特尔奔腾D处理器”诞生，含有2.3亿个晶体管，采用英特尔领先的90纳米制程技术生产。

　　2006年7月27日：英特尔酷睿2双核处理器诞生。该处理器含有2.9亿多个晶体管，采用英特尔65纳米制程技术在世界最先进的几个实验室生产。

　　2007年1月8日：为扩大四核PC向主流买家的销售，英特尔发布了针对桌面电脑的65纳米制程英特尔酷睿2四核处理器和另外两款四核服务器处理器。英特尔?酷睿?2四核处理器含有5.8亿多个晶体管。

　　Core 2 DUO 65NM 6亿左右

　　Core 2 DUO 45NM 8.4亿

　　Core 2 Quad Q9系列 14亿

　　Intel目前规模最大的单一芯片处理器，Ivy Bridge-EP的XEON E7 v2，22纳米制程，10核心20线程，25MB的L3缓存，晶体管规模26亿，骁龙835的晶体管数量为30亿，苹果的A11处理器晶体管数量是43亿个，而骁龙845有55亿个，大家可以想象一下，在一个指甲盖大小的芯片上居然要集成如此之多的晶体管，其难度可想而知，Apple A12仿生芯片和华为麒麟980的晶体管数量为69亿。

　　顺便一提，nVIDIA的旗舰GTX Titan的晶体管规模达到了71亿。高通骁龙1000芯片参数曝光，晶体管数量达到惊人的85亿，比苹果A12和麒麟980多出16亿，仍采用台积电7纳米制程，晶体管数量的优势会带来更大的潜在计算力。高通1000芯片的面积扩大至20*15mm，功耗为15瓦，主要面向笔记本电脑平台。

　　最高端的服务器CPU，一般这种带了超大规模片内CACHE具备几十个内核的CPU大约有100多亿个晶体管，非常吓人。可是面对最高端的fpga来说实在是小巫见大巫，INTEL STRAtiX 10 FPGA顶级型号内部有超过300亿个晶体管，数量是前者的2倍到3倍。现在FPGA趋势是包罗万象，除了几百万个LUT外还带有很多硬IP，比如16GB HBM2（HIGH BANDWIDTH MEMORY） 高带宽内存，4核ARm CORteX A53、几十个58Gbps的超高速PAM4收发器。总之FPGA才是最大的晶体管怪物。